超高效液相色譜-串聯質譜法同時檢測水中7種農藥

彭 鷺，楊創濤，楊 穎，林 青

(廣東粵港供水有限公司，廣東深圳 518021)

隨著農業現代化的發展，大量農藥流入環境水體，給水質的安全帶來了嚴重的影響[1-3]。以呋喃丹、甲萘威、溴氰菊酯、毒死蜱等為代表的殺蟲劑和以阿特拉津、滅草松、2,4-滴(2,4-D)等為代表的除草劑是國內使用較多的農藥之一。它們的過量使用會對飲用水源造成污染，被人體攝入后，將對人體健康產生極其不利的影響。因此，我國的《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)和《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)對這些農藥做了限值規定，為0.002～0.3 mg/L。目前，針對這7種農藥的分析方法主要有氣相色譜法[4-5]、氣相色譜質譜法[6-7]、高效液相色譜法[8-9]、高效液相色譜串聯質譜法[10-12]等。但是，目前尚未有能夠同時分析這7種農藥的方法，在實際檢測中需要采用不同方法進行分析，操作復雜，耗時費力，效率不高。采用超高效液相色譜-串聯質譜(UPLC-MS/MS)法，無需復雜繁瑣樣品前處理操作，可在4 min內實現7種農藥的測定，快速、靈敏，結果令人滿意，對實際水質監測工作具有指導意義。

1 試驗材料與方法

1.1 主要試劑

呋喃丹、甲萘威、阿特拉津、毒死蜱、溴氰菊酯、滅草松和2,4-D的有證標準溶液(100 mg/L，甲醇介質)均購于Accustandard 公司。7種農藥的混合標準溶液配在甲醇(色譜純)介質中，并用1∶1甲醇/水(v/v)稀釋，配制標準曲線。試驗所用甲醇、甲酸和乙酸銨均為色譜純(Merck)，購于上海安普公司。超純水由Milli-Q Element System超純水儀(18.2 MΩ·cm，Millipore)制得。所用其他試劑均至少為分析純。聚四氟乙烯針式過濾器(孔徑為0.22 μm，內徑為13 mm)購于上海安普公司，用于水樣過濾。

1.2 色譜-質譜條件

CSH氟苯基色譜柱(1.7 μm，2.1 mm×50 mm)，BEH C18柱(1.7 μm，2.1 mm×50 mm)和HSS T3柱(1.7 μm，2.1 mm×50 mm)均購于美國Waters公司。CSH氟苯基色譜柱最終用于7種農藥的分離，色譜條件為：流動相A為0.1%(v/v)甲酸-0.2 mmol/L乙酸銨溶液，流動相B為甲醇；柱溫為30 ℃，進樣體積為10 μL；采用梯度洗脫，具體如表1所示。

表1 梯度洗脫程序Tab.1 Procedure of Gradient Elution

Acquity TQD型超高效液相色譜三重四極桿串聯質譜儀(美國Waters公司)用于檢測，質譜條件：毛細管電壓為3.0 kV，離子源溫度為120 ℃，脫溶劑溫度為380 ℃；氮氣脫溶劑氣流量為800 L/h，錐孔反吹氣流量為20 L/h。滅草松和2,4-D采用負離子模式(ESI-)，其他5種目標物采用正離子模式(ESI+)，7種目標物的多反應監測(MRM)參數如表2所示。

表2 7種目標物的MRM參數Tab.2 MRM Parameters of Target Compounds

1.3 水樣處理

水樣經過濾后，與甲醇配成5∶5(v/v)溶液，按上述色譜-質譜條件進行上機檢測。自來水需要先加入20 mg/L的抗壞血酸除余氯，再按上述操作進行分析。

2 結果與討論

2.1 色譜柱的選擇

選取Waters公司的3種色譜柱(CSH、BEH和HSS)進行試驗。3種色譜柱對呋喃丹等6種農藥的保留效果均較好，但對溴氰菊酯的保留差異較大(圖1)。其中，CSH柱對溴氰菊酯的保留效果較好，而BEH柱和HSS柱對溴氰菊酯的保留效果不好，峰展寬嚴重。因此，選取CSH柱對7種農藥進行分離分析。

圖1 色譜柱對溴氰菊酯的影響Fig.1 Effect of Columns for Decamethrin

2.2 溶劑介質的選擇

目標物所處的溶劑介質對其在質譜中的響應有較大影響，考察不同體積比(0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6和5∶5)的甲醇/水作為溶劑介質時，7種農藥的質譜響應情況。由圖2可知，甲醇比例越高，7種農藥的質譜響應均有明顯提升。最終選取甲醇/水體積比為5∶5作為7種農藥上機檢測的溶劑介質。

圖2 溶劑介質的影響Fig.2 Effect of Solvents

2.3 流動相的選擇

選擇甲醇為有機相，考察水相分別為甲酸及甲酸-乙酸銨體系時，7種目標物的分離及質譜響應情況，如圖3所示。在不同比例的甲酸(0.05%和0.1%)及不同濃度的乙酸銨(0.1、0.2 mmol/L和0.5 mmol/L)條件下，7種農藥均能夠實現較好的分離，但其質譜響應有一定差異。隨著乙酸銨濃度的增大，呋喃丹、甲萘威、阿特拉津和毒死蜱的靈敏度提高，但2,4-D的靈敏度降低。綜合考慮7種農藥的情況，最終選取0.1%甲酸-0.2 mmol/L醋酸銨作為水相體系，用于7種目標物的分離。

圖3 流動相的影響Fig.3 Effect of Mobile Phase

2.4 方法分析性能

選取最優條件，對7種目標農藥的標準溶液進行分析，在4 min內完成7種目標物的檢測，其液相色譜-質譜離子流圖如圖4所示。同時，參照《環境監測分析方法標準制修訂技術導則》(HJ 168—2010)中的方法，并考察本方法的分析性能。采用低濃度空白加標水樣(n=7)，根據結果計算其標準偏差(SD)，檢出限MDL=3.143×SD，測定下限=4×MDL，結果如表3所示。方法檢出限為0.025～1.25 μg/L，遠低于《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)和《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)中規定的7種目標農藥的限值要求，能夠滿足水中這7種農藥的監測要求。

注：呋喃丹、甲萘威、阿特拉津濃度為5.00 μg/L；毒死蜱、滅草松、2,4-D濃度為20.0 μg/L；溴氰菊酯濃度為100 μg/L圖4 目標物的液相色譜-質譜離子流圖Fig.4 Ion Chromatogram of Target Compounds

表3 方法的分析性能Tab.3 Analytical Performance of the Method

2.5 方法的準確度與精密度

采集實際生活飲用水及其地表水原水樣品，采用上述方法測定7種農藥。結果顯示，生活飲用水及其水源水均未檢出這7種目標物。水樣分別加入低、中、高3個濃度水平的標準物質，每個濃度測定6個平行樣品，計算相對標準偏差和平均加標回收率，結果如表4所示。相對標準偏差(RSDs)在1.8%～11.3%，加標回收率在76.1%～113%，說明方法的精密度和準確度均能滿足實際樣品的分析要求。

表4 實際水樣加標回收結果Tab.4 Standard Addition Recovery Results of Water Samples

3 結論

(1)不同的色譜柱、流動相和溶劑介質對目標物的檢測有較大的影響，以CSH柱為色譜柱，0.1%甲酸-0.2 mmol/L醋酸銨/甲醇為流動相，體積比為5∶5的甲醇/水為溶劑介質，效果最佳。

(2)該方法對7種農藥的檢測靈敏度高，準確度好，檢出限為0.025～1.25 μg/L，實際水樣加標回收率為76.1%～113%，相對標準偏差RSD為1.8%～11.3%。

(3)該方法可在4 min內，無需復雜繁瑣樣品前處理操作，快速實現呋喃丹等7種農藥的同時檢測。

(4)該方法適用于生活飲用水和地表水中多種農藥的快速分析，可減少實驗室從業人員的工作量，提升檢測效率，對實際相關水質監測工作具有一定的指導意義。