固相萃取/氣相色譜-質譜法測定海水中16種除草劑

韓典峰，宮向紅，劉小靜，任利華，喬　丹，羅晶晶，徐英江*，肖雷雷

(1.山東省海洋資源與環境研究院，山東省海洋生態修復重點實驗室，山東　煙臺　264006；2.上海海洋大學食品學院，上海　201306；3.中國科學院煙臺海岸帶研究所，海岸帶生物學與生物資源利用重點實驗室，山東　煙臺　264003)

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固相萃取/氣相色譜-質譜法測定海水中16種除草劑

韓典峰1，宮向紅1，劉小靜1，任利華1，喬丹2，羅晶晶1，徐英江1*，肖雷雷3

(1.山東省海洋資源與環境研究院，山東省海洋生態修復重點實驗室，山東煙臺264006；2.上海海洋大學食品學院，上海201306；3.中國科學院煙臺海岸帶研究所，海岸帶生物學與生物資源利用重點實驗室，山東煙臺264003)

建立了同時測定海水中16種除草劑的氣相色譜-質譜檢測方法。樣品用固相萃取儀過HLB柱濃縮、凈化，洗脫液氮吹至近干，乙酸乙酯定容，用氣相色譜質譜儀選擇離子監測模式(SIM)進行檢測，外標法定量。該方法中草凈津、二甲戊樂靈的檢出限為10.0 ng/L，其余14種除草劑的檢出限為5.0 ng/L；草凈津、二甲戊樂靈的線性范圍為4.0～200 μg/L，其余14種除草劑的線性范圍均為2.0～100 μg/L；方法加標回收率為78.3%～115.0%，相對標準偏差為4.4%～9.9%。該方法操作簡單，精確度高，適用于海水中16種除草劑的定性定量檢測。

除草劑；海水；氣相色譜-質譜法；固相萃取

除草劑是農業生產中必不可少的生產資料，自1942年首個有機化學除草劑問世以來，除草劑已發展出400多個品種[1]。目前，我國登記的化學除草劑有80余種，分屬于12個化學類別，約占農藥市場份額的44%[2]。除草劑在為人類農業生產做出巨大貢獻的同時，其負面影響也日益突顯。研究表明，除草劑影響浮游、底棲植物的光合作用和固氮作用，進而擾亂生態環境中的種群結構[3-5]。三嗪類除草劑阿特拉津可長期存在于作物、環境水體和土壤中[6]，對環境水體中藻類、動植物造成不利影響[7-9]。酰胺類除草劑異丙甲草胺對斜生柵藻和普通核小球藻具有生態毒性[10]，高濃度的丁草胺對杜氏鹽藻有生長抑制作用[11]，美國環境保護署(EPA)已將乙草胺列入致癌可能性名單[12]。

除草劑主要通過液液萃取[13]、固相萃取[14]等方法進行提取凈化，常用的檢測方法有氣相色譜法[15]、液相色譜法[16]、氣相色譜-質譜法[17-18]、液相色譜-串聯質譜法[19-20]等，研究對象以農產品和食品中除草劑的殘留檢測居多。近年來，我國已逐步建立起農產品和食品中部分除草劑的限量標準，但未對漁業水質、海洋水體作出明確限定，因此建立和完善海水中除草劑的檢測方法顯得尤為重要。本方法采用固相萃取/氣相色譜-質譜法測定海水中的16中除草劑，方法簡便高效、靈敏，可用于海水樣品中除草劑的快速檢測。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

6890N/5973N氣相色譜-質譜儀(美國Agilent公司)；ASPEC GX-274自動固相萃取儀(法國Gilson公司)；N-EVAPTM112氮吹儀(美國Organomation Associates公司)；Milli-Q Gradient超純水儀(美國Millipore公司)。

甲醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯(色譜級，德國Merck公司)；HLB固相萃取柱(60 mg/3 mL)、MCX固相萃取柱(60 mg/3 mL)購自美國Waters公司；C18固相萃取柱(500 mg/3 mL，美國Varian公司)；實驗用水為去離子水。

撲滅津、阿特拉津、特丁津、西瑪津、環草津、草凈津、敵草凈、撲草凈、莠滅凈、西草凈、甲草胺、異丙甲草胺、乙草胺、丙草胺、丁草胺和二甲戊樂靈16種標準品：純度均大于98.5%(莠滅凈的純度大于96.0%)，購于德國Dr.Ehrenstorfer公司。

標準溶液的配制：準確稱取0.010 g 標準品，用甲醇溶解，定容至100 mL，配制成100 mg/L的標準儲備液，使用前以乙酸乙酯稀釋至所需質量濃度。

1.2樣品的前處理

準確量取500 mL海水，用抽濾裝置過0.45 μm混合纖維素濾膜，加入20 mL甲醇混勻，用自動固相萃取儀過HLB小柱(甲醇3 mL、純水5 mL活化)進行富集，然后用5 mL純水淋洗，5 mL正己烷-丙酮(體積比1∶1)混合溶液洗脫，洗脫液于氮吹儀上40 ℃吹至近干，以1 mL乙酸乙酯定容上機。

1.3儀器條件

1.3.1色譜條件色譜柱：J&W DB-17石英毛細柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣(高純He)流速1.0 mL/min；進樣口溫度260 ℃，不分流進樣，進樣量1 μL；升溫程序：50 ℃保持1 min，以20 ℃/min升至200 ℃，保持10 min，再以10 ℃/min升至240 ℃，最后以30 ℃/min升至300 ℃，保持3 min。

1.3.2質譜條件電子轟擊(EI)離子源；電子能量70 eV；接口溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；溶劑延遲10 min，選擇離子監測(SIM)模式。

2　結果與討論

2.1固相萃取條件的優化

固相萃取因實驗條件簡單、凈化能力強而被廣泛用于水樣的前處理。固相萃取柱的選擇主要取決于樣品類型和被測物的性質，本方法比較了C18柱、HLB柱、MCX柱3種固相萃取柱對海水中16種除草劑的萃取效果。由于C18柱屬于傳統反相柱，對本方法中的16種除草劑均有吸附，但部分除草劑(撲草凈、莠滅凈)的回收率低于60%，不能滿足實驗要求。MCX柱是混合陽離子交換吸附柱，非極性溶劑上樣會降低目標物在柱填料中的吸附作用，降低回收率；極性溶劑上樣又不利于弱極性的三嗪類除草劑被MCX柱吸附，導致回收率低[21]。HLB柱是親水-親脂型反相固相萃取柱，吸附量大，可用于酸性、中性、堿性物質的通用性吸附，其對16種除草劑的回收率均大于75%，故選為本方法的固相萃取柱。

在使用固相萃取儀過HLB柱時，大量的水樣通過固相萃取材料，會導致已平衡的固相萃取柱表面的碳鏈萎縮，萃取表面積減少，萃取效率降低，因此需加入少量水溶性有機溶劑(如甲醇等)混勻后過柱。但由于甲醇是良好的洗脫劑，過量加入會使目標物在吸附過程中損失，所以甲醇的加入量一般為總體積的1%～5%[22]。在反相固相萃取中，一般選擇對目標物溶解度高的有機溶劑作為洗脫劑，同時要考慮溶劑的選擇性、極性及洗脫強度，對于采用GC-MS檢測的化合物，應選擇易揮發的非極性溶劑作洗脫劑(如正己烷、氯仿等)，本方法選用正己烷-丙酮(體積比1∶1)混合溶液為洗脫劑，測試結果基本滿足實驗要求。

圖1　16種除草劑標準溶液(40.0 μg/L)的選擇離子 監測總離子流圖Fig.1　Total ion chromatogram of 16 herbicides(40.0 μg/L) standard solution in SIM mode the peak number(1-16) denoted were the same as that in Table 1

2.2儀器條件的優化

分別將每種除草劑的標準溶液和16種除草劑混合標準溶液在掃描模式(SCAN)下進行測定，確定其質譜結構信息和保留時間，選擇豐度高、碎片質量較大、干擾少的離子作為定量和定性離子(見表1)；根據選擇的定量和定性離子，將16種除草劑混合標準溶液在選擇離子監測(SIM)模式下進樣，進一步優化質譜條件，進行定量分析。以乙草胺為例，先通過SCAN模式確定其保留時間為14.926 min，特征離子為m/z162，234，223，選取其中豐度最高的m/z162作為定量離子；繼續使用SIM模式，只掃描m/z162，234，223特征離子用于定性和定量分析，可有效提高方法的靈敏度。16種除草劑標準溶液在SIM模式下的總離子流圖見圖1。

表1　16種除草劑的保留時間、相對分子質量、定量離子及定性離子

2.3線性關系

在優化條件下，分別配制不同濃度的16種除草劑混合標準溶液，其中草凈津、二甲戊樂靈標準系列的濃度依次為4.0，10.0，50.0，100，200 μg/L，其余除草劑標準系列的濃度依次均為2.0，5.0，10.0，50.0，100 μg/L。將標準序列用優化后的選擇離子監測方法上機測定，得到草凈津、二甲戊樂靈的線性范圍為4.0～200 μg/L，其余14種除草劑的線性范圍均為2.0～100 μg/L，16種除草劑的相關系數均不小于0.999 0(見表2)。

表2　16種除草劑的線性方程、線性范圍、相關系數、平均回收率和相對標準偏差

*:Y.peak area,X.content of herbicides(ng/L)

圖2　加標海水樣品(80.0 ng/L)的色譜圖Fig.2　Chromatogram of spiked(80.0 ng/L) seawater sample the peak number(1-16) denoted were the same as that in Table 1

2.4回收率、精密度與檢出限

根據已建立的方法進行空白海水加標回收實驗，草凈津、二甲戊樂靈的加標水平為10.0，50.0，100.0 ng/L，其余14種除草劑為5.0，25.0，100.0 ng/L，每個濃度設5個平行。實驗結果顯示，16種除草劑的平均回收率為78.3%～115.0%，相對標準偏差為4.4%～9.9%(見表2)。圖2為加標海水樣品的色譜圖。在空白海水樣品中添加16種除草劑混合標準溶液，利用本方法進行定量檢測，以信噪比(S/N)≥3計算檢出限，得草凈津、二甲戊樂靈的檢出限為10.0 ng/L，其余14種除草劑的檢出限均為5.0 ng/L。

2.5實際海水樣品的分析

利用建立的方法，對乳山近海15個站位夏冬季采集的海水樣品進行檢測。結果顯示，阿特拉津、撲草凈、莠滅凈、西草凈、二甲戊樂靈均有檢出，其中阿特拉津的檢出率為100%，濃度為17.2～52.6 ng/L；撲草凈的檢出率為90.0%，濃度為未檢出～198 ng/L；莠滅凈的檢出率為86.7%，濃度為未檢出～25.2 ng/L；西草凈的檢出率為86.7%，濃度為未檢出～169 ng/L；部分站位還檢出二甲戊樂靈，濃度為未檢出～23.6 ng/L；其余11種除草劑均未檢出。結果表明海水中已存在多種除草劑污染，其對海洋生態系統以及海產品食品安全的潛在影響不容忽視。

3　結　論

本文采用固相萃取法同時富集凈化了海水中撲滅津等16種除草劑，用氣相色譜-質譜儀在選擇離子監測模式下進行定性和定量分析。本方法中16種目標物得到了良好的分離，方法操作簡單、靈敏準確，滿足痕量分析要求，并已成功應用于海水中除草劑的測定，在部分樣品中檢出了多種目標物。

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Determination of 16 Herbicides in Seawater by Solid Phase Extraction/Gas Chromatography-Mass Spectrometry

HAN Dian-feng1,GONG Xiang-hong1,LIU Xiao-jing1,REN Li-hua1,QIAO Dan2,LUO Jing-jing1,XU Ying-jiang1*,XIAO Lei-lei3

(1.Shandong Province Key Laboratory of Restoration for Marine Ecology,Shandong Marine Resource and Environment Research Institute,Yantai264006,China;2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai201306,China; 3.Key Laboratory of Coastal Biology and Utilization,Yantai Institute of Coastal Zone Research,Chinese Academy of Sciences,Yantai264003,China)

A method was established for the determination of 16 kinds of herbicides in seawater by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The samples were concentrated,purified and eluted on an HLB solid phase extraction cartridge,and the elutions were evaporated to near dryness by nitrogen blow.Then the analytes were dissolved with ethyl acetate,determined by GC-MS in selected ion monitoring mode and quantified by the external standard method.The experimental results showed that good linearities for cynazine and pendimethalin existed in the range of 4.0-200 μg/L with their detection limits of 10.0 ng/L.The other 14 herbicides showed good linearities in the range of 2.0-100 μg/L,and their detection limits were all 5.0 ng/L.The average recoveries ranged from 78.3% to 115.0% with relative standard deviations of 4.4%-9.9%.The method is simple and accurate,and is specially suitable for the detection of 16 kinds of herbicides in seawater.

herbicides;seawater;gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS);solid phase extraction(SPE)

2015-12-20；

2016-01-05

山東省現代農業產業技術體系貝類產業創新團隊(2016-2020);藻類產業創新團隊(2016-2020)；山東省水生動物營養與飼料泰山學者崗位項目(2007-2012)

徐英江，碩士，副研究員，研究方向：水產品質量安全和海洋環境監測，Tel:0535-6939828，E-mail:xuyingjiang@yeah.net

doi:10.3969/j.issn.1004-4957.2016.07.010

O657.63；S482.4

A

1004-4957(2016)07-0839-05

研究簡報