液液微萃取-氣相色譜質譜法測定生活飲用水中的5種菊酯類農藥

潘曉春

(山東科泰環境監測有限公司，山東 臨沂 276007)

0 引 言

菊酯類農藥是廣譜性殺蟲劑，具有速效、高效、低毒、低殘留，對作物安全等特點，對地下害蟲和螨類害蟲有較好的防治效果，在農作物生產過程中使用廣泛。菊酯類農藥對哺乳動物具有中等的神經毒性、免疫系統毒性等多種潛在的毒性，人體長期接觸低劑量的菊酯類農藥也會引起慢性疾病。隨著現在菊酯類農藥使用量和使用范圍的擴大，菊酯類農藥經農田排水、降雨淋洗等方式進入地表水體中，對水生生態系統構成威脅，而且也會通過飲水危害人類的身體健康[1]。因此，建立生活飲用水中菊酯類農藥的痕量殘留檢測分析方法具有重要的現實意義。

水中菊酯類農藥的檢測一般采用氣相色譜法、高效液相色譜法和氣相色譜質譜法等，但菊酯類農藥在水中的殘留量相對較低，為得到準確的測定結果，測定前需要對水樣進行富集前處理[2-4]。目前，水中有機物富集前處理技術有液液萃取法、固相萃取法、固相微萃取法和吹掃捕集法，其中液液萃取法、固相萃取法有機試劑用量大，操作步驟繁瑣，費時費力；固相微萃取法、吹掃捕集法操作耗時長，儀器設備成本較高[5-8]。液液微萃取法是近些年發展起來的一種較新的萃取技術，具有操作簡便快速、成本低、富集效率高、有機試劑用量少的優點，節約實驗人員的時間和勞動強度[9-10]。本實驗建立一種利用液液微萃取-氣相色譜質譜法同時檢測生活飲用水中的聯苯菊酯、氯菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯5種常見菊酯類農藥的方法，實驗證明，該方法具有操作簡單，快速、準確度高、重現性好等優點，滿足生活飲用水中的5種菊酯類農藥的檢測要求。

1 材料與試劑

1.1 儀 器

7890B-5977A氣相色譜-質譜儀，美國安捷倫公司：DB-17石英毛細管色譜柱 (30 m×0.25 mm×0.25 μm）；TG16-WS 臺式高速離心機，湖南湘儀離心機儀器有限公司；10 mL尖底玻璃離心管；Milli-Q型純水儀：美國Milli Pore公司。

聯苯菊酯、氯菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯標準物質，濃度均為100 μg/mL，農業部環境保護科研監測所；試劑：乙腈、丙酮、甲醇、四氯化碳、二氯甲烷、四氯乙烯、氯苯均為色譜純；實驗用水為超純水。

1.2 色譜條件

氣相色譜儀載氣為高純氦氣（≥99.999%），DB-17 色譜柱，柱流量為 1.0 mL/min；進樣口溫度 250 ℃；進樣方式為分流進樣，分流比為10:1，進樣量為1 μL；程序升溫：柱溫初始溫度 40 ℃，保持 2 min，以 20 ℃ 的速率升溫至 180 ℃，保持 1 min，然后再以 15 ℃ 的速率升溫至 270 ℃，保持 3 min。

1.3 質譜條件

質譜儀離子化方式EI；電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃；四極桿溫度150 ℃；色譜-質譜連接口溫度280 ℃；溶劑延遲時間為3 min。質譜檢測方式為選擇離子掃描（SIM）定量，5種菊酯類農藥的定性定量離子選擇見表1。

表1 5種菊酯類農藥定性離子和定量離子

1.4 標準曲線溶液制備

準確移取聯苯菊酯、氯菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯標準物質各0.5 mL置于10 mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度，搖勻，配制濃度為5 mg/L混合標準儲備溶液。準確移取一定量的上述混標儲備溶液，依次配制成質量濃度為0.00，5.00，10.0，20.0，40.0，60.0 μg/L 的系列混合標準溶液。

1.5 樣品采集及預處理

用潔靜的玻璃磨口采集生活飲用水樣品，采集的水樣置于4℃條件下保存，并在一周內完成分析[11]。將采集的生活飲用水樣品經0.45 μm微孔濾膜過濾，在10 mL帶塞的尖底玻璃離心管中加入5 mL水樣，用注射器快速快速加入1.0 mL丙酮和50 μL四氯化碳，輕輕振搖1 min后形成水/萃取劑/分散劑的乳濁液體系。將離心管置于離心機中以3 000 r/min的轉速離心5 min，分散在水樣中的萃取劑四氯化碳經離心后沉積到離心管底部，用微量注射器吸取1 μL萃取劑注入氣相色譜質譜儀按上述工作條件下進行測定。

2 結果與討論

2.1 萃取劑的選擇

在液液微萃取過程中，萃取劑的選擇是影響本方法萃取效率的一個重要因素。萃取劑的選擇要滿足的條件是其密度要大于水、不溶于水、對待測物的溶解度要大且不干擾待測物的定性定量分析，以保證取得較好的萃取效率。本文選用四氯化碳、二氯甲烷、四氯乙烯、氯苯為萃取劑，保持其他條件不變，分別按1.5步驟對濃度為20.0 μg/L的菊酯類溶液進行前處理后上機分析。實驗結果表明，選用四氯化碳為萃取劑，5種菊酯類農藥萃取效果較好，其測定結果的回收率在90%以上，滿足實驗要求。故選擇四氯化碳為萃取劑。

2.2 分散劑的選擇

分散劑的選擇是影響方法萃取效率的關鍵因素，選用的分散劑要與水互溶而且對萃取劑具有良好的溶解性，使萃取劑在水相中分散成細水液滴，增大與待測物的接觸面積。本實驗選用甲醇、乙腈和丙酮作為分散劑，考慮其對濃度為20.0 μg/L的菊酯類溶液的萃取效果。實驗結果表明，選用乙腈和丙酮與四氯化碳結合時，富集倍數高，5種菊酯類農藥測定結果的回收率在90%以上。考慮到乙腈的毒性相對較大，因此本實驗選用丙酮作為分散劑。

2.3 萃取劑和分散劑體積的選擇

為了考察萃取劑體積對試驗結果的影響，分別以含有不同體積（40，50，60，70 μL）四氯化碳的1.0 mL丙酮為萃取體系對濃度為20.0 μg/L的菊酯類農藥溶液進行液液微萃取氣相色譜質譜分析。待測物的富集倍數隨著沉積相的增加而降低，但沉積相太少又會使水樣中待測物不能充分提取導致測定結果偏低。實驗結果表明，萃取劑體積選擇為50 μL時，菊酯類方法的測定結果回收率最高。

本試驗以50 μL四氯化碳為萃取劑，比較了0.6 ，0.8，1.0，1.2，1.4 mL 丙酮為分散劑時，按上述步驟對20.0 μg/L的菊酯類溶液進行萃取分析。結果表明，當分散劑體積為1.0 mL時，樣品測定結果的回收率最高，繼續增加分散劑體積，菊酯類組分在水相的溶解度增加導致萃取率下降。因此本實驗選擇分散劑體積為1.0 mL。

2.4 色譜條件優化

2.4.1 毛細管色譜柱的選擇

取1.4中5種菊酯類標準曲線溶液，分別選用中等強度極性毛細管色譜柱 DB-17（30 m×0.25 mm×0.25 μm；安捷倫科技（中國）有限公司），強極性毛細管色譜柱 DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm；安捷倫科技（中國）有限公司），非極性毛細管色譜柱HP-1（30 m×0.25 mm×0.25 μm；安捷倫科技（中國）有限公司），按1.2色譜條件設置儀器參數，待儀器穩定后進樣分析，結果表明，選擇DB-17毛細管色譜柱，5種菊酯類農藥達到良好的分析，分離度均大于1.5。典型圖譜見圖1。

圖1 典型色譜圖

2.4.2 程序升溫條件的優化

程序升溫參數的設置，是影響5種菊酯類農藥分離和保障色譜峰型的重要因素。實驗選擇等溫條件，設置柱溫為200 ℃，5種菊酯類農藥在HP-5MS色譜柱上的保留順序依次為：聯苯菊酯、甲氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯。為使色譜峰峰型良好，選擇冷柱頭進樣方式，保持其他條件不變，初始溫度分別設置 40 ℃、50 ℃、60 ℃，實驗證明，選擇40 ℃時，5種菊酯類農藥峰型最好，60 ℃時，色譜峰展寬，峰型最差；升溫速度先選擇高速率20 ℃/min至180 ℃，再以低升溫速率15 ℃/min升溫至270 ℃，實現了5種菊酯類農藥的良好的分離。

2.5 線性方程及檢出限

待氣相色譜質譜儀器穩定后，將5種菊酯類農藥混合標準系列在上述儀器工作條件下由低濃度到高濃度進行氣相色譜質譜分析，得到不同濃度點的峰面積，再以峰面積為縱坐標、濃度為橫坐標，繪制標準曲線。結果表明，在0～60.0 μg/L濃度范圍內，5種菊酯類農藥峰面積和濃度線性關系較好，線性相關系數均大于0.999，結果見表2，典型譜圖見圖1。

表2 5種菊酯類農藥線性范圍、線性方程、相關系數和檢出限

配制濃度為2.0 μg/L 5種菊酯類農藥標準液，在上述氣相色譜質譜條件下平行測定7次，計算7次測定結果的標準偏差S。檢出限按公式MDL=S·t(n–1, 0.99)計算[12]，當n=7 時，t值取 3.143，計算其檢出限；再以3倍檢出限計算定量限，即得定量限結果。結果見表2。

2.6 重復性試驗

在空白水樣中加入一定量5種菊酯類農殘混標溶液（最終濃度為15.0 μg/L），按1.5樣品預處理步驟配制7份待測溶液。待儀器穩定后，在上述氣相色譜質譜條件下7份待測溶液進行分析，計算7份樣品溶液檢測結果，計算精密度RSD結果在1.89%～2.68%之間。結果見表3。

表3 重復性試驗結果

2.7 加標回收率試驗

采用本方法對某一點位生活飲用水樣品進行分析，實驗表明該生活飲用水中未檢出5種菊酯類農藥成份。在該生活飲用水樣品中加入一定量的5種菊酯類農藥的混合標準溶液，配制成含有各農藥質量濃度分別為 5.00，15.0，40.0 μg/L 3 個濃度點的待測溶液，每個濃度點配置3份；待儀器穩定后，得到3個濃度點的加標回收率平均值。結果表明，5種菊酯類農藥3個濃度點的加標回收率平均值在91.2%～106.4%之間，本方法的準確度較好，結果見表4。

表4 回收率試驗結果

2.8 進樣精密度

采用本方法對某一點位生活飲用水樣品進行分析，實驗表明該生活飲用水中未檢出5種菊酯類農藥成份。在該生活飲用水樣品中加入一定量的5種菊酯類農藥的混合標準溶液，配制成含有各農藥質量濃度均為5.00 μg/L的待測溶液，連續進樣6次計算精密度的相對標準偏差RSD。結果表明，5種菊酯類農藥精密度RSD結果在1.77%～2.74%之間。結果見表5。

2.9 方法應用實例

取市售5種品牌飲用水，按1.5方法進行樣品的前處理，處理完畢后，按1.2和1.3分別設置色譜和質譜條件，待儀器穩定后，進樣分析。結果見表6。

表5 進樣精密度試驗結果

表6 樣品檢測實例

3 討 論

液液微萃取是Rezaee等開發的一種新型的樣品前處理方法，是在均相液液萃取和濁點萃取的基礎上建立的一種微萃取技術。與經典萃取方法比較，該方法集采樣、萃取、濃縮一體化，操作簡單、快速、試劑用量少、成本低、環境友好度高且富集效率高，在分析領域有良好的應用前景。試驗比較液液微萃取方法與經典萃取方法對5種菊酯類農殘的回收率影響，結果表明，液液微萃取得到較好的回收率。結果見表7。

表7 萃取方法回收率比較

4 結束語

實驗建立一種利用液液微萃取提取方法對生活飲用水進行5種菊酯類農藥的提取，采用氣相色譜-質譜法進行定性定量分析。實驗首先對液液微萃取條件進行了優化，選擇合適的萃取劑和分散劑及其用量，并考察了方法的線性、檢測限、加標回收率、重復性等；考察了測定中的試劑帶來的干擾性污染，采用同樣操作程序對樣品進行前處理，并進樣分析，證明試劑未帶來污染。結果表明，采用液液微萃取法對水樣進行富集預處理，具有操作簡便、萃取速度快、有機試劑的使用量少、富集倍數高等優點，有效的提高了工作效率，減小了實驗污染，方法的檢測準確度較高，重復性好，靈敏度高，檢出限低，可用于生活飲用水中菊酯類農藥的檢測。