土壤中有機氯農藥分析測定方法研究

董 儒

（廣東省中山生態環境監測站，廣東中山 528400）

農藥在農業生產中雖有著重要的作用，但若不能合理控制農藥使用量，就會帶來農藥污染問題，破壞生態平衡，進入人體后還會直接影響人體健康。有機氯農藥曾是農業生產中使用最為廣泛的殺蟲劑，會在土壤等介質中長期殘留且難以降解，屬于典型的持久性有機污染物，對生物體具有致癌、致畸、致突變等風險。我國作為農藥生產大國，農藥生產占世界的1/3，但也有著嚴重的農藥污染問題，據有關數據統計，我國農藥污染場地就有1 200個以上。

土壤中有機氯農藥分析測定是土壤環境監測過程中必要的手段。土壤作為一種重要的環境介質，是農業生產的重要基礎，也是人類食物與生態環境安全的重要保障。因有機氯農藥有易積累、不易降解、易導致慢性中毒、半衰期長等特征，會對生物體有巨大的危害，世界上許多國家已經禁用有機氯農藥，我國也在1983年就禁用了有機氯類農藥，但因這一類農藥的殘留時間較長，且降解速度慢，目前仍然能在土壤中檢測出。

在有機氯農藥檢測中，主要經過樣品預處理和檢測兩個環節。傳統的處理方法在設備方面要求不高，適用于小型農業企業。但傳統方法具有耗時長、操作繁雜、易受外界干擾等缺點，逐漸被淘汰。隨著科技的進步，分析儀器不斷更新換代，分析方法持續優化改進，對土壤中有機氯農藥的分析測定也變得更加高效、準確。本文重點從預處理和檢測兩個環節對土壤中有機氯農藥分析測定的方法進行研究總結。

1 樣品預處理方法

對樣品進行預處理的主要目的在于實現提取和凈化，以最大限度地消除雜質的干擾，高濃度提取出樣品中有效成分，減少對檢測儀器損壞污染的同時，從源頭上減少實驗誤差，保證檢測結果的準確性。土壤中有機氯農藥殘留提取和凈化方式有許多種，且通常這兩個環節會同時進行。

1.1 固相萃取法

固相萃取法是一種集濃縮、提取、采集為一體的新興技術，具有簡單高效、回收率高、適用性廣、重現性高、安全性高等特點，因此廣受農藥業的青睞。在使用這一方法后，可有效減少有機溶劑的含量，同時聯合色譜儀一起使用，可實現綠色環保。這一方法的原理是：利用固體吸附劑對樣品中的目標化合物進行吸附，實現目標化合物與雜質的分離，之后通過加熱脫吸附等方式分離和富集目標化合物。固相萃取法的優勢是消耗試劑量少，且預處理時間短，費用低，操作簡單，可實現自動化處理。值得一提的是，固相萃取法的吸附劑，需要根據樣品及目標化合物的特性來選擇，吸附劑極性與目標化合物極性越接近，吸附效果越好。

1.2 基質固相分散萃取法

基質固相分散萃取法是基于固相萃取提煉原理上提出的一項技術，這一方法是將樣品直接與適量反相填料進行研磨、混勻，制成半固態樁柱淋洗，之后根據分析物在聚合物或組織基質中分散和溶劑的極性，快速分離分析物。這一提取方法的優勢是能一次性將樣品凈化、提取、勻化，因此在土壤農藥殘留提取中廣泛應用，尤其是適用高毒性介質的提取。

由于混合使用弗洛里硅土與硅藻土可獲得良好的土壤分散效果，因此也常用于基質固相分散萃取中。有研究學者將硅藻土與硅鎂吸附劑攪勻使用，通過硅鎂吸附劑的凈化功能對弱極性化合物中的腐殖酸和色素等相關極性干擾物吸收，之后與硅藻土產生化學反應，形成基質分散器，可同時完成提取和凈化。這一過程單一且自動化程度較高，可在萃取池中完成土壤介質的提取和凈化，耗時短，適用于土壤介質的快速檢測，同時也有助于提高樣品初步分析的精度[1]。

1.3 凝膠滲透色譜法

凝膠滲透色譜法原理：利用不同分子量的待分離組分，借助具有分子篩選性質的固定相來實現分離。最初是用在蛋白質分離中，現如今也被廣泛應用農藥殘留凈化中，其具有適用范圍廣、凈化時間短、凈化容量大、循環使用等優勢。另外，凝膠色譜滲透法的分離基礎是溶質分子的大小、尺寸、填料柱的孔徑、孔隙率等，與樣品本身無關。因此，凝膠滲透色譜法對流動相的要求較低，實驗條件穩定，分析速度快，溶質回收率高，與其他方法對比，具有獨特的分離效果。有實驗人員將凝膠滲透色譜聯合固相萃取法對土壤中有機氯農藥進行凈化實驗，實驗結果表明，約95%的土壤樣品有機氯農藥經弗羅里硅土凈化柱凈化后可達到靈敏度的要求，但還有約5%的樣品有較多的機質，經弗羅里硅土凈化后值數仍然較高，但經凝膠滲透色譜法凈化后有顯著的降低，能夠滿足測定的要求[2]。

1.4 超聲波提取法

超聲波提取法原理：用高頻率的聲波對提取試劑進行振蕩，使其產生大量的微小氣泡，這些氣泡在與樣品表面接觸后會破裂，并形成瞬時高壓氣流，從而使農藥殘留轉變為游離狀態，之后再通過提取試劑進行提取。這一方法主要是用超聲清洗儀進行提取，其提取效率高，提取時間快，成本低。有研究學者利用超聲波提取法對土壤進行了預處理，平均回收率為62.62%～95.40%，相對標準偏差為6.6%～12%，且在優化實驗過程中發展，用40mL二氯甲烷超聲萃取3min，重復4次，前三次可萃取的目標化合物量占總量的98.05%，要想減少試劑用量，用120mL二氯甲烷共萃取3次便可獲得良好的回收率。

1.5 加速溶劑萃取法

加速溶劑萃取法是一種自動化的提取方法，其原理為：通過高溫高壓作用升高提取試劑的沸點，使其以液體形態存在，可有效提升其溶解和擴散的能力，使農藥殘余快速從樣品中擴散至表面，進而獲得良好的萃取效果。另外，在高溫高壓作用下，會減小表面張力，這樣易于浸入樣品內部，從而提高萃取的效率。這一方法的優勢是萃取時間短、效率高，且提取試劑耗損小，可自動化進行樣品前處理，因此目前廣泛應用于土壤農藥殘留的分析前處理中。有實驗人員考察了不同萃取溶劑、萃取溫度、萃取次數對土壤中有機氯農藥的影響，結果表明，二氯甲烷-正乙烷萃取液較干凈，呈透明淺黃色，受色素共萃物的影響，含有丙酮的萃取液顏色較深，萃取2次，90℃條件下化合物回收率為65%～105%，100℃條件下化合物回收率為58%～95%。

2 農藥殘留檢測方法

在科技進步的推動下，現如今農藥類型多種多樣，且成分迥異，隨之也使得農藥檢測技術不盡相同。在對土壤中農藥殘留進行檢測時，應保證所采用的檢測方法快捷、簡單、靈敏度高等。以下具體介紹幾種常用的農藥殘留檢測方法。

2.1 氣相色譜法

傳統的氣相色譜法對各種介質中的有機氯農藥分析測定，具有分離性強、儀器穩定、重現性好、靈敏度高、操作簡便、定量準確、成本低等優勢，但鑒于土壤中會存在大量的干擾物，若僅依靠保留時間來定性有機氯農藥，容易導致檢測結果出現假陽性。對此，就需要借助其他方法來進一步確認檢測結果。全二維氣相色譜可利用色譜柱之間的極性差異來實現待測物質的分離，可改善相似結果化合物的分離度。對比傳統的一維色譜法，全二維氣相色譜的定性可靠性高、容量大，尤其適用于復雜樣品的分析測定中，且能節省大量的分析時間和成本。有實驗人員使用全二維氣相色譜檢測儀對土壤中24種有機氯類農藥進行分析測定，測得的回收率為80.7%～103.5%，測定值的相對標準偏差為1.84%～10.12%。

2.2 氣相色譜質譜法

對比氣相色譜法，氣相色譜與質譜的聯用，能夠克服以往定性分析中的局限性，融合了氣相色譜高效分離與質譜準確測定的優勢，且質譜可選擇性地檢測目標化合物的特征離子，選擇性高、干擾少的優勢明顯。但氣相色譜質譜法也有其局限性，主要是難以實現復雜介質樣品的準確定性和定量。隨著同位素技術的不斷發展，采用同位素稀釋技術進行質譜確認，可實現對樣品的準確定性和定量，有效彌補了氣相色譜質譜法的不足，提高了這一方法的可靠性。有實驗人員使用同位素氣相色譜質譜法對土壤中23種有機氯農藥進行測定，該方法的回收率為60%～110%，相對標準偏差為1.5%～18%，檢出限為0.20～10.3μg/kg。

2.3 氣相色譜法-三重四級桿質譜聯用法

這一方法是目前有機測試分析中較為先進的技術，對比單級質譜法，其可通過多重反應監測模式進一步確認和區分一級質譜無法區分的化合物與同分異構體，且能有效消除基質干擾、背景干擾，尤其是在低濃度水平的定性定量中有著顯著的優勢。有實驗人員就利用該方法對土壤中的有機氯農藥進行了檢測，有效排除了干擾，有良好的穩定性，靈敏度與精密性高，且檢出限比國標規定的方法的檢出限低。

2.4 高效液相色譜法

高效液相色譜法是在高沸點情況下對不穩定農藥檢測的方法。對比傳統的氣相色譜法，其檢測速度更快，分離功能更強。應用這一方法進行檢測時，待分離組分后，使樣品能快速進入檢測器中檢測，之后從眾多的數據信息中挖掘出更具有分析研究價值的樣品信息。有實驗人員采用高效液相色譜聯用質譜法對土壤中的有機氯除草劑進行測定，檢出限為0.002～0.25ng/mL，加標回收率為84.8%～104.1%。

3 實驗分析

3.1 實驗方法

采用氣相色譜-電子捕獲檢測器（GC-ECD）檢測法，對土壤中20種有機氯農藥進行檢測。

3.1.1 樣品預處理

取農田中土壤樣品一份，用木棒壓碎，將石塊、草根等雜物去除后在搪瓷盤攤平，之后室溫下風干，用瑪瑙研體研細，過60目不銹鋼篩，充分混勻，置于密閉容器中冷藏保存。

取10g土壤樣品，加入10g無水硫酸鈉，充分混勻后加入回收率指示物，裝入索氏提取器中。用200mL丙酮和正己烷混合溶液（1∶1）浸泡加熱提取樣品，每小時提取4～6個，循環，并用活化銅片脫硫。用旋轉蒸發儀將萃取液濃縮至2mL。在玻璃層析柱中自下而上依次裝入石英棉、1～2cm高的無水硫酸鈉、5g弗羅里硅土、1～2cm高的無水硫酸鈉，制備成弗羅里硅土柱，用50mL正己烷浸潤后將樣品濃縮液轉至層析柱，之后用50mL丙酮和正己烷混合溶液洗脫有機氯農藥。洗脫液經過蒸發儀濃縮至6mL后加入6mL正己烷，再濃縮至2mL，用氮吹儀吹至0.5mL并加入內標化合物。對預處理后的土壤樣品中的有機氯農藥反復提取并凈化后，供GC-ECD檢測。

3.1.2 色譜條件

色譜柱：DM-5毛細管柱；載氣：高純氮氣；柱流量：1.20mL/min；吹掃流量：3.0mL/min；尾吹流量：30.0mL/min；進樣口溫度：200℃；檢測器溫度：300℃。柱升溫程序：初始溫度60℃，保持2min。60℃至150℃速率為15℃/min；150℃至200℃速率為2℃/min，保持5min；200℃至206℃速率為2℃/min，保持5min；206℃至270℃速率為10℃/min，保持5min。定量方法：內標標準曲線法；進樣體積：1.0μL。

3.2 實驗結果

實驗結果見表1。實驗結果表明，土壤中20種有機氯類農藥標準曲線方程線性相關系數是0.9992～0.9999，檢出限為0.015～0.061ng/g，加標回收率為79.7%～93.3%，方法相對標準偏差為4.41%～7.87%。可見，該方法檢出限較低，精密度和回收率較高，檢測結果準確，適用于土壤中有機氯農藥的測定分析。

表1 土壤中20種有機氯農藥線性相關系數、檢出限、加標回收率和相對標準偏差

4 結語

土壤中有機氯農藥分析測定主要有預處理和檢測兩個環節，在這兩個環節中可選用的檢測分析方法多種多樣，具體還需結合待測物性質和特征來選擇，同時在選擇檢測方法時，也要充分考慮檢測方法的可行性、可靠性，主要用精密度、準確度、靈敏度這三個指標來衡量，從而選用更加高效、便捷、準確的檢測方法，提高對有機氯農藥檢測分析的效果。