全自動固相萃取-凝膠凈化-氣相色譜-串聯質譜檢測耕地水渠中5種農藥殘留方法的建立

陳 陽

(河南省南陽生態環境監測中心，河南 南陽 473000)

0 引 言

農作物在栽培、成長過程中，會受到外界諸如蟲害、草害、病毒等的影響，因此需要施用農藥防治病蟲害。螺螨酯、肟菌酯、吡唑醚菌酯、2,4-滴丁酯和七氟菊酯均為農作物常用農藥，如螺螨酯對害螨的卵、幼螨、若螨具有良好的殺傷效果；2,4-滴丁酯主要用于防除禾本科作物田中的雙子葉雜草、莎草、及某些惡性雜草等[1-6]。近年來，一些農戶為了使作物提高收成，超量超范圍使用以上這些農藥。然而農藥在使用過程中真正起到殺蟲殺菌作用的只有20%左右，60%～80%散落到環境中，大部分通過水系統循環作用，流入耕地水渠等地表水中，造成耕地水渠水的污染。被污染的耕地水渠水隨著地表徑流，流入地下水或水庫，造成水源水的污染，進而通過食物鏈的傳遞，對人的身體健康造成影響。據不完全調查，全國至少有近1 500萬公頃耕地受到農藥的污染，其中多數集中在經濟較發達的地區，因此保持對耕地水渠水中農藥殘留的監測[7-10]，對保護環境和人們身體健康具有十分重要的意義[11-12]。

目前，部分學者研究了地表水中菊酯類、有機磷類農藥殘留，如：鐘陶陶，研究了固相萃取-氣相色譜-ECD法檢測地表水中3種常見菊酯類農藥殘留的分析方法[13]；陳歡等，研究了固相微萃取-便攜式GC/MS快速測定水中痕量有機磷農藥殘留的分析方法[14]。較少關于耕地水渠源頭中農藥殘留的研究。螺螨酯、肟菌酯、吡唑醚菌酯為近年來常用的殺菌劑，2,4-滴丁酯和七氟菊酯是常用的除草劑。近年來，蔬菜水果中的農藥殘留的相關報道較多，而關于水質中農藥殘留的監測較少[15-18]。本文以蔬菜水果中的相關農殘檢測方法為依據，開發了全自動固相萃取法結合凝膠凈化色譜-氣相色譜-三重四級桿串聯質譜富集耕地水渠水中的螺螨酯、肟菌酯、吡唑醚菌酯、2,4-滴丁酯和七氟菊酯的分析方法。實驗表明，此方法凈化效果好、檢測準確度高，可以用于耕地水渠水中農藥殘留的監測。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

儀器：2010plus型氣相色譜-TQ8040型三重四級桿質譜聯用儀（日本島津公司）；Rxi-5Sil MS質譜專用柱（日本島津公司）；Fotector-02HT高通量全自動固相萃取儀（睿科集團股份有限公司）；J2 Accuprep 型自動凝膠滲透色譜儀（美國J2 scientific公司）。

HLB 固相萃取柱，500 mg/6 mL（天津博納艾杰爾）；Florisil固相萃取柱，500 mg/6 mL（天津博納艾杰爾）；ENVI-Carb 柱，500 mg/6 mL（天津博納艾杰爾）。

試劑：螺螨酯（編號：BW901358-100-N）、肟菌酯（編號：GBW(E)082952）、吡唑醚菌酯（編號：BW901360-100-B）、2,4-滴丁酯（編號：GBW(E)082597）和七氟菊酯（編號：BW900110-100-N）標準溶液，濃度為100 μg/mL（北京壇墨質檢科技有限公司）；乙酸乙酯、乙腈、二氯甲烷，均為色譜純（美國TEDIA公司）；氫氧化鈉、鹽酸，均為分析純（國藥化學試劑有限公司）。

1.2 儀器條件

色譜參數 進樣口溫度：230 ℃；檢測器溫度：250 ℃；色譜柱：Rxi-5Sil MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm，日本島津公司）；柱流量：1.6 mL/min；載氣：高純氦氣（純度：99.999%）；進樣方式：不分流進樣；進樣量：1 μL；升溫程序：初始溫度 60 ℃，保持 1 min，以25 ℃/min 升至 200 ℃，保持 8 min；再以 15 ℃/min升至 300 ℃，保持 10 min。

質譜參數 離子源：電子轟擊離子源（EI源）；轟擊能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；接口溫度：280 ℃；溶劑延遲時間：3.0 min；碰撞氣：高純氬氣（純度：99.999%）；調諧方式：DFTPP 調諧； 離子監測模式：MRM(多反應監測)。

1.3 溶液配制

1.3.1 樣品溶液

樣品預處理：將采集到的耕地水渠水樣1 000 mL置于干凈的試劑瓶中，過濾去除肉眼可見懸浮于水中的雜質。為消除酸堿性對農藥殘留的提取產生影響，用0.5 mol/L的鹽酸或0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液調節水樣pH至近中性，備用。

提取：取預處理好的水樣500 mL置固相萃取樣品瓶中，ENVI-Carb固相萃取小柱（規格：500 mg/6 mL）置固相萃取架上。以 10 mL 純化水和 10 mL乙腈溶液依次活化萃取小柱。取上述水樣500 mL，以12 mL/min的速度經固相萃取柱富集。最后用10 mL乙腈溶液洗脫，合并收集的洗脫液，待GPC凈化。

凈化：將收集到的萃取液全部轉移到GPC凈化瓶中，按以下條件設置GPC凈化參數：溶劑為二氯甲烷，流量為 5 mL/min，收集 9～10 min 的淋洗液，于50 ℃水浴式氮吹儀中氮吹至近干，用1 mL乙酸乙酯溶液溶解，0.22 μm濾膜過濾，進樣色譜質譜儀檢測。

1.3.2 標準溶液

標準儲備溶液：取100 μg/mL的螺螨酯、肟菌酯、吡唑醚菌酯、2,4-滴丁酯和七氟菊酯標準品溶液各1 mL，用乙酸乙酯溶解配制成質量濃度10 μg/mL的混合標準儲備溶液，于2～8 ℃冷藏備用。

標準曲線溶液：精密移取10 μg/mL的混合標準儲備溶液適量，用乙酸乙酯依次配制成濃度分別為 0.01，0.05，0.1，0.5，1.0，2.0 μg/mL 的標準曲線溶液，待進樣色譜質譜儀。

2 結果與討論

2.1 質譜參數的確定

在優化質譜參數時，首先設置質譜掃描模式為全掃描模式（Q3 Scan），對“1.3.2”項下 10 μg/mL 的混合標準儲備溶液進行掃描。確定螺螨酯、肟菌酯、吡唑醚菌酯、2,4-滴丁酯和七氟菊酯的母離子和保留時間。選擇產物離子掃描方法（Production ion），根據母離子保留時間，對母離子分時間、分時段進行產物離子掃描。打開“MRM_Optimization_Tool”表中的“MRM Optimization”工作表，設定 MRM Transition 數（MRM 定量離子和定性離子對數）及產物離子質量數范圍。自動優化碰撞電壓。在“Result of Optimization (Table)”得到各組分的最佳CE 電壓及碎片離子。選擇響應較高的離子為定量離子，另選擇兩個作為定性離子。設定優化后的離子比率，電壓等參數，建立5種殺菌劑的MRM掃描方法。具體質譜參數見表1；定量離子圖見圖1。

表1 五種農藥的保留時間和監測離子

圖1 5種農藥殘留的定量譜圖

2.2 固相萃取柱的選擇

農藥萃取過程中固定相的種類是影響萃取結果的重要因素。本文保持其他檢測條件不變，選擇萃取柱類型為ENVI -Carb柱、Florisil柱和HLB柱，分別對同等濃度的加標水樣進行萃取，凈化完畢后進樣氣相色譜質譜分析，采集對應的色譜質譜圖，計算加標回收結果。結果發現；選擇HLB萃取柱和Florisil柱時，2,4-滴丁酯和螺螨酯的回收率較低；選擇ENVI -Carb柱萃取時，上述5種種農藥加標回收均得到滿意的結果（如表2所示）。因此，實驗選擇ENVI -Carb柱萃取樣品。

表2 不同萃取柱的回收率結果

2.3 凈化方法的選擇

目前用于農藥殘留凈化的方法，有固相萃取法、QuEChERS法和凝膠凈化色譜法。固相萃取法是通過選擇合適的固相萃取柱凈化提取液，該法試劑消耗量較大，操作步驟繁瑣；QuEChERS 凈化是基于基質分散萃取的凈化模式，常用PSA、GCB和C18作為凈化的分散吸附劑。這種凈化方法所用溶劑量少，前處理簡單、快速，但是凈化效果較差。凝膠凈化色譜法采用凝膠凈化柱對提取液進行凈化，根據待測農藥出峰時間范圍，截取該時間段的洗脫液；此方法自動化程度高，凈化效果好，檢測準確度高。本文對以上3種凈化方法進行了加標回收實驗，結果見表3，可知凝膠凈化色譜法的回收率最優，因此選擇該方法凈化樣品。

表3 不同凈化方法的回收率結果

2.4 線性范圍及檢出限

按“1.2”項下色譜質譜條件設置儀器參數。待色譜質譜各條件準備就緒后，進樣“1.3.2”項下0.01，0.05，0.1，0.5，1.0，2.0 μg/mL 的系列標準曲線溶液，采集色譜質譜圖。由對應的色譜質譜圖中5種農藥定量離子對應的峰面積響應值為縱坐標（Y），相應的質量濃度為橫坐標（X）制作工作曲線。以3倍信號噪聲的比值（S/N）作為方法檢出限，10倍信噪比定義定量限。具體結果見表4。

表4 農藥線性范圍、線性方程、相關系數及檢出限

由表可以看出，5 種農藥在 0.01～2.0 μg/mL 范圍內線性關系良好，相關系數(r2)均大于0.995，對應檢出限均在1.25～4.23 μg/L范圍內。

2.5 回收率和精密度測試

取待測水樣 500 mL，選擇線性濃度（0.01～2.0 μg/mL）內低（0.05 μg/mL）、中（0.1 μg/mL）、高加標量（1.0 μg/mL）3個不同濃度點加入樣品中按照1.4處理樣品，做加標回收測試。3個濃度點的樣品平行進樣6次，考察精密度6次測定結果的相對標準偏差(RSD)（n=6）。5種農藥殘留的加標回收與精密度測試結果見表5。

表5 加標回收和精密度測試結果（n=6）

由表可知，5種農藥殘留的加標回收率均在90.9%～101.3%之間，精密度6次測定結果的相對標準偏差在1.68%～4.03%之間。

2.6 實際樣品的檢測

為考察文中所建立的方法的實用性，隨機抽取不同地點的3處農耕水（樣品編號：①、②、③）按“1.3.1”進行樣品處理，再按“1.2”儀器條件分別進樣1 μL，采集相應的色譜質譜圖并計算水質中5種農藥的殘留量。實際檢測結果見表6。結果3處農耕水樣中中均有農藥殘留檢出且均在定量限以下，此數據對本地農戶合理使用農藥具有較好的指示作用。

表6 實際樣品測定結果 mg/kg

3 結束語

本文利用固相萃取結合凝膠凈化技術，建立了耕地水渠中的螺螨酯、肟菌酯、吡唑醚菌酯、2,4-滴丁酯和七氟菊酯農藥殘留分析的GC-MS/MS檢測方法。現階段，未見關于耕地水渠中的螺螨酯等農藥檢測報道，部分學者研究了螺螨酯在土壤中殘留的分析檢測方法，但研究的農藥種類較少，不能更為全面地表現農藥的污染狀況。文中對固相萃取柱和凈化方法的選擇進行了討論，對質譜參數進行了優化，考察了方法的線性、檢出限、回收率與精密度等參數，并對實際樣品進行了測試。結果表明，該方法自動化程度高，定性定量結果準確，為水渠水中農藥的監測提供一種新的分析方法。