氣相色譜-氮化學(xué)發(fā)光檢測器測定土壤中嗪草酮?dú)埩舻姆椒ㄑ芯?/h1>
2021-10-21 11:36:14李鑫圓鄧志華仇玉萍孫仕仙
西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報 2021年5期 關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)方法
李鑫圓 呂 平 鄧志華 仇玉萍 鄭 毅,4 孫仕仙
（1. 西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650233；2. 昆明海關(guān)技術(shù)中心，云南 昆明 650228；3. 西南林業(yè)大學(xué)國家高原濕地研究中心/濕地學(xué)院，云南 昆明 650233；4. 云南開放大學(xué)鄉(xiāng)村振興學(xué)院，云南 昆明 650223）
嗪草酮，又稱賽克津，屬三嗪類除草劑，是預(yù)防糧谷和豆類等旱田作物領(lǐng)域雜草生長的高效選擇性除草劑[1-2]。據(jù)統(tǒng)計，2016年嗪草酮在馬鈴薯、大豆和甘蔗作物上的銷售額占到了總市場的35%[3]。殘留在生物環(huán)境中的嗪草酮因其結(jié)構(gòu)上具有3個碳和3個氮對稱排列的六元環(huán)結(jié)構(gòu)（均三氮苯環(huán)結(jié)構(gòu)），不易被微生物降解，很容易造成土壤環(huán)境污染[4-5]。土壤是最大的有機(jī)污染物倉庫，這些污染物會通過徑流進(jìn)入到土壤深處和水環(huán)境中，通過食物鏈威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康[6]。嗪草酮被世界自然基金會認(rèn)定為環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，能夠?qū)ι锘蛉梭w的生殖、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)造成功能損傷，由此可見，環(huán)境中嗪草酮的殘留測定方法研究是保障食品安全的重點(diǎn)問題。目前，嗪草酮?dú)埩舴治龇椒ㄖ饕袣庀嗌V法（GC）、液相色譜法（LC）及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/LC-MS）。因質(zhì)譜具有很高的靈敏度和選擇性，已在國標(biāo)和農(nóng)殘檢測研究中廣泛使用[7-11]。除質(zhì)譜外，氣相色譜儀常根據(jù)所測物質(zhì)的不同類別而與不同的檢測器聯(lián)用，常見用于嗪草酮?dú)埩魴z測的有電子捕獲器（ECD）[12]和氮磷檢測器（NPD）[13]。
氮化學(xué)發(fā)光檢測器（NCD）是利用檢測樣品中氮化合物和臭氧產(chǎn)生的發(fā)光反應(yīng)，來檢測樣品中的氮含量，從而對樣品進(jìn)行定量的檢測器。在復(fù)雜的基質(zhì)條件下，NCD對有機(jī)氮化合物產(chǎn)生等摩爾的線性響應(yīng)，不會受到樣品中其他化合物的干擾。現(xiàn)階段NCD檢測器的應(yīng)用還只存在于對胺、硝基化合物、吡啶和喹啉合成物原材料或中間體等有機(jī)氮化合物的檢測[14-20]，將NCD檢測器應(yīng)用于有機(jī)污染物農(nóng)藥類殘留的檢測還屈指可數(shù)[21-22]。例如向章敏等采用GC-NCD建立了快速測定鮮煙葉中苦參堿的測定方法，并利用建立的方法進(jìn)行了消解動態(tài)田間試驗(yàn)；Sun等建立了用GC-NCD測定水溶液和香根草植物體內(nèi)撲草凈的方法，說明GC-NCD在分析環(huán)境中的痕量含氮農(nóng)藥存在巨大潛力[22]。現(xiàn)階段對嗪草酮?dú)埩魴z測方法的研究主要集中于農(nóng)產(chǎn)品[23-27]、蔬果[4,28]以及水環(huán)境樣品[29-32]，包括土壤環(huán)境樣品在內(nèi)，都需經(jīng)過復(fù)雜的凈化處理過程，來排除基質(zhì)樣品對其響應(yīng)的干擾。本研究在綜合考慮土壤基質(zhì)存在吸附作用和物理化學(xué)吸收作用的前提下，選擇V（乙腈）∶V（水）=3∶1作為提取劑，配合考慮基質(zhì)效應(yīng)，無需凈化處理，結(jié)合氣相色譜-氮化學(xué)發(fā)光檢測器（GC-NCD）進(jìn)行殘留測定。以期在現(xiàn)有分析方法的基礎(chǔ)上，建立一種高效、高靈敏度、成本較低的除草劑嗪草酮檢測方法，為環(huán)境中嗪草酮的檢測提供更便捷的方法。
1 材料與方法
1.1 儀器與試劑
1.1.1 儀器設(shè)備
Agilent7890A氣相色譜儀（美國Agilent公司），配有Agilent255氮化學(xué)發(fā)光檢測器（Nitrogen chemiluminescence detector，NCD）（美國Agilent公司），7683B進(jìn)樣器（美國Agilent公司），SG8200HDT超聲波清洗器（上海冠特超聲儀器有限公司），TS-211C恒溫?fù)u床（上海天呈實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司），Eppendorf AG高速冷凍離心機(jī)，HB10 S96水浴旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（IKA公司）。
1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和試劑
嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)品（純度99.8%，上海泰坦科技有限公司），甲醇（色譜純，德國默克公司），乙腈、無水MgSO4、無水Na2SO4和氯化鈉（分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司）。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
將購買的嗪草酮農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇溶解并定容制取濃度為1 000 mg/L的嗪草酮農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲備液，試驗(yàn)時再用甲醇逐級稀釋制取不同梯度的嗪草酮系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度分別為：2.0、0.5、0.1、0.05 mg/L和0.01 mg/L，儲存于-18 ℃冰箱備用。
1.3 樣品前處理
1.3.1 土壤樣品的制備
供試的土壤樣品為設(shè)施土，土壤樣品采集自晉寧區(qū)大溝尾村，該區(qū)域大量種植無公害蔬菜，海拔2 200～2 648 m，為紅壤性地帶，局部為黃棕壤。經(jīng)測定，土壤理化性質(zhì)為：含水量28.37%，土壤有機(jī)質(zhì)含量3.82%，pH為7.64，陽離子交換量（CEC）為21.02 cmol/kg。
采集的土壤樣品風(fēng)干后去除樹枝、腐葉和石子等雜物，經(jīng)研碎后過孔徑0.25 mm（65目）篩，密封袋中保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.2土壤樣品的處理
準(zhǔn)確稱取5.0 g待測土壤樣品（精確至 0.01 g），置于50 mL塑料離心管中，加入4 mL超純水浸潤15 min后加入12 mL乙腈，59 kHz高頻超聲提取20 min（清洗池內(nèi)放入生物冰袋），向離心管中加入2.5 g NaCl振蕩混勻，以6 000 r/min離心6 min，將上清液經(jīng)無水Na2SO4與無水MgSO4混合填充的漏斗過濾至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶內(nèi)；向離心管內(nèi)加入10 mL乙腈重復(fù)萃取一次，合并提取液后將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶置于40 ℃水浴蒸發(fā)儀中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，用5 mL甲醇分兩次潤洗蒸發(fā)瓶，使用連接有0.45 μm有機(jī)相濾膜的一次性注射器將潤洗液轉(zhuǎn)移至2 mL棕色進(jìn)樣瓶，待測。
1.4 儀器工作條件
色譜條件：Agilent7890A氣相色譜儀，Agilent HP-5MS石 英 毛 細(xì) 管 柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm，長×直徑×壁厚），載氣為N2（純度≥99.999%），分流模式為不分流，進(jìn)樣口溫度280 ℃，進(jìn)樣量為1 μL，柱流速1 mL/min，柱溫40 ℃保持2 min，25 ℃/min升溫至200 ℃，保持8 min，共運(yùn)行時間為16.4 min，檢測器溫度為328 ℃。
氮化學(xué)發(fā)光檢測器（NCD）條件：等離子炬的裂解溫度為1 000 ℃，氧氣流量為10 mL/min，氫氣流量為4 mL/min。
1.5 基質(zhì)效應(yīng)
將空白土壤樣品按照“1.3.2”節(jié)方法進(jìn)行前處理，用其提取液作為基質(zhì)溶液，配制系列基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液。取基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液與溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別按照“1.4”節(jié)的儀器工作條件進(jìn)樣測定。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)，分別繪制基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線和溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤樣品的工藝條件優(yōu)化
在前期實(shí)驗(yàn)中，使用純乙腈進(jìn)行目標(biāo)物提取時，由于無法將樣品完全浸潤，目標(biāo)物的回收率為60%～70%。當(dāng)嘗試加水浸潤時，回收率略有提高，這是因?yàn)樘砑拥乃膳c三嗪類化合物競爭形成氫鍵從而阻礙目標(biāo)物與土壤膠體和腐殖酸的親水區(qū)形成氫鍵作用[13]。因此，實(shí)驗(yàn)要求必須使添加的水和農(nóng)藥可以完全浸潤土壤，又不能過量添加，增加后期除水難度。通過優(yōu)化乙腈和水的配比，最終確定采用混合液V（乙腈）∶V（水）為3∶1進(jìn)行提取，從而獲得理想提取效果。
現(xiàn)階段研究已逐漸將超聲波輔助提取替代耗時較長的振蕩提取法，在使用超聲波批量處理樣品時，超聲池溫度過高會影響目標(biāo)物的穩(wěn)定性，從而影響回收率。因此，本實(shí)驗(yàn)中使用恒溫?fù)u床對樣品進(jìn)行恒溫提取，與超聲波輔助提取進(jìn)行提取效果比較，結(jié)果表明：使用搖床和超聲波輔助提取都可以在一定時間內(nèi)達(dá)到提取效果，但是超聲波輔助提取達(dá)到良好提取效果所需時間更短，在短時間內(nèi)就能完成所有樣品的提取。為防止超聲提取過程中溫度過高而影響目標(biāo)物的穩(wěn)定性，在超聲池中加入生物冰袋，進(jìn)行人為降溫，從而避免了上述問題的再次發(fā)生。
三嗪類除草劑屬于中等弱極性農(nóng)藥，應(yīng)選擇極性中等及以上的提取溶劑進(jìn)行提取。乙腈極性較強(qiáng)，作為通用性強(qiáng)的提取溶劑，對目標(biāo)物溶解度大，可在一定程度上節(jié)約提取溶劑的使用量；且共提取雜質(zhì)少，不會干擾目標(biāo)物的響應(yīng)。此外還需注意鹽析劑和脫水劑的添加量，所有經(jīng)過勻漿提取的樣品都應(yīng)加入適量鹽析劑，將提取溶劑完全脫離水相，使待測樣品達(dá)到完全脫水狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)在提取時通過優(yōu)化改進(jìn)鹽析劑、脫水劑的添加量和過濾方法，幫助乙腈與水有效分離，防止樣品中水分及干擾成分進(jìn)入提取液，從而達(dá)到理想的提取效果[33]。
2.2 色譜條件和升溫程序
色譜條件的優(yōu)化對分析物的峰形和靈敏度有很大影響，因此了解待測物質(zhì)的物理屬性，選擇合適的色譜柱和建立準(zhǔn)確的升溫程序既是氣相色譜分析的核心，又是物質(zhì)精確檢出的關(guān)鍵所在。
本實(shí)驗(yàn)中的嗪草酮屬于中等極性農(nóng)藥，因此選擇Agilent HP-5MS石英毛細(xì)管柱來進(jìn)行色譜分析。眾所周知，提高進(jìn)樣量可以直接增大儀器對目標(biāo)物的響應(yīng)值。氣相色譜的進(jìn)樣量基本在1～2 μL之間，但如果不考慮目標(biāo)物和進(jìn)樣溶劑的氣化膨脹體積，盲目提高至2 μL很可能會造成襯管污染，并直接影響目標(biāo)物定量分析。綜合考慮在1～2 μL進(jìn)樣條件下的定量結(jié)果，選擇1 μL進(jìn)樣量。
此外，升溫程序參數(shù)設(shè)置也是影響色譜圖待測物質(zhì)出峰時間和峰形的關(guān)鍵所在，本實(shí)驗(yàn)嘗試了5、15 ℃/min和25 ℃/min 3種情況下的色譜圖出峰情況。三種情況下都可出峰，但考慮到進(jìn)樣運(yùn)行時間過長影響實(shí)驗(yàn)效率，經(jīng)過優(yōu)化參數(shù)，將程序設(shè)置為柱溫40 ℃保持2 min，25 ℃/min升溫至200 ℃，保持8 min，共運(yùn)行時間為16.4 min，可保證色譜圖的良好出峰和精確定量。
2.3 檢測器對嗪草酮的響應(yīng)及參數(shù)優(yōu)化
氮化學(xué)發(fā)光檢測器（NCD）依靠“化學(xué)發(fā)光反應(yīng)”具有獨(dú)特的選擇原理，檢測器天生就具有很強(qiáng)的選擇性。它與硫化學(xué)發(fā)光檢測器（SCD）依靠專利雙等離子體檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對氮和硫的靈敏效能，常被用于檢測石油、汽油和柴油等基質(zhì)中的硫/氮分析物[14]。
NCD檢測器的檢測原理可以解釋為：氣相色譜柱流出物進(jìn)入雙等離子體燃燒室，燃燒室中氫和氧的等離子體將所有氮化合物轉(zhuǎn)化成一氧化氮。一氧化氮進(jìn)一步與臭氧反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的二氧化氮，化學(xué)反應(yīng)式為：R-N+O2→NO+CO2+H2O；NO+O3→NO2+O2+hγ[34]。激發(fā)態(tài)的二氧化氮回到基態(tài)時，在紅外區(qū)（600～3 200 nm）發(fā)出光，紅色的光學(xué)濾波器可使氮化學(xué)發(fā)光反應(yīng)產(chǎn)生的光通過，光的強(qiáng)度與樣品中氮化合物的量成正比。
本實(shí)驗(yàn)對檢測器的裂解溫度和氫氣氧氣流量都進(jìn)行了優(yōu)化，裂解溫度的高低可以影響儀器對目標(biāo)物的響應(yīng)情況。在925 ℃和975 ℃的情況下，色譜峰會出現(xiàn)嚴(yán)重拖尾，影響定量，但溫度過高，又會導(dǎo)致基線不穩(wěn)，最終確定在1 000 ℃時可以達(dá)到最佳狀態(tài)。在對氫氣和氧氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)時發(fā)現(xiàn)，流量過小會導(dǎo)致響應(yīng)值偏低，而過大會導(dǎo)致基線不穩(wěn)和噪音值增大，通過優(yōu)化發(fā)現(xiàn)氧氣流量為10 mL/min，氫氣流量為4 mL/min時可得到良好響應(yīng)效果。
2.4 色譜分析
嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖見圖1，土壤空白基質(zhì)樣品及樣品加標(biāo)色譜圖見圖2，色譜圖表明，在嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)組分出峰處無明顯的干擾雜峰，說明本方法的色譜條件及前處理?xiàng)l件選擇合適。
圖1 2.0 mg/L（a）和0.05 mg/L（b）嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜Fig. 1 Gas chromatogram of 2.0 mg/L(a) and 0.05 mg/L(b) metribuzin standard solution
圖2 土壤空白基質(zhì)樣品（a）、2.0 mg/kg（b）和0.01 mg/kg（c）加標(biāo)樣品的色譜Fig. 2 Gas chromatograms of a blank soil matrix sample(a), 2.0 mg/kg(b) and 0.01 mg/kg(c) spiked sample
2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍
取配制好的嗪草酮系列溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液，在建立好的儀器工作條件下進(jìn)行GC-NCD測定，每個濃度平行測定3次，采用外標(biāo)法峰面積定量。以標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)、峰面積響應(yīng)值（y）為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸。結(jié)果表明，嗪草酮質(zhì)量濃度（x）在0.01～2.0 mg/L范圍內(nèi)與峰面積（y）呈良好的線性關(guān)系，在溶劑甲醇中的線性回歸方程為y=397.22x+4.349 9，相關(guān)系數(shù)為0.999 4；在土壤中的線性回歸方程為y=573x+3.055，相關(guān)系數(shù)為0.999 9。
2.6 基質(zhì)效應(yīng)
在采用色譜儀器進(jìn)行農(nóng)藥殘留分析時，有些樣品存在的基質(zhì)效應(yīng)會影響提取液中某些待測物信號的強(qiáng)度，從而影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確定量。本實(shí)驗(yàn)參考現(xiàn)有的基質(zhì)效應(yīng)測定方法，采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線和溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率之比（k）來評價基質(zhì)效應(yīng)：當(dāng)k=1時，表示不存在基質(zhì)效應(yīng)；當(dāng)0.9＜k＜1.1時，基質(zhì)效應(yīng)不明顯；當(dāng)k＞1.1時，表現(xiàn)為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)k＜0.9時，表現(xiàn)為基質(zhì)減弱效應(yīng)；若k＞1.5或＜0.5時，則表現(xiàn)為強(qiáng)烈的基質(zhì)增強(qiáng)或抑制效應(yīng)。根據(jù)“2.5”節(jié)的結(jié)果計算得出嗪草酮的k值為1.44，說明在本實(shí)驗(yàn)條件下，基質(zhì)效應(yīng)對定量結(jié)果有增強(qiáng)的影響。可能是由于不經(jīng)過凈化處理，導(dǎo)致含基質(zhì)共提物無法避免，會對檢測器NCD的定量有一定的影響，因此，使用外標(biāo)法基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線定量來消除基質(zhì)效應(yīng)造成的影響。
2.7 檢出限和定量限
2.7.1 儀器檢出限和定量限
根據(jù)IUPAC對檢出限和定量限的定義[35]，C1=3·Sd/k，C2=10·Sd/k，其中，C1和C2分別為檢出限和定量限（濃度），Sd為多次空白試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k為濃度和響應(yīng)信號曲線的斜率。將Sd=0.075 8，k=397.22帶入上式，C1=0.000 6 mg/L，C2=0.002 mg/L。
2.7.2 方法檢出限和定量限
所建立方法的檢測限，用基質(zhì)空白所產(chǎn)生的儀器背景信號的3倍定義方法的檢出限（LOD），該方法的檢出限為0.006 mg/kg，用最低添加濃度定義方法的定量限（LOQ），該方法的定量限為0.05 mg/kg。
2.8 方法回收率實(shí)驗(yàn)
在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，對空白土壤樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，將土壤樣品平均分為15份，添加3個濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個濃度重復(fù)5次，經(jīng)過相同的前處理過程，計算加標(biāo)回收率和精密度。結(jié)果顯示，在0.5、0.1 mg/kg和0.05 mg/kg三個添加水平下，平均回收率為105%、116%和90%；5次測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.38%、3.92%和7.76%。
2.9 方法比較
將本方法與現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法[36]進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)使用Thermo scientific TRACE1310氣相色譜配有ISQ Mass Spectrometer單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS）作為方法比較的檢測儀器。
2.9.1 色譜和質(zhì)譜儀器條件
基于嗪草酮為中等弱極性農(nóng)藥，選擇類似于HP-5MS的TG-5MS石英毛細(xì)管色譜柱作為氣相色譜柱，采用全掃描模式（掃描范圍為45～350m/z）和選擇離子監(jiān)測模式（SIM），通過監(jiān)測離子82m/z、89m/z、103m/z、198m/z、214m/z，對嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定量測定，建立嗪草酮的定量分析方法。可得到10.0 mg/L嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液總離子流圖及目標(biāo)物保留時間（圖3）、目標(biāo)物全掃描質(zhì)譜圖（圖4）以及0.05 mg/L嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液定性離子掃描色譜圖（圖5）。
圖3 10.0 mg/L嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液總離子流圖及目標(biāo)保留時間Fig. 3 Total ion current chromatograph and retention time of 10.0 mg/L metribuzin standards
圖4 目標(biāo)物全掃描質(zhì)譜圖Fig. 4 Ions chromatogram for prometryn in full scan mode
圖5 0.05 mg/kg加標(biāo)樣品定性離子掃描色譜圖Fig. 5 Characteristic ions chromatograph of 0.05 mg/kg spiked sample
2.9.2數(shù)據(jù)結(jié)果比較
采用10.0、5.0、2.0、0.5、0.1 mg/L和0.05 mg/L的梯度標(biāo)準(zhǔn)溶液和基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)。最終得到y(tǒng)=97.754x-8.105 7的標(biāo)準(zhǔn)溶液線性回歸方程，相關(guān)系數(shù)為0.999 和y=152.38x-31.385的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，相關(guān)系數(shù)為0.996 7。采用“2.6”節(jié)的基質(zhì)效應(yīng)測定方法，得到k值為1.56。采用“2.8”節(jié)中所述的實(shí)驗(yàn)方法計算檢出限和定量限，方法的檢出限0.006 mg/kg，定量限為0.05 mg/kg。
采用“1.3.2”節(jié)中所述的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行相同的前處理后，并參照“2.9”節(jié)中的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行完全相同的回收率實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示：在0.5、0.1 mg/kg和0.05 mg/kg 3個添加水平下，平均回收率為110%、84.6%和110%；5次測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為5.06%、0.96%和1.14%。
3 結(jié)論與討論
本研究將氮化學(xué)發(fā)光檢測器（NCD）作為實(shí)驗(yàn)氣相色譜分析儀器，依靠檢測器（NCD）的“化學(xué)發(fā)光反應(yīng)”原理，建立了一種測定土壤中嗪草酮的研究方法。本實(shí)驗(yàn)的方法學(xué)驗(yàn)證表明該儀器可以靈敏地捕捉氮化合物轉(zhuǎn)化為的氮化學(xué)發(fā)光元素，而很少受到基質(zhì)中其他碳?xì)浠衔锏母蓴_。通過對裂解溫度和氫氣氧氣流量參數(shù)的改進(jìn)優(yōu)化，使NCD檢測器在農(nóng)藥殘留檢測領(lǐng)域得到了更廣泛的技術(shù)前景。
本研究將優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方法與氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）進(jìn)行方法的基質(zhì)效應(yīng)比較，兩種檢測器所產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)值（k）為1.0～1.5，表現(xiàn)為弱基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，高選擇性的質(zhì)譜檢測器在同等實(shí)驗(yàn)條件下的抗基質(zhì)干擾程度并不優(yōu)于NCD檢測器，說明除了檢測器會受到干擾以外，氣相色譜進(jìn)樣系統(tǒng)端也會受到基質(zhì)的影響，在樣品定量檢測中應(yīng)使用外標(biāo)法基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線定量來消除氣相色譜中所受到的基質(zhì)干擾。
綜合上述結(jié)果表明，土壤樣品經(jīng)乙腈/水混合溶液提取，采用NCD作為檢測器，無需復(fù)雜且成本昂貴的凈化過程，所得色譜圖在嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)組分出峰處無明顯的干擾雜峰，實(shí)驗(yàn)結(jié)果低于國家制定的MRL值（最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)），方法的準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度較高，且使用的有機(jī)溶劑種類、用量較少，能滿足土壤環(huán)境中嗪草酮?dú)埩魷y定的要求，分析結(jié)果達(dá)到環(huán)境中農(nóng)藥檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)。
氣相色譜-氮化學(xué)發(fā)光檢測器（GC-NCD）可用于土壤介質(zhì)中除草劑嗪草酮的殘留檢測，采用V（乙腈）∶V（水）為3∶1提取，氯化鈉作為鹽析劑，超聲離心提取。方法的回收率為90%～116%，RSD值為2.38%～7.76%，LOD和LOQ值分別為0.006 mg/kg和0.05 mg/kg，該方法高效且成本低廉，可為嗪草酮在土壤環(huán)境中殘留檢測提供新的方法參考。
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李鑫圓 呂 平 鄧志華 仇玉萍 鄭 毅,4 孫仕仙
（1. 西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650233；2. 昆明海關(guān)技術(shù)中心，云南 昆明 650228；3. 西南林業(yè)大學(xué)國家高原濕地研究中心/濕地學(xué)院，云南 昆明 650233；4. 云南開放大學(xué)鄉(xiāng)村振興學(xué)院，云南 昆明 650223）
嗪草酮，又稱賽克津，屬三嗪類除草劑，是預(yù)防糧谷和豆類等旱田作物領(lǐng)域雜草生長的高效選擇性除草劑[1-2]。據(jù)統(tǒng)計，2016年嗪草酮在馬鈴薯、大豆和甘蔗作物上的銷售額占到了總市場的35%[3]。殘留在生物環(huán)境中的嗪草酮因其結(jié)構(gòu)上具有3個碳和3個氮對稱排列的六元環(huán)結(jié)構(gòu)（均三氮苯環(huán)結(jié)構(gòu)），不易被微生物降解，很容易造成土壤環(huán)境污染[4-5]。土壤是最大的有機(jī)污染物倉庫，這些污染物會通過徑流進(jìn)入到土壤深處和水環(huán)境中，通過食物鏈威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康[6]。嗪草酮被世界自然基金會認(rèn)定為環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，能夠?qū)ι锘蛉梭w的生殖、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)造成功能損傷，由此可見，環(huán)境中嗪草酮的殘留測定方法研究是保障食品安全的重點(diǎn)問題。目前，嗪草酮?dú)埩舴治龇椒ㄖ饕袣庀嗌V法（GC）、液相色譜法（LC）及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/LC-MS）。因質(zhì)譜具有很高的靈敏度和選擇性，已在國標(biāo)和農(nóng)殘檢測研究中廣泛使用[7-11]。除質(zhì)譜外，氣相色譜儀常根據(jù)所測物質(zhì)的不同類別而與不同的檢測器聯(lián)用，常見用于嗪草酮?dú)埩魴z測的有電子捕獲器（ECD）[12]和氮磷檢測器（NPD）[13]。
氮化學(xué)發(fā)光檢測器（NCD）是利用檢測樣品中氮化合物和臭氧產(chǎn)生的發(fā)光反應(yīng)，來檢測樣品中的氮含量，從而對樣品進(jìn)行定量的檢測器。在復(fù)雜的基質(zhì)條件下，NCD對有機(jī)氮化合物產(chǎn)生等摩爾的線性響應(yīng)，不會受到樣品中其他化合物的干擾。現(xiàn)階段NCD檢測器的應(yīng)用還只存在于對胺、硝基化合物、吡啶和喹啉合成物原材料或中間體等有機(jī)氮化合物的檢測[14-20]，將NCD檢測器應(yīng)用于有機(jī)污染物農(nóng)藥類殘留的檢測還屈指可數(shù)[21-22]。例如向章敏等采用GC-NCD建立了快速測定鮮煙葉中苦參堿的測定方法，并利用建立的方法進(jìn)行了消解動態(tài)田間試驗(yàn)；Sun等建立了用GC-NCD測定水溶液和香根草植物體內(nèi)撲草凈的方法，說明GC-NCD在分析環(huán)境中的痕量含氮農(nóng)藥存在巨大潛力[22]。現(xiàn)階段對嗪草酮?dú)埩魴z測方法的研究主要集中于農(nóng)產(chǎn)品[23-27]、蔬果[4,28]以及水環(huán)境樣品[29-32]，包括土壤環(huán)境樣品在內(nèi)，都需經(jīng)過復(fù)雜的凈化處理過程，來排除基質(zhì)樣品對其響應(yīng)的干擾。本研究在綜合考慮土壤基質(zhì)存在吸附作用和物理化學(xué)吸收作用的前提下，選擇V（乙腈）∶V（水）=3∶1作為提取劑，配合考慮基質(zhì)效應(yīng)，無需凈化處理，結(jié)合氣相色譜-氮化學(xué)發(fā)光檢測器（GC-NCD）進(jìn)行殘留測定。以期在現(xiàn)有分析方法的基礎(chǔ)上，建立一種高效、高靈敏度、成本較低的除草劑嗪草酮檢測方法，為環(huán)境中嗪草酮的檢測提供更便捷的方法。
1 材料與方法
1.1 儀器與試劑
1.1.1 儀器設(shè)備
Agilent7890A氣相色譜儀（美國Agilent公司），配有Agilent255氮化學(xué)發(fā)光檢測器（Nitrogen chemiluminescence detector，NCD）（美國Agilent公司），7683B進(jìn)樣器（美國Agilent公司），SG8200HDT超聲波清洗器（上海冠特超聲儀器有限公司），TS-211C恒溫?fù)u床（上海天呈實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司），Eppendorf AG高速冷凍離心機(jī)，HB10 S96水浴旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（IKA公司）。
1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和試劑
嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)品（純度99.8%，上海泰坦科技有限公司），甲醇（色譜純，德國默克公司），乙腈、無水MgSO4、無水Na2SO4和氯化鈉（分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司）。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
將購買的嗪草酮農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇溶解并定容制取濃度為1 000 mg/L的嗪草酮農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲備液，試驗(yàn)時再用甲醇逐級稀釋制取不同梯度的嗪草酮系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度分別為：2.0、0.5、0.1、0.05 mg/L和0.01 mg/L，儲存于-18 ℃冰箱備用。
1.3 樣品前處理
1.3.1 土壤樣品的制備
供試的土壤樣品為設(shè)施土，土壤樣品采集自晉寧區(qū)大溝尾村，該區(qū)域大量種植無公害蔬菜，海拔2 200～2 648 m，為紅壤性地帶，局部為黃棕壤。經(jīng)測定，土壤理化性質(zhì)為：含水量28.37%，土壤有機(jī)質(zhì)含量3.82%，pH為7.64，陽離子交換量（CEC）為21.02 cmol/kg。
采集的土壤樣品風(fēng)干后去除樹枝、腐葉和石子等雜物，經(jīng)研碎后過孔徑0.25 mm（65目）篩，密封袋中保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.2土壤樣品的處理
準(zhǔn)確稱取5.0 g待測土壤樣品（精確至 0.01 g），置于50 mL塑料離心管中，加入4 mL超純水浸潤15 min后加入12 mL乙腈，59 kHz高頻超聲提取20 min（清洗池內(nèi)放入生物冰袋），向離心管中加入2.5 g NaCl振蕩混勻，以6 000 r/min離心6 min，將上清液經(jīng)無水Na2SO4與無水MgSO4混合填充的漏斗過濾至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶內(nèi)；向離心管內(nèi)加入10 mL乙腈重復(fù)萃取一次，合并提取液后將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶置于40 ℃水浴蒸發(fā)儀中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，用5 mL甲醇分兩次潤洗蒸發(fā)瓶，使用連接有0.45 μm有機(jī)相濾膜的一次性注射器將潤洗液轉(zhuǎn)移至2 mL棕色進(jìn)樣瓶，待測。
1.4 儀器工作條件
色譜條件：Agilent7890A氣相色譜儀，Agilent HP-5MS石 英 毛 細(xì) 管 柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm，長×直徑×壁厚），載氣為N2（純度≥99.999%），分流模式為不分流，進(jìn)樣口溫度280 ℃，進(jìn)樣量為1 μL，柱流速1 mL/min，柱溫40 ℃保持2 min，25 ℃/min升溫至200 ℃，保持8 min，共運(yùn)行時間為16.4 min，檢測器溫度為328 ℃。
氮化學(xué)發(fā)光檢測器（NCD）條件：等離子炬的裂解溫度為1 000 ℃，氧氣流量為10 mL/min，氫氣流量為4 mL/min。
1.5 基質(zhì)效應(yīng)
將空白土壤樣品按照“1.3.2”節(jié)方法進(jìn)行前處理，用其提取液作為基質(zhì)溶液，配制系列基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液。取基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液與溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別按照“1.4”節(jié)的儀器工作條件進(jìn)樣測定。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)，分別繪制基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線和溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤樣品的工藝條件優(yōu)化
在前期實(shí)驗(yàn)中，使用純乙腈進(jìn)行目標(biāo)物提取時，由于無法將樣品完全浸潤，目標(biāo)物的回收率為60%～70%。當(dāng)嘗試加水浸潤時，回收率略有提高，這是因?yàn)樘砑拥乃膳c三嗪類化合物競爭形成氫鍵從而阻礙目標(biāo)物與土壤膠體和腐殖酸的親水區(qū)形成氫鍵作用[13]。因此，實(shí)驗(yàn)要求必須使添加的水和農(nóng)藥可以完全浸潤土壤，又不能過量添加，增加后期除水難度。通過優(yōu)化乙腈和水的配比，最終確定采用混合液V（乙腈）∶V（水）為3∶1進(jìn)行提取，從而獲得理想提取效果。
現(xiàn)階段研究已逐漸將超聲波輔助提取替代耗時較長的振蕩提取法，在使用超聲波批量處理樣品時，超聲池溫度過高會影響目標(biāo)物的穩(wěn)定性，從而影響回收率。因此，本實(shí)驗(yàn)中使用恒溫?fù)u床對樣品進(jìn)行恒溫提取，與超聲波輔助提取進(jìn)行提取效果比較，結(jié)果表明：使用搖床和超聲波輔助提取都可以在一定時間內(nèi)達(dá)到提取效果，但是超聲波輔助提取達(dá)到良好提取效果所需時間更短，在短時間內(nèi)就能完成所有樣品的提取。為防止超聲提取過程中溫度過高而影響目標(biāo)物的穩(wěn)定性，在超聲池中加入生物冰袋，進(jìn)行人為降溫，從而避免了上述問題的再次發(fā)生。
三嗪類除草劑屬于中等弱極性農(nóng)藥，應(yīng)選擇極性中等及以上的提取溶劑進(jìn)行提取。乙腈極性較強(qiáng)，作為通用性強(qiáng)的提取溶劑，對目標(biāo)物溶解度大，可在一定程度上節(jié)約提取溶劑的使用量；且共提取雜質(zhì)少，不會干擾目標(biāo)物的響應(yīng)。此外還需注意鹽析劑和脫水劑的添加量，所有經(jīng)過勻漿提取的樣品都應(yīng)加入適量鹽析劑，將提取溶劑完全脫離水相，使待測樣品達(dá)到完全脫水狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)在提取時通過優(yōu)化改進(jìn)鹽析劑、脫水劑的添加量和過濾方法，幫助乙腈與水有效分離，防止樣品中水分及干擾成分進(jìn)入提取液，從而達(dá)到理想的提取效果[33]。
2.2 色譜條件和升溫程序
色譜條件的優(yōu)化對分析物的峰形和靈敏度有很大影響，因此了解待測物質(zhì)的物理屬性，選擇合適的色譜柱和建立準(zhǔn)確的升溫程序既是氣相色譜分析的核心，又是物質(zhì)精確檢出的關(guān)鍵所在。
本實(shí)驗(yàn)中的嗪草酮屬于中等極性農(nóng)藥，因此選擇Agilent HP-5MS石英毛細(xì)管柱來進(jìn)行色譜分析。眾所周知，提高進(jìn)樣量可以直接增大儀器對目標(biāo)物的響應(yīng)值。氣相色譜的進(jìn)樣量基本在1～2 μL之間，但如果不考慮目標(biāo)物和進(jìn)樣溶劑的氣化膨脹體積，盲目提高至2 μL很可能會造成襯管污染，并直接影響目標(biāo)物定量分析。綜合考慮在1～2 μL進(jìn)樣條件下的定量結(jié)果，選擇1 μL進(jìn)樣量。
此外，升溫程序參數(shù)設(shè)置也是影響色譜圖待測物質(zhì)出峰時間和峰形的關(guān)鍵所在，本實(shí)驗(yàn)嘗試了5、15 ℃/min和25 ℃/min 3種情況下的色譜圖出峰情況。三種情況下都可出峰，但考慮到進(jìn)樣運(yùn)行時間過長影響實(shí)驗(yàn)效率，經(jīng)過優(yōu)化參數(shù)，將程序設(shè)置為柱溫40 ℃保持2 min，25 ℃/min升溫至200 ℃，保持8 min，共運(yùn)行時間為16.4 min，可保證色譜圖的良好出峰和精確定量。
2.3 檢測器對嗪草酮的響應(yīng)及參數(shù)優(yōu)化
氮化學(xué)發(fā)光檢測器（NCD）依靠“化學(xué)發(fā)光反應(yīng)”具有獨(dú)特的選擇原理，檢測器天生就具有很強(qiáng)的選擇性。它與硫化學(xué)發(fā)光檢測器（SCD）依靠專利雙等離子體檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對氮和硫的靈敏效能，常被用于檢測石油、汽油和柴油等基質(zhì)中的硫/氮分析物[14]。
NCD檢測器的檢測原理可以解釋為：氣相色譜柱流出物進(jìn)入雙等離子體燃燒室，燃燒室中氫和氧的等離子體將所有氮化合物轉(zhuǎn)化成一氧化氮。一氧化氮進(jìn)一步與臭氧反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的二氧化氮，化學(xué)反應(yīng)式為：R-N+O2→NO+CO2+H2O；NO+O3→NO2+O2+hγ[34]。激發(fā)態(tài)的二氧化氮回到基態(tài)時，在紅外區(qū)（600～3 200 nm）發(fā)出光，紅色的光學(xué)濾波器可使氮化學(xué)發(fā)光反應(yīng)產(chǎn)生的光通過，光的強(qiáng)度與樣品中氮化合物的量成正比。
本實(shí)驗(yàn)對檢測器的裂解溫度和氫氣氧氣流量都進(jìn)行了優(yōu)化，裂解溫度的高低可以影響儀器對目標(biāo)物的響應(yīng)情況。在925 ℃和975 ℃的情況下，色譜峰會出現(xiàn)嚴(yán)重拖尾，影響定量，但溫度過高，又會導(dǎo)致基線不穩(wěn)，最終確定在1 000 ℃時可以達(dá)到最佳狀態(tài)。在對氫氣和氧氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)時發(fā)現(xiàn)，流量過小會導(dǎo)致響應(yīng)值偏低，而過大會導(dǎo)致基線不穩(wěn)和噪音值增大，通過優(yōu)化發(fā)現(xiàn)氧氣流量為10 mL/min，氫氣流量為4 mL/min時可得到良好響應(yīng)效果。
2.4 色譜分析
嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖見圖1，土壤空白基質(zhì)樣品及樣品加標(biāo)色譜圖見圖2，色譜圖表明，在嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)組分出峰處無明顯的干擾雜峰，說明本方法的色譜條件及前處理?xiàng)l件選擇合適。
圖1 2.0 mg/L（a）和0.05 mg/L（b）嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜Fig. 1 Gas chromatogram of 2.0 mg/L(a) and 0.05 mg/L(b) metribuzin standard solution
圖2 土壤空白基質(zhì)樣品（a）、2.0 mg/kg（b）和0.01 mg/kg（c）加標(biāo)樣品的色譜Fig. 2 Gas chromatograms of a blank soil matrix sample(a), 2.0 mg/kg(b) and 0.01 mg/kg(c) spiked sample
2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍
取配制好的嗪草酮系列溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液，在建立好的儀器工作條件下進(jìn)行GC-NCD測定，每個濃度平行測定3次，采用外標(biāo)法峰面積定量。以標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)、峰面積響應(yīng)值（y）為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸。結(jié)果表明，嗪草酮質(zhì)量濃度（x）在0.01～2.0 mg/L范圍內(nèi)與峰面積（y）呈良好的線性關(guān)系，在溶劑甲醇中的線性回歸方程為y=397.22x+4.349 9，相關(guān)系數(shù)為0.999 4；在土壤中的線性回歸方程為y=573x+3.055，相關(guān)系數(shù)為0.999 9。
2.6 基質(zhì)效應(yīng)
在采用色譜儀器進(jìn)行農(nóng)藥殘留分析時，有些樣品存在的基質(zhì)效應(yīng)會影響提取液中某些待測物信號的強(qiáng)度，從而影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確定量。本實(shí)驗(yàn)參考現(xiàn)有的基質(zhì)效應(yīng)測定方法，采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線和溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率之比（k）來評價基質(zhì)效應(yīng)：當(dāng)k=1時，表示不存在基質(zhì)效應(yīng)；當(dāng)0.9＜k＜1.1時，基質(zhì)效應(yīng)不明顯；當(dāng)k＞1.1時，表現(xiàn)為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)k＜0.9時，表現(xiàn)為基質(zhì)減弱效應(yīng)；若k＞1.5或＜0.5時，則表現(xiàn)為強(qiáng)烈的基質(zhì)增強(qiáng)或抑制效應(yīng)。根據(jù)“2.5”節(jié)的結(jié)果計算得出嗪草酮的k值為1.44，說明在本實(shí)驗(yàn)條件下，基質(zhì)效應(yīng)對定量結(jié)果有增強(qiáng)的影響。可能是由于不經(jīng)過凈化處理，導(dǎo)致含基質(zhì)共提物無法避免，會對檢測器NCD的定量有一定的影響，因此，使用外標(biāo)法基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線定量來消除基質(zhì)效應(yīng)造成的影響。
2.7 檢出限和定量限
2.7.1 儀器檢出限和定量限
根據(jù)IUPAC對檢出限和定量限的定義[35]，C1=3·Sd/k，C2=10·Sd/k，其中，C1和C2分別為檢出限和定量限（濃度），Sd為多次空白試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k為濃度和響應(yīng)信號曲線的斜率。將Sd=0.075 8，k=397.22帶入上式，C1=0.000 6 mg/L，C2=0.002 mg/L。
2.7.2 方法檢出限和定量限
所建立方法的檢測限，用基質(zhì)空白所產(chǎn)生的儀器背景信號的3倍定義方法的檢出限（LOD），該方法的檢出限為0.006 mg/kg，用最低添加濃度定義方法的定量限（LOQ），該方法的定量限為0.05 mg/kg。
2.8 方法回收率實(shí)驗(yàn)
在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，對空白土壤樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，將土壤樣品平均分為15份，添加3個濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個濃度重復(fù)5次，經(jīng)過相同的前處理過程，計算加標(biāo)回收率和精密度。結(jié)果顯示，在0.5、0.1 mg/kg和0.05 mg/kg三個添加水平下，平均回收率為105%、116%和90%；5次測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.38%、3.92%和7.76%。
2.9 方法比較
將本方法與現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法[36]進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)使用Thermo scientific TRACE1310氣相色譜配有ISQ Mass Spectrometer單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS）作為方法比較的檢測儀器。
2.9.1 色譜和質(zhì)譜儀器條件
基于嗪草酮為中等弱極性農(nóng)藥，選擇類似于HP-5MS的TG-5MS石英毛細(xì)管色譜柱作為氣相色譜柱，采用全掃描模式（掃描范圍為45～350m/z）和選擇離子監(jiān)測模式（SIM），通過監(jiān)測離子82m/z、89m/z、103m/z、198m/z、214m/z，對嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定量測定，建立嗪草酮的定量分析方法。可得到10.0 mg/L嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液總離子流圖及目標(biāo)物保留時間（圖3）、目標(biāo)物全掃描質(zhì)譜圖（圖4）以及0.05 mg/L嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液定性離子掃描色譜圖（圖5）。
圖3 10.0 mg/L嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)溶液總離子流圖及目標(biāo)保留時間Fig. 3 Total ion current chromatograph and retention time of 10.0 mg/L metribuzin standards
圖4 目標(biāo)物全掃描質(zhì)譜圖Fig. 4 Ions chromatogram for prometryn in full scan mode
圖5 0.05 mg/kg加標(biāo)樣品定性離子掃描色譜圖Fig. 5 Characteristic ions chromatograph of 0.05 mg/kg spiked sample
2.9.2數(shù)據(jù)結(jié)果比較
采用10.0、5.0、2.0、0.5、0.1 mg/L和0.05 mg/L的梯度標(biāo)準(zhǔn)溶液和基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)。最終得到y(tǒng)=97.754x-8.105 7的標(biāo)準(zhǔn)溶液線性回歸方程，相關(guān)系數(shù)為0.999 和y=152.38x-31.385的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，相關(guān)系數(shù)為0.996 7。采用“2.6”節(jié)的基質(zhì)效應(yīng)測定方法，得到k值為1.56。采用“2.8”節(jié)中所述的實(shí)驗(yàn)方法計算檢出限和定量限，方法的檢出限0.006 mg/kg，定量限為0.05 mg/kg。
采用“1.3.2”節(jié)中所述的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行相同的前處理后，并參照“2.9”節(jié)中的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行完全相同的回收率實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示：在0.5、0.1 mg/kg和0.05 mg/kg 3個添加水平下，平均回收率為110%、84.6%和110%；5次測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為5.06%、0.96%和1.14%。
3 結(jié)論與討論
本研究將氮化學(xué)發(fā)光檢測器（NCD）作為實(shí)驗(yàn)氣相色譜分析儀器，依靠檢測器（NCD）的“化學(xué)發(fā)光反應(yīng)”原理，建立了一種測定土壤中嗪草酮的研究方法。本實(shí)驗(yàn)的方法學(xué)驗(yàn)證表明該儀器可以靈敏地捕捉氮化合物轉(zhuǎn)化為的氮化學(xué)發(fā)光元素，而很少受到基質(zhì)中其他碳?xì)浠衔锏母蓴_。通過對裂解溫度和氫氣氧氣流量參數(shù)的改進(jìn)優(yōu)化，使NCD檢測器在農(nóng)藥殘留檢測領(lǐng)域得到了更廣泛的技術(shù)前景。
本研究將優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方法與氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）進(jìn)行方法的基質(zhì)效應(yīng)比較，兩種檢測器所產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)值（k）為1.0～1.5，表現(xiàn)為弱基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，高選擇性的質(zhì)譜檢測器在同等實(shí)驗(yàn)條件下的抗基質(zhì)干擾程度并不優(yōu)于NCD檢測器，說明除了檢測器會受到干擾以外，氣相色譜進(jìn)樣系統(tǒng)端也會受到基質(zhì)的影響，在樣品定量檢測中應(yīng)使用外標(biāo)法基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線定量來消除氣相色譜中所受到的基質(zhì)干擾。
綜合上述結(jié)果表明，土壤樣品經(jīng)乙腈/水混合溶液提取，采用NCD作為檢測器，無需復(fù)雜且成本昂貴的凈化過程，所得色譜圖在嗪草酮標(biāo)準(zhǔn)組分出峰處無明顯的干擾雜峰，實(shí)驗(yàn)結(jié)果低于國家制定的MRL值（最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)），方法的準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度較高，且使用的有機(jī)溶劑種類、用量較少，能滿足土壤環(huán)境中嗪草酮?dú)埩魷y定的要求，分析結(jié)果達(dá)到環(huán)境中農(nóng)藥檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)。
氣相色譜-氮化學(xué)發(fā)光檢測器（GC-NCD）可用于土壤介質(zhì)中除草劑嗪草酮的殘留檢測，采用V（乙腈）∶V（水）為3∶1提取，氯化鈉作為鹽析劑，超聲離心提取。方法的回收率為90%～116%，RSD值為2.38%～7.76%，LOD和LOQ值分別為0.006 mg/kg和0.05 mg/kg，該方法高效且成本低廉，可為嗪草酮在土壤環(huán)境中殘留檢測提供新的方法參考。
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