地表水中有機(jī)磷農(nóng)殘測(cè)定的前處理方法比較

陳 燁，許秀艷，王 超，滕恩江，呂怡兵

（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，北京 100012）

地表水中有機(jī)磷農(nóng)殘測(cè)定的前處理方法比較

陳 燁，許秀艷，王 超，滕恩江，呂怡兵

（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，北京 100012）

分別采用液液萃取法和固相萃取法提取地表水樣品中的有機(jī)磷農(nóng)藥殘留。液液萃取法的方法檢出限為0.05～0.2ng/mL，加標(biāo)回收率為86%～103%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%～7%；固相萃取法的方法檢出限為0.03～0.05ng/mL，加標(biāo)回收率為49%～118%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為5%～18%。液液萃取法處理不同類型基體水樣的測(cè)試穩(wěn)定性較好，固相萃取法則對(duì)于潔凈環(huán)境水體中痕量有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的富集更為適用。

地表水；有機(jī)磷農(nóng)藥；液液萃取；固相萃取

0 引言

自20世紀(jì)80年代我國(guó)禁止有機(jī)氯農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用后，有機(jī)磷農(nóng)藥因其價(jià)格低廉、高效廣譜等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用量大增，從而使得有機(jī)磷農(nóng)藥成為了主要的環(huán)境污染物之一。早在90年代初，有機(jī)磷農(nóng)藥就被列入了我國(guó)“水中優(yōu)先控制污染物”黑名單[1]。

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)水體中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分析的研究報(bào)道很多，涉及到的前處理方法也越來(lái)越多、越來(lái)越先進(jìn)，但是液液萃取法和固相萃取法作為比較簡(jiǎn)單易行的前處理方法，在實(shí)際工作中仍具有不可替代的重要地位。

液液萃取法適用性強(qiáng)、不需要復(fù)雜設(shè)備，因此在基層環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用的時(shí)間最長(zhǎng)、范圍最廣[2-4]。固相萃取法有機(jī)溶劑用量少、自動(dòng)化程度高，可同時(shí)對(duì)樣品中的目標(biāo)物進(jìn)行萃取、富集及純化，在環(huán)境水體樣品前處理中也得到了廣泛應(yīng)用[5-7]。

現(xiàn)在關(guān)于前處理方法的研究大多針對(duì)單獨(dú)的某一種方法開展，而針對(duì)不同方法提取效果的比對(duì)研究很少。本研究分別采用液液萃取法和固相萃取法測(cè)定地表水樣品中的有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量，并對(duì)兩種方法的處理效果進(jìn)行了初步比較，為地表水樣品測(cè)試過程中前處理方法的選取提供參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 儀器與試劑

7890氣相色譜儀及火焰光度檢測(cè)器（美國(guó)Aglient

公司）；Autotrace workstation固相萃取儀（美國(guó)Caliper公司）；Oasis HLB固相萃取小柱（6cm3/500mg，美國(guó)waters公司）；N-EVAP 111氮吹儀（美國(guó)Organomation公司）；RE-111旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士Buich公司）；EYELA MMV-1000W振蕩器（日本東京理化器械株式會(huì)社）。

敵敵畏、內(nèi)吸磷、樂果、甲基對(duì)硫磷、馬拉硫磷、對(duì)硫磷（100μg/mL，百靈威公司）。敵百蟲（100μg/mL，農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所）；二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮和甲醇等有機(jī)溶劑均為農(nóng)殘級(jí)；氯化鈉、無(wú)水硫酸鈉為分析純（400℃焙燒6h后備用）。

1.2 儀器分析條件

DB-35MS（30 m×0.32 mm×0.25 μm）和HP-5（30 m×0.32mm×0.25 μm）色譜柱；載氣為高純氮?dú)?；柱流?.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度200℃；程序升溫方式為35℃保持0.75min，以15℃/min升溫到250℃并保持4min。FPD檢測(cè)器：溫度250℃，氫氣75mL/min，空氣100mL/min。不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量1μL；外標(biāo)法定量。

1.3 樣品前處理

1.3.1 液液萃取法

調(diào)節(jié)水樣pH至6.50，并轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，加入60mL二氯甲烷，振蕩后靜置分層，有機(jī)相經(jīng)無(wú)水硫酸鈉脫水后收集于潔凈容器中。合并二次的萃取液，氮吹濃縮，定容至1mL，待測(cè)。

上述經(jīng)過萃取的水相調(diào)節(jié)pH至9.60后，于50℃水浴中振搖反應(yīng)15min。待水樣冷卻至室溫后，調(diào)節(jié)pH至6.50，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，同上述步驟萃取濃縮后，待測(cè)[8-9]。

1.3.2 固相萃取法

固相萃取柱的選擇：由于涉及的目標(biāo)物極性差別較大，故選用了具有親水-親脂平衡化學(xué)結(jié)構(gòu)的HLB柱。這種特別的結(jié)構(gòu)為增強(qiáng)小柱對(duì)極性物質(zhì)的保留提供了優(yōu)異的反相保留容量。

活化：依次用10 mL乙酸乙酯、甲醇和水活化小柱。

上樣：保持水流以5mL/min的速度連續(xù)通過活化后的小柱，然后用高純氮?dú)獯蹈尚≈?/p>

洗脫：用12mL的乙酸乙酯浸泡、洗脫小柱。洗脫液濃縮定容后，待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 敵百蟲的特殊性

本研究涉及的幾種有機(jī)磷農(nóng)藥組分中，敵百蟲具有其特殊性。

首先，敵百蟲的極性大、水溶性強(qiáng)。表1列出了各目標(biāo)組分的溶解度[10-11]。對(duì)于在水中溶解度大的組分，直接用二氯甲烷液液萃取的提取率為零[12]。其次，敵百蟲具有熱不穩(wěn)定性，在氣相色譜分析過程中極易發(fā)生分解，且分解產(chǎn)物之一為敵敵畏，影響敵敵畏和敵百蟲兩種組分的定量準(zhǔn)確性[13-14]。

表1 有機(jī)磷農(nóng)藥的溶解度（25℃）

鑒于上述原因，在液液萃取法測(cè)定敵百蟲時(shí)，采取間接方法，將敵百蟲轉(zhuǎn)化成敵敵畏后再進(jìn)行測(cè)定。固相萃取法時(shí)，即使選用了對(duì)極性物質(zhì)保留能力大大增強(qiáng)的HLB小柱，仍無(wú)法有效富集敵百蟲[15]。因此，后續(xù)固相萃取法中將不再涉及該物質(zhì)的測(cè)定。

2.2 分離效果

經(jīng)DB-35MS柱測(cè)定得到的有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖如圖1所示。其中，內(nèi)吸磷存在內(nèi)吸磷-O和內(nèi)吸磷-S兩種異構(gòu)體。敵百蟲采用間接測(cè)定的方法，其在譜圖上不再單獨(dú)出峰。由于單柱氣相色譜法易出現(xiàn)假陽(yáng)性誤判的情況，必要時(shí)可選用HP-5柱作為確證柱，以保證定性定量的準(zhǔn)確性。

圖1 有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖

2.3 校準(zhǔn)曲線

以峰面積（y）對(duì)質(zhì)量濃度（x）繪制校準(zhǔn)曲線，目標(biāo)組分的校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系良好。內(nèi)吸磷定量時(shí)取兩種異構(gòu)體之和。敵百蟲經(jīng)下式換算后得到其含量。

式中：C2——樣品中敵百蟲的含量，μg/mL；

C1——樣品中由敵百蟲轉(zhuǎn)化生成的敵敵畏的含量，μg/mL；

0.86 ——敵敵畏、敵百蟲的分子量之比[8-9]。

2.4 檢出限

液液萃取法和固相萃取法的方法檢出限如表2所示。兩種方法的檢出限基本相當(dāng)，且都遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的限值規(guī)定。

表2 方法檢出限（LOD）

2.5 精密度和準(zhǔn)確度

向空白水樣中添加兩個(gè)濃度水平的有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)樣品，分別按“1.3”所述的兩種前處理方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)果如表3和表4所示。液液萃取法的加標(biāo)回收率為86%～103%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%～7%；固相萃取法的加標(biāo)回收率為49%～118%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為5%～18%。

比較兩個(gè)加標(biāo)濃度水平，液液萃取法的精密度和準(zhǔn)確度均優(yōu)于固相萃取法的結(jié)果。說(shuō)明液液萃取雖然有著步驟繁瑣、溶劑用量大等缺點(diǎn)，但是作為經(jīng)典的前處理方法，其測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性較好。

表3 空白水樣中有機(jī)磷農(nóng)藥的加標(biāo)回收率（R）和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）（加標(biāo)量0.1mg·L-1）

表4 空白水樣中有機(jī)磷農(nóng)藥的加標(biāo)回收率（R）和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）（加標(biāo)量1.0mg·L-1）

2.6 實(shí)際水樣測(cè)定

選取了3種不同類型的地表水樣品進(jìn)行前處理方法的比對(duì)實(shí)驗(yàn)。水樣中均未檢出目標(biāo)物，對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。不考慮敵百蟲，液液萃取法的加標(biāo)回收率為70%～120%，固相萃取法的加標(biāo)回收率為51%～124%。

水樣基體的差異性會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生重要影響。

液液萃取法處理實(shí)際樣品的過程中，常會(huì)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。樣品基體越復(fù)雜，出現(xiàn)乳化現(xiàn)象的幾率越大、程度越嚴(yán)重。如果不能進(jìn)行有效地破乳，則會(huì)直接影響目標(biāo)物的提取富集效果。

固相萃取處理過程雖然避免了乳化現(xiàn)象的出現(xiàn)，但也存在影響目標(biāo)物富集效果的樣品基體因素。實(shí)際水樣中微小的顆粒物、懸浮物都可能造成萃取柱中吸附劑的有效表面積大大減少，從而降低或阻礙吸附劑和目標(biāo)組分之間的相互作用，導(dǎo)致小柱對(duì)目標(biāo)物的富集能力變差，更嚴(yán)重的情況則會(huì)堵塞固相萃取裝置中液體運(yùn)輸管路。對(duì)于潔凈的地表水樣品，一般可不經(jīng)預(yù)處理直接固相萃取。否則就需要進(jìn)行離心、過濾等預(yù)處理，但與此同時(shí)也可能帶來(lái)一定問題，如目標(biāo)物損失、干擾物引入等。因此，固相萃取法更適用于潔凈地表水樣品的分析。

表5 實(shí)際地表水樣品加標(biāo)回收率的測(cè)定結(jié)果（加標(biāo)量0.4mg·L-1）

3 結(jié)束語(yǔ)

液液萃取法和固相萃取法均可用于地表水樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的測(cè)定。水樣基體會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生重要影響，測(cè)試前需根據(jù)樣品基體的情況選擇適宜的前處理方法。作為經(jīng)典的前處理方法，液液萃取法處理不同基體地表水樣品的測(cè)試穩(wěn)定性較好，而固相萃取法則對(duì)于潔凈環(huán)境水體中痕量有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的分析更為適用。

[1]周文敏，傅德黔，孫宗光.中國(guó)水中優(yōu)先控制污染物黑名單的確定[J].環(huán)境科學(xué)研究，1991，4（6）：9-12.

[2]龔建中，車春玲.巖溶地下水中微量有機(jī)氯、有機(jī)磷農(nóng)藥的氣相色譜測(cè)定[J].環(huán)境化學(xué)，1988，7（6）：52-57.

[3]季玉玲，王圣田，張喬，等.氣相色譜法測(cè)定水中有機(jī)氯、有機(jī)磷和氨基甲酸酯多農(nóng)藥殘留[J].色譜，1992，10（2）：94-96.

[4]于鴻，黃聰，甘平勝，等.氣相色譜法測(cè)定水中7種有機(jī)磷農(nóng)藥[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2008，18（1）：2258-2259.

[5]陳燁，許秀艷，呂怡兵，等.固相萃取-雙柱氣相色譜法測(cè)定水中多種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留[J].中國(guó)測(cè)試，2011，37（5）：53-55.

[6]Zhu X L，Yang J，Su Q D，et al.Selective solid-phase extraction using molecularly imprinted polymer for the analysis of polar organophosphorus pesticides in water and soil samples[J].Journal of Chromatography A，2005（2）：161-169.

[7]Angelo A D，Maria F，Pietro M，et al.Comparison of different sorbent for multiresidue solid-phase extraction of 16 pesticides from groundwater coupled wtih high-performance liquid chromatography[J].Talanta，2007，71（1）：25-30.

[8]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].4版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[9]GB 13192—1991水質(zhì) 有機(jī)磷農(nóng)藥測(cè)定 氣相色譜法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1991.

[10]蔡道基.殺蟲劑環(huán)境毒理研究[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1998.

[11]祝海珍.敵百蟲殘留的萃取、分離與檢測(cè)的研究和重金屬離子的芯片毛細(xì)管電泳分離檢測(cè)[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[12]江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.地表水環(huán)境質(zhì)量80個(gè)特定項(xiàng)目監(jiān)測(cè)分析方法[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[13]于慧娟，蔡友瓊，李慶，等.色譜-質(zhì)譜法研究敵百蟲在氣相色譜分析過程中產(chǎn)生的分解產(chǎn)物[J].色譜，2006，24（1）：23-25.

[14]于慧娟，蔡友瓊，沈曉盛，等.氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)研究敵百蟲在氣相色譜分析過程中的分解產(chǎn)物 [J].分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，21（6）：655-657.

[15]Zhu H Z，Cui Y M，Zheng X W，et al.Determination of trace trichlorfon by high performance liquid chromotagraphy with UV detection based on its catalytic effect on sodium perborate oxidizing benzidine[J].Analytica Chemica Acta，2007（584）：166-171.

[16]GB 3838—2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[17]GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

圖6 品質(zhì)因數(shù)與信噪比之間的仿真曲線

參考文獻(xiàn)

[1]吳德剛，張宇波，曹立波.一種改進(jìn)的模糊邊緣檢測(cè)算法[J].激光與紅外，2010，40（12）：1374-1377.

[2]Alshennawy A A，Aly A A.Edge detection in digital images using fuzzy logic technique[J].World Academy of Science，Engineering and Technology，2009（39）：178-186.

[3]張喜平，薛麗霞，王麗，等.一種改進(jìn)的基于模糊推理的邊緣檢測(cè)算法[J].計(jì)算機(jī)工程，2010，36（14）：187-189.

[4]干宗良，齊麗娜.基于模糊推理的圖像放大算法[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2010，5（5）：492-502.

[5]Aborisade D O.Novel fuzzy logic based edge detection technique[J].International Journal of Advanced Science and Technology，2011（29）：75-81.

[6]Kaur K，Mutenja V，Gill I S.Fuzzy logic based image edge detection algorithm in Matlab[J].International Journal of Computer Applications，2010，1（22）：57-60.

[7]賀忠海，王寶光.利用曲線擬合方法的亞像素提取算法[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2004，24（2）：195-197.

[8]Jin L H，Li D H.A switching vetor median filter basedon theCIELAB colorspaceforcolorimage restoration[J].Signal Pressing，2007，87（6）：1345-1356.

[9]徐旭東，周源華.基于小波距不變量的模式識(shí)別方法[J].紅外與毫米波學(xué)報(bào)，2000，19（3）：215-219.

[10]林海，姚蓓，張工力，等.閘瓦磨耗的圖像檢測(cè)方法[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2005，27（8）：38-40.

[11]Luthon F，Lievin M，F(xiàn)aux F.On the use of entropy power for threshold selection[J].Sinal Processing，2004，84（10）：1789-1805.

Comparison of pretreatment methods for determining organophosphorous pesticide residues in surface water

CHEN Ye，XU Xiu-yan，WANG Chao，TENG En-jiang，Lü Yi-bing
（China National Environmental Monitoring Centre，Beijing 100012，China）

Organophosphorous pesticides were extracted from surface water with liquid-liquid extraction（LLE）and solid-phase extraction（SPE）respectively.The limits of detection LLE were 0.05～0.2 ng/mL.And recoveries and relative standard deviations of spiked samples of LLE were 86%～103%and 2%～7%.Limits of detection SPE were 0.03～0.05 ng/mL.And recoveries and relative standard deviations of spiked samples of SPE were 49%～118% and 5%～18%.LLE method was suitable for determining trace organophosphorous pesticide residues in water samples with different matrix，while SPE was suitable for clean environmental water samples.

surface water；organophosphorous pesticide；liquid-liquid extraction；solid phase extraction

X824；X830.2；O657.7+2；TQ265.1

：A

：1674-5124（2014）01-0051-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.01.014

2013-01-03；

：2013-03-15

陳 燁（1983-），女，碩士，專業(yè)方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)分析技術(shù)及方法研究。