超高效液相色譜-三重四級桿串聯質譜法檢測耕地周邊河道淤泥中的7種氨基甲酸酯類農藥殘留

尹平艷，何玉霜，楊 華，段紹恒，陳 煦，凌慧嬌

(廣西壯族自治區環境保護科學研究院，廣西 南寧 530022)

0 引 言

氨基甲酸酯類農藥，是一類具有高效、廣譜、選擇性強、對人畜低毒、殘毒小和易分解特點的農藥[1]。氨基甲酸酯類農藥是在有機磷酸酯之后發展起來的合成農藥，是人類針對有機氯和有機磷農藥的缺點而開發出的一種新型廣譜殺蟲、除螨、除草劑，且大多數該品種農藥毒性較有機磷類農藥低，因此在農業、林業和牧業等方面得到了廣泛的使用[2-3]。據統計，農藥在噴灑、施用過程中，約50%～80%流失到環境中，再通過降雨、沉降作用等流入到周邊河道，最后通過沉積作用殘留在河道淤泥中[4-6]。氨基甲酸酯類農藥是一種強極性化合物，易溶于水，因此更易在耕地周邊河道淤泥中殘留，對環境造成破壞[7-9]。加強對耕地周邊河道淤泥中氨基甲酸酯類農藥的監測，對指導農戶合理施用農藥、保護種植土壤環境具有重要的現實意義。

現階段，國內外學者關于土壤中氨基甲酸酯類農藥殘留的研究較多，而河道淤泥中的殘留未有報道。樊文艷等研究建立了氣相色譜質譜法測試土壤中二硫代氨基甲酸酯(鹽)類農藥殘留的分析方法[10]；何書海等研究建立了自動頂空/氣相色譜法測定土壤和沉積物中二硫代氨基甲酸酯（鹽）類農藥的分析方法[11]。上述研究的氨基甲酸酯類農藥種類較少，僅分析了二硫代氨基甲酸酯類農藥在土壤等中的殘留，且采用的方法為氣相色譜-質譜和頂空-氣相色譜法，靈敏度偏差，對于極微量的氨基甲酸酯類農藥殘留不適用。河道淤泥樣品基質較為復雜，加速溶劑提取法是在一定的壓力、溫度下，根據相似相容原理，利用選擇的提取溶劑，在密閉環境下反復多次提取，相比于其他提取方法提取效率更高，尤其對低沸點的氨基甲酸酯類農藥[12-14]。實驗首次建立加速溶劑法（ASE）提取耕地周邊河道淤泥中的XMC（滅除威）、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威，全自動凝膠凈化色譜法凈化提取液，UPLC-MS/MS法定性、定量檢測。

1 材料與方法

1.1 儀器

超高效液相色譜儀：島津LC-40A型，配備柱溫箱、自動進樣器等（日本島津株式會社有限公司）；三重四級桿串聯質譜儀：Triple Quad? 4 500型（美國AB科技有限公司）；加速溶劑萃取儀：SP-600 QSE型（上海光譜儀器科技有限公司）；電子天平：XS-204型，萬分之一（瑞士梅特勒科技有限公司）；冷凍離心機：貝克曼 Allegrax-22型（德國BECKMAN科技有限公司）；超純水制備儀：Milli-Q Advantage A10 型（美國million-pore科技有限公司）；水浴氮吹儀：JP-120S型（深圳潔盟科技有限公司）。

1.2 標準物質和試劑

XMC溶液標準物質：編號為S-13275A1，質量濃度為100 μg/mL；猛殺威溶液標準物質：編號為1ST20252-100M，質量濃度為 100 μg/mL；惡蟲威溶液標準物質：編號為XA17946500AL，質量濃度為100 μg/mL；滅多威溶液標準物質：編號為GBW(E)083169，質量濃度為100 μg/mL；仲丁威溶液標準物質：編號為BWG083207-100，質量濃度為100 μg/mL；殘殺威溶液標準物質：編號為BWN5051-2016，質量濃度為100 μg/mL；脫甲基抗蚜威溶液標準物質：編號為1ST20261-100M，質量濃度為100 μg/mL；均購自于北京北方偉業計量技術研究院。乙腈、甲醇：HPLC級（美國MERCK試劑有限公司）；甲酸、丙酮、正己烷、甲酸銨：AR純（國藥集團上海化學試劑有限公司）；實驗用水：超純水，純水儀制備。

1.3 方法

1.3.1 色譜條件

開啟超高效液相色譜儀，儀器穩定20 min后，按下列條件設置。色譜柱：Waters XBridge Peptide BEH C18（50 mm×2.1 mm, 2.1 μm）；柱溫：35℃；流量：0.25 mL/min；進樣體積：10 μL；流動相 A：0.1%甲酸水溶液，流動相B：甲醇，梯度洗脫。洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序

1.3.2 質譜條件

三重四級桿串聯質譜儀過夜抽真空，待真空度達到要求后，調諧質譜檢測器，按下列條件設置質譜儀。離子源：EI源；離子源溫度：210 ℃；接口溫度：230 ℃；電離能量：60 eV；碰撞氣：高純氬氣；溶劑延遲時間：3.0 min；監測模式：MRM（多反應監測）。

1.4 溶液的制備

1.4.1 待測農藥儲備溶液的配制

分別取XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威溶液標準物質，各精密移取1.0 mL，置7個10 mL棕色容量瓶中，加甲醇定容至刻度，搖勻，置-4 ℃冰箱冷藏儲存，即得XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威儲備溶液。

1.4.2 標準曲線系列溶液的配制

取1.4.1項下XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威儲備溶液，分別精密移取0.02，0.05，0.1，0.5，1.0，5.0 mL，置6 個10 mL棕色容量瓶中，加甲醇定容至刻度，混勻，制備每1 mL溶液中含有XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威依次為0.02，0.05，0.1，0.5，1.0，5.0 μg的標準曲線系列溶液，分別加甲醇定容至刻度，即得。

1.4.3 樣品溶液的配制

樣品預處理：采集耕地周邊河道淤泥樣品，室溫下自然風干，風干后的樣品置粉碎機中粉碎，使樣品全部通過120目篩網，過篩后的樣品置廣口瓶中冷藏保存。

目標物提取：過篩后的樣品，準確稱取約8 g，置萃取池中，加硅藻土12 g，蓋緊內蓋，置加速溶劑萃取儀樣品架中，按設置的萃取條件進行萃取。萃取條件見表2。

表2 萃取條件

提取液凈化：將萃取液全部轉移至GPC凈化瓶中，置GPC樣品架上，設置GPC參數進行凈化：溶劑：甲醇-乙腈（V∶V=1∶1），凝膠凈化色譜柱：Sephadex LH-20（規格：300 mm×20 mm，50 μm），流量：3.5 mL/min，收集1 000～2 400 s的淋洗液。搜集后的淋洗液，置50 ℃水浴式氮吹儀中氮吹至近干，用1 mL甲醇溶解，0.45 μm濾膜濾過，即得。

2 結果與討論

2.1 提取方法的選擇

河道淤泥中污染物的提取方法主要有：振蕩提取法、超聲提取法、索氏提取法和加速溶劑提取法等。振蕩提取法是通過將溶劑加入到樣品中，在振蕩儀中反復振蕩提取，此方法耗時較長，且提取效率低，現階段使用較少；超聲提取法在處理時，需要進行超聲頻率和時間的調整，超聲過程對樣品施加了能量，會導致待測目標物的損失或分解，因此檢測準確度偏差；索氏提取法通過加熱提取溶劑，反復多次從樣品中將待測目標物提取出來，由于是敞口，對于低沸點的農藥易造成損失，檢測準確度一般；加速溶劑提取法是近年來發展起來的新的前處理方法，通過提取溶劑在一定的壓力和溫度下，將待測目標物從樣品中提取出來，全過程均在密閉條件下，提取率高，且時間短。實驗分別采用上述4種提取方法，對加標終點濃度為0.1 μg/mL的樣品進行處理，提取液按1.4.3方法進行后續處理，處理后的樣品溶液上機分析。結果表明選擇加速溶劑萃取法具有最佳的回收率，如表3所示。

表3 提取方法的比較結果

2.2 凈化方法的選擇

目前用于河道淤泥中污染物的凈化方法主要有：QuEChERS法、固相萃取法和凝膠凈化色譜法等。QuEChERS法是通過選擇合適的凈化包，將提取液中樣品基質干擾去除、保留待測目標物的方法，此方法處理速度快，但基質去除效果偏差，導致檢測準確度偏差；固相萃取法是通過選擇合適的固相萃取柱，將提取液中待測物進行凈化、洗脫的方法，此方法試劑消耗量較大，待測物在處理過程中損失較大，因此檢測準確度偏低。凝膠凈化色譜法是采用凝膠凈化柱對提取液進行凈化的方法，根據待測目標物出峰時間范圍，截留該時間范圍內的洗脫液，此方法操作簡單、凈化效果好、檢測準確度較高。實驗分別采用上述3種前處理方法，對加標終點濃度為0.1 μg/mL的樣品進行提取液的凈化，其他方法條件按1.4.3進行，處理后的樣品溶液上機分析。結果選擇凝膠凈化色譜法具有更好的回收率（見表4）。

表4 3種凈化方法平均回收率比較

2.3 凝膠凈化色譜條件的確定

凝膠凈化色譜系統常用的凈化色譜柱有：填料為聚苯乙烯凝膠的Bio-beads SX-3柱和填料為葡聚糖凝膠Sephadex LH-20柱。本研究選擇的待測目標物XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威，極性均較強，在甲醇中溶解性較好，Sephadex LH-20色譜柱是親水親脂型填料，可以使用甲醇、乙腈等溶劑作為流動相，更適用于本研究所研究待測物的洗脫。實驗分別選擇甲醇和乙腈作為流動相，保持其他GPC條件不變，選擇甲醇作為流動相時，殘殺威和脫甲基抗蚜威保留時間長，檢測效率偏低；選擇乙腈作為流動相時，XMC和猛殺威保留時間較短，凈化效果偏差。實驗選擇甲醇和乙腈(V∶V=1∶1)作為GPC流動相時，7種待測目標物凈化效果好，且分析時間較短。因此實驗確定Sephadex LH-20色譜柱作為分離柱，甲醇∶乙腈(V∶V=1∶1)作為流動相。比較結果見表5。

表5 流動相對待測物保留時間影響

2.4 MRM方法的建立

取1.4.1項下質量濃度為10 μg/mL的XMC儲備溶液，精密吸取1.0 mL，置100 mL棕色容量瓶中，加甲醇稀釋至刻度，搖勻；取該溶液，設置質譜掃描模式為Q3 SCAN，找到XMC對應的分子離子；根據找到的XMC分子離子，設置質譜掃描模式為PRODUCTION SCAN，得到XMC分子離子對應的子離子，選擇響應較強的2個子離子，一個作為定量離子，另一個作為定性離子，再對選擇的離子對進行去簇電壓和碰撞動能的優化，建立XMC的MRM方法，同法建立猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威的MRM方法，即建立7種待測目標物的多反應監測（MRM）方法。方法條件見表6，典型色譜圖見圖1。

表6 7種待測目標物質譜參數

圖1 7種待測目標物典型色譜圖

2.5 線性曲線、范圍和檢出限考察

取1.4.1項下XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威儲備溶液，分別精密移取0.02，0.05，0.1，0.5，1.0，5.0 mL，置6 個10 mL棕色容量瓶中，加甲醇定容至刻度，混勻；按1.3色譜和質譜參數設置儀器，基線穩定后分別進樣上述線性曲線系列溶液。以質量濃度為橫坐標（X），相應的響應值作為縱坐標（Y）進行線性回歸，檢出限以3倍信噪比計算。結果見表7。

表7 線性曲線、范圍和檢出限

2.6 加樣回收率考察

采集耕地周邊河道淤泥樣品，按1.4.3方法先進行預處理，準確稱取過篩后的樣品約8 g，置萃取池中，共稱取9份分三組，分別加入一定量待測目標物儲備溶液，使其加標最終濃度為 0.02，0.1，5.0 μg/mL，后續按1.4.3方法進行后處理，分別制備加標測試溶液；再按1.3色譜和質譜參數設置儀器，基線穩定后分別進樣上述測試溶液。以加入量和檢測量計算加樣回收率。結果見表8。

表8 加樣回收率考察結果

2.7 方法重復性考察

采集耕地周邊河道淤泥樣品，按1.4.3方法先進行預處理，準確稱取過篩后的樣品約8 g，置萃取池中，共稱取6份，分別加入一定量待測目標物儲備溶液，使其加標最終濃度為0.1 μg/mL，后續按1.4.3方法進行后處理，分別制備重復性測試溶液；再按1.3色譜和質譜參數設置儀器，基線穩定后分別進樣上述測試溶液。根據檢測結果計算相對標準偏差。結果XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威重復性RSD分別為2.5%、2.4%、3.0%、4.1%、3.2、2.4%和1.9%，表明方法重復性良好。

2.8 實際樣品檢測

查閱標準物質網，河道淤泥標準樣品暫時還未研發。采集耕地周邊河道淤泥樣品，按1.4.3方法進行處理，分別制備樣品溶液；再按1.3色譜和質譜參數設置儀器，基線穩定后分別進樣上述樣品溶液。根據響應值計算河道淤泥樣品中XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威含量。結果見表9，典型樣品色譜圖見圖2。

表9 實際樣品檢測結果

圖2 典型樣品色譜圖（4.仲丁威）

3 結束語

實驗研究建立加速溶劑提取（ASE）耕地周邊河道淤泥中的XMC、猛殺威、惡蟲威、仲丁威、滅多威、殘殺威和脫甲基抗蚜威，全自動凝膠凈化色譜法凈化提取液，UPLC-MS/MS法定性、定量檢測的分析方法。對該方法的提取、凈化方法進行了研究，根據回收率情況分別選擇加速溶劑提取法和凝膠凈化色譜法作為提取、凈化方法，并考察了建立方法的重復性、檢出限等參數。與其他研究相比，實驗研究的氨基甲酸酯類農藥種類多，且代表性較強；本文方法準確度更高，重復性和靈敏度更好。實驗結果表明，此方法適用于耕地河道淤泥中氨基甲酸酯類農藥殘留的檢測，為本地耕地種植農藥的合理使用提供技術參考。