氣質聯用測定海洋沉積物中8種除草劑的含量

戴娟 郝青 郭遠明 繆詩超 孫秀梅 李鐵軍 金衍建

摘要[目的]通過比較不同固相萃取小柱對除草劑的凈化效果，建立8種除草劑殘留的氣相色譜分析方法。[方法]樣品依次經15 mL正己烷和15 mL乙酸乙酯超聲波萃取，再經中性氧化鋁固相萃取小柱（1 g，6 mL）凈化，用DB-35MS毛細管氣相色譜柱分離質譜檢測器檢測。[結果]8種除草劑的質量濃度在5～500 μg/L與相應的峰面積呈線性關系。對樣品進行加標回收試驗，回收率為93%～112%。[結論]該方法可以用于海洋沉積物中8種除草劑的檢測。

關鍵詞固相萃取;除草劑;沉積物;氣相色譜質譜法

中圖分類號X?592文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）18-0204-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.056

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Determination of 8 Herbicides in Marine Sediments by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

DAI Juan，HAO Qing，GUO Yuan-ming et al（Marine Fishery Institute of Zhejiang Province，Marine and Fishery Research Institute of Zhejiang Ocear University，Key Laboratory of Mariculture and Enhancement of Zhejiang Province，Zhoushan，Zhejiang 316000）

Abstract[Objective]By comparing the purification effects of different solid phase extraction cartridges on herbicides，a gas chromatographic analysis method for 8 herbicides residues was established. [Method]The sample was ultrasonically extracted with 15 mL of n-hexane and ?15 mL of ethyl acetate，and then purified by a neutral alumina solid phase extraction cartridge （1 g，6 mL），and detected by a DB-35MS capillary gas chromatography column mass spectrometer.[Result]The mass concentration of the 8 herbicides was linear with the corresponding peak area in the range of 5-500 μg/L.The samples were spiked and recovered，and the recovery rate was 93% - 112%.[Conclusion]This method can be used for the detection of eight herbicides in marine sediments.

Key wordsSPE;Herbicides;Sediment; GC-MS

除草劑是一種在農業生產生活中的常見農藥。2，4-D是第一個被合成的有機除草劑，自此以后，種類越來越廣泛，主要有三嗪類、酰胺類、磺酰脲類和苯氧羧酸類[1]。目前為止，中國農藥市場的除草劑產品有近百種。三嗪類、酰胺類的除草劑如莠去津、撲草凈、乙草胺、丁草胺等，對魚類、甲殼類有高毒性。有研究表明，大規模使用除草劑會對漁業水質、沉積物和生物體造成傷害，對生態安全和食品安全存在潛在威脅。比如水體和土壤中的丁草胺、乙草胺的殘留可對水產養殖環境和生態環境造成破壞[2-3]，甲草胺和乙草胺因其對環境和生物的影響在20世紀90年代被美國環保局定為B-2類致癌物質;三氮苯類除草劑阿特拉津，有類似于苯環的結構，光解和水解速度緩慢并且使用量較大，使其持久性吸附于土壤，殘留于湖泊、河流、海洋生態環境中，其活性可保持數年，極易造成環境污染，甚至危害人類健康[4-5];除草劑二甲戊樂靈殘留影響動物和人類激素的分泌和代謝，干擾內分泌系統，引發相關疾病[6-7]。由于生產生活的需要，這些除草劑仍在使用，當然對環境造成的破壞也在繼續，該研究中選擇的8種除草劑均是海洋和漁業活動中常見的除草劑，在近幾年仍具有現實意義和研究價值。

據目前的研究來看，國內外對除草劑的研究一直沒有間斷，現在了解到的檢測方法有氣相色譜法[8]、液相色譜法[9-10]、氣相色譜質譜法[11]和液相色譜串聯質譜法[12]等，提取方法和凈化方法有液液萃取[13]、固相萃取[14-15]、凝膠色譜凈化[16-17]等。其中氣相色譜法和液相色譜法是較傳統的方法，質譜分析方法前處理的優點是條件簡單、選擇性好、檢測限低，與其他比較起來氣相色譜質譜儀維護簡單，使用成本較低，被廣泛使用于痕量經超聲提取和固相萃取凈化的樣品。該研究采用氣相色譜質譜法測定海洋沉積物中8種除草劑的回收率。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1儀器、試劑。

MS3渦旋振蕩器（德國IKA公司）;7890B/5977A氣相色譜-質譜聯用儀（美國Agilent科技有限公司）;R-215旋轉真空蒸發儀（瑞士Buchi公司）;Centrifuge5810臺式高速離心機（德國艾本德公司）;氮吹儀（美國Inc公司）;烘箱（上海一恒儀器有限公司）。丙酮、正己烷、二氯甲烷（均為色譜純）;無水硫酸鈉;CNWBOND 硅膠SPE小柱（1 g/6 mL）;CNWBOND 弗羅里硅土SPE小柱（1 g/6mL）;CNWBOND中性氧化鋁SPE小柱（1 g/6 mL）。

1.1.2樣品來源。樣品采集自浙江省三門及樂清的養殖區，采集時間為2017年4月，經冷凍干燥、研磨、過篩后密封保存于干燥器內待檢測。

1.1.3標準品。8種除草劑標準品：氟樂靈、莠去津、西瑪津、甲草胺、乙草胺、撲草凈、二甲戊靈、丁草胺溶液濃度均為?100 mg/L。試驗用水為二次蒸餾水。

1.2標準儲備液配制

1.2.1標準儲備液。8種除草劑100 mg/L標準溶液用移液槍各取300 μL，置于容量瓶中，加27 600 μL的正己烷溶液，配制成1 mg/L的除草劑標準溶液，儲存于4 ℃的冰箱中。

1.2.2標準工作溶液。取1 mg/L標準溶液，配制成濃度梯度為20、50、100、200、500 μg/L的標準溶液。

1.3樣品前處理

稱取樣品多份，各5 g，放入離心管中，樣品中均加入1 mg/L的除草劑100 μL，各加15 mL的乙酸乙酯溶液，用渦旋振蕩器振蕩2 min，用離心機以5 000 r/min的轉速離心5 min，提取上層清液于旋蒸瓶中。樣品中再加?15 mL 正己烷，重復以上操作，提取上層清液于相應的旋蒸瓶中。旋蒸瓶中各加少量銅粉，靜置24 h。將提取液在水浴?40 ℃的水中用旋蒸儀蒸發至干，用1 mL的正己烷定容，用渦旋振蕩器振蕩。

取1 g中性氧化鋁固相萃取柱，加0.2 g的活性炭，先用5 mL的正己烷活化，配制的二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1）的洗脫液，活化萃取柱后接上旋蒸瓶，將濃縮的提取液轉移至萃取柱中，加入4 mL洗脫液進行洗脫。將收集到的濾液進行氮吹，用1 mL正己烷定容，使用渦旋振蕩器振蕩確保檢測樣品能充分溶解在正己烷中，將定容后的溶液收集于1 mL氣相小瓶，用氣質聯用儀測定。

1.4氣相色譜-串聯質譜分析條件

色譜柱的規格是30 m×0.25 mm×0.25 μm，并進行分離分析，載氣使用高純氮氣（純度為99.99%），選用EI離子源，選擇離子掃描模式（SIM），脈沖不分流方式進樣，進樣量為1 μL，進樣口溫度為280 ℃，四級桿溫度為150 ℃，傳輸線溫度為280 ℃，離子源溫度為?300 ℃，升溫程序：70 ℃保持2 min，以25 ℃/min升至?150 ℃，再以3 ℃/min升至200 ℃，再以8 ℃/min升至?280 ℃保持10 min。8種除草劑的選擇離子氣相色譜圖如圖1所示。

2結果與分析

2.1萃取劑的選擇

選用15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯先后萃取2次和15 mL正己烷+15 mL丙酮先后萃取2次，結果發現（圖2），使用15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯萃取時，8種除草劑的濃度和回收率都相對較高（98%～105%），而使用15 mL正己烷+15 mL丙酮萃取時，整體的回收率相對較低（68%～102%）。因此試驗中依次采取15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯超聲波萃取2次。

2.2固相萃取小柱的選擇

沉積物樣品基質較為復雜，所以選擇合適的固相萃取柱凈化試樣，減少對儀器的污染和檢測物質的干擾是十分有必要的。在前處理過程中通常加入活化銅粉脫硫。在農殘檢測中，使用的固相萃取柱大多是佛羅里硅土柱、硅膠柱和氧化鋁柱。此次試驗對比了同等容量的3種柱子在相似的凈化條件下對試樣中雜質的去除效率及8種除草劑的回收率，結果表明（圖3），使用硅膠SPE小柱時，8種除草劑的回收率為68%～83%;使用弗洛里硅土SPE小柱時回收率相對較低，為66%～79%;中性氧化鋁固相萃取柱效果最好，整體的回收率為79%～95%。加入20 mg石墨化炭黑，可以更好地凈化樣品中的雜質。

經過比對分析數據發現，使用1 g中性氧化鋁固相小柱凈化效果較好，再加20 mg的碳粉有效去除沉積物中色素、腐殖酸等雜質，加標回收率高。最終，試驗中選用1 g中性氧化鋁SPE小柱。

2.3洗脫劑的選擇試驗中使用1 g中性氧化鋁固相萃取小柱，關于洗脫劑的選擇，進行了多組對比試驗，結果表明（圖4），使用二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的混合溶液4 mL洗脫總體的回收率相對較高（92%～109%）;使用二氯甲烷∶正己烷（1∶1，V/V）的混合溶液洗脫時，除了氟樂靈、二甲戊靈和丁草胺的回收率相對較高（108%、109%、95%），莠去津、西碼津、乙草胺、甲草胺、撲草凈的回收率相對較低（4%～49%）。最終洗脫時先加5 mL正己烷，再加二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的混合溶液4 mL。

2.4方法的檢出限、定量限及線性范圍

配制除草劑標準工作溶液，準確移取適量除草劑標準使用溶液用正己烷分別配制成濃度為5、10、20、50、100、200和500 μg/L的8種除草劑標準混合工作溶液，供氣相色譜-質譜分析，以標準溶液中被測組分峰面積為縱坐標、被測組分濃度為橫坐標繪制標準曲線，計算得出回歸方程及決定系數（R2）。結果發現，8種除草劑標準工作溶液線性范圍均為5～500 μg/L，此方法線性范圍廣，均達到相關標準，R2為0.997～0.999。

2.5樣品分析分別對待檢的海洋沉積物進行分析檢測，檢測結果見表1。結果表明，沉積物中撲草津和二甲戊靈均有檢出，含量較少，氟樂靈有少量檢出。

2.6基質分析

參照Matuszewski等[18]建立的方法考察基質效應的影響，選擇幾個沉積物作為代表，每個樣品做6個平行樣，分別測定了8種除草劑標準品溶液的色譜峰面積和（S1）和空白樣品基質提取液添加標準溶液后的色譜面積（S2），以S2/S1（%）的比值來評價絕對基質效應[19]。試驗結果表明，氟樂靈的基質效應為97%～102%，莠去津的基質效應為99%～108%，西瑪津的基質效應為99%～107%，甲草胺的基質效應為99%～108%，乙草胺的基質效應為99%～106%，撲草凈的基質效應為68%～97%，二甲戊靈的基質效應為40%～63%，丁草胺的基質效應為98%～109%。撲草凈和二甲戊靈的基質效應波動較大，所以該試驗的標準曲線采用空白樣品基質提取添加標準溶液的方法。

3小結

該研究主要是選擇合適的提取劑，再利用固相萃取凈化、氣相色譜質譜檢法檢測海洋沉積物樣品中的除草劑，方案中對提取劑、萃取劑以及固相萃取小柱都進行了優化，并選擇合適量的吸附劑含量以及洗脫劑。樣品采用先后用?15 mL乙酸乙酯和15 mL正己烷超聲波萃取2次，提取液在旋蒸蒸干后加二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的洗脫液，將洗脫液轉移至中性氧化鋁固相萃取小柱洗脫，另在固相萃取小柱中加0.2 g活性炭凈化，用氣相色譜質譜儀分析，得出數據計算回收率。通過樣品的加標回收檢測得到，8種除草劑的回收率為93%～112%;該方法具有方便、精確度高、靈敏度高、機體干擾小和準確性好等優點，能夠滿足海洋沉積物樣品檢測的要求，并可進一步應用于土壤樣品檢測。

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