自動索氏提取-固相萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤環(huán)境中5種殺螨劑的殘留量

陳 靜 ,張 偉 ,李明明 ,文鳳偉

(1.山東省臨沂生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,臨沂 276001;2.山東省臨沂市生態(tài)環(huán)境綜合執(zhí)法支隊 蘭山大隊,臨沂 276001)

植食性螨類害蟲容易產(chǎn)生耐藥性,短時間內(nèi)使用同一種殺螨劑會導(dǎo)致藥效降低,進而導(dǎo)致多種殺螨劑的超量使用,而噴灑在農(nóng)作物上的過量殺螨劑會隨雨水進入河流、土壤,對環(huán)境造成污染。大部分殺螨劑不容易降解,在動植物體內(nèi)殘留蓄積,通過食物鏈進入人體,對人體健康造成一定的危害。因此,監(jiān)測土壤中的殺螨劑對環(huán)境和人體健康有著非常重要的意義。

文獻[1]探討了膠體金法快速檢測蔬菜中噠螨靈、咪鮮胺、嘧霉胺殘留的應(yīng)用研究,而測定土壤中殺螨劑殘留量的相關(guān)研究卻鮮有報道。索氏提取法是一種經(jīng)典的萃取方法,是利用溶劑回流和虹吸原理,使固體物質(zhì)每一次都能被溶劑所提取,從而得到較高的提取效率[2-4]。氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GCMS/MS)由于定性定量高效、準確等優(yōu)勢,目前在農(nóng)藥殘留檢測中應(yīng)用廣泛[5-7]。因此,本工作提出了自動索氏提取-固相萃取-GC-MS/MS 測定土壤環(huán)境中殺螨醚、蟲螨畏、滅螨猛、殺螨酯和乙酯殺螨醇等5種殺螨劑殘留量的方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

GC-2010型氣相色譜儀;TQ-8050型三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀;IKA RV 10 digital數(shù)顯型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;N-EVAP-24型氮吹儀;Sartorious 224型電子天平;BSXT-04 型索氏提取器;HLB 固相萃取小柱(500 mg/6 mL)。

蟲螨畏、殺螨醚、滅螨猛、殺螨酯、乙酯殺螨醇單標準溶液:100 mg·L－1,編號依次為SB05-146－2008、SB05-313－2016、GSB05-2634－2010、SB05-001－2008、SB05-146－2008。

混合標準儲備溶液:10 mg·L－1,吸取100 mg·L－1殺螨醚、蟲螨畏、滅螨猛、殺螨酯和乙酯殺螨醇單標準溶液各1 mL至10 mL棕色容量瓶中,用甲醇定容,搖勻即得。使用時,用甲醇稀釋至所需質(zhì)量濃度。

二氯甲烷、無水乙醚、石油醚均為分析純;甲醇為色譜純。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

Rxi-5Sil MS 石英毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25μm);柱流量1.32 mL·min－1;載氣為氦氣(純度99.999%);進樣口溫度230℃;進樣時間1 min;高壓進樣壓力250 k Pa;進樣量1μL,不分流進樣。柱升溫程序:初始溫度130 ℃,保持1 min;以25 ℃·min－1速率升溫至200 ℃,保持1 min;以15 ℃·min－1速率升溫至320 ℃,保持7 min。

1.2.2 質(zhì)譜條件

電子轟擊離子(EI)源;電離能量70 e V;離子源溫度220 ℃,接口溫度250 ℃;碰撞氣為氬氣(純度99.999%);溶劑延遲時間4 min;掃描方式為多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式;5種殺螨劑的質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 5種殺螨劑的質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters of 5 acaricides

1.3 試驗方法

隨機采集一定量的土壤樣品,根據(jù)NY/T 1121.1－2006《土壤檢測 第1部分:土壤樣品的采集、處理和貯存》處理樣品。將處理好的土壤樣品置于干凈的樣品盒中室溫保存,密封備用。

稱取5 g處理好的土壤樣品,置于索氏提取器中,加入100 mL 二氯甲烷至索氏提取器體積的三分之二左右,于90 ℃水浴加熱6 h,每小時循環(huán)3次,共提取18次,冷卻。提取液于45 ℃水浴氮吹濃縮至10 mL左右后,轉(zhuǎn)移至全自動固相萃取儀樣品瓶中,再將提取液以12 mL·min－1流量經(jīng)預(yù)先用甲醇活化好的HLB 固相萃取小柱凈化,最后用5 mL甲醇洗脫。收集所有洗脫液,于60 ℃水浴氮吹至近干,用甲醇定容至1 mL,即得樣品溶液,按照儀器工作條件進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理方法的選擇

傳統(tǒng)的索氏提取法由于存在溶劑使用量大、耗時長、器皿容易損壞等缺點,使用范圍受限。自動索氏提取器的出現(xiàn)擴大了索氏提取的應(yīng)用范圍,與傳統(tǒng)的索氏提取法相比,自動索氏提取法具有提取時間可控、操作步驟自動化、溶劑可回收等優(yōu)點,被美國環(huán)保署列為提取有機物的標準方法之一(EPA3540C)。由于多數(shù)殺螨劑為脂溶性,可將樣品中的脂肪和殺螨劑殘留一并提取入有機溶劑中,再對提取液進行凈化濃縮。因此,試驗選用自動索氏提取法提取土壤中5種殺螨劑。

2.2 提取溶劑的選擇

傳統(tǒng)的索氏提取法一般用無水乙醚或石油醚提取脂肪;而本工作的研究對象為殺螨劑,可采用常用于提取農(nóng)藥殘留的二氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈為提取溶劑,又因乙酸乙酯和乙腈的沸點均較二氯甲烷高,二氯甲烷作為提取溶劑更適合。因此,保持其他條件不變,試驗考察了提取溶劑分別為無水乙醚、石油醚和二氯甲烷時對加標土壤樣品(加標量1.0 mg·kg－1)中5種殺螨劑回收率的影響,結(jié)果見表2。

表2 不同提取溶劑下的回收率結(jié)果Tab.2 Results of recovery with different extraction solvents

由表2可知:以無水乙醚和石油醚提取時,5種殺螨劑的回收率較低;以二氯甲烷提取時,5種殺螨劑回收率較高。因此,試驗選擇的提取溶劑為二氯甲烷。

2.3 質(zhì)譜條件的選擇

首先采用全氟三丁胺(PFTBA)調(diào)諧液對儀器進行調(diào)諧,以確保儀器的靈敏度、分辨率達到最佳狀態(tài),并對質(zhì)量數(shù)和相對強度進行校正。調(diào)諧完畢后,一級質(zhì)量分析器采用全掃描模式對10 mg·L－1混合標準儲備溶液進行掃描,按照相對分子質(zhì)量大、響應(yīng)值高且不與其他化合物的母離子重合的原則確定各目標物的母離子及對應(yīng)的保留時間;使用碰撞誘導(dǎo)解離使母離子裂解為產(chǎn)物離子,選擇豐度較高一個離子定量,另選兩個離子定性。保留時間結(jié)合定性離子可確保檢測結(jié)果更加準確,避免假陽性結(jié)果的出現(xiàn)。打開“MRM_Optimization_Tool”文件,自動優(yōu)化碰撞能量,得到各目標物的最佳碰撞能量及離子豐度比,最終確立MRM 方法。0.5 mg·L－1混合標準溶液的色譜圖見圖1。

圖1 混合標準溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of the mixed standard solution

2.4 標準曲線、檢出限和測定下限

移取適量的混合標準儲備溶液,用甲醇逐級稀釋,配制成0.01,0.05,0.1,0.5,1.0,2.0,5.0 mg·L－1混合標準溶液系列。按照儀器工作條件進行測定,以各目標物的質(zhì)量濃度為橫坐標,其對應(yīng)的定量離子的色譜峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結(jié)果顯示,5 種殺螨劑標準曲線的線性范圍均為0.01～5.0 mg·L－1,線性參數(shù)見表3。

在空白土壤樣品中加入各目標物3～5倍信噪比值的標準溶液,同法處理3份樣品,按照試驗方法進行測定,分別以3倍信噪比(S/N)和10倍信噪比對應(yīng)的質(zhì)量分數(shù)作為檢出限(3S/N)和測定下限(10S/N),結(jié)果見表3。

表3 線性參數(shù)、檢出限和測定下限Tab.3 Linearity parameters,detection limits and lower limits of determination

2.5 精密度和回收試驗

按照試驗方法對空白土壤樣品進行3個濃度水平的加標回收試驗,每個濃度水平制備6份平行樣品,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結(jié)果見表4。

表4 精密度和回收試驗結(jié)果(n＝6)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

2.6 樣品分析

采集本地區(qū)稻田種植土壤、西藍花種植土壤、小麥種植土壤、草莓種植土壤、大豆種植土壤樣品共5份,按照試驗方法進行分析,結(jié)果見表5。標準曲線線性范圍最低點0.01 mg·L－1對應(yīng)的質(zhì)量分數(shù)為0.002 mg·kg－1。

由表5可知:西藍花種植土壤、小麥種植土壤、草莓種植土壤、大豆種植土壤中分別檢出殺螨醚、滅螨猛、殺螨酯和乙酯殺螨醇,稻田種植土壤中未檢出目標物。

表5 樣品分析結(jié)果Tab.5 Analytical results of the samples mg·kg－1

本工作提出了自動索氏提取-固相萃取-GCMS/MS測定土壤環(huán)境中殺螨醚、蟲螨畏、滅螨猛、殺螨酯和乙酯殺螨醇殘留量的方法。對前處理方法和提取溶劑進行了優(yōu)化,考查了標準曲線、精密度與準確度(加標回收率)等方法學(xué)參數(shù),結(jié)果表明,該方法快速、簡便、定性定量結(jié)果準確,為土壤環(huán)境中農(nóng)藥殘留的監(jiān)測提供了技術(shù)參考。