加速溶劑萃取-GC-MS/MS法檢測土壤中5種有機(jī)氯農(nóng)藥殘留

張文錦，后小龍，付寧

甘肅省定西市環(huán)境監(jiān)測站（定西 743000）

有機(jī)氯類農(nóng)藥（Organochlorine pesticides，OCPs）是一類高效、光譜殺蟲劑，曾經(jīng)作為使用最廣泛、使用頻率最高的一類殺蟲劑，被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域農(nóng)作物病蟲害的防治。我國是農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國，有機(jī)氯類農(nóng)藥在我國使用量較大，因其使用歷史時(shí)間較長，且具有半衰期長、降解速度慢、易累積等特點(diǎn)，雖然我國于20世紀(jì)80年代開始禁止使用有機(jī)氯類農(nóng)藥，但由于有機(jī)氯類農(nóng)藥殺蟲效果好，仍有少量農(nóng)業(yè)從業(yè)者在偷偷使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥過程中，實(shí)際起到殺蟲作用的農(nóng)藥約占20%，絕大部分的農(nóng)藥直接進(jìn)入土壤、空氣、水環(huán)境[1-5]中，隨著水系統(tǒng)循環(huán)，大部分未起作用的農(nóng)藥進(jìn)入土壤系統(tǒng)，因此加強(qiáng)土壤中的氯丹等有機(jī)氯類農(nóng)藥殘留的監(jiān)測，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

土壤中有機(jī)氯類農(nóng)藥殺蟲劑的檢測方法主要有GC法[6-8]、HPLC法[9-10]、GC-MS/MS法[11-12]和HPLCMS/MS法[13]等方法。氣相色譜法（GC法）和液相色譜法（HPLC法）專屬性差、靈敏度一般，不適用于土壤中微量有機(jī)氯類農(nóng)藥殘留的監(jiān)測；液相色譜-質(zhì)譜法（HPLC-MS/MS法）相比較氣相色譜質(zhì)譜法（GCMS/MS法），更適用于沸點(diǎn)較高的有機(jī)氯類農(nóng)藥的檢測，對于低沸點(diǎn)的氯丹等，GC-MS/MS法更為適用。

此次試驗(yàn)開發(fā)一種加速溶劑萃取-GC-MS/MS法檢測土壤中的氯丹等5種常見有機(jī)氯農(nóng)藥殘留量的分析方法，結(jié)果證明此方法具有前處理簡便、檢測效率高、檢測結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)，適用于土壤中有機(jī)氯類農(nóng)藥殘留的監(jiān)測。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

TRACE ISQ型氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國賽默飛）；色譜柱tg-5ms（美國賽默飛）；ASE 350型加速溶劑萃取儀（美國賽默飛）。

艾氏劑、狄氏劑、氯丹、七氯、五氯硝基苯（質(zhì)量濃度均為100 μg/mL，農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研所）；丙酮、正己烷、乙酸乙酯（色譜級，美國默克）；弗羅里硅土、氧化鋁、聚酰胺粉（80～100目）：分析級（上海國藥）；活性炭（上海國藥）。

1.2 色譜質(zhì)譜參數(shù)

色譜參數(shù)：進(jìn)樣口溫度260 ℃，毛細(xì)管色譜柱Rtx-5 MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣，高純氦氣（純度：99.999%）；載氣流量1.8 mL/min；進(jìn)樣方式，不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量1 μL。

表1 程序升溫

質(zhì)譜參數(shù)：離子源，EI源；電離能量70 eV，離子源溫度220 ℃，接口溫度260 ℃；碰撞氣，高純氬氣（純度99.999%）；溶劑延遲時(shí)間2.5 min；監(jiān)測方式，多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式。

1.3 溶液配制

1.3.1 樣品溶液

樣品預(yù)處理：將采集到的土壤樣品置于陰涼處自然風(fēng)干，除去植物殘?bào)w（如根莖葉）、碎石等雜物，將樣品壓碎后過篩網(wǎng)，置于干凈的樣品袋中密封備用。

樣品加速溶劑萃取：稱取5.0 g上述處理后的土壤樣品，與3.0 g氟羅里硅土充分混勻，轉(zhuǎn)移至加速溶劑萃取儀的萃取池中，按以下萃取條件于加速溶劑萃取儀中萃取：壓力10.5 MPa，萃取溫度75 ℃，沖洗體積60%，循環(huán)次數(shù)3次，吹掃時(shí)間50 s，靜態(tài)提取時(shí)間6 min，萃取溶劑為乙酸乙酯-正己烷（1∶1，V/V）。收集提取液并置于氮吹儀上吹至近干，正己烷定容至5 mL，渦旋混勻，經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后，進(jìn)樣色譜質(zhì)譜系統(tǒng)測試。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：將已知質(zhì)量濃度為100 μg/mL的艾氏劑、狄氏劑、氯丹、七氯、五氯硝基苯標(biāo)準(zhǔn)溶液，用正己烷配制成10 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液；置于2～8 ℃冷藏箱保存?zhèn)溆谩?/p>

標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液：將上述10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，配制成0.04，0.1，0.5，1.0，2.0和4.0 μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，作為標(biāo)準(zhǔn)曲線測試液。

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)譜參數(shù)優(yōu)化

首先對艾氏劑、狄氏劑、氯丹、七氯、五氯硝基苯5種有機(jī)氯農(nóng)藥進(jìn)行全掃描（SCAN模式），確定各自的母離子和保留時(shí)間；對每種有機(jī)氯農(nóng)藥的母離子進(jìn)行產(chǎn)物離子掃描，得到相應(yīng)的特征離子對。根據(jù)離子對的響應(yīng)情況，選擇響應(yīng)值最高的一對作為定量使用，再選擇2對離子對定性。各農(nóng)藥的保留時(shí)間結(jié)合定性離子對綜合考評，排除了假陽性結(jié)果的判定；響應(yīng)高的離子對的定量使用，使定量結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠。通過對碰撞時(shí)間、碰撞電壓、離子比率等進(jìn)行優(yōu)化，使目標(biāo)物的峰值及靈敏度達(dá)到最佳狀態(tài)，最終確定MRM方法。優(yōu)化后的質(zhì)譜參數(shù)見表2，標(biāo)準(zhǔn)譜圖見圖1。

表2 5種有機(jī)氯農(nóng)藥的質(zhì)譜參數(shù)

圖1 5種農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)譜圖

2.2 萃取溶劑的選擇

萃取溶劑的選擇一般依據(jù)“相似相溶”規(guī)則。理想的溶劑既能對目標(biāo)組分有良好的萃取率，又能較低地萃出共提物。試驗(yàn)研究了乙酸乙酯、正己烷、丙酮等溶劑對有機(jī)氯類農(nóng)藥的萃取回收率的影響。鑒于5種有機(jī)氯農(nóng)藥極性較低，用正己烷作為萃取溶劑時(shí)比其它兩種溶劑萃取的回收效果好，但是萃取出共提物較多，導(dǎo)致色譜柱污染較大，質(zhì)譜離子肼也容易污染，導(dǎo)致各有機(jī)氯農(nóng)藥出峰響應(yīng)較低。用丙酮萃取有機(jī)氯農(nóng)藥，回收率較低；而采用乙酸乙酯與正己烷混合溶劑（1∶1，V/V）時(shí)回收率高（表3），且共提物少，各峰值的靈敏度增高。因此選擇體積比1∶1的乙酸乙酯-正己烷溶液作為萃取溶劑。

表3 不同溶劑萃取的回收率結(jié)果

2.3 凈化試劑的選擇

弗羅里硅土、氧化鋁、聚酰胺粉、活性炭是常見的凈化試劑。為考察不同凈化試劑對5種有機(jī)氯農(nóng)藥的凈化效果及檢測結(jié)果的影響，將4種不同的凈化劑分別與樣品混勻，按照1.3.1萃取步驟進(jìn)行操作。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以弗羅里硅土作為凈化劑所得到的5種有機(jī)氯農(nóng)藥回收率最高。原因可能是氧化鋁、聚酰胺粉、活性炭對農(nóng)藥的吸附作用較大，而弗羅里硅土僅對其它共提物的吸附性好。

2.4 萃取溫度的選擇

萃取溫度是萃取過程中一個(gè)非常重要的因素，合適的萃取溫度能夠保證最終檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。考慮到目標(biāo)物的穩(wěn)定性及萃取溶劑的沸點(diǎn)，試驗(yàn)測試了50～90 ℃溫度區(qū)間內(nèi)不同提取溫度對有機(jī)氯殘留的趨勢變化。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：隨著溫度的升高，5種有機(jī)氯殘留回收率增加顯著，當(dāng)溫度為70 ℃時(shí)，5種有機(jī)氯農(nóng)藥回收率達(dá)到最高；升溫至80 ℃后，萃取回收率略呈降低趨勢。因此，選擇70 ℃作為最終萃取溫度。

2.5 線性范圍及檢出限

吸取1.3.2項(xiàng)下0.04，0.1，0.5，1.0，2.0和4.0 μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液，根據(jù)1.2項(xiàng)下的色譜質(zhì)譜條件各進(jìn)樣1 μL，以MRM模式進(jìn)行分析。以5種有機(jī)氯農(nóng)藥的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的峰面積響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。為考察方法的檢出限，以色譜圖中各農(nóng)藥峰高與基線噪音的3倍比計(jì)算（S/N）。相關(guān)曲線方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見表4。

表4 5種有機(jī)氯標(biāo)準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)及檢出限

2.6 回收率與精密度測試

加標(biāo)回收試驗(yàn)參考GB/T 27404，采用考察三水平加標(biāo)回收率情況。稱取5.0 g的不含艾氏劑、狄氏劑、氯丹、七氯、五氯硝基苯5種有機(jī)氯農(nóng)藥的土壤樣品，加入一定量的混合標(biāo)準(zhǔn)液，使5種有機(jī)氯農(nóng)藥最終濃度分別為0.2，0.8和1.5 mg/kg，按照1.3.1處理加標(biāo)樣品，考察各自的回收率。進(jìn)樣過程中每個(gè)加標(biāo)點(diǎn)的樣品平行進(jìn)樣6針，考察儀器的精密度結(jié)果。檢測結(jié)果見表5。5種有機(jī)氯農(nóng)藥3個(gè)濃度點(diǎn)的加標(biāo)回收良好，回收率在86.9%～100.7%之間；精密度測試結(jié)果均小于5%，符合分析測試的要求。

表5 回收率與精密度結(jié)果

2.7 實(shí)際樣品的測定

采集定西市10處不同種植作物的農(nóng)田土壤，運(yùn)用此次試驗(yàn)所建立的加速溶劑萃取氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法對5種有機(jī)氯農(nóng)藥進(jìn)行檢測。結(jié)果顯示：有兩批農(nóng)田土壤分別檢出狄氏劑和五氯硝基苯，但均在檢出限以內(nèi)。

3 結(jié)論

試驗(yàn)建立了一種利用加速溶劑萃取-GC-MS/MS法檢測土壤中的氯丹等5種常見有機(jī)氯農(nóng)藥殘留量的分析方法。方法選用乙酸乙酯-正己烷（1∶1，V/V）混合溶劑作為萃取溶劑，采用加速溶劑萃取儀對過篩后的土壤樣品進(jìn)行萃取、凈化。通過優(yōu)化質(zhì)譜分析參數(shù)和加速溶劑萃取條件，運(yùn)用多反應(yīng)監(jiān)測模式（MRM）進(jìn)行分析。對萃取溶劑的選擇、萃取溫度及凈化試劑、質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行了討論；考察了方法的線性、加標(biāo)回收及精密度；對實(shí)際樣品進(jìn)行了測定。試驗(yàn)證明，此方法具有前處理簡便、檢測結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)，適用于土壤中有機(jī)氯類農(nóng)藥殘留的監(jiān)測。