氣相色譜質譜法檢測土壤中4種嘧啶類殺蟲劑

陳立軍

甘肅省張掖生態環境監測中心（甘肅 734000）

嘧啶類殺蟲劑[1-6]是指含有嘧啶環化學結構，具有廣譜、低毒、高效等特點的一類新型殺蟲劑，其作用機理為通過植物根、莖、葉等吸收，作物害蟲吸收后，抑制腺嘌呤核甘脫氨酶，從而起到殺蟲的作用；該類殺蟲劑系由英國卜內門公司于20世紀70年代研發，最為突出的嘧啶類殺蟲劑是由美國禮來公司開發的氯苯嘧啶醇，由此世界上許多殺蟲劑廠商開發了大量的嘧啶類殺蟲劑，如嘧菌環胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺等產品；嘧啶類殺蟲劑不僅對白粉病有特效，對炭疽病、黑星病等也十分有效，殺菌更為廣譜，用量更少，因此得到大規模的使用；我國是殺蟲劑使用大國，嘧啶類殺蟲劑主要用于棉花、蔬菜及其他作物中多種害蟲的防治，殺蟲劑在使用過程中，僅15%起到殺蟲的作用，其他大部分通過水循環、空氣循環等進入到土壤系統中，因此加強對土壤中嘧啶類殺蟲劑的監測，具有十分重要的意義。

土壤中殺蟲劑殘留監測的方法主要有氣相氣譜法[7-8]（GC法）、液相色譜法[9]（HPLC法）、氣相色譜-質譜法[10-12]（GC-MSMS法）和液相色譜-質譜法（HPLC-MSMS法）等方法[13-14]。GC法和HPLC法定性能力較弱，易出現假陽性結果，且靈敏度差，不適用土壤中微量殺蟲劑殘留的檢測；HPLC-MS/MS法對于沸點較高的化合物更適用，但儀器昂貴，尤其對低沸點的殺蟲劑檢測準確度偏低；試驗開發QuEChERS[15-16]聯合GC-MSMS法測定土壤中4種嘧啶類殺蟲劑（嘧菌環胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺）殘留的檢測方法，結果證明，方法具有簡便、準確、重復性好等優點，適用于土壤中嘧啶類殺蟲劑殘留的監測。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

島津GCMS-2010 PLUS型氣相色譜儀，日本島津公司；島津TQ-8040型串聯質譜，日本Shimadzu公司；AB135-S電子天平（精度0.01 g），瑞士梅特勒公司；色譜柱：HP-5ms石英毛細管柱（規格：30 m×0.25 mm、0.25 μm），美國安捷倫科技公司；JC-WD-24S氮吹儀，山東聚創環保科技公司；H205 R臺式高速冷凍離心機，湖南湘儀有限公司；Milli-Q超純水系統，美國Milli Pore公司。

標準物質：嘧菌環胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺，質量濃度均為100 μg/mL，農業部環境保護科研監測所。丙酮、正己烷：色譜純，美國默克公司。25 mL凈化管（1.2 g MgSO4，500 mg PSA和500 mg C18）：浙江合譜試劑公司。氯化鈉：分析純，上海國藥化學試劑公司。

1.2 檢測條件

1.2.1 色譜條件

進樣口溫度：230 ℃。色譜柱：HP-5ms質譜專用柱（30 m×0.25 mm、0.25 μm）。載氣：氦氣（純度＞99.999%）。流速：1.2 mL/min。進樣方式：不分流進樣。進樣量：1 μL。升溫程序見表1。

表1 升溫程序

1.2.2 質譜條件

離子源：電子轟擊源（EI）。電離溫度：240 ℃。轟擊能量：70 eV。碰撞氣：氬氣（純度＞99.999%）。接口溫度：270 ℃。溶劑延遲時間：4 min。進樣方式：脈沖不分流進樣。脈沖壓力：20 psi；延遲0.75 min后開閥。掃描方式：多反應監測（MRM）。

1.3 溶液配制

1.3.1 標準溶液的配制

精密量取100 μg/mL的嘧菌環胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺標準溶液各1.0 mL，用丙酮定容至10.0 mL容量瓶中，搖勻，即得；于2～8 ℃儲存、備用（嘧菌環胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺標準的質量濃度均為10 μg/mL）。

1.3.2 標準曲線繪制

取適量1.3.1項下標準儲備溶液，用丙酮稀釋，依次配制質量濃度分別為0.04，0.1，0.5，1.0，1.5和2.0 μg/mL的系列標準工作溶液。

1.3.3 樣品溶液制備

將采集到的土壤樣品自然風干粉碎，過50目篩后放入干凈的容器內，密封備用。

提?。悍Q取5 g土壤樣品于50 mL聚四氟乙烯離心管中，加入10 mL的水、20 mL正己烷丙酮溶液（1∶1）、3 g氯化鈉，旋渦混合后，強力振搖1 min，在離心機中以5 000 r/min的速度離心6 min。

凈化：將有機層溶液轉移至25 mL凈化管（1.2 g MgSO4，500 mg PSA，500 mg GCB和500 mg C18）中，強力振搖1 min，在離心機上以5 000 r/min離心6 min；取10 mL上清液，于水浴氮吹儀上50 ℃濃縮至近干，殘渣用1 mL的丙酮溶液定容，0.2 μm濾膜過濾，進樣GC-MS測試。

2 結果與討論

2.1 前處理方法的改進

在QuEChERS前處理方法的基礎上加以改進。QuEChERS前處理樣品的前提是樣品有足夠高的含水量，而土壤樣品含水量低，不利于待測物的提取，因此，試驗中在稱取土壤樣品后加入一定量的水溶液，增加了待測物的比表面積，一定程度上加大了樣品的分散；用正己烷丙酮溶液（體積比1∶1）替換乙腈溶液提取，減少了共提物的提?。患尤肼然c，促進了水相與有機相的分離。此次試驗前處理方式得到的四種嘧啶類殺菌劑的樣品加標回收見表2。由表2可知，方法改進后四種嘧啶類回收率均有了一定的提高，保證了檢測結果的準確性。

表2 前處理方法比較結果

2.2 提取溶劑的選擇

提取溶劑的選擇一般依據“相似相溶”原理。一種理想的溶劑既能保證檢測結果的準確性，又能降低共提物的干擾。丙酮、乙酸乙酯、正己烷、乙腈是提取農藥殘留常見的溶劑，以4種嘧啶類農藥的樣品加標回收率為考核指標，考察了這幾類溶劑對嘧啶類殺菌劑提取效率的影響。結果發現，選用乙酸乙酯與乙腈兩類溶劑提取時，共提物較多；采用丙酮提取時共提取較少，回收率也不高，可能由于丙酮和水互溶，從而不能將目標物提取完全的緣故；采用正己烷提取時回收率較高。研究發現：采用正己烷和丙酮混合溶劑（體積比1∶1）提取時，回收率較單個溶劑提取高，且共提物低，對4種嘧啶類農藥無干擾。

因此選擇體積比1∶1的正己烷-丙酮溶液作為萃取溶劑。

2.3 凈化劑的選擇

QuEChERS前處理方式是基于基質分散萃取的凈化模式。常用的分散吸附劑有PSA、GCB和C18。土壤樣品基質復雜，選擇凈化劑時既要保證對共提物有很好的凈化作用，又要注意防止凈化劑對目標農藥的吸附。分別考察了以上三種吸附劑對嘧啶類殺菌劑檢測的影響情況。結果發現，GCB萃對4種嘧啶類殺菌劑吸附作用明顯，回收率較低；PSA和C18對嘧啶類農藥的吸附性較小，且兩種吸附劑的去除基質效應較好；這可能與吸附劑本身的結構有很大關系。C18是親脂性分散劑，主要用于凈化脂類及脂溶性強的醇類；而PSA為堿性固相吸附劑，對樣品中有機酸、脂類和糖類有很好的吸附作用。因此，選擇PSA和C18凈化樣品。

2.4 質譜參數的優化

取10 μg/mL的嘧菌環胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺混合標準溶液，以全掃描模式（Q3SCAN）分析，得到4種嘧啶類殺菌劑對應的母離子及相應的保留時間；再對母離子進行產物離子掃描（Production SCAN），得到各殺菌劑的子離子。選擇豐度比較高的作為定量離子對，保證定量檢測結果的靈敏度，再選擇兩對離子對定性。保留時間、特征離子對以及豐度比使串聯質譜定性更加準確，排除了假陽性樣品的判定。最后采用多反應檢測模式（MRM），分別對碰撞電壓、碰撞時間等參數進行優化，進一步提高了方法靈敏度和定量準確性。4種殺菌劑的質譜參數見表3，典型標準譜圖見圖1。

表3 4種殺菌劑質譜參數

圖1 標準圖譜

2.5 標準曲線方程及檢出限

取1.3.2項下已配制好的0.04，0.1，0.5，1.0，1.5和2.0 μg/mL的系列標準工作溶液，按1.2儀器條件分別進樣氣相色譜質譜儀，以MRM模式分析，采集相應的色譜數據。以嘧菌環胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺農藥對應的質量濃度為橫坐標，色譜峰面積響應值為縱坐標，繪制工作曲線；以3倍信噪比（S/N）對應的質量濃度計算各農藥的檢出限。4種嘧啶類殺菌劑對應的線性方程、回歸系數及檢出限見表4。

2.6 加標回收與精密度測試

在不含以上四種嘧啶類殺菌劑的空白土壤樣品中，加入一定質量濃度的混合標準溶液，使其在樣品中的理論質量濃度分別為0.05，0.1和1.0 μg/mL?？疾爝@3個不同濃度點的加標回收結果。每個加標點的樣品平行進樣6針，考察儀器的精密度。樣品加標回收與精密度測試結果均見表5。

由表5可以看出，四種嘧菌類農藥的加標回收率均在89.3%～101.1%之間，精密度測試結果在1.68%～4.21%范圍內，符合分析測試的要求。

表4 4種殺菌劑曲線方程、相關系數及檢出限

表5 4種農藥回收率及精密度

3 結論

對QuEChERS前處理方式進行了改進，對提取溶劑及凈化劑的選擇使用進行了討論，對質譜參數進行了優化。考察了方法的線性、檢出限、準確度及精密度。試驗表明，該方法前處理操作簡便、省時、溶劑用量少、準確度高，可用于土壤中嘧啶類殺菌劑殘留的監測。