MPFC-QuEChERS結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜法測定土壤中六六六和滴滴涕農(nóng)藥殘留

雷春妮 王波 祁光增 孫苗苗 代路

（蘭州海關(guān)技術(shù)中心 甘肅蘭州 730010）

1 前言

六六六（BHCs）和滴滴涕（DDTs）的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難降解，具有致突變、致癌、致畸的作用，嚴(yán)重危害到人體健康和環(huán)境[1]。20世紀(jì)50年代末至80年代初，有機(jī)氯類農(nóng)藥在我國大量使用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，用于農(nóng)業(yè)中的HCHs和DDTs的累計(jì)量超過500余萬噸[2]。在1952—1984年間，甘肅省共使用HCHs達(dá)64991t；在1951—1984年間，共使用DDTs達(dá)15 589t[3]。土壤是農(nóng)藥在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的重要介質(zhì)，土壤中的HCHs和DDTs可被植物吸收富集，也可隨揮發(fā)、擴(kuò)散、對流、水土流失等途徑，遷移至大氣和水環(huán)境中，通過食物鏈危害人類健康[4]。雖然我國已于1983年禁用BHCs、DDTs，但由于其具有長期殘留性和生物蓄積性，在土壤和食品中仍可被檢出[5-7]，故對土壤中HCHs和DDTs殘留量的監(jiān)測仍是環(huán)境監(jiān)測中的重要工作。

土壤中BHCs、DDTs的檢測凈化方法常見的有固相萃取和濃硫酸凈化[8-11]。固相萃取法成本較高，需采用專用的萃取裝置；濃硫酸凈化耗時(shí)較長、效果較差，且具有一定的危險(xiǎn)性。QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Safe）方法是一種用于食品檢測的快速樣品前處理技術(shù)，已被全球許多官方實(shí)驗(yàn)室廣泛使用[12]。MPFC-QuEChERS方法是基于QuEChERS開發(fā)的一種快速樣品前處理的新型凈化柱，精確稱取一定量試樣，置于離心管內(nèi)，加入提取液，渦旋混勻，振蕩、離心，將上清液轉(zhuǎn)入MPFC-QuEChERS柱內(nèi)，緩慢推動(dòng)柱塞桿，使上清液緩慢通過柱中的凈化物（常見的凈化物有C18、PSA等固相材料）后獲得凈化液，裝進(jìn)樣小瓶可直接進(jìn)樣。該方法可降低基質(zhì)干擾，提高檢測靈敏度，對色素、脂類、部分糖類和甾醇類化合物的凈化效果較好，與常見方法相比，具有操作簡單、試劑消耗量小、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠極大地縮短處理時(shí)間。

目前，MPFC-QuEChERS前處理技術(shù)還處于起步階段，尚未被用于土壤中的農(nóng)藥殘留檢測領(lǐng)域。本文擬采用超聲萃取-MPFC-QuEChERS方法結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜法（GC/MS），檢測土壤中的BHCs和DDTs農(nóng)藥殘留，該法具有快速簡便、耗時(shí)較短的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)對大批量土壤樣品的測試分析，適用于土壤環(huán)境的質(zhì)量監(jiān)測。

2 儀器與試劑

氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS QP2010Plus，日本島津公司）；超聲波儀（S300H，德國Elma公司）；蒸發(fā)濃縮儀（Rapidvap，美國Labconco公司）；MPFCQuEChERS柱（北京綠綿科技有限公司）。

BHCs、DDTs混合標(biāo)準(zhǔn)貯備液（質(zhì)量濃度100 μg/mL，農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研檢測所）；氘代菲標(biāo)準(zhǔn)貯備液（質(zhì)量濃度4 000 μg/mL，北京曼哈格生物科技有限公司）；丙酮、正己烷（農(nóng)藥級(jí)）；無水硫酸鎂、氯化鈉（優(yōu)級(jí)純）。

3 樣品處理

將土壤試樣風(fēng)干后研磨粉碎，取10.0 g試樣置于50 mL離心管內(nèi)；加入20 mL丙酮/正己烷（V/V=1∶1），渦旋混勻；加入1.0 g氯化鈉、4.0 g無水硫酸鎂，立刻渦旋混勻；超聲提取5 min，4 000 r/min離心5 min（）；取上清液濃縮至浸干，用正己烷定容至2.0 mL；將定容液從MPFC-QuEChERS凈化柱頂部加入，緩慢推動(dòng)柱塞桿，過0.22 μm有機(jī)濾膜至進(jìn)樣小瓶，取凈化液1 mL，加入內(nèi)標(biāo)后待GC/MS分析。

4 色譜條件

色譜柱：SH-Rxi-5Sil MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升溫：初始溫度80℃，以10℃/min的速率升至180℃，再以3℃/min的速率升至240℃，保持5 min；載氣：高純氦氣（純度≥99.999%）；進(jìn)樣口溫度：260℃；載氣流速：0.8 mL/min；分流比：10∶1。

5 結(jié)果與討論

5.1 氣相色譜-質(zhì)譜參數(shù)的優(yōu)化

4種六六六和4種滴滴涕在總離子流圖中的保留時(shí)間較為接近，為實(shí)現(xiàn)對BHCs、DDTs的準(zhǔn)確定量，提高目標(biāo)物的分離效果，避免出現(xiàn)假陽性情況，本文對氣相色譜儀的程序升溫和載氣流速參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，初始溫度為80℃，以10℃/min升至180℃后，為改善p，p'-DDD與o，p'-DDT的分離效果，降低升溫速率，故以3℃/min緩慢升至240℃，保持5 min；在這個(gè)程序升溫參數(shù)下，可實(shí)現(xiàn)4種六六六和4種滴滴涕組分的完全分離。在其他儀器參數(shù)一致的情況下，分別對載氣流速0.8 mL/min、1.5 mL/min、2.0 mL/min進(jìn)行考察，結(jié)果顯示，載氣流速的降低可改善目標(biāo)物的分離效果。當(dāng)載氣流速為1.5 mL/min和2.0 mL/min時(shí)，p，p'-DDD與o，p'-DDT的分離效果不理想；當(dāng)流速設(shè)為0.8 mL/min時(shí)，p，p'-DDD與o，p'-DDT提取定量離子時(shí)可得到有效分離，故流速設(shè)定為0.8 mL/min。此外，了提高檢測靈敏度，使檢測限能夠更低，本文對質(zhì)譜參數(shù)中的檢測器電壓進(jìn)行優(yōu)化，在其他儀器參數(shù)一致的情況下，將BHCs、DDTs添加量為0.04 mg/kg的樣品分別在檢測器電壓0.1 kV、0.2 kV、0.3 kV、0.4 kV條件下進(jìn)樣，結(jié)果顯示，BHCs、DDTs的峰面積隨檢測器電壓的升高而不斷增大，在0.4 kV時(shí)目標(biāo)物的峰面積最高，但在0.4 kV時(shí)，背景干擾較大，不利于目標(biāo)物的定量；在0.3 kV時(shí)，目標(biāo)物的峰面積明顯高于0.1 kV和0.2 kV，且背景干擾較小，故檢測器電壓設(shè)置為0.3 kV。BHCs、DDTs標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的總離子流圖見圖1。

圖1 六六六滴滴涕標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的總離子流圖

5.2 基質(zhì)效應(yīng)考察

在農(nóng)藥殘留量的檢測分析中，對基質(zhì)效應(yīng)不明顯的化合物，基質(zhì)配標(biāo)準(zhǔn)工作液曲線與溶劑配標(biāo)準(zhǔn)工作液曲線基本重合，但存在基質(zhì)效應(yīng)時(shí)，使用溶劑配標(biāo)準(zhǔn)工作液曲線進(jìn)行校準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致定量結(jié)果不準(zhǔn)確。本文通過對比溶劑配標(biāo)準(zhǔn)工作溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線（A）和基質(zhì)配標(biāo)準(zhǔn)工作溶液曲線（B）的斜率，來確定該方法中BHCs、DDTs的基質(zhì)效應(yīng)，結(jié)果見表1。從表1可知，pp'-DDD斜率比（B/A）為1.08，接近于1，說明pp'-DDD的基質(zhì)效應(yīng)不明顯，其余7種有機(jī)氯農(nóng)藥的斜率比均小于1，存在明顯的基質(zhì)減弱效應(yīng)，故該方法采用基質(zhì)配標(biāo)準(zhǔn)工作液曲線定量。

表1 六六六滴滴涕的基質(zhì)效應(yīng)對比

5.3 方法的線性范圍、檢出限和定量限

配制BHCs、DDTs農(nóng)藥的空白基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線，標(biāo)準(zhǔn)系列濃度為0.02 μg/mL、0.05 μg/mL、0.10 μg/mL、0.20 μg/mL、0.50 μg/mL、1.00 μg/mL，分別加入氚代菲標(biāo)準(zhǔn)溶液作為內(nèi)標(biāo)，使其濃度均為0.20 μg/mL。以相應(yīng)質(zhì)量濃度和內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度的比值為橫坐標(biāo)x，其峰面積比值為縱坐標(biāo)y，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見表2。結(jié)果表明，在0.02～1.00 μg/mL線性范圍內(nèi)，BHCs、DDTs具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r2）均在0.999以上。通過獨(dú)立測試10個(gè)加標(biāo)濃度樣品，計(jì)算檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限，以10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為定量限[13]。結(jié)果表明，該方法的檢出限和定量限能夠滿足土壤樣品中農(nóng)藥殘留限量的檢測要求。

表2 六六六滴滴涕的線性關(guān)系、檢出限和定量限

5.4 準(zhǔn)確度與精密度

在土壤空白試樣中加入BHCs、DDTs的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，使其加標(biāo)水平分別為0.04mg/kg、0.10mg/kg、0.20mg/kg，獲得3個(gè)加標(biāo)水平的回收率在83.86%～106.80%之間，每個(gè)水平進(jìn)行6次平行測定，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.96%～4.80%之間，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，該方法的準(zhǔn)確度和精密度較為理想，能夠滿足實(shí)際土壤樣品中BHCs、DDTs農(nóng)藥殘留量的準(zhǔn)確定量分析。

表3 添加回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

（續(xù)表3）

5.5 MPFC-QuEChERS方法與標(biāo)準(zhǔn)方法HJ835-2016比較

將環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)方法HJ835-2016[14]中的BHCs、DDTs的回收率和定量限作為理論數(shù)值，考察MPFC-QuEChERS方法。HJ835-2016標(biāo)準(zhǔn)方法中，BHCs、DDTs的回收率為84%～102%，定量限為0.16～0.36mg/kg；MPFC-QuEChERS方法的回收率為83.86%～106.80%，定量限為0.005 5～0.040 0 mg/kg；2種方法的回收率基本一致，但MPFC-QuEChERS方法的定量限明顯低于標(biāo)準(zhǔn)方法。在標(biāo)準(zhǔn)方法中，土壤樣品采用固相萃取柱或凝膠色譜凈化，實(shí)驗(yàn)步驟較為繁瑣，試劑用量較大，樣品前處理過程約3 h。而在本文采用的MPFC-QuEChERS方法的樣品前處理時(shí)間僅需30 min，簡單快速，污染較少，該方法既能夠保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性，又可大大提升檢測靈敏度和檢測效率，可實(shí)現(xiàn)大批量樣品的快速測定。

5.6 實(shí)際樣品分析

本文對武威市石油企業(yè)土壤、金屬礦山開采區(qū)及尾礦庫土壤、非金屬礦山開采區(qū)及尾礦庫土壤和工業(yè)園區(qū)土壤進(jìn)行BHCs、DDTs分析，共采集118個(gè)土壤樣品，檢測結(jié)果顯示，BHCs、DDTs均未檢出。這可能是由于近年來我國禁用BHCs、DDTs農(nóng)藥，且之前使用的BHCs、DDTs農(nóng)藥在環(huán)境中持續(xù)降解或經(jīng)雨水沖刷、水體循環(huán)等，殘留在土壤中的濃度已低于本方法的檢出限。

6 結(jié)論

本文建立MPFC-QuEChERS-GC/MS法同時(shí)測定土壤中4種六六六、4種滴滴涕殘留量的分析方法，8種待測組分均能得到很好地提取、凈化和分離。該方法操作簡單、檢測成本低、凈化效果好、工作效率高，方法的檢出限、定量限、準(zhǔn)確度和精密度均能夠滿足土壤基質(zhì)的檢測要求，可以應(yīng)用于土壤中六六六滴滴涕的實(shí)際檢測。