全自動固相萃取-氣相色譜質譜法監測地表水中的5種有機磷類農藥殘留量

安 靜

(海東市環境監測站,青海 海東 810699)

0 引 言

我國是農藥使用及生產大國，每年農藥使用量在60萬噸左右，據統計，實際起作用的農藥約占10%～20%，大約75%以上直接進入環境中；大部分農藥由于其高毒性、難降解性、高穩定性而易于在環境和生物體內富集，有機磷類農藥屬于有機磷酸酯類化合物，是我國目前應用最為廣泛的殺蟲劑，在保護農作物的同時，大部分殘留在土壤、空氣和地表水中，大量有機磷農藥隨著水系統的循環而進入地表水中，從而造成地表水中有機磷類農藥污染，然而生產和使用的有機磷類農藥大多數屬于高毒性或中等毒性農藥，人和牲畜誤食后，容易造成急性中毒等癥狀，嚴重危害人類的生存環境和身體健康[1-5]。

由于地表水中有機磷類農藥殘留濃度很低，對地表水中殘留的農藥一般在前處理都需要進行分離、富集預處理[6-9]；固相萃取技術[10-12]是近年來發展逐步成熟的前處理方法，具有富集目標物、剔除干擾物、提高檢測靈敏度等優點，傳統的液液萃取，前處理過程冗長，試劑用量大，對實驗人員身體造成影響；凝膠凈化色譜萃取，儀器價格貴、實驗成本高，不利于方法的推廣應用；本實驗建立一種利用全自動固相萃取提取、凈化地表水中5種有機磷類農藥，GC-MS法[13-15]定性定量檢測的分析方法。鑒于水作為基質外標法與內標法對檢測結果影響不是很大，本文選擇外標法定量。和其他方法相比，本文所建立的全自動固相萃取結合氣相色譜串聯質譜技術具有前處理簡單、檢出限低、環境污染小、定性定量結果準確等優點，適用于地表水中有機磷農藥的監測。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

儀器：QP-2020型氣相色譜質譜聯用儀（日本島津）；HP-5MS石英毛細管色譜柱（美國安捷倫）；DSY-VI型氮吹儀（北京東方精華苑）；電子天平：BSA-224 型（德國賽多利斯）；horizon SPE-DEX4790型全自動固相萃取儀（美國horizon公司）；H205 R型臺式高速冷凍離心機（湖南湘儀）；Milli-Q型純水儀（美國 Milli Pore）；Florisil固相萃取柱：容量為 500 mg/6 mL（上海安譜）；C18 柱，容量 500 mg/6 mL（天津博納艾杰爾）；HLB(Hydrophile Lipophilic Balance)固相萃取柱，500 mg/6 mL（天津博納艾杰爾）。

試劑：對硫磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、內吸磷、樂果標準溶液：濃度為100 μg/mL（農業部環境保護科研監測所）；丙酮、乙酸乙酯、甲醇、環己烷：均為色譜純（美國TEDIA公司）；氫氧化鈉、鹽酸：分析純（國藥化學試劑有限公司）。

1.2 溶液配制

標準曲線溶液：分別準確吸取100 μg/mL的對硫磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、內吸磷、樂果標準溶液各1 mL到10 mL容量瓶中，用丙酮溶解并定容至刻度，得到 10 μg/mL 混標液；精密移取 10 μg/mL混標液適量，配制濃度分別為 0.02，0.05，0.1，0.2，1.0，2.0 μg/mL的系列標準曲線溶液，用丙酮定容至刻度，搖勻。

1.3 儀器工作條件

色譜參數，進樣口溫度：230 ℃；檢測器溫度：260 ℃；色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國安捷倫科技）； 柱流量：1.8 mL/min；載氣：高純氦氣（純度：99.999%）；恒流模式；升溫程序：初始溫度 60 ℃，保持 2 min，以 20 ℃/min 升至 180 ℃，保持 6 min；再以 15 ℃/min 升至 280 ℃，保持 12 min；進樣方式：不分流進樣；進樣體積：1.0 μL。

質譜參數，離子源：EI源；轟擊能量：70 eV；離子源溫度：240 ℃；接口溫度：270 ℃；碰撞氣：氬氣（純度：99.999%）；溶劑延遲時間：2.5 min；檢測方式：離子監測模式，MRM(多反應監測)。

1.4 樣品處理

樣品預處理：采集地表水樣 2 000 mL，放入棕色玻璃試劑瓶中靜置、過夜。將上清液用0.45 μm濾膜過濾。為防止水樣的酸堿度對待測農殘的穩定性產生影響，預先將過濾后的水樣用酸（0.1 mol/L的鹽酸）或堿（0.1 mol/L的氫氧化鈉）調至近中性。

樣品富集：依次用 10 mL 甲醇、10 mL 甲醇∶丙酮（V甲醇∶V丙酮=1∶3）溶液活化固相萃取柱；再取預處理好的地表水樣品500 mL，以流量為12 mL/min的速度過固相萃取柱；然后用20 mL甲醇：丙酮（V甲醇∶V丙酮=1∶3）洗脫，合并收集洗脫液；洗脫液于氮吹儀（50 ℃）吹至近干，用丙酮定容至 1 mL，即得。

2 結果與討論

2.1 質譜參數的確定

選擇10 μg/mL對硫磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、內吸磷、樂果的混合標準儲備液，采用全掃描模式進行掃描，得到5種農藥的母離子。對母離子進行碎片離子掃描，同時，不停變換碰撞能量優化電壓，以便獲得較高的靈敏度。選擇響應最高的一對離子作為定量離子對，再選擇2對離子作為定性離子對。同等實驗條件下，水樣品中待測物質的色譜保留時間與標準工作液相同，且在所選離子對均出現,與標準品對應離子的豐度比值在允許范圍內則可判定樣品中存在某種農藥。以排除假陽性樣品的存在。5種農藥的保留時間及相應離子見表1。

表1 5種農藥的保留時間和監測離子

2.2 固相萃取柱的選擇

固相萃取是樣品通過萃取柱，待測物被吸附到小柱的固定相上，然后用溶劑將待測物洗脫下來進行分析。萃取中選擇的固定相的種類是影響萃取結果的重要因素。本文分別選擇萃取柱固定相類型分別為C18柱、Florisil柱和HLB柱來考察5種農殘的萃取效果。結果表明，C18柱萃取時5種有機磷類農藥回收率均偏低，Florisil柱萃取時，對色素的凈化較好，但得到的回收率也不高。HLB固定相萃取時凈化效果好，且各農藥的回收率均大于85%。原因可能是HLB基于PVB的聚合物填料，而C18是硅膠基的硅烷化填料，Florisil柱填料主要為弗羅里矽土，后兩種填料對有機磷的吸附較大，從而導致回收率偏低。具體檢測結果見表2。因此，本文選擇HLB柱作為萃取5種農藥的萃取柱。

表2 不同萃取柱的回收率結果

2.3 洗脫溶劑的選擇

洗脫溶劑是用于將吸附在萃取柱上的目標待測物洗脫下來。洗脫溶劑的選擇至關重要，它直接決定樣品的凈化程度和待測物的洗脫效果。丙酮、乙酸乙酯、甲醇、環己烷是常用的洗脫溶劑。本實驗對該4種洗脫溶劑均做了測試。乙酸乙酯萃取時共提取物較多，有干擾峰；環己烷提取時5種有機磷的回收率均較低；丙酮作為洗脫溶劑凈化效果好，而甲醇作為洗脫劑洗脫效果好且速度較快。用丙酮與甲醇的混合溶劑萃取結合了各自的優點，且回收率也比單個溶劑回收率高，詳見表3。因此本文最終選擇甲醇∶丙酮（V甲醇∶V丙酮=1∶3）的混合溶劑作為最終的洗脫溶劑。

表3 不同溶劑萃取的回收率結果

2.4 線性范圍及檢出限

取1.2項下配制的標準曲線溶液，待儀器穩定30 min后，按照1.3色譜質譜條件進行分析。以5種農藥的質量濃度為橫坐標,峰面積響應值為縱坐標,做線性方程。以3倍信號與噪聲比（S/N）計算農藥的檢出限。典型標準譜圖如圖1所示，農藥線性范圍、線性方程、相關系數、方法檢出限見表4。

圖1 5種有機磷農藥標準譜圖

由表4可以看出，5種農藥在0.02～2.0 μg/mL線性范圍內呈良好的線性關系，相關系數均大于0.995，且靈敏度高，農藥檢出限均在 0.008～0.018 μg/mL范圍內。

表4 5種農藥線性范圍、線性方程、相關系數及檢出限

2.5 回收率和精密度測試

取地表水水樣500 mL，定量加入5種農藥殘留的混標液，在標準線性濃度范圍內選擇低（0.05 μg/mL）、中（0.1 μg/mL）、高加標量（1 μg/mL）3 個不同濃度點考察加標回收結果。典型的樣品加標譜圖及樣品測試譜圖分別如圖2與圖3所示。可以看出，5種有機磷農藥分離度良好；水作為基質其所含物質對目標物檢測基本無干擾,水樣中5種有機磷農藥成分未檢出。按照1.4處理樣品，每個濃度水平的加標樣品平行進樣6次，考察精密度6次測定結果的相對標準偏差。 具體檢測結果見表5。由表5 可以看出，5種農殘3個濃度點的加標回收率在82.7%～94.8%之間，方法精密度RSD在1.62%～4.26%之間，表明該方法準確度和精密度高，符合分析測試的要求。

圖2 樣品加標譜圖

圖3 樣品測試譜圖

表5 加標回收和精密度測試結果（n=6）

2.6 重復性測定

精密量取飲用水樣品500 mL，加入一定量混和標準儲備溶液,使5種農藥的最終濃度為0.1 μg/mL按照1.4平行處理6份水樣，按照1.3儀器參數設定好儀器，待儀器基線信號穩定后進樣色譜質譜系統。計算6份樣品檢測結果的相對標準偏差，具體檢測結果見表6。 由表6可以看出：5種有機磷農藥6次重復性測定結果RSD ＜ 5%，表明方法重復性較好。

2.7 實際樣品的測定

抽取本地區水庫蓄水5份，農田水5份，小河水5份，運用本文建立的方法對5種有機磷殘留進行檢測。結果顯示：水庫水和小河水中5種有機磷農藥均未檢出；農田水中有兩份水樣分別檢出馬拉硫磷和內吸磷，但結果均在檢出限以內。說明本地區飲用水未受到污染，但是仍要注意預防農田水的污染情況。

表6 重復性試驗結果

3 結束語

本文利用固相萃取技術，建立全自動固相萃取-氣相色譜質譜法監測地表水中的5種有機磷類農藥殘留量的檢測方法。文中對多反應監測（MRM）模式相關質譜參數進行了優化，對固相萃取柱和萃取溶劑的選擇進行了討論。比較了3種固相萃取柱5種有機磷農藥測定的影響；考察了方法的線性、檢出限、回收率與精密度、重復性等參數。結果表明，該方法線性范圍良好，方法的精密度與重復性測試結果均小于5%，回收率測試中5種農藥的平均回收率均在82.7%～94.8%，該方法靈敏度高、選擇性好、檢測結果準確，滿足分析測試的要求，自動化程度高，適用于地表水中有機磷農藥的監測。