QuEChERS—GC/μECD法測定土壤中的毒死蜱殘留量

蔣寶南 劉騰飛 單建明 謝修慶

摘要：建立了一種通過改進的QuEChERS樣品預處理方法和氣相色譜—微池電子捕獲檢測器（GC/μECD法快速測定土壤中毒死蜱殘留量的分析方法，樣品用含01%乙酸的乙腈超聲提取，用適量N-丙基乙二胺（PSA和C18填料凈化，GC/μECD檢測，外標法定量。結果表明，毒死蜱的響應在0005～5000 mg/L質量濃度范圍內線性良好，相關系數r大于099，在001～050 mg/kg添加水平范圍內，平均回收率為7952%～9559%，RSD為203%～692%，檢出限（LOD為0000 4 mg/kg，定量限（LOQ為0005 mg/kg，基質效應對定量結果的影響可忽略不計。該方法操作簡單，靈敏度高，干擾少，分析成本低，節省溶劑，能夠滿足土壤中毒死蜱殘留檢測的要求。

關鍵詞：QuEChERS；GC/μECD；土壤；毒死蜱；殘留量；測定方法

中圖分類號：O6577+1；TQ4503+63文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（201412-0332-04[HS][HT9SS]

收稿日期：2014-03-06

基金項目：江蘇省農業科技自主創新資金[編號：CX（135076]；江蘇太湖地區農業科學研究所基金（編號：1309；江蘇省蘇州市科技基礎設施建設項目（編號：SP201205。

作者簡介：蔣寶南（1973—，女，江蘇海門人，農藝師，從事環境監測與土壤肥料研究。Tel：（051266098501；E-mail：292702920@qqcom。

毒死蜱（chlorpyrifos化學式為[F（W4。10][TPJBNtif][F]，化學名稱O，O-二乙基-O-（3，5，6-三氯-2-吡啶基硫代磷酸酯，是一種高效、廣譜、中等毒性的有機磷殺蟲劑、殺螨劑，具有觸殺、胃毒和熏蒸的作用，廣泛用于農業、家庭衛生以及地下害蟲的防治[1]。毒死蜱在我國作為無公害農藥推廣使用，是取代甲胺磷、甲基對硫磷等高毒禁用農藥的重要品種，生產規模和使用量正在迅速增加。作為一種高效殺蟲劑，它的作用是被廣泛認可的。但是，毒死蜱的毒性對環境生物、土壤和水環境質量造成的隱患也是不容忽視的。據報道，毒死蜱是可疑的環境內分泌干擾物質，低劑量（μg/L至ng/L級時具有內分泌干擾作用，可對生物體內分泌系統、呼吸系統、神經系統或免疫系統造成危害[3-4]。毒死蜱還與癌癥的發生有關，長期接觸可能會增加患肺癌的概率。毒死蜱在自然條件下降解較慢，半衰期從幾天到幾百天不等[7]，進入土壤中會產生一定累積，一方面對土壤生態系統造成直接污染，另一方面易被農作物吸收，通過食物鏈的富集對人畜健康產生威脅。殘留在土壤中的毒死蜱還具有淋溶性[8]，易通過滲漏、徑流對地下水和地表水造成污染，在自然水體中含量達到5 μg/L時就會嚴重威脅魚類的生存[9]。隨著毒死蜱用量的增加，在許多國家和地區的土壤、水體等環境中均監測到了其蹤跡[10]。

由于土壤成分復雜以及其他農藥種類的殘留，造成土壤中毒死蜱的提取、分離與凈化難度加大，因此，有關土壤中毒死蜱的檢測報道相對較少[11-15]。利用QuEChERS樣品前處理，結合氣相色譜-微池電子捕獲檢測器（GC/μECD定量分析土壤中毒死蜱的殘留更是鮮見報道。因此，本研究將改進QuEChERS法應用于土壤樣品前處理，采用含01%乙酸的乙腈為提取液，以無水乙酸鈉作為鹽析劑，在提取液中加入PSA和C18 進行混合凈化，GC/μECD定量測定，建立了一種快速、高效、準確檢測土壤中毒死蜱殘留量的分析方法，對該方法的準確度、精密度和靈敏度等進行研究，相關技術指標滿足殘留分析的要求。

1材料與方法

11材料

111儀器與設備

7890A氣相色譜儀，配有63Ni微池電子捕獲檢測器（μECD、7693自動進樣器和Chemstation色譜工作站（美國Agilent公司；Q-500 DE數控超聲波儀（江蘇省昆山市超聲儀器有限公司；TG16-WS臺式高速離心機（湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；HSC-24 B氮吹儀（天津市恒奧科技發展有限公司；VM-10渦旋振蕩器（韓國Daihan Scientific公司；SX2-4-10馬弗爐（上海躍進醫療器械有限公司。

112藥品與試劑

毒死蜱標準品，質量濃度100 mg/L，購于農業部環境保護科研監測所；正己烷，HPLC級（瑞典Oceanpak公司；N-丙基乙二胺（PSA，粒度40～60 μm（美國Agela Technologies公司；C18，孔徑6 nm，粒度40～60 μm（美國Sepax Technologies公司；乙腈、乙酸、無水乙酸鈉、無水硫酸鎂（620 ℃灼燒4 h均為分析純（上海國藥集團化學試劑有限公司。

12方法

121標準溶液的配制

取100 mg/L毒死蜱標準品1 mL置于10 mL容量瓶中，用正己烷定容，配成10 mg/L的標準儲備液。試驗時再用正己烷逐級稀釋，配成質量濃度分別為5、2、1、05、02、01、005、002、001、0005 mg/L的系列標準工作液，于4 ℃保存備用。

122樣品前處理

1221提取準確稱取50 g土壤樣品，置于50 mL聚四氟乙烯離心管中，加入10 mL含01%乙酸的乙腈溶液，混勻，超聲提取10 min，加入2 g無水硫酸鎂和05 g無水乙酸鈉，渦旋2 min，以9 000 r/min轉速離心4 min，待凈化。

1222凈化稱取015 g C18、015 g PSA、03 g無水硫酸鎂于10 mL離心管中，加入4 mL上述待凈化的提取液，振蕩2 min，9 000 r/min離心5 min。轉移2 mL上清液至試管中，氮氣流下吹至近干，定量加入1 mL正己烷，用渦旋振蕩器混勻，過022 μm有機系濾膜，上機測定。

123色譜條件

色譜柱HP-5（30 m×032 mm×025 μm；μECD溫度 300 ℃；進樣口溫度 260 ℃，隔墊吹掃3 mL/min；柱初始溫度120 ℃，保持2 min，以20 ℃/min升至280 ℃，保持10 min；以高純氮氣（純度≥99999%為載氣；恒流模式，流速1 mL/min；以高純氮氣為尾吹氣，60 mL/min；進樣量10 μL，不分流進樣。

124添加回收試驗

稱取50 g空白土壤樣品3份，分別加入濃度為5 mg/L的標準工作溶液500 μL以及濃度為05 mg/L 的標準工作溶液500、50 μL（添加水平分別相當于05、005、001 mg/kg，混勻后靜置平衡1 h，按照“122”節提取與凈化方法和“123”節的色譜條件測定，對每個添加水平作5個平行，考察方法的準確度和精密度。

125基質效應測定

將空白土壤樣品按照“122”節方法進行前處理，用其提取液作為基質溶液，配制系列基質匹配標準溶液。取基質匹配標準溶液與溶劑標準溶液，分別按照“123”節的色譜條件進樣測定，以質量濃度為橫坐標、峰面積為縱坐標，分別繪制基質匹配標準曲線和溶劑標準曲線。

126計算

準確吸取10 μL樣品溶液進樣，記錄色譜峰保留時間和峰面積；再吸取10 μL標準溶液進樣，記錄保留時間和峰面積，以保留時間定性，峰面積外標法定量。定量計算公式：ω=ρVf/m，式中ω為樣品中待測農藥殘留量，mg/kg；ρ為測定值，mg/L；m為稱取的樣品量，g；V為定容體積，mL；f為稀釋倍數。

2結果與分析

21提取條件的選擇

乙腈通用性強，能溶解大多數農藥，且共提取雜質少，同時通過鹽析作用很容易將乙腈與水分離，在許多研究中都用其作提取溶劑[16]。但對堿敏感的農藥用純乙腈進行提取時，回收率可能會受到影響。試驗中選取含01%乙酸的乙腈和純乙腈為提取溶劑，以無水乙酸鈉作為鹽析劑，提取毒死蜱添加水平為01 mg/kg的試樣（基質為5 g土壤，以考察2種提取溶劑的提取效果。結果表明，用含01%乙酸的乙腈提取得到的毒死蜱回收率明顯高于純乙腈，平均回收率在795%以上，且沒有明顯的基質效應。

為了獲得盡可能高的提取效率，并方便后續批量樣品的檢測分析，本研究采用超聲方式對樣品進行提取，并考察了5、10、15、20 min 提取時間對提取效果的影響。結果發現，提取時間為5 min時，回收率偏低；而提取10～20 min時，回收率較高，為節省分析時間，超聲提取時間宜為10 min。

本試驗比較了提取時加水與不加水對回收率的影響。結果表明，是否加水，毒死蜱的回收率差異不大，均能滿足殘留檢測的要求。

22凈化條件的選擇

土壤樣品中存在色素、脂肪、甾醇等雜質，PSA可以有效地去除脂肪酸、有機酸和一些糖類物質，而C18去除維生素、色素和甾醇的能力較強，且對目標農藥的吸附量不大。因此，本試驗選用PSA和C18混合填料對提取液進行凈化。通過優化試驗發現，用PSA和C18各150 mg、MgSO4 300 mg時，雜質背景對目標農藥檢測無影響，且回收率較高。取40 mL提取液進行凈化可以富集目標物，提高靈敏度，降低檢出限。乙腈為極性溶劑，直接進樣會損壞弱極性色譜柱，所以采取溶劑置換法，將離心后的乙腈凈化液用氮氣吹至近干，用正己烷溶解后進樣分析。

23色譜分析結果

毒死蜱的標準溶液色譜圖見圖1-a，空白樣品及樣品加標色譜圖見圖1-b、圖1-c，可以看出，在毒死蜱標準組分出峰處無明顯的干擾雜峰，說明本方法的色譜條件及前處理條件選擇合適。

[F（W27][TPJBN11tif][F]

24標準曲線與線性范圍

取配制好的毒死蜱系列溶劑標準溶液和基質匹配標準溶液，在選定的條件下進行GC/μECD測定，每個濃度平行測定3次。以標準品的質量濃度（ρ為橫坐標、峰面積響應值（y為縱坐標進行線性回歸。結果表明，毒死蜱質量濃度（ρ在0005～5000 mg/L范圍內與峰面積（y呈良好的線性關系，在溶劑中的線性回歸方程為y=108 827ρ-5 0027，相關系數r=0999 6；在基質中的線性回歸方程為y=104 609ρ-4 2603，相關系數r=0999 5。

25基質效應

在采用色譜儀器進行農藥殘留分析時，由于樣品存在基質效應，往往使得提取液中某些待測物的信號明顯大于或小于純溶劑標準溶液的信號，從而影響準確定量。本試驗采用基質匹配標準曲線和溶劑標準曲線的斜率之比（k來評價基質效應[17]：當k在09～11之間時，基質效應不明顯；當k大于11時為，基質增強效應；當k小于09時，基質效應減弱。根據“24”的結果計算得出毒死蜱的k值為0961 2，說明在本試驗條件下，基質效應對定量結果的影響較小，可以忽略。因此，在實際測定時可直接采用溶劑標準曲線進行定量分析，避免使用空白樣品來配制基質標樣，定量更簡便。

26添加回收率和與精密度

由表1可知，當添加水平為001～050 mg/kg時，毒死蜱的平均回收率為7952%～9559%，RSD為203%～692%，符合NY/T 788—2004《農藥殘留試驗準則》中關于殘留分析的要求。

27方法檢出限和定量限

在本方法條件下對最低添加水平001 mg/kg的土壤空白樣品進行測定，得到色譜圖。分別以噪音信號的3、10倍確定方法的檢出限（LOD和定量限（LOQ，得到毒死蜱的LOD值為0000 4 mg/kg，LOQ值為0005 mg/kg，可見滿足土壤中毒死蜱痕量檢測的要求。[FL]

[F（W7][HT6H][J]表1土壤中毒死蜱的添加回收率和相對標準偏差[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W72，W45，W72W]添加濃度（mg/kg[B（][BHDWG12，W45W]回收率（%[BHDWG12，W72。6W]ⅠⅡⅢⅣⅤ平均RSD（%

[BHDG12，W72。8W]00192788761927010154103339559692

[BHDW]005889888168950929589718986203

050805778677807736886637952592[HJ][BG）F][F）]

[FL（22]

28樣品測定

于2013年5月25日和6月23日，分別采集江蘇省蘇州市相城區某蔬菜種植基地2個批次的土壤樣品，采用所建立方法對樣品中的毒死蜱殘留量進行分析。結果表明，5月25日采集的樣品中未檢出毒死蜱，6月30日采集的樣品中檢出了毒死蜱，含量為0016 mg/kg。調查發現，該蔬菜基地于6月15日施用了48%毒死蜱乳油，與農藥殘留分析結果吻合（圖2。

3結論與討論

土壤和水等環境樣品中毒死蜱的殘留分析主要采用氣相色[CM（25]譜-火焰光度檢測器（GC-FPD[11-12]或氮磷檢測器法[CM]

[F（W10][TPJBN22tif][F]

（GC-NPD[18-19]，樣品前處理則主要采用傳統的液-液萃取、固相萃取和加速溶劑萃取等[11-15]。這些前處理方法操作步驟繁瑣，耗時且試劑用量大，有些需要特定的儀器設備，檢測成本高。QuEChERS（quick，easy，cheap，effective，rugged and safe方法是一種新型農藥殘留樣品制備方法，2003年由美國農業部農業研究服務中心的Anastassiades等[20]提出，該方法快速、簡單、高效、安全、耐用、價格低廉，目前在食品安全領域已經得到了廣泛應用，在土壤農藥殘留檢測分析中也有相關報道[21-22]。

本研究將QuEChERS方法應用于土壤中毒死蜱的提取凈化，根據毒死蜱在堿性條件下不穩定、易發生分解的特點，對提取及凈化步驟進行了適當的改進，即在提取過程中采用含01%乙酸的乙腈代替純乙腈作為提取液，以無水乙酸鈉代替氯化鈉作為鹽析劑，通過乙酸/乙酸鈉構成的緩沖體系來控制水相和有機相的酸堿度在微酸性，這樣可以防止毒死蜱在提取液中發生分解而影響回收率結果，同時以超聲提取代替振蕩搖勻，不僅提取效果穩定，而且方便后續批量樣品的檢測分析。對于提取液的凈化，傳統的QuEChERS方法推薦使用PSA進行除雜，但試驗發現采用PSA對土壤基質進行凈化，譜圖上干擾物質較多，影響目標物的檢測分析。C18填料可以有效地去除維生素、色素和甾醇，且對目標物的吸附性不強，因此本研究在提取液中同時加入適量的PSA和C18，從標準譜圖（圖1-a、空白土壤樣品凈化后的譜圖（圖1-b以及回收率試驗結果（表2可以看出，在標準組分出峰處無明顯的干擾雜峰，同時沒有造成目標物的損失，回收率和精密度均符合殘留檢測的要求。在檢測方法上，由于毒死蜱分子中含有3個氯原子，在只對電負性物質有響應的高選擇性檢測器μECD上有更靈敏的響應，因此使用μECD法測定毒死蜱能夠獲得更高的靈敏度和更低的檢出限。從試驗結果可以看出，將土壤樣品提取液濃縮至近干，用正己烷定容，采用 GC/μECD 法定量測定，可以檢測出土壤中04 μg/kg殘留的毒死蜱。

本研究將改進的QuEChERS方法與GC/μECD結合應用于土壤中毒死蜱的檢測分析。以外標法定量，毒死蜱的響應值在0005～5000 mg/L質量濃度范圍內線性良好，相關系數r大于099，平均加標回收率為7952%～9559%，RSD（n=5為203%～692%，LOD與LOQ值分別為0000 4、0005 mg/kg?？梢娫摲椒o明顯的基質效應，回收率、重現性和靈敏度均滿足殘留檢測的要求，且所用裝置簡單，有機試劑用量少，檢測成本低，為土壤中毒死蜱的殘留分析研究提供了可靠的技術手段。

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