氣相色譜-質譜法測定水樣中草甘膦和氨甲基膦酸的殘留量

田應濤，黎其萬，梅文泉*，耿慧春，朱永芬

（1.屏邊縣和平鎮農技站，云南屏邊661202；2.云南省農業科學院質量標準與檢測技術研究所，云南昆明650205；3.屏邊縣農業與科學技術局，云南屏邊651200）

草甘膦（Glyphosate）又稱鎮草寧、農達（Roμndμp）、草干膦、膦甘酸，化學名為 N-（膦酰基甲基）甘氨酸，化學分子式C3H8NO5P，屬于弱有機酸，是一種常用的水溶性除草劑，純品為非揮發性白色固體，不溶于一般有機溶劑，且不可燃，常溫貯存穩定[1]。草甘膦為內吸傳導性強的廣譜滅生性除草劑，其主要代謝產物為氨甲基膦酸，它們均呈弱酸性，極性高，水溶性強，不易溶于有機溶劑[2]。近年來，隨著轉基因抗草甘膦農作物增多，草甘膦用量逐年增加，已成為世界上應用最廣、產量最大的農藥品種，全球每年需草甘膦原粉40萬t，占據世界農藥銷售額首位，且每年以20%左右速度遞增[3～4]。在農業上大量使用的草甘膦除草劑，只有極少部分發揮了作用，多數殘留在土壤或漂浮在大氣中，通過降雨和徑流的沖刷進入地表水或地下水，造成水體污染。隨著世界各國草甘膦需求量和使用量的不斷增加，人們對于草甘膦潛在的威脅更加關注，如長期飲用含有草甘膦農藥的水，將會危及人體健康，并會造成肝腎、黏膜（消化道、皮膚）、神經、呼吸和心血管系統的損傷，嚴重者可危及生命[5]。草甘膦殘留量的檢測方法主要有氣相色譜法、高效液相色譜法[6]、分光光度法[7]、酶聯免疫法[8]、毛細管電泳法[9]、離子色譜法[10]和氣相色譜-質譜法[11～12]等，筆者經反復實驗，不斷優化、改進，總結出一套水樣中草甘膦和氨甲基膦酸氣相色譜-質譜分析檢測方法，且該方法操作簡單，靈敏度高，重復性好，回收率高。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

氣相色譜-質譜聯用儀：美國熱電公司TRACE GC ULTRA-DSQ氣相色譜－質譜聯用儀，帶電子轟擊電離離子源（EI），Triplμs自動進樣器，化學工作站；色譜柱：Agilent HP-INNOWAX石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；電子天平（感量 0.1 mg和 0.01 g各1臺）；德國2000型旋轉蒸發儀，水浴鍋；電熱鼓風干燥箱；氮氣吹干儀。

10 mL具塞刻度玻璃離心管、50 mL量筒、100 mL量筒、150 mL平底燒瓶、移液槍（10～50 μL和100～1 000 μL各 1只）。

三氯甲烷（色譜純）、鹽酸（分析純）、甲醇（色譜純）、檸檬醛（純度≥95%）、三氟乙酸酐（TFAA）（分析純）、七氟丁醇（HFB）（色譜純）、乙酸乙酯（色譜純）、氮氣、蒸餾水。

農藥標準品：99%草甘膦標準品、99%氨甲基膦酸標準品，均購于上海安譜實驗科技股份有限公司。

1.2 氣相色譜-質譜測定

1.2.1 氣相色譜-質譜條件

柱箱采用升溫程序：80℃保持1.5 min，以30℃/min升到260℃，保持2.0 min，進樣口溫度230℃，采用不分流進樣，進樣量為1 μL，載氣為氦氣，純度99.999%，載氣流量1.0 mL/min，傳輸線溫度280℃，離子源溫度250℃。采用選擇離子監測（SIM），表1。

表1 保留時間、采集時間及離子監測

1.2.2 草甘膦和氨甲基膦酸的氣相色譜-質譜定性

在上述色譜條件下，若樣液中檢出色譜峰的保留時間與標準溶液相一致，且被檢出的樣品質譜圖與標準質譜圖相似，所選擇的檢測離子均出現，其豐度比也相一致，相似度在20%左右時，則可確定待測物為草甘膦和氨甲基膦酸。

1.3 試劑溶液的配制

CAX洗脫液：分別量取160 mL去離子水、2.7 mL鹽酸和40 mL甲醇，混勻。

0.2%檸檬醛乙酸乙酯溶液：100 mL乙酸乙酯中加入200 μL檸檬醛，混勻。

衍生試劑：三氟乙酸酐（TFAA）-七氟丁醇（HFB）（2＋1，體積比），臨用前配制。

草甘膦、氨甲基膦酸標準儲備溶液：分別準確稱取草甘膦標準品、氨甲基膦酸標準品10.0 mg于10mL容量瓶中，用去離子水定容到10 mL，配制成濃度為1.0 mg/mL的標準儲備溶液，且轉移至聚丙烯塑料瓶中，于0～4℃保存，有效期為1年。

草甘膦、氨甲基膦酸混合標準中間溶液：用CAX洗脫液將標準儲備溶液分別稀釋成10 μg/mL、50 μg/mL的混合中間溶液，存放于聚丙烯塑料瓶中，于0～4℃保存，備用。

草甘膦、氨甲基膦酸混合標準上機溶液：使用前用CAX洗脫液稀釋混合標準中間溶液，配制成0.5 μg/mL的混合標準上機溶液。

1.4 測定方法和步驟

試樣提取：取水樣50 mL，放入200 mL具塞量筒，加三氯甲烷60.0 mL，振蕩提取2 min，靜置0.5 h。取上清液40～150 mL于平底燒瓶（濃縮瓶）中，45℃水浴中真空旋轉濃縮近干，取出氮氣吹干，用2 mLCAX洗脫液溶解樣品，待衍生化。

衍生化：取三氟乙酸酐（TFAA）1.0 mL，七氟丁醇（HFB）0.5mL放入10 mL玻璃刻度離心管中，搖勻，放入-18℃冰箱中冷凍1 h，取出，用移液槍在衍生化試劑液面下緩慢加入樣液50 μL，加蓋后放入90℃電熱鼓風干燥箱中衍生化反應1 h，其間每15 min輕搖1次，取出后冷卻至室溫，氮氣吹干，并繼續氮吹干0.5 h。加0.2%檸檬醛乙酸乙酯溶液溶解樣品250 μL，充分溶解后，倒入250 μL進樣瓶上機測定。

1.5 結果計算公式

按下式計算樣品中草甘膦和氨甲基膦酸的殘留含量。

式中：x—樣液中除草劑的含量，單位為μg/L；

c—上機樣液濃度，單位為μg/mL；

v1—三氯甲烷提取體積，單位為mL；

v2—分取體積，單位為mL；

v3—最后定容體積，單位為mL；

v4—水樣體積，單位為mL；

1000—單位換算系數，即：μg/mL換算為μg/L的系數。

本試驗條件下，v1為 60 mL，v2為 40 mL，v3為 2 mL，v4為 50 mL。

2 結果與分析

2.1 色譜圖

2.1.1 標準品色譜圖

配制一定濃度的草甘膦、氨甲基膦酸的混合標準溶液，按1.2色譜-質譜條件測定，得到色譜圖（圖1）。

圖1 氨甲基膦酸和草甘膦標準色譜圖

由圖1可知，在1.2優化的氣相色譜-質譜條件下，氨甲基膦酸和草甘膦得到有效分離，且峰形好。

2.1.2 空白對照色譜圖

除了不加入標準溶液，按1.4處理測定空白對照得到色譜圖（圖2）。

圖2 水樣空白

2.1.3 添加標樣色譜圖

在水樣中添加草甘膦、氨甲基膦酸混合標準溶液，使水樣中草甘膦、氨甲基膦酸濃度為25 μg/L，然后按1.4處理樣品得到色譜圖（圖3）。

圖3 水樣中添加氨甲基膦酸和草甘膦標樣色譜圖

由圖2、圖3可看出，雖然在7.25 min處有一些雜峰，但不影響草甘膦和氨甲基膦酸的測定。

2.2 回收率、相對標準偏差、檢出限測定

取60.0 mL水樣4份，其中1份為對照，另3份加入濃度為10 μg/mL的草甘膦、氨甲基膦酸混合標準溶液 150 μL，即添加濃度為 25 μg/L，搖勻，放置 15 min，加入60.0 mL三氯甲烷振蕩提取（以下同1.4），獲得的色譜圖按信噪比10倍條件計算方法檢出限，結果見表2。

由表2可看出，氨甲基膦酸回收率在96.9%～120%，相對標準偏差為10.7%；草甘膦回收率在78.91%～93.3%，相對標準偏差為9.09%；在取樣50mL，最后定容體積2 mL，進樣量1 μL條件下，氨甲基膦酸方法檢出限為0.6 μg/L，草甘膦方法檢出限為0.5 μg/L，滿足測定水樣中草甘膦和氨甲基膦酸殘留的需要。

表2 回收率、相對標準偏差及檢出限測定結果

3 結論

本試驗采用三氯甲烷萃取，三氟乙酸酐（TFAA）和七氟丁醇（HFB）衍生化后，氣相色譜-質譜聯用儀檢測，操作簡單，對草甘膦、氨甲基膦酸定性準確，且準確度、精密度和靈敏度高，分析速度快，具有實用價值。