氣相色譜聯合三重四級桿串聯質譜法檢測地表水中苯達松、乙草胺、異丙隆等7種常用除草劑殘留

張文錦，李志華，陳曉琴，蓋建功，后小龍，李學科

(甘肅省定西生態環境監測中心，甘肅 定西 743000)

0 引 言

農藥種類較多，主要有殺菌劑、殺蟲劑、除草劑等多種類型。其中除草劑[1-3]的使用可以上溯到19世紀。20世紀40年代，隨著2,4-滴[4]的出現，促進了農藥除草劑的快速發展。我國是種植業大國，農藥除草劑使用量居世界前列，尤其在夏季，農田的雜草生長繁茂，也是農藥除草劑使用的高峰時期。除草劑類型較多，主要有：莖葉處理除草劑、土壤封閉處理劑等。苯達松是典型的莖葉處理除草劑，異丙隆、乙草胺是典型的土壤封閉處理劑。據統計，除草劑在使用的過程中，約60%～80%未起到除草的作用，進入到土壤、空氣、地表水中，而隨著大氣循環、水系統循環作用，最終大部分進入到地表水系統中[5-6]。因此加強對地表水中常用除草劑殘留的研究，有利于保護環境，合理指導當地農藥除草劑的使用。

劉軍研究了氣相色譜法檢測生活飲用水中滅草松和2,4-二氯苯氧乙酸的殘留水平[7]；王霄等，研究了高效液相色譜與質譜聯用法測定飲用水中的乙草胺[8]。查閱國內外期刊，關于地表水中除草劑殘留的研究較少。上述學者的研究對象分別為滅草松、2,4-二氯苯氧乙酸和乙草胺，除草劑種類研究較少，且采用的檢測方法分別為氣相色譜法[9-10]和高效液相色譜-質譜聯用法[11-14]，其中氣相色譜法靈敏度較差，易出現假陽性的檢測結果；高效液相色譜-質譜聯用法，因乙草胺沸點低，因此氣相色譜-質譜法[15-19]具有更好的靈敏度。實驗建立氣相色譜聯合三重四級桿串聯質譜法檢測地表水中苯達松、乙草胺、異丙隆等7種常用除草劑殘留的分析方法，實驗證明，此方法專屬性好、靈敏度高，適用于地表水中微量除草劑殘留的監測。實驗設計以常用的7種除草劑為研究對象，除草劑種類覆蓋面更大，后續還將研究更多種類，包括除草劑、殺菌劑等在地表水中殘留的檢測。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：2010plus-TQ8050型氣相色譜三重四級桿串聯質譜儀：購于日本島津公司；HP-5 MS毛細管色譜柱：購于美國安捷倫公司；Fotector-02HT高通量全自動固相萃取儀：購于睿科集團股份有限公司；Millipore 純水儀，購于美國密理博公司。HLB固相萃取柱（500 mg/6 mL）：購于浙江合譜科技公司；Florisil固相萃取柱（500 mg/6 mL）購于浙江合譜科技公司；ENVI-Carb柱（500 mg/6 mL）：購于浙江合譜科技公司。

標準物質：苯達松（編號：SB05-107-2008，質量濃度：100 μg/mL）、乙草胺（編號：GSB05-2344-2008，質量濃度：100 μg/mL）、異丙隆（編號：GBW(E)081906，質量濃度：100 μg/mL）、丁草胺（編號：GSB05-2314-2008，質量濃度：100 μg/mL）、嗪草酮（編號：SPL-BG-019a，質量濃度：100 μg/mL）、撲草凈（編號：GSB05-2350-2008，質量濃度：100 μg/mL）、禾草靈（編號：SPL-BG-021a，質量濃度：100 μg/mL）標準溶液，均購于北京海岸鴻蒙標準物質有限公司；正己烷、二氯甲烷：均為色譜純，購于美國默克試劑公司）；鹽酸：分析純，購于中國國藥化學試劑有限公司；純化水：公司自制。

1.2 儀器條件

色譜參數 進樣口溫度：220 ℃；檢測器溫度：240 ℃；色譜柱：HP-5 MS（Size:30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣方式：不分流進樣；進樣量：1 μL；柱流量：1.5 mL/min；載氣：高純氦氣（純度：99.999%）；升溫程序：初始溫度 65 ℃，以 30 ℃/min 升至 180 ℃，保持 6 min；再以 20 ℃/min 升至 230 ℃，保持 10 min。

質譜參數 離子源：EI源；電子轟擊能量：70 eV；離子源溫度：240 ℃；接口溫度：260 ℃；溶劑延遲時間：4.2 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：多反應監測。

1.3 樣品處理

樣品預處理 水樣以本地養殖池塘、耕地周邊地表水為主，隨機采集2 000 mL地表水樣品，置于干凈的試劑瓶中。對水質較差的水樣經分液漏斗過濾以去除肉眼可見雜質（如懸浮物、沉淀、水生藻類等）。由于大部分農藥在酸性條件下較堿性條件更穩定，因此，用鹽酸溶液（1+1）調節水樣pH至弱酸性或中性，備用。

量取500 mL上述已預處理好的水樣至預先用10 mL的二氯甲烷、10 mL的正己烷和10 mL的純化水活化的HLB固相萃取柱中。上樣完畢后用10 mL純化水潤洗小柱。最后用10 mL的正己烷將吸附在萃取柱上的農藥洗脫下來，于45 ℃水浴中氮氣吹至近干，用正己烷定容至1 mL，待進樣氣相色譜質譜系統。

2 結果與討論

2.1 質譜參數的確定

由于水樣中農藥殘留量較低，若是直接進樣處理后的水樣，三重四級桿質譜檢測不到母離子。本文選擇10 μg/mL的7種農藥殘留的混合標準溶液以全掃描模式掃描，得出苯達松、乙草胺、異丙隆、丁草胺、嗪草酮、撲草凈和禾草靈7種農藥的保留時間和母離子。選擇產物離子掃描方法（Production ion），對7種農藥的母離子分時間、分時段進行二級掃描。得到各母離子對應的碎片離子。一般選擇豐度比較高的一對離子對定量，另選擇兩組離子對定性。設定一定范圍內的碰撞電壓范圍和電壓間隔，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，點擊“開始”按鈕對以上參數進行優化，得到最佳優化電壓及高靈敏度下的離子豐度比。對以上方法參數進行保存，確立7種除草劑的MRM掃描方法。具體質譜參數見表1；定量離子圖見圖1。

表1 7種除草劑的保留時間和監測離子

圖1 典型標準譜圖

2.2 萃取方法的選擇

地表水樣品中的苯達松、乙草胺、異丙隆等7種常用除草劑含量較低，因此選擇高效率的萃取方法對于分析結果的準確可靠和靈敏度具有決定性的作用。目前，常用于水樣中除草劑提取的方法主要有：液液萃取法、全自動固相萃取法等方法。液液萃取法，是通過選用合適的萃取溶劑，根據相似相溶原理，將除草劑從地表水樣品中萃取出來的方法，此方法通常適用地表水基質中除草劑含量較高的樣品；全固相萃取法，是通過選用合適的固定相，將除草劑富集在固定相上，再利用不同極性的溶劑，將吸附在固定相上的待測物凈化、洗脫的方法，將待測物從地表水樣品中提取出來的方法，因此更適用于地表水基質中待測物含量較低的樣品。因實驗對象為地表水樣品，且待測物含量較低，故實驗選擇提取方法為全自動固相萃取法。

2.3 固相萃取柱的選擇

固相萃取柱的核心在于吸附材料。吸附材料中親水性和親脂性差異的選擇應根據待測農藥和干擾基質的性質來確定。常用的萃取小柱為C18柱、NH2柱和HLB柱。C18固相萃取柱的吸附材料為非極性，同時兼具親水和親酯性(親脂性大于親水性），適用于富集親脂性農藥。NH2柱填料的主要結構為氨丙基，該結構亦同時兼具親水親酯性，對氨基甲酸酯類的富集效果最好。HLB柱由于其填料結構的特殊性，不但對極性農藥有很好的萃取效果，對多類型農藥殘留也能很好地富集。本文在保持其他檢測條件不變的情況下，對相同濃度水平的加標水樣進行萃取，考察以上三種萃取小柱對加標回收結果的影響。研究發現；選擇C18柱萃取時，嗪草酮和撲草凈回收率偏低；NH2柱萃取時，7種農藥回收率均較低；HLB柱柱萃取時，7種農藥加標回收均得到滿意的結果。因此，實驗選擇HLB柱萃取樣品。比較結果見表2。

表2 三種萃取柱的回收率測試結果

2.4 線性范圍及檢出限

將100 μg/mL的苯達松、乙草胺、異丙隆、丁草胺、嗪草酮、撲草凈和禾草靈標準液配制成濃度均為10 μg/mL的混合標準溶液。移取該混合標準溶液適量，配制成質量濃度依次為 0.02，0.1，0.5，1.0，2.0，5.0 μg/mL的標準曲線溶液。待色譜質譜條件準備就緒后，進樣以上標準曲線溶液各1 μL，采集相應的色譜質譜圖。以譜圖中除草劑響應值為縱坐標（Y），對應的質量濃度為橫坐標（X）繪制7種除草劑工作曲線。以3倍信號噪聲的比值（S/N）定義方法檢出限。具體結果見表3。

表3 線性方程、相關系數及檢出限

結果表明： 7種殺蟲劑在0.02～5.0 μg/mL范圍內線性關系良好，對應檢出限均在0.046～0.087 μg/L 范圍內。

2.5 回收率和精密度測試

取500 mL預處理后的空白水樣，加入已知濃度的標準溶液，使其最終濃度處在線性濃度內低（0.1 μg/mL）、中（0.5 μg/mL）、高加標量（2.0 μg/mL）三個不同濃度點。加標樣品中按照1.3.1同法處理樣品，做加標回收測試。每個濃度點做6個平行樣，考察7種殺蟲劑精密度6次測定結果的相對標準偏差( RSD )(n=6 ) 。加標回收與精密度測試結果見表4。

表4 加標回收和精密度測試結果（ n=6 ）%

由表4可以看出：3濃度水平的加標情況下，7種殺蟲劑的平均加標回收率均在90.2%～102.3%之間，精密度6次測定結果的相對標準偏差在1.58%～4.18%之間。說明該方法的準確度和精密度均滿足分析測試的要求。

2.6 實際樣品檢測

隨機采集本地養殖池塘、耕地周邊地表水樣品，按1.3方法進行處理，制備樣品溶液，每個樣品制備2份；按1.2方法條件，分別取上述溶液進樣，采集譜圖。根據譜圖中苯達松、乙草胺、異丙隆、丁草胺、嗪草酮、撲草凈和禾草靈的響應值，計算樣品中7種待測除草劑的含量。結果見表5，典型譜圖見圖2。

表5 樣品檢測結果

圖2 典型樣品譜圖

3 結束語

本文利用全自動固相萃取技術，建立了氣相色譜聯合三重四級桿串聯質譜法檢測地表水中苯達松、乙草胺、異丙隆等7種常用除草劑殘留的分析方法。文中對前處理方法和固相萃取柱的選擇進行了相關討論，優化了質譜參數，考察了方法的線性、靈敏度、準確度與精密度等參數。研究表明：該方法前處理簡單、自動化程度高，結合氣相色譜串聯質譜聯用技術，定性定量結果更加準確可靠，適用于地表水中微量除草劑殘留的監測。