GC-MS/MS測(cè)定地表水中32種農(nóng)藥殘留

趙 悅，黃碧嘉，何秀琴，羅綺雯

（1. 拱北海關(guān)技術(shù)中心，廣東 珠海 519000；2. 中山海關(guān)技術(shù)中心，廣東 中山 528400）

農(nóng)藥殘留是指農(nóng)藥使用后一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有被分解而殘留于生物體、收獲物、土壤、水體、大氣中的微量農(nóng)藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質(zhì)的總稱(chēng)[1]。作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，合理的使用農(nóng)藥，有助于我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保障我們的餐桌安全。但在實(shí)際生產(chǎn)中，亂用、濫用農(nóng)藥造成的農(nóng)藥殘留問(wèn)題卻對(duì)我們的身體健康造成了巨大威脅。人們食用了含有農(nóng)藥殘留的食物，嚴(yán)重者具有致畸性、致癌性、致突變性[2]。據(jù)調(diào)查，由于農(nóng)藥殘留導(dǎo)致的癌癥占比高達(dá) 60%，人體內(nèi)的農(nóng)殘有10%通過(guò)空氣、飲用水進(jìn)入[3]。

現(xiàn)在常用的農(nóng)藥包括有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥和擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥等。其中水溶性大、吸附性能弱的農(nóng)藥會(huì)隨水滲入地下，從而對(duì)水體和地下水體造成污染[4]。水污染又會(huì)影響到水生生物的養(yǎng)殖，造成魚(yú)蝦等產(chǎn)品的品質(zhì)下降。為了保護(hù)人們的身體健康，強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)集中式生活飲用水地表水源地部分農(nóng)殘項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)限值做出了明確的規(guī)定。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)查新發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)目前指定水中農(nóng)殘的測(cè)定方法主要為 GB/T 5750.9—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法農(nóng)藥指標(biāo)》，標(biāo)準(zhǔn)中分為填充柱氣相色譜法和毛細(xì)管柱氣相色譜法[5]。但單純的氣相色譜法準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和靈敏度都不夠高，而且測(cè)定不同農(nóng)殘項(xiàng)目不但需要不同的前處理，還需要更換不同的氣相色譜柱，耗費(fèi)大量的時(shí)間成本和人力成本。

近些年，氣相色譜–三重四級(jí)桿質(zhì)譜（GC-MS/MS）技術(shù)因?yàn)槟軌驅(qū)崿F(xiàn)農(nóng)殘簡(jiǎn)單快速、靈敏、準(zhǔn)確的篩查，具有良好的重現(xiàn)性，能完成定性定量同步分析[6]。方法擬通過(guò)對(duì)前處理、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、質(zhì)譜參數(shù)等方面進(jìn)行優(yōu)化的方式，建立一種方便、快捷、高效的測(cè)定容易通過(guò)除草劑、殺蟲(chóng)劑被代入地表水中常見(jiàn) 32種農(nóng)殘 GC-MS/MS的檢測(cè)方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)品：聯(lián)苯菊酯、毒死蜱、氟氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、嘧菌環(huán)胺、溴氰菊酯、二嗪磷、敵敵畏、苯醚甲環(huán)唑、樂(lè)果、烯唑醇、滅線磷、殺螟硫磷、甲氰菊酯、氰戊菊酯、氟氰菊酯、氟胺氰菊酯、地蟲(chóng)硫磷、水胺硫磷、甲基異柳磷、馬拉硫磷、殺撲磷、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷、腐霉利、丙溴磷、五氯硝基苯、治螟磷、戊唑醇、三唑酮、三唑醇、三唑磷等32種農(nóng)殘混標(biāo)（質(zhì)量濃度為 50 μg/mL）：曼哈格；環(huán)氧七氯 B（質(zhì)量濃度為100.3 μg/mL）：安譜。

實(shí)驗(yàn)試劑：乙酸乙酯：色譜純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；二氯甲烷：色譜純，默克股份兩合公司；石油醚、無(wú)水硫酸鈉：分析純，廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀：賽默飛世爾TSQ-8000 EV；萬(wàn)分之一天平：賽多利斯QUINTIX124-1CN；臺(tái)式冷凍離心機(jī)：賽默飛；自動(dòng)濃縮儀：拜齊泰。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

內(nèi)標(biāo)溶液：配制7 mg/L環(huán)氧七氯B內(nèi)標(biāo)溶液。

農(nóng)藥混標(biāo)：配制農(nóng)殘混合標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)備液，于–20 ℃保存。使用地表水的基質(zhì)空白液將儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋為 10、50、100、200 、400和 600 μg/L標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)工作液[7]：移取上述各濃度標(biāo)準(zhǔn)工作溶液980 μL，加入20 μL內(nèi)標(biāo)溶液，渦旋混勻。

1.3.2 儀器條件

1.3.2.1 色譜條件 色譜柱：TG-WAXMS氣相色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持 1.5 min，以 25 ℃/min 升至 90 ℃，保持1.5 min；以 25 ℃/min 升至 180 ℃；以 5 ℃/min升至280 ℃；以10 ℃/min升至300 ℃保持5 min；載氣（He）流速1.2 mL/min，純度≥99.999%；進(jìn)樣量1 μL；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣。

1.3.2.2 質(zhì)譜條件 電子轟擊（EI）離子源；電子能量 70 eV；傳輸線溫度 300 ℃；離子源溫度300 ℃。

1.3.3 樣品處理

準(zhǔn)確量取250.0 mL試樣于500 mL分液漏斗中，分別加入30 mL二氯甲烷，劇烈振蕩15 min，靜止10 min分層后收集上層萃取液；再用30 mL二氯甲烷重復(fù)提取一次，將兩次萃取液合并，離心吸去水分后，經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后分批全部轉(zhuǎn)移至玻璃管，40 ℃水浴氮?dú)獯抵两?，?80 μL乙酸乙酯定容，加入20 μL環(huán)氧七氯B內(nèi)標(biāo)溶液[8]，過(guò)0.22 μm有機(jī)相濾膜后，供GCMS/MS測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)差異顯著性通過(guò) TraceFinder軟件和Xcalibur軟件對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳目標(biāo)離子對(duì)的選擇

選擇合適的程序升溫條件，采用Fullscan方式測(cè)定待測(cè)農(nóng)殘的總離子流譜圖，確定其各自保留時(shí)間和母離子。選擇 SRM 模式，為獲得最佳質(zhì)譜條件，在0～70 eV調(diào)節(jié)碰撞能量，選取豐度較高的離子碎片作為母離子。將母離子進(jìn)一步裂解；選取裂解離子為子離子，優(yōu)化碰撞能量[9]。由于本方法具有高選擇性，可對(duì)目標(biāo)化合物的母離子、產(chǎn)物離子、碰撞能量等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以篩選出多種定性離子進(jìn)行確證，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。32種待測(cè)農(nóng)殘經(jīng)優(yōu)化后質(zhì)譜分析條件見(jiàn)表1，SRM模式下氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜圖見(jiàn)圖1。

表1 32種農(nóng)殘和內(nèi)標(biāo)化合物的質(zhì)譜條件Table 1 Mass spectrum conditions of 32 pesticide residues and internal standard compounds

圖1 400 ng/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖Fig.1 Spectrum of 400 ng/mL standard solution

2.2 前處理過(guò)程的優(yōu)化

本方法通過(guò)對(duì)前處理過(guò)程中的提取試劑選擇及提取次數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。提取試劑選擇：實(shí)驗(yàn)中將常見(jiàn)的水中農(nóng)殘?zhí)崛∫憾燃淄榕c石油醚分別作為提取液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氯甲烷能有效的將32種農(nóng)殘全部提取，而在同等情況下，使用石油醚作為提取液僅能提取二氯甲烷作為提取液時(shí)敵敵畏項(xiàng)目的30 %左右，而樂(lè)果項(xiàng)目在石油醚作為提取液時(shí)完全未能有效提取，相應(yīng)的樂(lè)果項(xiàng)目定量離子及定性離子譜圖見(jiàn)圖2和圖3，因此本實(shí)驗(yàn)最終選擇二氯甲烷作為提取液。提取次數(shù)：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提取一次時(shí)，農(nóng)殘回收率很難穩(wěn)定達(dá)到60%以上，提取兩次或者三次時(shí)，農(nóng)殘回收率均能穩(wěn)定達(dá)到60%，且兩種提取次數(shù)的回收率相近，因此，本實(shí)驗(yàn)前處理采用兩次提取。

圖2 二氯甲烷作為提取液時(shí)標(biāo)液中樂(lè)果項(xiàng)目SRM譜圖Fig.2 SRM spectrum of dimethoate in the time standard solution with dichloromethane as the extraction solution

圖3 石油醚作為提取液時(shí)標(biāo)液中樂(lè)果項(xiàng)目SRM譜圖Fig.3 SRM spectrum of dimethoate project in petroleum ether as extraction solution

2.3 內(nèi)標(biāo)的引入

在多次進(jìn)平行樣品的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)由于離子化效率的不穩(wěn)定導(dǎo)致GC-MS/MS的重復(fù)性差，為了消除的離子化效率的不穩(wěn)定影響，嘗試在乙酸乙酯定容后加入環(huán)氧七氯B，對(duì)環(huán)氧七氯B的響應(yīng)值進(jìn)行折算后定量，兩種方法對(duì)平行樣品的響應(yīng)值如下圖4。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，引入內(nèi)標(biāo)，能有效減小離子化效率的不穩(wěn)定影響，避免偶然誤差的發(fā)生，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性。

圖4 200 ng/mL標(biāo)液中聯(lián)苯菊酯項(xiàng)目?jī)?nèi)標(biāo)折算前后的響應(yīng)值Fig.4 Response value of bifenthrin in 200 ng/mL standard solution before and after internal standard conversion

2.4 基質(zhì)效應(yīng)

在質(zhì)譜中基質(zhì)效應(yīng)明顯，基質(zhì)效應(yīng)對(duì)不同農(nóng)殘有不同的影響，部分農(nóng)殘項(xiàng)目在不同基質(zhì)效應(yīng)影響下，響應(yīng)值能偏差數(shù)倍，極易導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的偏差。本實(shí)驗(yàn)對(duì)基質(zhì)效應(yīng)對(duì)目標(biāo)農(nóng)殘檢測(cè)的影響進(jìn)行了探討。通過(guò)1.5步驟，提取到地表水的基質(zhì)，并配制相應(yīng)的基質(zhì)標(biāo)液，與相同濃度下使用乙酸乙酯配制的溶劑標(biāo)液做對(duì)比（結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6），發(fā)現(xiàn)此實(shí)驗(yàn)基質(zhì)標(biāo)液對(duì)樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、殺螟硫磷、水胺硫磷、苯醚甲環(huán)唑、三唑磷有明顯的增強(qiáng)效應(yīng)，對(duì)敵敵畏、五氯硝基苯、二嗪磷、對(duì)硫磷有明顯的抑制效應(yīng)。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，配制基質(zhì)曲線，進(jìn)行最后的結(jié)果定量。

圖5 乙酸乙酯配制的溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖Fig.5 Spectrum of solvent standard solution prepared with ethyl acetate

圖6 地表水基質(zhì)溶液配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖Fig.6 Spectrum of standard solution prepared by surface water matrix solution

2.5 線性范圍

本實(shí)驗(yàn)采用基質(zhì)匹配內(nèi)標(biāo)標(biāo)液在相同檢測(cè)條件下進(jìn)行定量。在10～600 μg/L范圍內(nèi)，水中32種農(nóng)殘的線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)及最低檢出限如表2所示。結(jié)果表明該檢測(cè)方法的線性良好，R2≥0.995，滿(mǎn)足GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》要求[10]。

表2 水中32種農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 2 Standard curves of 32 kinds of agricultural residues in water

續(xù)表2

2.6 加標(biāo)回收率、定量限及檢出限

取空白地表水，分別添加不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，獲得0.2、0.4、0.8、2 μg/L添加水平樣品[11]，每個(gè)加標(biāo)水平進(jìn)行6平行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算各添加水平下的回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，見(jiàn)表3。在0.2 μg/L添加水平下，各農(nóng)殘回收率 73.9%～105.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差4.5%～17.9%；在0.4 μg/L添加水平下，各農(nóng)殘回收率87.5%～107.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.9%～12.0%；在0.8 μg/L添加水平下，各農(nóng)殘回收率 80.0%～108.8%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差3.6%～11.8%；在2.0 μg/L添加水平下，各農(nóng)殘回收率76.0%～106.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.3%～13.7%。各項(xiàng)農(nóng)殘?jiān)?0.2～2.0 μg/L添加水平下，均符合GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》要求，因此該方法各農(nóng)藥定量限為0.2 μg/L。

表3 加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)果Table 3 Determination results of spiked recovery %

續(xù)表3

3 結(jié)論

本研究建立了同時(shí)測(cè)定地表水中 32種農(nóng)殘氣相色譜–三重四極桿質(zhì)譜（GC-MS/MS）檢測(cè)方法。本方法具有高選擇性，可對(duì)目標(biāo)化合物的母離子、產(chǎn)物離子、碰撞能量等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，篩選出多種定性離子進(jìn)行確證，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性；具有高重復(fù)性和靈敏度，一方面為避免基質(zhì)效應(yīng)對(duì)農(nóng)殘檢測(cè)造成干擾，采用空白基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的方式，對(duì)樣品完成定量分析，另一方面為了消除的離子化效率的不穩(wěn)定影響，引入環(huán)氧七氯B內(nèi)標(biāo)，對(duì)樣品進(jìn)行折算定量，因此即使方法的定量限和檢出限遠(yuǎn)低于 GB/T 5750.9—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法農(nóng)藥指標(biāo)》和 GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求的情況下，準(zhǔn)確度和精密度均能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，該方法前處理簡(jiǎn)單，使用一種提取方式，能一次性提取32種農(nóng)殘進(jìn)行檢測(cè)，節(jié)約大量人力和時(shí)間，適用于地表水中多種農(nóng)藥殘留的日常定量分析。