固相萃取-氣相色譜法測(cè)定地表水中3種有機(jī)磷農(nóng)藥*

王潔屏，童 群，施 思，金丹娟，何 歡

（杭州市臨安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江 杭州 311300）

全世界范圍內(nèi)，農(nóng)藥的研究及使用至今已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)70年，而其中有機(jī)磷農(nóng)藥在世界農(nóng)藥研究史上發(fā)揮了重要的作用[1,2]。由于有機(jī)磷具有廣譜性、高效性、價(jià)格低廉及見(jiàn)效快等特點(diǎn)，使之廣泛應(yīng)用于農(nóng)林牧副漁的病蟲(chóng)害防治工作[3,4]。目前，我國(guó)市面現(xiàn)存的有機(jī)磷農(nóng)藥產(chǎn)品已超過(guò)數(shù)十種，這些有機(jī)磷農(nóng)藥的過(guò)度過(guò)量使用，會(huì)使得其殘留于農(nóng)作物、土壤及空氣中，并通過(guò)徑流和沉降作用進(jìn)入地表水、地下水及海洋中，威脅自然生態(tài)環(huán)境[5-7]。因此，生態(tài)環(huán)境主管部門(mén)，衛(wèi)生疾控主管部門(mén)對(duì)自然水體中有機(jī)磷農(nóng)藥含量管控日趨嚴(yán)格。

自然水體中有機(jī)磷農(nóng)藥的常用檢測(cè)方法有生物傳感器法（biosensor）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GCMS）、氣相色譜法（GC）及液相色譜法（LC）[8-11]，其中色譜法由于具有靈敏度較高、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確及可以快速檢測(cè)多批樣品的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于有機(jī)磷農(nóng)藥的定性定量分析中[12,13]。而色譜法主要缺點(diǎn)為預(yù)處理過(guò)程操作繁瑣，其中涉及的預(yù)處理步驟如提取、純化、濃縮等實(shí)驗(yàn)操作對(duì)儀器操作人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)要求較高，實(shí)際使用過(guò)程中儀器分析所得的樣品回收率及檢測(cè)精度并不理想[14]。此外，由于多數(shù)有機(jī)磷具有熱穩(wěn)定性較差的特點(diǎn)，使用傳統(tǒng)提純方法，會(huì)造成待測(cè)目標(biāo)物質(zhì)的損失，需要建立一種方法來(lái)優(yōu)化傳統(tǒng)的萃取預(yù)處理方法，以保證檢測(cè)精度[15]。本文選用66889-U型固相萃取膜來(lái)對(duì)地表水中有機(jī)磷進(jìn)行分離提純，隨后使用丙酮溶液對(duì)樣品進(jìn)行解析，討論萃取介質(zhì)的選擇、反應(yīng)環(huán)境溶液pH值、進(jìn)樣流速及進(jìn)樣體積等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)樣品回收率的影響，以期為地表水中有機(jī)磷農(nóng)藥監(jiān)測(cè)方法提供技術(shù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、材料與試劑

TRACE-1300系列模塊化氣相色譜儀（賽默飛儀器有限公司）；SBEQ-CP0503膜片式固相萃取裝置（上海安譜儀器有限公司）；Empore 66889-U型固相萃取膜（47mm，北京豫維科技有限公司）；Phoenix-15PRO型超純水儀（南京雙雪分析儀器有限公司）。

有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（24組分，編號(hào)152-02932，上海甄準(zhǔn)生物標(biāo)準(zhǔn)品公司）；此外實(shí)驗(yàn)所用甲醛、丙酮、NaOH及Na2SO4·9H2O均為優(yōu)級(jí)純,國(guó)藥試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)所用超純水均制備于Phoenix-15PRO型超純水儀。

實(shí)驗(yàn)水樣取自臨安市內(nèi)的湖水、河涌水及景觀池塘，依照標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法·水樣的采集與保存》GB/T 5750.2-2006采集表層水樣，每類(lèi)水樣均采集2L，在實(shí)驗(yàn)室于4℃條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理 先使用30mL的20%丙酮溶液活化固相萃取膜片，隨后取500mL待測(cè)樣品，于樣品中加入HCl或NaOH溶液來(lái)調(diào)節(jié)溶液pH值，隨后加入5mL的20%甲醇溶液并使用磁力攪拌器混勻。待樣品溶液混合均勻后，使用進(jìn)樣泵將樣品溶液以一定流速通過(guò)萃取膜，待樣品完全經(jīng)過(guò)萃取膜后，使用5mL的20%丙酮對(duì)萃取膜進(jìn)行富集，收集洗脫，保存待測(cè)。

1.2.2 色譜分析 實(shí)驗(yàn)中采用DB17色譜柱（型號(hào)30m×0.25m，0.25μm）；進(jìn)樣口溫度控制在220℃，進(jìn)樣量1μL，不分流，色譜柱升溫程序見(jiàn)表1。

表1 色譜柱溫控程序Tab.1 Temperature control procedure of chromatographic column

2 結(jié)果與討論

2.1 方法條件優(yōu)化

2.1.1 萃取介質(zhì)的選擇的影響 由于不同材質(zhì)制備而成的固相萃取介質(zhì)對(duì)有機(jī)磷的萃取回收率各不相同，因此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究以常用的C18固相萃取膜和66889-U型固相萃取膜作為萃取介質(zhì)時(shí)，甲拌磷、百治磷和敵殺磷等3類(lèi)有機(jī)磷的加標(biāo)回收率變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 萃取介質(zhì)對(duì)方法回收率的影響Fig.1 Influence of extraction medium on method recovery

由圖1可知，66889-U型固相萃取膜相較于C18固相萃取膜具有更好的回收率，這可能由于66889-U型固相萃取膜主要成分為苯乙烯聚合物，對(duì)于有機(jī)磷這類(lèi)具有親水基團(tuán)的化合物具有較好的保留特性，因此，使用66889-U型固相萃取膜進(jìn)行萃取時(shí)，甲拌磷、百治磷和敵殺磷這3類(lèi)有機(jī)磷回收率在90.5%～95.3%之間。綜合考慮，選擇66889-U型固相萃取膜作為本方法的萃取介質(zhì)。

2.1.2 溶液pH值的影響 由于有機(jī)磷農(nóng)藥中具有在強(qiáng)堿性環(huán)境或強(qiáng)酸性環(huán)境條件下易變性的基團(tuán)，因此，對(duì)反應(yīng)溶液的pH值控制尤為重要。本實(shí)驗(yàn)探究當(dāng)溶液pH值變化時(shí)，有機(jī)磷溶液加標(biāo)回收率的變化情況，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 反應(yīng)pH值對(duì)有機(jī)磷加標(biāo)回收率影響Fig.2 Effect of pH value on recovery of organophosphorus

由圖2可知，隨著pH值的不斷升高，各有機(jī)磷的加標(biāo)回收率不斷上升，當(dāng)pH值為7時(shí)，方法加標(biāo)回收率達(dá)到最高值，而溶液pH值大于7時(shí)，各有機(jī)磷的加標(biāo)回收率有所下降。同時(shí)，自然水體pH值處于7附近，不需要調(diào)節(jié)樣品pH值，對(duì)檢測(cè)過(guò)程而言不失為最佳選擇。因此，本研究的最優(yōu)pH值為7。

2.1.3 進(jìn)樣流速的影響 樣品流速可決定樣品在萃取裝置中的停留時(shí)間，因此，控制反應(yīng)進(jìn)樣流速分別為25、50、75、100、125mL·min-1時(shí)，探究進(jìn)樣流速變化時(shí)對(duì)各有機(jī)磷的加標(biāo)回收率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 進(jìn)樣流速對(duì)有機(jī)磷加標(biāo)回收率的影響Fig.3 Influence of injection velocity on the recovery rate of organophosphorus

由圖3可知，當(dāng)進(jìn)樣流速小于等于100mL·min-1時(shí)，進(jìn)樣流速的變化對(duì)樣品回收率的影響不明顯，而當(dāng)進(jìn)樣流速大于125mL·min-1時(shí)，各有機(jī)磷的加標(biāo)回收率呈下降趨勢(shì)，因此，基于節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間的角度考慮，本研究選擇樣品最優(yōu)進(jìn)樣流速為100mL·min-1。

2.1.4 進(jìn)樣體積的影響 進(jìn)樣體積的大小同樣影響著檢測(cè)精度，當(dāng)進(jìn)樣體積過(guò)小時(shí)，測(cè)得的樣品濃度代表性較低，而當(dāng)進(jìn)樣體積過(guò)大時(shí)，會(huì)使得萃取膜所富集的目標(biāo)污染物超過(guò)自身最大容量，從而使得樣品無(wú)法完全富集。因此，控制反應(yīng)進(jìn)樣體積分別為300、400、500、600、700mL時(shí)，探究進(jìn)樣體積對(duì)各有機(jī)磷的加標(biāo)回收率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 進(jìn)樣體積對(duì)有機(jī)磷加標(biāo)回收率的影響Fig.4 Influence of injection volume on the recovery rate of organophosphorus

由圖4可知，當(dāng)進(jìn)樣體積為400mL時(shí)，各有機(jī)磷具有最高的加標(biāo)回收率，而進(jìn)樣體積大于400mL時(shí)，樣品加標(biāo)回收率逐漸下降，因此，本研究選擇最優(yōu)進(jìn)樣體積為400mL。

2.2 線性條件及檢出限

使用20%的丙酮溶液將有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液稀釋呈濃度梯度為1、5、10、25、50、100、200和500μg·L-1的有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，隨后使用1.2項(xiàng)的方法進(jìn)樣檢測(cè)。再以進(jìn)樣濃度為X軸，所測(cè)得的峰面積為Y軸以繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。并依照《水質(zhì)28種有機(jī)磷農(nóng)藥的測(cè)定氣相色譜-質(zhì)譜法》（HJ 1189-2021）中規(guī)定的檢出限及測(cè)定下限的測(cè)定方法來(lái)評(píng)估方法靈敏度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 方法線性條件及檢出限Tab.2 Linear conditions and detection limits of the method

由表2可知，本方法在5～500μg·L-1的線性范圍內(nèi)線性良好，所得檢出限也可滿足檢測(cè)需求。

2.3 精密度及準(zhǔn)確度

按1.2的方法對(duì)10μg·L-1的有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液重復(fù)檢測(cè)7次，以計(jì)算方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值RSD，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，甲拌磷、百治磷和敵殺磷測(cè)定值的RSD分別在1.43%～4.56%、3.66%～5.64%、2.87%～4.91%之間，表明方法具有良好的精密度。

隨后取湖水測(cè)定其中有機(jī)磷含量，并添加不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以計(jì)算方法加標(biāo)回收率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 加標(biāo)回收率Tab.3 Standard addition recovery

由表3可以看出，甲拌磷、百治磷和敵殺磷等待測(cè)物的加標(biāo)回收率范圍為95%～105.6%，表明方法具有良好的準(zhǔn)確度。

2.4 實(shí)樣測(cè)試

使用本方法測(cè)定臨安市內(nèi)的湖水、河涌水及民用池塘中甲拌磷、百治磷和敵殺磷的含量，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 實(shí)際樣品測(cè)定結(jié)果（μg·L-1）Tab.4 Determination results of actual samples（μg·L-1）

由表4可知，實(shí)驗(yàn)樣品中均可以測(cè)得甲拌磷、百治磷和敵殺磷，而整體含量均未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)GB 38383-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的限值要求。

3 結(jié)論

本方法基于66889-U型固相萃取膜來(lái)對(duì)地表水中有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行固相萃取富集，并使用氣相色譜測(cè)定其含量。樣品富集過(guò)程中主要使用丙酮溶液直接對(duì)固相萃取膜進(jìn)行溶解操作，整個(gè)過(guò)程中不涉及溶液轉(zhuǎn)移及待測(cè)物濃縮的過(guò)程，以盡量減少待測(cè)目標(biāo)物質(zhì)的損失。環(huán)境溶液pH值為7、進(jìn)樣流速100mL·min-1及進(jìn)樣體積400mL時(shí)，樣品加標(biāo)回收率達(dá)到最高值。甲拌磷、百治磷和敵殺磷標(biāo)線方程分別為y=4.115×104x-1.223×102、y=2.496×104x-3.442×102和y=3.781×104x+1.057×102，線性相關(guān)系數(shù)良好（r＞0.999），檢出限和測(cè)定下限分別為0.01和0.03μg·L-1，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為1.43%～5.64%，加標(biāo)回收率為95%～105.6%。本方法具有良好的線性及靈敏度，且方法精密度和準(zhǔn)確度均能滿足檢測(cè)需求，表明該方法可良好地應(yīng)用于地表水中有機(jī)磷的檢測(cè)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。