全自動加速溶劑萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中7種殺線蟲劑的殘留量

孔凡華,曹俊萍,葛偉偉

(1.山東省臨沂生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心, 臨沂 276001;2.臨沂市生態(tài)環(huán)境綜合執(zhí)法支隊(duì), 臨沂 276001;3.臨沂市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心, 臨沂 276001)

線蟲病是由線形動物門線蟲綱多種線蟲引起的一類蠕蟲病[1-2]。我國較為嚴(yán)重的植物線蟲病有根結(jié)線蟲病、甘薯莖線蟲病、松材線蟲病等。其中:根結(jié)線蟲病侵入后會造成作物地上部分生長減弱、變黃;甘薯莖線蟲病主要危害甘薯塊根、莖蔓及秧苗;松材線蟲病對松樹等針葉類植物具有毀滅性危害,具有傳播迅速、致病性強(qiáng)、防治難度大等特點(diǎn)[3-5]。常用于防治線蟲病的農(nóng)藥有棉隆、噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環(huán)磷、除線磷等[6-8],如采用低劑量棉隆熏蒸、10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))噻唑膦溶液噴灑等可以有效防治根結(jié)線蟲病等。在施用這些殺線蟲劑時,絕大部分農(nóng)藥會殘留在土壤中,不僅造成土壤生態(tài)環(huán)境的破壞,而且會進(jìn)一步被作物吸收。當(dāng)人們誤食被污染的作物時,輕者引起頭暈等癥狀,嚴(yán)重時會導(dǎo)致身體麻痹、嘔吐等,甚至死亡[9-10]。因此,加強(qiáng)對土壤中殺線蟲劑的監(jiān)測,對于指導(dǎo)農(nóng)藥投入品的合理使用,保護(hù)人們賴以生存的環(huán)境具有重要意義。

現(xiàn)階段暫無關(guān)于土壤中殺線蟲劑的國家標(biāo)準(zhǔn),地方標(biāo)準(zhǔn)為DB37/T 643-2006 《土壤中滅線磷殘留量測定 氣相色譜法》。相關(guān)文獻(xiàn)報道較少,如文獻(xiàn)[11]報道了滅線磷在稻田土壤和田水中的降解動態(tài)和殘留分析,文獻(xiàn)[12]報道了噻唑膦在甘蔗和土壤中的殘留消解動態(tài)及風(fēng)險評估,但是這些文獻(xiàn)方法研究的殺線蟲劑種類單一,不能全面地反映土壤中殺線蟲劑殘留的水平和種類。為較為全面的監(jiān)測當(dāng)?shù)貧⒕€蟲劑的使用情況,有效保護(hù)土壤資源和環(huán)境,本工作以棉隆、噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環(huán)磷、除線磷為研究對象,提出了全自動加速溶劑萃取聯(lián)合固相萃取法提取、凈化,超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UHPLC-MS/MS)測定土壤中7種殺線蟲劑含量的方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Waters XEVO TQ-XS型超高效液相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀;Thermo ASE300型全自動加速溶劑萃取儀;Fotector-02HT高通量型全自動固相萃取儀;AB104-S型電子天平(精度0.1 mg);SIGMA 3K15型高速冷凍離心機(jī);Milli-Q Direct-Q10型超純水器。

單標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:10 mg·L-1,取棉隆、噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環(huán)磷、除線磷標(biāo)準(zhǔn)溶液各1.0 mL置于10 mL容量瓶中,用乙腈稀釋,搖勻。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:取單標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液,用乙腈稀釋,配制成各殺線蟲劑質(zhì)量濃度為0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 2.0 mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

棉隆標(biāo)準(zhǔn)溶液編號為SPL-BD-090,噻唑膦標(biāo)準(zhǔn)溶液編號為A13944500AL-100,滅線磷標(biāo)準(zhǔn)溶液編號為A13300000ME-100,豐索磷標(biāo)準(zhǔn)溶液編號為SH-22853XM,殺線威標(biāo)準(zhǔn)溶液編號為SH-24635XA,丁硫環(huán)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液編號為GBW(E)081355,除線磷標(biāo)準(zhǔn)溶液編號為SH-26025XC,各標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度均為100 mg·L-1。甲醇、乙酸乙酯、三氯甲烷、乙腈均為色譜級;試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

Shimadzu Venusil MP C18色譜柱(50 mm × 2.1 mm, 3.0 μm);柱溫40 ℃;流量0.3 mL·min-1;進(jìn)樣量10 μL;流動相A為0.1%(體積分?jǐn)?shù),下同)甲酸溶液,B為甲醇。梯度洗脫程序:0～3.0 min,A由81%降至45%,保持1.0 min;4.0～8.0 min,A由45%降至11%,保持3.0 min;11.0～11.1 min,A由11%跳轉(zhuǎn)至81%,保持1.9 min。

1.2.2 質(zhì)譜條件

電噴霧離子(ESI)源,正離子(ESI+)掃描模式;噴霧電壓550 V;離子源溫度450 ℃;輔助氣壓力0.414 MPa;離子傳輸管溫度450 ℃;氣簾氣壓力0.138 MPa;碰撞氣為氮?dú)?多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式。其他質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 質(zhì)譜參數(shù)

1.3 試驗(yàn)方法

隨機(jī)采集土壤樣品,風(fēng)干后挑去土壤中的雜物,置于鋼制粉碎機(jī)中粉碎,反復(fù)粉碎使樣品全部通過120目(孔徑0.125 mm )篩,置于廣口瓶中,于2～8 ℃儲存。分取10.0 g,置于加速溶劑萃取池中,加入硅藻土15.0 g,按照以下條件萃取:萃取溶劑為體積比2…1的甲醇和三氯甲烷混合溶液,加熱溫度為90 ℃,加熱時間為10 min,萃取壓力為10 MPa,萃取時間為20 min,沖洗體積為70%池體積,循環(huán)次數(shù)為3次。萃取完畢后,取萃取液待凈化。取HLB固相萃取柱,依次用 8 mL水、8 mL甲醇、8 mL三氯甲烷活化。將上述萃取液以15 mL·min-1流量過活化好的HLB固相萃取柱,用10 mL體積比1∶1的甲醇和乙腈混合溶液洗脫。收集洗脫液,置于水浴氮吹儀中,于45 ℃氮吹至近干,加入乙酸乙酯1 mL,溶解后過0.22 μm濾膜,所得樣品溶液用UHPLC-MS/MS測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取方法的選擇

用于萃取土壤樣品中農(nóng)藥的方法主要有超聲輔助萃取法、索氏提取法、全自動加速溶劑萃取法等。其中,超聲輔助萃取法較為簡單,但提取率偏低;索氏提取法提取率較高,但加熱過程易造成丁硫環(huán)磷損失,導(dǎo)致其回收率偏低,同時該方法操作較為繁瑣,耗費(fèi)有機(jī)試劑較多,環(huán)境友好度偏低;全自動加速溶劑萃取法不僅提取率高,而且整個萃取過程均在密閉環(huán)境中進(jìn)行,對環(huán)境污染小。以加標(biāo)土壤樣品(加標(biāo)量0.05 mg·L-1)為待測對象,試驗(yàn)比較了上述3種方法對7種殺線蟲劑的萃取效果,萃取時間分別為35, 45, 20 min,回收率結(jié)果見表2。

表2 萃取方法的比較

由表2可知,全自動加速溶劑萃取法所得7種殺線蟲劑的回收率最高,且其耗時也最短,因此試驗(yàn)選擇的萃取方法為全自動加速溶劑萃取法。

2.2 凈化方法的選擇

凈化土壤萃取液的方法主要有固相萃取法、凝膠凈化色譜法和QuEChERS等。凝膠凈化色譜法凈化效果較好,但試劑用量大,且儀器較為昂貴,方法適用性較差;QuEChERS操作簡單,但凈化效果較差,準(zhǔn)確度和靈敏度差;固相萃取法操作較為簡單,凈化效果好,且試劑用量較少,環(huán)境友好度高。以加標(biāo)土壤樣品(加標(biāo)量0.05 mg·L-1)為待測對象,試驗(yàn)比較了上述3種方法對7種殺線蟲劑的凈化效果,回收率結(jié)果見表3。

表3 凈化方法的比較

由表3可知,固相萃取法所得7種殺線蟲劑的回收率最高,因此試驗(yàn)選擇的凈化方法為固相萃取法。

2.3 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

取1.0 mL 棉隆單標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液,用乙腈稀釋,配制成100 μg·L-1棉隆標(biāo)準(zhǔn)溶液,設(shè)定儀器模式為MS only,注入上述溶液,進(jìn)行一級全掃描,得到棉隆母離子;對母離子進(jìn)行產(chǎn)物離子掃描,選擇響應(yīng)值最大的子離子作為定量離子,次大的子離子作為定性離子。根據(jù)選定的2個子離子,分別優(yōu)化碰撞電壓和去簇電壓,即建立棉隆的MRM質(zhì)譜方法。同法建立噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環(huán)磷、除線磷的MRM質(zhì)譜方法。詳細(xì)參數(shù)見表1。

在上述優(yōu)化的儀器工作條件下,混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的典型色譜圖見圖1。

1-棉隆; 2-噻唑膦;3-滅線磷;4-豐索磷;5-殺線威;6-丁硫環(huán)磷;7-除線磷

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

按照儀器工作條件測定混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,以各殺線蟲劑的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示,各殺線蟲劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍均為0.005～2.0 mg·L-1,其他線性參數(shù)見表4。

表4 線性參數(shù)和檢出限

以3倍信噪比(S/N)計(jì)算檢出限(3S/N),結(jié)果見表4。

2.5 精密度和回收試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對土壤樣品進(jìn)行3個濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn),每個濃度水平平行測定6次,計(jì)算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表5。

表5 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n=6)

由表5可知,7種殺線蟲劑的回收率為87.2%～101%,測定值的RSD為1.5%～3.8%,說明此方法的準(zhǔn)確度和精密度良好。

2.6 樣品分析

經(jīng)查閱,關(guān)于液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測涵蓋本法所測的7種殺線蟲劑的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 20769-2008 《水果和蔬菜中450種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量的測定 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》,按照本法前處理隨機(jī)采集的土壤樣品,平行制備兩份樣品溶液,分別采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法和本法測定,所得結(jié)果見表6。

表6 樣品分析結(jié)果

由表6可知:在隨機(jī)采集的5個土壤樣品中,有4個樣品均有不同程度的殺線蟲劑檢出;相比較國家標(biāo)準(zhǔn)方法,本法檢出的殺線蟲劑的種類更多,檢出量更高。

本工作采用全自動加速溶劑萃取法提取土壤樣品中棉隆、噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環(huán)磷、除線磷等7種殺線蟲劑,HLB固相萃取柱凈化萃取液,UHPLC-MS/MS進(jìn)行定性、定量檢測。方法具有自動化程度高、檢測結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn),適用于土壤樣品中微量殘留殺線蟲劑的監(jiān)測。