氣相色譜-三重四級桿串聯質譜法測定土壤中氟啶蟲酰胺、氟吡菌酰胺、唑蟲酰胺、殺蟲脲和氟蟲脲

李 珊，孫志洪，郭偉偉，路瑞娟

(1.河北省滄州生態環境監測中心，河北 滄州 061000; 2.滄州市生態環境監控中心，河北 滄州 061000;3.滄州市生態環境保護科學研究院，河北 滄州 061000)

0 引 言

鱗翅目類昆蟲，如小菜蛾、甜菜夜蛾等，該類昆蟲種類較多，在我國已知的約有8 000多種。此類昆蟲對農作物如大白菜、甘藍、胡蘿卜等危害較大，嚴重時可將葉片吃光，一般在高溫、干旱季和大棚蔬菜種植多發。為保障農作物的良好收成，種植戶通常會施用農藥用于預防和治療病蟲害，氟啶蟲酰胺、氟吡菌酰胺、唑蟲酰胺、殺蟲脲和氟蟲脲是常用于防治鱗翅目類昆蟲病蟲害，氟啶蟲酰胺是由日本石原產業株式會社研發的一種新型低毒吡啶酰胺類殺蟲劑，氟吡菌酰胺對鱗翅目、半翅目等害蟲都有很好的防治作用。據計算，農藥殺蟲劑在噴灑過程中，僅約15%～20%起到實際殺蟲作用，大部分的農藥殺蟲劑殘留在空氣、土壤等環境中，伴隨著雨水沖洗等作用，空氣中的農藥殺蟲劑又會沉積到土壤環境中，造成土壤微生物系統的損傷，還會隨著食物鏈的傳遞，影響人們的身體健康[1-7]。因此加強對土壤環境中氟啶蟲酰胺、氟吡菌酰胺、唑蟲酰胺、殺蟲脲和氟蟲脲等農藥的監測，具有重要的現實意義。

畢思遠等研究了SPE-HPLC/MS法監測藍莓等漿果中氟啶蟲酰胺和溴氰蟲酰胺殘留[8]；陳峰等研究了烯啶蟲胺和唑蟲酰胺在茶葉和土壤中的殘留動態及風險評估[9]；徐敦明等研究了加速溶劑萃取-氣相色譜-串聯質譜法測定茶葉中10 種吡唑和吡咯類農藥的殘留量的分析方法。部分學者研究了加速溶劑提取法作為樣品中農藥提取[10-14]，固相萃取法作為凈化的前處理方法，但主要研究對象為食用農產品等。土壤中含有大量的硅酸鹽成分和少量的有機物，基質比食用農產品更為復雜，因此需要對提取和凈化條件進行深入的研究；且關于土壤中多種鱗翅目類昆蟲防治用藥殘留的研究報道不多，實驗開發采用加速溶劑萃取法提取土壤中的氟啶蟲酰胺、氟吡菌酰胺、唑蟲酰胺、殺蟲脲和氟蟲脲農藥殺蟲劑，氣相色譜-三重四級桿串聯質譜法[15-18]定性、定量檢測的分析方法。實驗結果證明，此方法具有前處理簡單、檢測結果準確、重復性好等特點，適用于土壤中微量農藥殺蟲劑殘留的監測。

1 儀器與試劑

1.1 主要儀器

Shimadzu GC 2010 plus型氣相色譜儀配備AOC20i自動進樣器（日本島津公司）；TQ-8040型三重四級桿質譜儀（日本島津公司）；E-916快速溶劑萃取儀：（瑞士步琦有限公司）；PL602E電子天平（精度為0.01 g，瑞士梅特勒托利多有限公司）；FYDCY24S水浴式氮吹儀（杭州菲躍儀器公司）。

1.2 試劑

氟啶蟲酰胺(CAS No.158062-67-0，濃度：100 μg/mL)、氟吡菌酰胺 (CAS No.658066-35-4，濃度：100 μg/mL)、唑蟲酰胺 (CAS No.129558-76-5，濃度：100 μg/mL)、殺蟲脲 (CAS No.64628-44-0，濃度：100 μg/mL)和氟蟲脲 (CAS No.101463-69-8，濃度：100 μg/mL)，以上標準溶液均購自農業部環境保護科學研究所。

丙酮、乙酸乙酯：色譜純（美國熱電試劑公司）；硅藻土：分析純（國藥集團上海化學試劑廠）；Carb/NH2固相萃取柱 (500 mg/6 mL, 浙江合譜科技公司)。

2 實驗方法

2.1 儀器條件

2.1.1 色譜條件

進樣口溫度 250 ℃；色譜柱：HP-5MS(30 m ×250 μm，0.25 μm)，載氣：高純氦氣 (純度：99.999%)；載氣流量：1.6 mL/min；進樣方式：不分流進樣；進樣量：1 μL；升溫程序：60 ℃ 保持 1 min，以 20 ℃/min升溫速率升到 130 ℃，再以 15 ℃/min 升溫速率升到 300 ℃，保持 15 min。

2.1.2 質譜條件

離子源：電子轟擊源 (electron impact，EI)：電離能量：70 eV；接口溫度: 280 ℃；離子源溫度: 220 ℃；碰撞氣：氬氣：(純度：99.999%)；溶劑延遲時間：2.5 min；掃描方式：多反應監測模式（MRM）。

2.1.3 加速溶劑萃取條件

萃取溫度：100 ℃，壓力：10 kPa, 加熱時間：8 min；靜態提取時間：6 min，循環次數：3 次，沖洗體積：65%，氮氣吹掃：3 min。萃取溶劑：丙酮∶乙酸乙酯（V∶V，1∶1）。

2.2 溶液的制備

2.2.1 樣品溶液的制備

樣品的前處理按照NY/T395的規定隨機采集一定量的土壤樣品，去除雜草、石塊等異物，將樣品放置于通風、整潔的風干室，平鋪于托盤中35 ℃烘干。將樣品用木棍壓碎并過篩后放置于干凈的密閉容器中備用。

提取與凈化：準確稱取預處理后的土壤樣品10 g，加入5 g硅藻土于研缽中一起研磨均勻后置于快速溶劑萃取池，按2.1項下加速溶劑萃取條件萃取樣品。將萃取液全部轉移至已活化Carb/NH2固相萃取柱凈化，收集凈化液并于75 ℃水浴中氮氣吹至近干，殘渣用 1 mL 丙酮溶解，0.45 μm 濾膜過濾，加入20 μL環氧七氯內標液，混勻即為測試溶液。

2.2.2 標準曲線溶液

儲備溶液：移取100 μg/mL的氟啶蟲酰胺、氟吡菌酰胺、唑蟲酰胺、殺蟲脲和氟蟲脲各1 mL，配制成質量濃度10 μg/mL的混合標準儲備溶液，于2～8 ℃ 冷藏放置備用。

標準曲線溶液：移取上述儲備溶液適量，依次配制成梯度濃度為 0.02，0.05，0.1，0.5，1.0，2.0 μg/mL的標準溶液，以考察方法的線性。

3 結果與討論

3.1 萃取溶劑的選擇

土壤成分較為復雜，為保證檢測結果的準確度和靈敏度，所使用的萃取溶劑對目標分析物既要有足夠的溶解性，也要有一定的選擇性（即對共提物雜質的溶解性差，對目標物的溶解性較好）。根據相似相溶原理，丙酮和乙酸乙酯對以上5種農藥均有較好的溶解性。本文在其他條件均不變的前提下，考察了萃取溶劑為丙酮、乙酸乙酯、丙酮∶乙酸乙酯（V∶V，1∶1）對5種農藥的加標回收的影響。研究發現丙酮∶乙酸乙酯（V∶V，1∶1）作為萃取溶劑 5種農藥的萃取效率最高，具體檢測值見表1。因此，本文選擇丙酮∶乙酸乙酯（V∶V，1∶1）萃取樣品。

表1 3種提取溶劑回收率結果

3.2 萃取溫度的選擇

快速溶劑萃取中萃取溫度、壓力、加熱時間、靜態萃取時間等因素均對萃取效果產生一定的影響。萃取溫度是這些因素中影響效果最為顯著的。溫度適當升高可使萃取溶劑更好地浸潤土壤基質，加快目標物轉移至萃取溶劑中。然而，溫度過高會使一些熱不穩定性化合物發生分解，反而降低了萃取效率。本文研究了 60 ℃、80 ℃、100 ℃、120 ℃ 溫度下萃取結果回收率的變化。研究發現：5種農藥的回收率隨著溫度的升高而升高，100 ℃時達到最大值。隨著溫度升至120 ℃時，氟吡菌酰胺、唑蟲酰胺和殺蟲脲回收率結果變化不大，氟啶蟲酰胺和氟蟲脲回收率明顯降低(見圖1）。由此確定，5種農藥的最佳萃取溫度為100 ℃。

圖1 萃取溫度對回收率的影響

3.3 質譜條件的優化

通過質譜全掃描（Q3Scan）模式確定5種農藥的前體離子和保留時間。接著對前體離子進行二級質譜掃描以得到特征碎片離子。從眾多碎片離子中選擇一個豐度值較高的離子作為定量，再選擇2個碎片離子定性。運用“MRM-Optimization-Tool”工具，對碰撞電壓進行優化，確保各組分的CE電壓和離子豐度比值達到最優狀態。三重四級桿質譜較單桿質譜的優勢為提供了更為豐富的子離子信息，通過1對定量離子和2對定性離子的一一對應，降低了干擾物的幾率。即使目標物定量離子峰出峰時間一致，由于定性離子的不同，也不會對定量結果產生影響。典型的質量色譜圖見圖2，優化后的離子信息見表2。

圖2 5種農藥的質量色譜圖

表2 5種農藥離子信息、線性方程及檢出限1）

3.4 標準曲線、檢出限

按照2.1設置色譜質譜參數，待各參數準備就緒后，進樣梯度濃度為 0.02，0.05，0.1，0.5，1.0，2.0 μg/mL的標準溶液，采集相應的色譜質譜圖。以5種農藥定量離子對應的色譜峰面積對質量濃度繪制標準曲線，得到相應的線性方程和相關系數（見表2）。根據檢出限的確定方式，以3倍信號噪聲的比值（S/N）對應的質量濃度作為方法檢出限（見表2）。由表中可以看出：5種農藥在 0.02～2.0 μg/mL 范圍內線性關系良好，相關系數在0.995 2～0.999 5 之間。檢出限結果均在 0.006～0.012 mg/kg之間，符合分析測試的要求。

3.5 回收率與精密度試驗

于土壤樣品中定量加入已知濃度的5種農藥的混標液，在標準曲線濃度范圍內選擇三個不同水平濃度點（0.2，1，2.0 mg/kg）進行加標回收率測試，每個濃度點加標樣品平行制備6份，計算6次檢測結果的相對標準偏差。測試結果詳見表3。表3結果表明：5種農藥的平均加標回收率均在87.8%～106.4%之間，精密度RSD在1.86%～3.82%。說明此方法的準確度和精密度較高。

表3 回收率與精密度結果

4 結束語

本實驗建立了加速溶劑萃取（ASE)結合氣相色譜-三重四級桿串聯質譜(GC-MS/MS)檢測土壤中氟啶蟲酰胺、氟吡菌酰胺、唑蟲酰胺、殺蟲脲和氟蟲脲殘留的分析方法，并對質譜參數、萃取條件進行了優化，考察了方法的線性、準確度及精密度、檢出限等參數。實驗結果表明，該方法滿足農藥殘留分析測試的要求，可用于土壤中農藥殘留的監測。