SPE-LC MS MS法測定包裝飲用水中30種有機磷農藥殘留

徐志華 唐冬梅 劉超 張小剛 孫洪峰

摘 要：采用全自動固相萃?。⊿PE）技術，建立了LC/MS/MS法測定包裝飲用水中30種有機磷農藥殘留的定性定量方法。本法采用C18固相萃取柱進行樣品的凈化富集，以磷酸三苯酯作為回收率指示物，優化儀器參數條件，在多反應監測（MRM）模式下進行有機磷殘留化合物的定性定量。該方法的檢出限：0.026 1～6.451 6 ng·L-1;加標回收率范圍：62.9%～114.5%;相對標準偏差范圍：0.2%～9.9%。結果表明，該方法靈敏度高、具有良好的精密度和準確度;且因采用基質匹配法建立標準曲線能有效消除被測樣品中其他物質的干擾，滿足包裝飲用水中痕量有機磷農藥多殘留同時檢測的要求。相比傳統GC、GC-MS、GC-MS/MS該方法具備更強的定性能力，更低的檢測極限，更加適用于包裝飲用水中痕量有機磷農藥殘留的分析檢測。

關鍵詞：水;有機磷;固相萃取;LC-MS/MS;磷酸三苯酯

Abstract：A method for the determination of 30 organophosphorus pesticide residues in packaged water by LC/MS/MS is established by auto solid phase extraction （SPE）. The method uses C18 solid phase extraction column for sample purification and enrichment and uses triphenyl phosphate as a recovery indicator. After optimizing the instrument parameters， the method performs qualitative and quantitative determination in the multiple reaction monitoring（MRM） mode. The method detection limits are 0.026 1～6.451 6 ng·L-1; recovery of actual samples are 62.9%～114.5% and the relative standard deviations are 0.2%～9.9%. All of these results show that this method has high sensitivity， good stability and high accuracy. Moreover， it can effectively eliminate the interference of other substances in the samples. So it meets the requirements for the detection of organic phosphorus pesticide residues in packaged water. Compared with GC， GC-MS and GC-MS/MS method， it has better qualitative ability and detection limits， so it can meet the trace detection of organophosphorus pesticides in packaged water better.

Key words：Water; Organophosphorus pesticides; Solid phase extraction; LC-MS/MS; Triphenyl phosphate

有機磷農藥具有高效、廣譜、價格低廉等特點，是防治水稻螟蟲、飛虱、棉鈴蟲等多種農業害蟲的主要品種。有機磷農藥的深入研發和生產推動了我國農藥工業的發展，同時也為保障我國農業生產做出了巨大貢獻。然而由于有機磷農藥的廣泛使用，大量的農藥殘留在土壤、植物以及大氣環境等環境介質中，通過降雨、沉降與徑流的沖刷，滲透到附近的水體或直接流入江河、湖泊和海洋，造成地下水和地面水的水質污染[1]。被污染的水源有可能經再次處理后以自來水，包裝飲用水的形式被人類飲用，長此以往勢必會對人類健康產生影響，因此建立一種能快速、方便、準確、靈敏的分析檢測有機磷農藥的方法十分重要。

目前，水中有機磷農藥的國家標準檢測方法有GB 13192-1991《水質 有機磷農藥的測定氣相色譜法》[2]、GB/T 4552-2003《水、土中有機磷農藥測定的氣相色譜法》[3]，這兩種方法修訂的年代比較久遠，方法中的技術手段相對落后，定性能力不足，定量靈敏度、準確度較低，不能滿足大體積水樣的多組分檢測要求。因此如何提高水中有機磷殘留分析的靈敏度及準確度引起了廣大分析工作者的關注，目前常見的方法包括有氣相色譜法、高效液相色譜法、GC-MS法、GC-MS-MS法等，然而隨著綠色環保產品的提出，有機磷農藥也逐漸邁向環保型，這就意味著殘留量會更低，檢測難度更大，勢必要求運用靈敏度、準確性、穩定性更高的檢測器來滿足痕量檢測的需求。本文的LC-MS/-MS法具有上述優點，且前處理固相萃取方法是一種低成本高效率的樣品前處理技術[3]，可用于多基質的農藥殘留類別，更能滿足水中有機磷農藥的痕量檢測。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

三重四級桿串聯質譜儀（API 5500，美國AB SCIEX公司）;超高效液相（1290，安捷倫公司）;自動固相萃取儀（Autotrace 280，賽默飛世爾公司）;固相萃取柱（HyperSep C18 1.0 g/6 mL，賽默飛世爾公司）;色譜柱（SB-C18 2.1×100 mm RRHD 1.8 μm，安捷倫公司）;氮吹濃縮儀（DC24H-RT，上海安譜科技股份公司）;疏水性PTFE針式濾器（13 mm/0.22 μm，上海安譜科技股份公司）。

1.1.2 試劑

有機磷混合標準品（100 mg·L-1，天津阿爾塔科技有限公司）;磷酸三苯酯標準品（100 mg·L-1，Dr E）;甲醇（HPLC-MS級，CNW）;乙腈（HPLC-MS級，CNW）;甲酸（LC-MS級，CNW）;超純水（Millipore純水機制備）

1.2 儀器條件

1.2.1 液相條件

柱溫30 ℃;進樣量5 μL;流速0.3 mL·min-1;流動相A（0.1%甲酸水溶液）;流動相B（0.1%甲酸乙腈溶液）;梯度洗脫條件見表1。

1.2.2 質譜條件

電噴霧離子源（ESI）;正離子模式（Positive）;多反應監測掃描模式（MRM）;離子源電壓：5 500 V;離子源溫度：550 ℃;氣簾氣：40 psi;碰撞氣：8 psi;離子源Gas1：55 psi;離子源Gas2：55 psi;碰撞氣：氮氣;駐留時間：10 msec;質譜優化后參數及各化合物保留時間見表2。

1.2.3 自動固相萃取儀條件

分別用15 mL超純水，10 mL甲醇活化C18小柱;設置自動固相萃取儀Autotrace 280樣品加載體積為500 mL，加載速率10 mL·min-1;樣品加載完成后保持1 min;然后緩氮氣流干燥小柱15 min，氮氣壓力20 psi;干燥完成后用25 mL甲醇洗脫并收集洗脫液;洗脫完成后保持1 min;最后甲醇清洗儀器進樣系統。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準儲備液與標準溶液配制

分別移取1 mL有機磷及磷酸三苯酯標準品溶液至2個10 mL容量瓶中，甲醇定容至10 mL，即得濃度為10 mg·L-1的標準儲備液，4 ℃冰箱保存;移取適量的有機磷及磷酸三苯酯儲備液用空白樣品基質液逐級配制成濃度為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 μg·L-1和50.0 μg·L-1的標準曲線系列溶液，基質曲線現配現用。

1.3.2 樣品處理

準確量取500 mL待測樣品，加入50 μL濃度為100 μg·L-1磷酸三苯酯溶液（此時樣品中濃度0.01 μg·L-1），必要時可同時加入適量標準品溶液混勻，考察樣品回收率;混勻樣品后按上述自動固相萃取儀步驟富集洗脫樣品;將收集到的洗脫液氮吹濃縮至約0.5 mL，甲醇定容至1 mL。

2 結果與分析

2.1 定性分析

根據各有機磷化合物色譜峰的保留時間（RT）及MRM離子對比例進行定性分析。各化合物的色譜圖見圖1;保留時間及MRM離子對信息，見表2。

2.2 洗脫溶劑的選擇

本文先后采用乙酸乙酯∶二氯甲烷（1∶1）、甲醇作為C18小柱的洗脫溶劑進行實驗。經驗證乙酸乙酯∶二氯甲烷（1∶1）與甲醇均具備良好的洗脫效果。但因乙酸乙酯及二氯甲烷的特性，其作為洗脫溶劑需吹干溶劑后甲醇復溶進樣，該過程要求溶劑吹干后立即轉移復溶，過度氮吹會導致回收率偏低;而甲醇作為洗脫溶劑只需吹至近干甲醇定容后即可進樣，過程的靈活性增大?？紤]到多樣品一起前處理的可控，本文選擇甲醇作為洗脫溶劑。

2.3 基質效應的影響

基質效應是指標本中除分析物以外的其他成分對分析物測定值的影響和干擾[4]。本文選取空白水樣通過上述前處理流程后獲取的基質溶液作為標準品的稀釋液，其稀釋獲得的標準品稱為基質標準品;另取一定量的標準品以甲醇試劑為稀釋液配制成與基質標準品濃度相同的標準品溶液，稱為試劑標準品。

儀器依次分析檢測溶劑標準品和基質標準品，記錄峰面積，根據公式（1）計算各化合物不同樣品濃度水平下的基質效應，計算結果見表3。

（1）式（1）中，ME-基質效應;A-基質標準品的峰面積;B-試劑標準品的峰面積。若ME>1，則表示基質對該化合物存在基質增強的影響;若ME=1，則表示基質對該化合物不存在影響;若ME<1，則表示基質對該化合物存在基質抑制的影響[5]。

由表3可知，表中所列化合物在上機濃度1、5、10 μg·L-1和20 μg·L-1（相當于樣品中濃度0.002、0.010、0.020 μg·L-1和0.040 μg·L-1）水平下基質效應的影響稍有差別，但在各濃度水平下的表現行為基本保持一致，即低濃度水平表現為基質抑制，高濃度水平也表現為抑制效應;其次表3數據表明所列化合物基本表現為較弱的基質抑制效應，但苯硫磷、丙硫磷表現為較強的基質抑制效應，氯唑磷則表現為極強的基質增強效應;此外由表3可知樣品回收率指示物磷酸三苯酯在上機濃度為5 μg·L-1（樣品中濃度0.01 μg·L-1）的水平下幾乎不存在基質效應，所以本文回收率指示物磷酸三苯酯監控濃度水平定為上機濃度為5 μg·L-1（樣品中濃度0.01 μg·L-1）。

2.4 線性范圍與檢出限

依據1.3所述實驗方法配制系列濃度梯度的基質標準溶液，其中保棉磷、伏殺硫磷的濃度梯度范圍為1、2、5、10、20 μg·L-1和50 μg·L-1，其余28種有機磷化合物及磷酸三苯酯的濃度梯度范圍為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg·L-1和20.0 μg·L-1，以各濃度對應的峰面積外標法進行線性回歸，計算相關系數。另以空白基質液逐步稀釋低濃度的標準溶液，確定3倍信噪比對應的濃度為儀器檢出限，10倍信噪比對應的濃度為儀器定量限，然后分別將儀器檢出限及儀器定量限代入方法中，計算獲得方法檢出限及方法定量限，結果見表4。由表4可見，30種OPPs的線性良好，靈敏度高。

2.5 準確度和精密度

在已知空白的水樣中添加一定量的標準品制作濃度分別為0.002、0.010、0.020 μg·L-1的加標樣品，按1.3實驗方法進行前處理，每個濃度水平平行處理3次，檢測結果經統計學軟件處理，獲得水中有機磷各化合物3種濃度水平下的平均加標回收率范圍和相對標準偏差范圍，計算結果見表4。

由表4可見，除倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷外其余27種OPPs的回收率范圍在62.9%～114.5%，其中有超過80%的OPPs回收率大于70%;相對標準偏差范圍在0.2%～9.9%，均小于10%，由此表明該方法除倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷外其余27種OPPs均具有較好的準確度和精密度。

同時由表4可見倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷回收率較低，其中倍硫磷、丙硫磷的回收率結果與白雪媛[6]用C18固相萃取膜測定地下水中82種農藥測試方法開發與應用的研究結果相一致，其回收率分別為50.8%、50.9%;甲拌磷有文獻表明極性很大，C18固相萃取柱不能完全有效富集[7]。綜上可知，該方法并不適用于水中倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷殘留量的定量檢測，僅可用于定性參考。

2.6 實際樣品的檢測

應用本方法對收集到的市售知名品牌的16個種類（涉及12個國內外品牌商）的包裝飲用水進行測試，結果均未檢出OPPs。為考察本方法針對實際樣品的應用，選取其中3個種類的樣品分別添加0.002、0.010、0.020 μg·L-1濃度的目標物，經檢測，回收率及相對標準偏差均處在表4范圍內，表明本方法完全適用于實際包裝飲用水中有機磷農藥殘留量的分析檢測。

3 結論

本文建立了SPE-LC-MS-MS法對包裝飲用水中30種有機磷農藥殘留量進行測試，實驗結果表明，其中27種有機磷農藥的方法定量限范圍0.0261～6.451 6 ng·L-1，回收率范圍62.9%～114.5%，相對標準偏差范圍0.2%～9.9%，結果準確可靠。此外本文亦證明了倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷3種有機磷農藥不適用該法進行分析檢測，但必要時可用于此3種農藥的定性分析。綜上所述，本法相對傳統方法靈敏度、準確性、穩定性更優，且采用的自動固相萃取方法是一種低成本高效率的樣品前處理技術，更能滿足水中有機磷農藥的痕量檢測。

參考文獻：

[1]郭 虹，劉 闖，楊玉竹.毛細管柱氣相色譜法測定水中13種有機磷農藥的方法研究[J].環境與職業醫學，2009，26（2）：216-218.

[2]國家環境保護局.GB 13192-1991 水質 有機磷農藥的測定氣相色譜法[S].北京：中國標準出版社，1991.

[3]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 4552-2003 水、土中有機磷農藥測定的氣相色譜法[S].北京：中國標準出版社，2003.

[4]羅俊霞，符建偉，李德瑜，等.14種有機磷農藥在9種蔬菜中的基質效應研究[J].湖北農業科學，2013，52（23）：5858-5862.

[5]秦珊珊.農產品中農藥殘留分析方法研究及基質效應探討[D].鄭州：鄭州大學，2015.

[6]白雪媛.地下水中82種農藥測試方法開發與應用[D].北京：中國地質大學，2017.

[7]王乙震，孟憲智，羅 陽，等.SPE-GC/MS/MS測定地表水中有機磷農藥[J].環境科學與技術，2016，39（8）：94-98.