GC-MS/MS 快速測定水質(zhì)中32 種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留*

李 娜，吳志鵬，桑柳波，唐 毅

（1.中科檢測技術(shù)服務(wù)（廣州）股份有限公司，廣東廣州 510650；2.中科廣化（重慶）新材料研究院有限公司，重慶 400000）

有機(jī)磷一般分為殺蟲劑、殺菌劑、除莠劑和殺線蟲劑等，具有一定毒性，如速滅磷、對(duì)硫磷、毒死蜱、內(nèi)吸磷和蠅毒磷等會(huì)抑制膽堿酯酶活性，敵敵畏和甲基對(duì)硫磷則由于其致癌性被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)分別列為2B 類致癌物和3 類致癌物，馬拉硫磷和二嗪農(nóng)則有可能會(huì)增加非霍奇金淋巴瘤、前列腺癌和肺癌風(fēng)險(xiǎn)被歸類為可能的人類致癌物。水體是有機(jī)磷流失和擴(kuò)散的主要載體之一，有機(jī)磷被水中生物體吸收并在體內(nèi)富集，一方面直接影響土壤和作物健康，另一方面通過食物鏈影響人類健康[1]。

目前，關(guān)于水中有機(jī)磷的檢測方法主要有氣相色譜法[2，6]、氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[3，7，8]、高效液相色譜法[4，9，10]和高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[5，11-13]。在國家標(biāo)準(zhǔn)方面，《水質(zhì)有機(jī)磷農(nóng)藥的測定氣相色譜法》（GB/T 13192-1991）、《水、土中有機(jī)磷農(nóng)藥的測定氣相色譜法》（GB/T 14552-2003）、《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法農(nóng)藥指標(biāo)》（GB/T 5750.9-2006）和《水質(zhì)28有機(jī)磷農(nóng)藥的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》（HJ 1189-2021）均是采用液液萃取的方法提取水中的有機(jī)磷，濃縮富集化后再分別用氣相色譜和氣相色譜質(zhì)譜進(jìn)行定量分析。

本研究擬建立利用液液萃取的前處理技術(shù)，選用三氯甲烷為提取溶劑，結(jié)合氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜法（GC-MS/MS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)中32 種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的快速測定，并結(jié)合QuEChERS 技術(shù)對(duì)顏色較深的萃取液凈化過程進(jìn)行了優(yōu)化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與裝置

QP2020NX 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（日本島津公司）；MT2500 型多管漩渦混合儀（上海小螞蟻儀器設(shè)備有限公司）；ATX124 型電子天平（日本島津公司）；MTN-5800 型氮吹濃縮裝置（天津奧特賽恩儀器有限公司）；GXC-250*12 型全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)振蕩器（北京國環(huán)高科自動(dòng)化技術(shù)研究院）；0.22μm 有機(jī)相濾膜（上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）。

1.2 主要標(biāo)準(zhǔn)品與試劑

敵敵畏、速滅磷、內(nèi)吸磷、滅線磷、治螟磷、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、地蟲硫磷、異稻瘟凈、樂果、氯唑磷、甲基毒死蜱、磷胺、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱、殺螟硫磷、馬拉硫磷、對(duì)硫磷、溴硫磷、甲基異柳磷、水胺硫磷、稻豐散、丙溴磷、苯線磷、三唑磷、蠅毒磷混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，均為2000μg·mL-1；乙拌磷、倍硫磷、硫環(huán)磷、殺撲磷、乙硫磷、磷酸三丁酯-d27，均為1000μg·mL-1；萘-d8、苊-d10、菲-d10、屈-d12混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，均為2000μg·mL-1。以上標(biāo)準(zhǔn)品均購自壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

乙酸乙酯、正己烷、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷，HPLC 級(jí)，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；NaCl（AR 上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；無水Na2SO4（AR 上海麥克林生化科技有限公司）；H2SO4（ρ=1.84g·mL-1，GR 廣州化學(xué)試劑廠）；NaOH（GR 廣州化學(xué)試劑廠）。

1.3 溶液配制

1.3.1 32 種有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)使用液 分別移取27種有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)溶液100μL 和乙拌磷、倍硫磷、硫環(huán)磷、殺撲磷、乙硫磷標(biāo)準(zhǔn)溶液各200μL 用丙酮稀釋至10mL，配制成濃度為20μg·mL-1的混合標(biāo)準(zhǔn)使用液。

1．3．2 替代物標(biāo)準(zhǔn)使用液 移取200μL 磷酸三丁酯-d27標(biāo)準(zhǔn)溶液用丙酮稀釋至10mL，配制成濃度為20μg·mL-1的替代物標(biāo)準(zhǔn)使用液。

1．3．3 內(nèi)標(biāo)使用液 移取50μL 萘-d8、苊-d10、菲-d10、屈-d12混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用丙酮稀釋至10mL，配制成濃度為10μg·mL-1的內(nèi)標(biāo)使用液。

1．3．4 空白樣品基質(zhì)溶液與基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液取若干份100mL 純水在不加入替代物和內(nèi)標(biāo)的情況下按照1.4.1 中方法進(jìn)行提取得到空白樣品基質(zhì)溶液，再加入上述標(biāo)準(zhǔn)使用液配制成濃度為50、100、200、500、1000μg·L-1的基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作液系列，加入30μL 內(nèi)標(biāo)使用液，待測。

1.4 水質(zhì)中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的前處理方法

由于有機(jī)磷農(nóng)藥在中性和酸性溶液中較穩(wěn)定而在堿性條件下易分解，因此，需對(duì)水樣進(jìn)行pH 值測定，若水樣pH 值不在5~8 范圍內(nèi)，則需使用H2SO4溶液（1+1）或NaOH 溶液（10g·L-1）將水樣pH 值調(diào)節(jié)至5~8。在定容溶劑方面，根據(jù)EPA 8141b 可知，正己烷會(huì)造成部分強(qiáng)極性的有機(jī)磷農(nóng)藥損失，因此，本方法萃取濃縮后用丙酮定容。1.4.1 地下水/地表水 移取1L 樣品置于預(yù)先裝有30g NaCl 的分液漏斗中，搖勻，使NaCl 完全溶解后加入50μL 替代物標(biāo)準(zhǔn)使用液，加入25mL 三氯甲烷液液萃取5min，重復(fù)萃取兩次，合并萃取液，萃取液經(jīng)無水Na2SO4脫水后收集轉(zhuǎn)移至玻璃離心管中，氮吹濃縮至0.5mL 左右，加入5mL 丙酮，繼續(xù)氮吹濃縮至1mL，加入30μL 內(nèi)標(biāo)使用液，待測。

1.4.2 海水 除不加NaCl 外，其余步驟同1.4.1。

1.4.3 工業(yè)廢水 移取100mL 樣品置于預(yù)先裝有3g NaCl 的分液漏斗中，搖勻，使NaCl 完全溶解后加入50μL 替代物標(biāo)準(zhǔn)使用液，加入10mL 三氯甲烷液液萃取5min，重復(fù)萃取兩次，合并萃取液，其余步驟同1.4.1。（注：若液液萃取后出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，可添加幾滴甲醇破乳；若出現(xiàn)高度乳化現(xiàn)象，可將乳濁液置于離心機(jī)中以4000r·min-1離心5min 進(jìn)行破乳。）

1.5 儀器工作參數(shù)

1.5.1 色譜條件 島津SH-Rtx-5MS 柱（30m×0.25mm，0.25μm），進(jìn)樣溫度220℃，載氣為He，進(jìn)樣量為1μL，不分流進(jìn)樣。GC 升溫程序：初溫40℃，保持4min，以10℃·min-1速率升溫至300℃，保持5min。

1.5.2 質(zhì)譜條件 電子轟擊離子源，離子源溫度為230℃，接口溫度為250℃；電子倍增壓力為1.3kV，溶劑延遲時(shí)間為5min，采集模式為單離子檢測掃描（SIM），其他質(zhì)譜參數(shù)列于表1。

表1 32 種有機(jī)磷、替代物及4 種內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 Mass parameters of 32 organophosphorus, substitution and 4 isotope internal standards

1.6 方法驗(yàn)證

選用不同空白水質(zhì)樣品，添加32 種有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行低、中、高3 個(gè)水平的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，考察方法的準(zhǔn)確度（回收率）和精密度（RSD）。方法的基質(zhì)效應(yīng)（M）采用單點(diǎn)相對(duì)響應(yīng)值法進(jìn)行比較[13]，分別討論了地下水、地表水和廢水的M 值。

2 結(jié)果與討論

2.1 基體改進(jìn)

當(dāng)用有機(jī)溶劑對(duì)水樣進(jìn)行萃取時(shí)，若劇烈振蕩則極易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，NaCl 的加入可以一定程度抑制乳化現(xiàn)象；而NaCl 的鹽析作用亦可降低有機(jī)磷在水中的溶解度，提高在有機(jī)溶劑中的溶解度達(dá)到提升萃取效率的目的。本文地表水和地下水中的NaCl添加量為30g，廢水中的NaCl 添加量為3g，由于海水中含有鹽類，因此，可不加NaCl。

2.2 提取溶劑優(yōu)化

水質(zhì)多以正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯等作為提取溶劑。而三氯甲烷具有較強(qiáng)的溶解能力已用作藥品的萃取劑。本文選取正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷和三氯甲烷作為提取溶劑，在水樣中加入32 種有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入4 種有機(jī)溶劑10mL 并重復(fù)萃取2 次，比較每種有機(jī)磷的回收率，見圖1。

圖1 不同溶劑提取有機(jī)磷的回收率Fig.1 Recovery rate of organophosphorus extracted by different solvents

由圖1 可見，正己烷的提取效果最差，這是由于正己烷的極性較小，對(duì)極性大的有機(jī)磷的提取效果較差；乙酸乙酯對(duì)部分有機(jī)磷的提取效果遠(yuǎn)低于二氯甲烷和三氯甲烷，而二氯甲烷和三氯甲烷的極性大且與水不互溶，根據(jù)相似相溶原理對(duì)有機(jī)磷的提取效果更好。整體而言對(duì)于大部分有機(jī)磷農(nóng)藥來說，三氯甲烷的提取效果優(yōu)于二氯甲烷，故本文選擇三氯甲烷作為提取溶劑。

2.3 提取次數(shù)優(yōu)化

對(duì)萃取次數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，采用三氯甲烷分別對(duì)地表水、地下水、海水和廢水進(jìn)行萃取，萃取次數(shù)從1 次起依次遞增，萃取1 次的情況下，4 種水質(zhì)中部分有機(jī)磷的回收率低于60%，萃取2 次后，32 種有機(jī)磷的回收率均可以達(dá)到60%以上，而當(dāng)萃取次數(shù)達(dá)到3 次后，回收率并無明顯增加，因此，本文中三氯甲烷的萃取次數(shù)為2 次。

2.4 凈化

當(dāng)萃取液顏色較深時(shí)，應(yīng)對(duì)萃取液進(jìn)行凈化。QuEChERS 是由美國農(nóng)業(yè)部Anastassiades 等[14]人于2003 年開發(fā)的一種用于農(nóng)產(chǎn)品檢測的快速樣品前處理技術(shù)，該方法具有快速、簡便、高效等特點(diǎn)。將萃取液轉(zhuǎn)移至裝有50~100mg 石墨化炭黑（GCB）的玻璃離心管中，渦旋振蕩5min 后離心，收集全部萃取液后氮吹濃縮。為評(píng)價(jià)GCB 對(duì)提取過程的影響，取6 份100mL 廢水樣品，按照1.3 中方法液液萃取后將萃取液混勻并加標(biāo)，再將萃取液分為各3 份的AB兩組，A 組不加GCB，B 組各加入50mg GCB，比較凈化前后32 種有機(jī)磷的平均回收率，結(jié)果表明，凈化前后回收率相差不大且結(jié)果可滿足實(shí)驗(yàn)要求，說明GCB 不會(huì)造成不良影響。綜上，利用QuEChERS 技術(shù)，以GCB 為凈化劑，可以去除廢水中的有色物質(zhì)，大大簡化了操作過程，適用于大批量的樣品凈化。

2.5 基質(zhì)效應(yīng)

基質(zhì)效應(yīng)是指樣品中基質(zhì)對(duì)分析方法準(zhǔn)確測定目標(biāo)物質(zhì)能力的干擾。本文采用單點(diǎn)相對(duì)響應(yīng)值法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)了地表水、地下水、廢水與不同溶劑的基質(zhì)效應(yīng)，按照式（1）進(jìn)行計(jì)算，M1為丙酮，M2為丙酮+正己烷（1+1），M3為純水在不加入替代物和內(nèi)標(biāo)的情況下按照1.4.1 中方法進(jìn)行提取得到空白樣品基質(zhì)溶液，結(jié)果見圖2。

圖2 不同溶劑的基質(zhì)效應(yīng)Fig.2 Matrix effects of different solvents

基質(zhì)效應(yīng)（M）=B/A（1）式中 A：在溶劑中有機(jī)磷的響應(yīng)值，mAu·min；B：樣品基質(zhì)中添加的相同含量有機(jī)磷響應(yīng)值，mAu·min。

當(dāng)M＞1.2 時(shí)，表明為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)M＜0.8時(shí)，表明為基質(zhì)減弱效應(yīng)。

由圖2 可見，部分有機(jī)磷在地表水、地下水、海水和廢水中出現(xiàn)明顯的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)（M1和M2值均大于1.2）或減弱效應(yīng)（M1和M2值均小于0.8），其中內(nèi)吸磷、滅線磷、樂果、硫環(huán)磷和蠅毒磷等基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)非常明顯，而4 種水質(zhì)的M3值則均在0.8~1.2 之間，因此，本文選擇純水基質(zhì)溶液來配制標(biāo)準(zhǔn)工作系列。

2.6 方法學(xué)評(píng)價(jià)

2.6.1 線性范圍和檢出限 在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)1.3 中配制的基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列進(jìn)行測定，以目標(biāo)物質(zhì)的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以目標(biāo)物質(zhì)峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積比值為縱坐標(biāo)，繪制目標(biāo)物質(zhì)的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線，32 種有機(jī)磷含量在50~1000μg·L-1范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)R2均大于0.995。按照HJ 168-2020 中要求進(jìn)行檢出限實(shí)驗(yàn)，地表水、地下水和海水加標(biāo)量為0.1μg·L-1，廢水添加量為1.0μg·L-1，檢出限和定量限具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 32 種有機(jī)磷的檢出限、定量限Tab.2 LOD and LOQ of 32 organophosphorus

2.6.2 加標(biāo)回收和精密度 對(duì)空白地表水、地下水、海水和廢水樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，地表水、地下水和海水的添加水平分別為0.1、0.4、0.8μg·L-1，廢水的添加水平分別為1.0、4.0、8.0μg·L-1，每組加標(biāo)做6個(gè)平行樣，按照1.4 中內(nèi)容進(jìn)行前處理，計(jì)算回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果表明，32 種有機(jī)磷在4 種水質(zhì)中的回收率在65.5%~118.2%之間，其中回收率為70%~100%的占比超過90%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%，方法具有很好的準(zhǔn)確性和精密度。

2.7 實(shí)際樣品檢測

對(duì)采自廣州地區(qū)的地下水、廢水和海水3 份水樣進(jìn)行實(shí)際樣品分析，按照1.4 中內(nèi)容進(jìn)行前處理并進(jìn)行檢測，結(jié)果在地下水樣品中檢出了三唑磷，其濃度為0.342μg·L-1，這是由于三唑磷是少數(shù)可以在水中穩(wěn)定的廣譜有機(jī)磷殺蟲劑，其余有機(jī)磷均未檢出。

3 結(jié)論

本文建立了GC-MS/MS 方法測定地表水、地下水、廢水和海水中32 種有機(jī)磷的檢測方法，比較了不同溶劑的提取效果，考察了基質(zhì)效應(yīng)的影響；對(duì)于顏色較深的廢水樣品，以GCB 為凈化劑結(jié)合QuEChERS 技術(shù)對(duì)萃取液進(jìn)行凈化，取得了良好的效果。該方法具有前處理簡單、檢出限低、回收率優(yōu)、重復(fù)性好等特點(diǎn)，可應(yīng)用于地表水、地下水、海水和廢水中痕量有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的測定和評(píng)價(jià)。