氣相色譜-串聯(lián)質譜法測定土壤中5 種蚜蟲防治用藥

潘正一

(連云港市灌南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，江蘇連云港 222500)

抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮是防治蚜蟲病害的常用農藥，10%啶蟲脒乳油、25%噻嗪酮可濕性粉劑等對蚜蟲防治效果較好。據統(tǒng)計，所施用的農藥僅10%～20%起到殺蟲作用，大部分農藥通過沉降作用和生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)進入土壤中，造成土壤環(huán)境污染，破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)，嚴重危及人類的生存環(huán)境[1-6]，因此有必要對土壤中蚜蟲防治用藥抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮殘留進行監(jiān)測，根據監(jiān)測數據指導農藥的合理使用。

美國農藥部Anastassiades 教授等提出的樣品處理QuEChERS 原則[7-8]，具有試劑用量少、處理速度快等特點，現常用于土壤、食品、地表水中農、獸藥殘留的檢測。黃思琦、郭珍玲等[9]研究液相色譜-串聯(lián)質譜法測定模擬稻田環(huán)境中水、土壤和水稻植株中二氯喹啉酸殘留的分析方法；灝兢等[10]研究了氣相色譜法快速測定土壤中8 種有機氯農藥的分析方法。常用于農藥檢測的方法有液相色譜法[11]、氣相色譜法[12]、氣相色譜-質譜聯(lián)用法[13]、液相色譜-質譜聯(lián)用法[14]等方法。其中液相色譜法、氣相色譜法靈敏度偏低，且易出現假陽性檢測結果；液相色譜-質譜法常用于沸點較高的農藥殘留檢測，對于聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪等沸點較低的農藥適用性較差，氣相色譜-質譜法不僅可以用于啶蟲脒、抗蚜威等的檢測，對低沸點的聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪等靈敏度更高。目前，針對土壤中蚜蟲專用農藥殘留檢測的研究已有報道[15-19]，但其研究對象均為蔬菜、水果，且研究的農藥種類較少。筆者以土壤為研究對象，采用基于QuEChERS 原則的樣品處理方法，建立了測定土壤中抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮5 種蚜蟲防治用藥殘留的氣相色譜-串聯(lián)質譜(GC-MS/MS)方法。該方法操作簡便，檢測結果準確，對環(huán)境影響小，可以合理地指導蚜蟲專用農藥的施用，保護人們身體健康和環(huán)境安全，同時可為國家標準的制定提供技術參考。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：2010 plus 型，日本島津公司。

三重四級桿質譜儀：TQ-8030 型，日本島津公司。

水浴式氮吹儀：ZX-DC 型，北京眾信佳儀公司。

大容量臺式高速冷凍離心機：Neofuge 18R 型，上海力申科學儀器有限公司。

電子分析天平：賽多利斯bsa5201-cw 型，感量為0.1 g，瑞士梅特勒托利多儀器有限公司。

抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮標準溶液：質量濃度均為100 μg/mL，編號分別為GBW(E) 083170)、BWN 5117-2016、GBW(E)083206、GBW(E) 083321、GBW(E) 083326，杭州吉順生物科技公司。

乙腈、正己烷：均為色譜春，美國默克公司。

凈化管：25 mL，內含MgSO4、PSA(N-丙基乙二胺)和C18(十八烷基鍵合硅膠)，上海月旭科技有限公司。

氯化鈉：分析純，上?；瘜W試劑廠。

實驗用水為純化水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜儀

色譜柱：DB-5 ms 柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國安捷倫科技有限公司)；進樣口溫度：240 ℃；進樣體積：1 μL；載氣：氦氣，體積分數不小于99.999%，流量為1.45 mL/min；進樣方式：不分流進樣；升溫程序見表1。

表1 升溫程序

1.2.2 質譜儀

離子源：EI 源；轟擊能量：55 eV；接口溫度：260 ℃；離子源溫度：250 ℃；溶劑延遲時間：3 min；碰撞氣：氬氣，體積分數不小于99.999%；檢測方式：多反應監(jiān)測(MRM)；5 種農藥的質譜參數見表2。

表2 5 種農藥的質譜參數

1.3 溶液配制

5 種農藥混合標準溶液：抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯、噻嗪酮的質量濃度均為5.0 μg/mL，準確量取抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮標準溶液各0.5 mL，置于同一只10.0 mL 量瓶中，用正己烷定容至標線，搖勻。

5 種農藥基質匹配系列混合校準溶液：取上述5 種農藥混合標準溶液適量，用正己烷稀釋、定容，配制成5 種農藥的質量濃度均分別為0.02、0.05、0.1、0.5、1.0、2.0 μg/mL 的系列混合標準溶液；在已吹至近干的空白基質樣品中分別加入上述系列混合標準溶液各1.0 mL，用0.22 μm 濾膜過濾，得基質匹配系列混合校準溶液。

1.4 樣品處理

樣品預處理：隨機采集土壤樣品1 000 g，去除石塊、植物根莖殘留等異物，平鋪在托盤中，于25～35 ℃空氣中自然風干，反復碾碎過篩后，置干凈的容器中，蓋好備用。

提?。悍Q取上述預處理后的土壤樣品10.0 g，置于50 mL 離心管中，依次加入8.0 mL 純化水、25 mL 乙腈、2.0 g 氯化鈉，旋渦混合并強力振搖1 min，以8 000 r/min 轉速冷凍離心5 min。

凈化：取上述離心后的上清液，全部轉移至50 mL 容量瓶中，加入乙腈定容至標線，混勻；將溶液全部轉移至50 mL 凈化管中，渦旋混勻1 min，以8 000 r/min 轉速冷凍離心5 min；準確移取10.0 mL上清液，置于水浴氮吹儀（溫度控制在45 ℃）中濃縮至近干，加入正己烷定容至1.0 mL，溶液經0.22 μm 濾膜過濾后待測。

1.5 實驗方法

按照1.2 儀器工作條件，分別對5 種農藥基質匹配系列混合校準溶液和樣品溶液進行測定，以各農藥的色譜保留時間和定性離子對定性；以定量離子的色譜峰面積為縱坐標、對應農藥的質量濃度為橫坐標繪制校正曲線，外標法定量。待測農藥的質量濃度應在線性范圍內，超出質量濃度線性范圍的樣品應稀釋至適當倍數后進行測定。

2 結果與討論

2.1 提取溶劑選擇

提取土壤中農藥常用的溶劑有甲醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯等，其中甲醇極性最強，乙酸乙酯極性最弱，抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮均為中等極性。以抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮加標質量濃度均為0.05 μg/mL 的土壤樣品為試驗對象，分別考察上述4 種提取溶劑對5 種農藥的提取效果，結果見表3。

表3 不同提取溶劑的提取率 %

由表3 可知，以甲醇和乙酸乙酯作為提取溶劑時，5 種農藥的提取率均較低；以丙酮作為提取溶劑時，噻嗪酮的提取率偏低；以乙腈作為提取溶劑時，5 種農藥的提取率均較佳，故選擇乙腈為提取溶劑。

2.2 樣品處理方法選擇

目前，常用于農藥的樣品處理方法主要有固相萃取法和超聲提取法。超聲提取法適合基質簡單干凈的樣品，土壤樣品基質復雜且含水量低，不適合采用超聲提取法。固相萃取法凈化效果好，但操作過程耗時較長?；赒uEChERS 原則的分散固相處理方法近年來得到廣泛應用，該方法萃取時間短暫，凈化效果好，對環(huán)境和實驗人員影響較小。以5 種農藥加標質量濃度均為0.05 μg/mL 的樣品溶液為試驗對象，分別考察固相萃取法和基于QuEChERS原則的分散固相法的提取效果，結果見表4。由表4可知，分散固相法的提取率優(yōu)于固相萃取法，而且采用固相萃取法時，樣品處理時間為41 min，采用分散固相法時，樣品處理時間僅需20 min，綜合考慮，選擇基于QuEChERS 原則的分散固相法對樣品進行處理。

表4 不同樣品處理方法的提取率和提取時間

2.3 基質效應消除

土壤樣品基質復雜，基質效應對測定結果產生較大的影響，因此需要采取措施消除基質干擾，確保檢測結果的準確性。目前用于消除基質干擾的方法主要有同位素內標法、基質匹配法等[20]，其中基質匹配法是目前消除基質效應最常用的方法。在1.2 儀器工作條件下，對5 種農藥加標質量濃度均為0.05 μg/mL 的樣品溶液進行測定，分別采用標準曲線法和基質匹配校正曲線法定量，結果表明，采用標準曲線法定量時，抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒3 種農藥出現顯著的基質增強效應，聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮的基質效應影響不大；采用校正曲線法定量時，5 種農藥的色譜峰形較好。兩種定量方法5 種農藥的回收率見表5。

表5 不同定量方法5 種農藥的回收率 %

由表5 可知，校正曲線法測定結果準確度較高，因此采用校正曲線法消除基質干擾。

2.4 質譜參數優(yōu)化

取5 種農藥混合標準溶液，以全掃描模式采集Q3Scan 數據，根據相對分子質量大、響應值高且盡量不與其它化合物的前體離子重合的原則，確定各目標物的前體離子。對前體離子再進行產物離子掃描，找到母離子對應的碎片離子。選擇響應值較高的2 個碎片離子，其中一個作為定量離子，另外一個作為定性離子，利用MRM-Optimization-Tool 工具自動優(yōu)化碰撞電壓，得到各目標物的最佳碰撞電壓及離子豐度比。5 種農藥的質譜參數見表2。

在優(yōu)化的儀器工作條件下，空白樣品溶液、5 種農藥混合標準溶液、加標樣品溶液色譜圖如圖1 所示。由圖1 可以看出，5 種農藥色譜峰及其與基質色譜峰分離度良好，可用于定量分析。

圖1 空白樣品溶液、5 種農藥混合標準溶液、加標樣品溶液色譜圖

2.5 線性方程與檢出限

在1.2 儀器工作條件下，分別測定5 種農藥基質匹配系列混合校準溶液。以5 種農藥的質量濃度為橫坐標(X，μg/mL)、各農藥定量離子色譜峰面積為縱坐標(Y)進行線性回歸，計算線性方程和相關系數。選擇5 種農藥質量濃度均為0.02 μg/mL 的基質匹配混合校準溶液，用正己烷逐級稀釋，在1.2儀器工作條件下分別進行測定，以3 倍信號噪比對應的質量濃度作為方法檢出限，根據稱樣量和定容體積換算成樣品中的含量，以質量分數表示。

5 種農藥的質量濃度線性范圍、線性方程、相關系數及檢出限見表6。由表6 可知，5 種農藥的質量濃度在0.02～2.0 μg/mL 范圍內與色譜峰面積線性關系良好，相關系數均大于0.995；檢出限分別為5.0、5.8、4.2、8.0、4.7 μg/kg。

表6 5 種農藥質量濃度線性范圍、線性方程、相關系數及檢出限

2.6 加標回收與精密度試驗

在空白土壤樣品中加入適量的5 種農藥的混合標準溶液，配制成低(0.02 μg/mL)、中(0.1 μg/mL)、高(1.0 μg/mL)三種質量濃度水平的加標樣品，按1.4 樣品處理方法，每種質量濃度水平的加標樣品平行處理6 份，在1.2 儀器工作條件下分別測定，結果見表7。

表7 加標回收與精密度試驗結果

續(xù)表7

由表7 可知，5 種農藥的加標回收率為85.7%～103.7%，測定結果的相對標準偏差均小于5.0%(n=6)，表明該方法測量準確度、精密度均較高，滿足分析要求。

3 結語

建立了測定土壤中抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮5 種蚜蟲防治用藥殘留的GC-MS/MS 分析方法。該方法樣品處理簡單，溶劑用量少，凈化效果好，定性、定量結果準確，適用于土壤中微量農藥殘留的檢測。