超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)水中16種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑

吳春英，白 鷺，谷 風(fēng)，陸文龍

(1．吉林化工學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，吉林吉林132022;2．清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京100084)

超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)水中16種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑

吳春英1，2，白 鷺1，谷 風(fēng)1，陸文龍1

(1．吉林化工學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，吉林吉林132022;2．清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京100084)

采用固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UPLC-MS/MS)通過(guò)對(duì)固相萃取柱、洗脫液、流動(dòng)相等的優(yōu)化，建立了水中16種芳氧苯氧丙酸酯類(APP)除草劑的分析方法。確定以O(shè)asis HLB為固相萃取柱、丙酮-正己烷(1∶1，V/V)為淋洗液、水-乙腈(3∶7，V/V)為流動(dòng)相進(jìn)行水樣預(yù)處理，在最優(yōu)條件下，各目標(biāo)物在水中的回收率均達(dá)到74．5%～124．9%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4．2%～9．6%，線性范圍為1～2 000 μg/L，各目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品在UPLC-MS/ MS系統(tǒng)中有效的線性相關(guān)系數(shù)(R2)達(dá)到0．998以上。該方法具有檢測(cè)限低、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)實(shí)際樣品測(cè)試，可適用于水中16種APP類除草劑的同時(shí)檢測(cè)。

固相萃取;超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法;芳氧苯氧丙酸酯類除草劑;回收率

芳氧苯氧丙酸酯類(APP)除草劑系在2，4-滴的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化合成，通過(guò)阻礙乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)，來(lái)抑制脂肪酸的合成［1-2］，干擾細(xì)胞膜形成，導(dǎo)致雜草生長(zhǎng)停止、最終死亡，從而發(fā)揮藥效作用。因其具有高效、低毒、高選擇性的防除禾本科雜草的除草劑，對(duì)后茬作物安全，以及優(yōu)異的活性和極高的選擇性，因而在除草劑中占有重要地位。隨著生產(chǎn)量和使用量的的增加，此類除草劑在環(huán)境中的殘留量也逐年增加，以其水溶性較高的特點(diǎn)，易于進(jìn)入水環(huán)境，且對(duì)生物體的影響和危害也越來(lái)越顯著［3-7］。目前水中APP除草劑的檢測(cè)方法主要有分光光度法、GC、LC、GC-MS、LC-MS法等［8-11］，大都為固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)等前處理與GC、LC或GC-MS、LC-MS法的結(jié)合，盡管其中GCMS、LC-MS法由于檢測(cè)限低、精密度高等被廣泛應(yīng)用，但每種APP除草劑的前處理及檢測(cè)過(guò)程的局限性使得檢測(cè)工作耗時(shí)長(zhǎng)，增加了原料及動(dòng)力的消耗［4-9］。

本文在參考相關(guān)文獻(xiàn)［4-5，8-12］的基礎(chǔ)上，根據(jù)APP除草劑的生產(chǎn)量和使用量的報(bào)道，選取了水環(huán)境中具有代表性的16種APP除草劑進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)固相萃取柱、洗脫液等的篩選進(jìn)行固相萃取前處理，并通過(guò)對(duì)色譜及質(zhì)譜條件的優(yōu)化采用UPLCMS/MS法對(duì)16種APP除草劑目標(biāo)物上樣分析，在保證高回收率和低檢測(cè)限的情況下，統(tǒng)一了預(yù)處理方法，減少了分析時(shí)間，有效降低了檢測(cè)成本，可為APP類除草劑的檢測(cè)和去除提供借鑒。

1 材料與方法

1．1 化學(xué)試劑

試驗(yàn)所用16種APP除草劑的標(biāo)準(zhǔn)品及內(nèi)標(biāo)物2，4-滴丁酯(見(jiàn)表1)均由德國(guó)Dr．Ehrenstorfer、Augsburg提供;各APP除草劑的標(biāo)準(zhǔn)品純度均在97．8%以上，將其溶于丙酮配制成1 g/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，于－20℃避光保存;丙酮、乙腈、乙酸乙酯、正己烷等試劑均由Fisher(USA)提供，純度為色譜純以上;試驗(yàn)所用水為超純水(Ultra Pure Water，UPW)。

1．2 試驗(yàn)儀器和設(shè)備

試驗(yàn)儀器和設(shè)備:SPE 小柱 OasisHLB (6 cc/200 mg)、凈化用 Plus C18小柱(6 cc/300 mg，美國(guó)Waters公司);反相ACQUITY UPLCTMBEH C18柱(2．1 mm×100 mm，1．7 μm，瑞士Waters公司);Finnigan TSQ Quantum Discovery MAX型質(zhì)譜分析儀(Thermo Electron co．美國(guó));12通道半自動(dòng)反相固相萃取裝置(美國(guó)Supelco公司);N-EVAP12型氮吹儀(美國(guó)Organomation公司);CF16RXII型離心機(jī)(日本HITACHI公司);玻璃纖維濾膜GF/B(1 μm，英國(guó)Whatman)。

1．3 樣品預(yù)處理

取水樣300 mL經(jīng)玻璃纖維濾膜(GF/B)過(guò)濾，進(jìn)行固相萃取富集目標(biāo)物。萃取前分別用丙酮和UPW活化SPE小柱，SPE流速控制在10 mL/min;結(jié)束后，串接Plus C18凈化小柱進(jìn)行洗脫，洗脫液為V(丙酮)∶V(正己烷)=1∶1(3 mL×3);將洗脫液收集于10 mL棕色玻璃試管中，向其中加入100 ng/L 2，4-滴丁酯作為內(nèi)標(biāo)，氮吹后，用1 mL丙酮溶解;再溶后離心(4℃ ×3 000 r/min×15 min)，取上清液置于200 μL內(nèi)插管中進(jìn)行UPLC-MS/MS分析。

1．4 色譜及質(zhì)譜條件

超高效液相色譜(UPLC)所用的流動(dòng)相A為水，流動(dòng)相B為100%乙腈，流速為0．45 mL/min，無(wú)分流，采用梯度淋洗:0～5 min，55%A與45%B;5～15 min，45%A與55%B;15～20 min，35%A與65% B;20～30 min，100%B;30～35 min，55%A與45% B。柱溫為50℃，進(jìn)樣量為10 μL。

質(zhì)譜采用ESI源，用高純氮作脫溶劑和霧化，氬氣(99．998%)作碰撞氣，脫溶劑溫度為350℃，流速為550 mL/min，錐孔氣流速為55 mL/min，源溫設(shè)置為110℃，霧化器壓力為310 kPa，檢測(cè)方式為MRM。

2 結(jié)果與討論

2．1 流動(dòng)相的選擇

流動(dòng)相的選擇參考了報(bào)道較多的丙酮、乙腈等與水的不同配比溶液的結(jié)果［10-12］。本試驗(yàn)丙酮作流動(dòng)相時(shí)，目標(biāo)物均得到了較好的分離和響應(yīng)值，但有些物質(zhì)的響應(yīng)值略小，并且精惡唑禾草靈和精喹禾靈沒(méi)有檢出;乙腈作流動(dòng)相時(shí)，盡管以上兩種物質(zhì)能夠檢出，但響應(yīng)值很小，且分離不好;而水∶乙腈為3∶7(V/V)作流動(dòng)相時(shí)，響應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)較小的精惡唑禾草靈和精喹禾靈在100 μg/L濃度時(shí)均能獲得比較理想的響應(yīng)值(5．62×103和2．08×104)，且所有物質(zhì)分離非常理想。所以，試驗(yàn)以水∶乙腈為3∶7(V/V)作流動(dòng)相。

2．2 色譜及質(zhì)譜條件的優(yōu)化

試驗(yàn)使用反相ACQUITY UPLCTMBEH C18柱，色譜峰峰形尖銳對(duì)稱，且所有物質(zhì)能夠完全分離，信噪比較高，當(dāng)流動(dòng)相水∶乙腈=3∶7(V/V)時(shí)，分離效果最好，離子化效應(yīng)最強(qiáng)，靈敏度最高。

質(zhì)譜系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化，用乙腈將16種APP除草劑配成混標(biāo)進(jìn)行全掃描，找出準(zhǔn)確的［M+H］+分子離子峰，優(yōu)化每一目標(biāo)物的電離模式、母離子、子離子、錐孔電壓(Cone voltage-CV)、碰撞能(Collision energy-CE)等MS/MS參數(shù)(見(jiàn)表1)，駐留時(shí)間為0．12 s，通道滯遲時(shí)間為0．25 s。

表1 目標(biāo)物優(yōu)化的MS/MS分析條件Table 1 Optimized conditions for MS/MS analysis of the target analytes

2．3 固相萃取條件的選擇與優(yōu)化

固相萃取主要選擇2種小柱(Sep-Pak-C18和Oasis HLB)和3種萃取液［乙腈、乙酸乙酯和丙酮-正己烷(1∶1，V/V)］［10-13］，通過(guò)對(duì)目標(biāo)物的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)的比較來(lái)進(jìn)行優(yōu)選。萃取小柱為 Oasis HLB，萃取液為丙酮-正己烷(1∶1，V/V)，得到目標(biāo)物的回收率為85%(氰氟草酯)～125%(禾草靈)，RSD也非常理想，不大于9．7%。所以，本研究采用固相萃取柱Oasis HLB和丙酮-正己烷(1∶1，V/V)為萃取液來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。

2．4 線性范圍與檢測(cè)限

為了消除基質(zhì)效應(yīng)對(duì)線性關(guān)系、檢出限(LOD)、定量限(LOQ)等的影響，本研究通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線法驗(yàn)證了水樣對(duì)目標(biāo)物的檢測(cè)具有基質(zhì)抑制效應(yīng)，并采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，可得到目標(biāo)物的準(zhǔn)確測(cè)定結(jié)果。所得線性方程(R2＞0．998)見(jiàn)表2;校準(zhǔn)采

表2 UPCL-MS/MS系統(tǒng)分析目標(biāo)物的線性范圍、檢出限和定量限Table 2 Linear range，LODs and LOQs analysis of the target analytes in UPCL-MS/MS system

用1～2 000 μg/L(10點(diǎn))混標(biāo)進(jìn)行，分別以各目標(biāo)物色譜峰的信噪比S/N=3和S/N=10得到水樣中16種APP除草劑的檢出限和定量限(見(jiàn)表2)，將其與相關(guān)文獻(xiàn)［10-15］比較，可見(jiàn)具有線性范圍寬、檢出限和定量限低的特點(diǎn)，其靈敏度可滿足水中APP除草劑的同時(shí)檢測(cè)。

2．5 方法學(xué)驗(yàn)證

本研究方法學(xué)驗(yàn)證是在超純水、污水處理廠的進(jìn)、出水等基質(zhì)中加入標(biāo)準(zhǔn)品以確定其回收率。分別在0．05 μg/L、0．1 μg/L、1．0 μg/L添加水平下進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測(cè)定平均回收率和精密度(RSD)。本試驗(yàn)共做4份平行樣品，所得目標(biāo)物的回收率均在74．5%～124．9%之間，且RSD均不大于9．6%，見(jiàn)表3。

2．6 實(shí)際樣品檢測(cè)

采用本方法對(duì)某自來(lái)水廠及某污水處理廠的進(jìn)、出水和松花江水中的16種APP除草劑進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。幾種水樣中均能檢出惡唑禾草靈、吡氟禾草靈、氰氟草酯、禾草靈和乳氟禾草靈，且含量在所檢出的目標(biāo)物中較高，說(shuō)明經(jīng)處理后的水中仍含有一定量的某些APP除草劑，也說(shuō)明在東北農(nóng)業(yè)地區(qū)上述5種APP除草劑使用量比較大，所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這5種APP除草劑的管理和使用。

表3 不同基質(zhì)中目標(biāo)物的回收率和精密度(n=4)Table 3 Recoveries and precisions(REDs)of the target analytes in different matrix(n=4)

表4 實(shí)際水樣中APP除草劑的濃度(μg/L)檢測(cè)結(jié)果Table 4 Concentrations of APP herbicides in actual water samples(μg/L)

3 結(jié) 論

采用固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UPLC-MS/MS)建立了水中16種APP除草劑的分析方法。試驗(yàn)結(jié)果表明:以O(shè)asis HLB為固相萃取小柱、丙酮-正己烷(1∶1，V/V)為洗脫液、水-乙腈(3∶7，V/V)為流動(dòng)相，在最優(yōu)條件下，各目標(biāo)物在水中的回收率均達(dá)到74．5%～124．9%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4．2%～9．6%，線性范圍為1～2 000 μg/L，各目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品在UPLC-MS/MS系統(tǒng)中有效的線性相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0．998以上。該方法具有檢測(cè)限低、回收率高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)實(shí)際樣品測(cè)試，可適用于水中多種APP除草劑的同時(shí)檢測(cè)。

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Simultaneous Determination of 16 Kinds of Aryloxyphenoxypropionate Herbicides in Water Using Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

WU Chunying1，2，BAI Lu1，GU Feng1，LU Wenlong1
(1．School of Resources and Environmental Engineering，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin132022，China;2．State Key Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control，School of Environment，Tsinghua University，Beijing100084，China)

This paper develops an analytical method for simultaneous determination of 16 aryloxyphenoxypropionate (APP)herbicides in water samples by solid phase extraction-ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometer(UPLC-MS/MS)．The paper determines the Oasis HLB as the solid phase extraction cartridge，acetone-hexane(1∶1，V/V)as the washing solution，water-acetonitrile(3∶7，V/V)as the mobile phase for water sample pretreatment and chromatographic separation．Based on the optimized sample pretreatment procedures and separation condition，the recovery rate of all the target analytes ranges from 74．5 to 124．9%in water with the relative standard deviation(RSDs)ranging from 4．2%to 9．6%and the linear ranging from 1 to 2000 μg/L with correlation coefficients(R2)above 0．998．The method can be applied to simultaneous determination of 16 kinds of APP herbicides in water due to low detection limit and high recovery．

solid phase extraction;ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(UPLC-MS/ MS);APP herbicide;recovery

X832

ADOI:10．13578/j．cnki．issn．1671-1556．2016．05．016

1671-1556(2016)05-0097-05

2016-01-19

2016-05-30

中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(20080440374)

吳春英(1973—)，女，博士后，副教授，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。E-mail:18804320101@163．com