加压流体萃取-气相色谱-质谱法测定土壤和沉积物中32种有机磷类及8种拟除虫菊酯类农药残留.pdf

第期冯惠，等：取代嘧啶衍生物抗癌活性的研究与分子设计第卷第期年月化 学 研 究 与 应 用 ，文章编号：（）加压流体萃取气相色谱质谱法测定土壤和沉积物中种有机磷类及种拟除虫菊酯类农药残留施玉格，刘喜，李媛（新疆维吾尔自治区生态环境监测总站，新疆乌鲁木齐）摘要：建立了加压流体萃取气相色谱质谱法测定土壤和沉积物中种有机磷农药和种拟除虫菊酯类农药的方法。选用正己烷丙酮（体积比 ）混合溶液作为萃取溶剂，采用加压流体萃取仪对土壤和沉积物样品进行萃取，经石墨化炭黑固相萃取小柱净化后，内标法定量。实验结果表明，种有机磷农药和种拟除虫菊酯类农药在质量浓度 范围内线性关系良好，校准曲线中目标化合物相对响应因子的相对标准偏差均，检出限为 ，以空白样品为基体进行低、中、高三个浓度的加标回收试验，平均回收率分别为、，实验室内相对标准偏差（）分别为：、。该方法具有操作简便、灵敏度高、精密度及准确性好等特点，可满足土壤和沉积物中种有机磷农药和种拟除虫菊酯类农药的分析要求。关键词：加压流体萃取；气相色谱质谱法；有机磷农药；拟除虫菊酯类农药；土壤；沉积物中图分类号：文献标志码：，（，）：（），：；收稿日期：；修回日期：联系人简介：李媛（），女，博士，高级工程师，主要从事环境监测。：化学研究与应用第卷 农药作为农作物种植过程中必不可少的除虫剂而被大量生产和使用。目前国内外常见的农药化学种类主要包括有机氯、有机磷、拟除虫菊酯类和氨基甲酸酯类等，其中有机氯农药中的六六六（六氯环己烷，）和滴滴涕（双对氯苯基三氯乙烷，）已被 斯德哥尔摩公约列为有限控制的持久性有机物污染，我国上个世纪年代也已明确禁止该类农药的使用。有机磷因具有高效、光谱、低毒、低残留等特点，在农业生产中被广泛引用。但过度使用也会在土壤中富集，再通过食物链在人体内积累，从而造成慢性中毒和致癌、治病、致突变等“三治”效应。我国就此类农药残留已制定了相应的管控标准，如 土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）中给出了敌敌畏和乐果的限量值（分别为 ，）。拟除虫菊酯类农药也是一种广谱、高效的杀虫剂，与有机磷类农药相似，具有低毒、环境相容等优点而被广泛使用。尽管这两类农药对环境的危害相对有机氯农药要低一些，但是过度使用仍会对人畜健康和生态环境带来较大的破坏。贺锡雯、赵玉琴、王心如等人研究表明部分有机磷类与拟除虫菊酯类农药毒性及其局域相加或协同联合毒性，对敏感生物体具有急性毒害作用。目前国内外针对水体及动植物体内有机磷农药及拟除虫菊酯类农药残留分析检测的研究较多，但针对土壤和沉积物样品中该类化合物的分析检测研究较少。土壤和沉积物等固体基质样品有机物在检验之前进行预处理的方法主要有索氏提取、超声提取、加压流体萃取法等。加压流体萃取方法因消耗溶剂少、环境污染小、萃取效率高、操作方便快捷、简便易行等特点，在固体基质样品有机物提取方面应用非常广泛，是一种环保型样品前处理方法。有机磷和拟除虫菊酯类农药残留分析中常用到的仪器分析方法有气相色谱法、气相色谱质谱法、超高效液相色谱质谱法等。气相色谱法因可与不同类型的检测器相接，灵敏度高等特点，可用于单一目标化合物或单一类型目标化合物的分析，但对于基质复杂的土壤、沉积物等样品而言，其抗干扰能力不足，且无法实现多类目标物的同时检测。超高效液相色谱质谱法操作繁琐、抗干扰能力相对较差，且仪器成本较高。气相色谱质谱法是通过接口将气相色谱和质谱串联起来的一种分析技术，因此兼具了气相色谱分离效率高和质谱定性专属性强的优势，且凭借其选择离子技术，具有较高的分辨率，可准确分析复杂基质中目标化合物，而被广泛引用于固态基质中有机物的分析。本文拟通过加压流体萃取法结合气相色谱质谱法，建立土壤和沉积物中种有机磷类和种拟除虫菊酯类农药的分析方法，以期为广大环境监测人员提供参考。实验部分 仪器与试剂气相色谱质谱仪：型号；色谱柱：（）；浓缩装置型号：；固相萃取设备：自动；棕色玻璃瓶：，广口；电子天平：型号；加压流体萃取仪；一般实验室常用仪器和设备。盐酸：?（），优级纯；无水硫酸钠：，优级纯，在马弗炉中灼烧，冷却后，于磨口玻璃瓶中密封保存；正己烷（，农残级）；丙酮（，农残级）；甲苯（，农残级）；乙腈（，农残级）；二氯甲烷（，农残级）；标准溶液：拟除虫菊酯类农药标准溶液浓度：，有机磷类及杂环类农药标准溶液浓度：；内标溶液：半挥发性有机物内标，浓度：；硅藻土：目目，在马弗炉中 灼烧，冷却后，于磨口玻璃瓶中密封保存；石英砂：目 目，在马弗炉中 灼烧，冷却后，于磨口玻璃瓶中密封保存；氨丙基键合硅胶固相萃取柱：；石墨化炭黑固相萃取小柱；高纯氮气：纯度；高纯氦气：纯度。仪器工作条件 加压流体萃取条件载气压力：；第期 施玉格，等：加压流体萃取气相色谱质谱法测定土壤和沉积物中种有机磷类及种拟除虫菊酯类农药残留萃取池压力 ；萃取温度；预加热平衡时间：；静态萃取时间；溶剂淋洗体积：充满萃取池模式；氮气吹扫时间：；循环萃取次。色谱条件柱温：；进样量：；流速：；分流比：；进样口温度：；传输线温度：；程序升温：保持，以 升温至，再以 升温至，再以 升温至，保持。质谱条件离子源温度：；四级杆温度：；离子源：源；监测模式：；扫描范围 ；容积延迟：。实验方法 样品的制备除去样品中的异物（枝棒、叶片、石子等），将样品完全混匀。如样品水分含量较高，应先用冷冻干燥仪干燥。称取约（精确至 ）的样品，加入适量硅藻土混合至流沙状，待用。加压流体萃取取洁净的萃取池拧紧底部盖子，将专用的玻璃纤维滤膜置于萃取池底部，平铺 厚度的石英砂，顶部放置专用漏斗，加入混合均用的土壤或沉积物样品，再加入石英砂至距顶部（稍微压实）。移取漏斗后将顶部盖子拧紧，放入加压流体萃取仪中。采用正己烷丙酮混合液提取样品，待提取液冷却后，将提取液浓缩定容至，待净化。沉积物样品提取方法参照土壤样品。固相萃取净化及样品浓缩定容将提取液继续浓缩至 用于固相萃取柱净化。在石墨化炭黑固相萃取柱中加入 无水硫酸钠，下面串接氨丙基键合硅胶固相萃取柱。使用前用甲苯乙腈混合液预淋洗串联柱。转移样品至净化柱上，用 甲苯乙腈混合液淋洗。收集的淋洗液浓缩至 以下，加入 内标溶液，定容至 ，待分析。当样品中含有硫时，在净化时采用铜粒去除。空白试样的制备用石英砂代替样品，按照与试样的制备相同的步骤进行空白试样的制备。结果与讨论 加压流体萃取条件的优化加压流体萃取过程中影响萃取效率的因素主要有萃取溶剂、萃取温度、萃取压力以及循环次数等。本文作者在实验初期分别选用三种半挥发性有机物固体样品萃取过程中常用的萃取溶剂（正己烷丙酮（）、二氯甲烷丙酮（）以及正己烷二氯甲烷（）进行比对分析，试验结果发现正己烷丙酮（）平均回收率略高于二氯甲烷丙酮（）、正己烷二氯甲烷（）平均回收率，因此试验选择正己烷丙酮（）为最佳萃取溶剂；有机磷和拟除虫菊酯类农药的最佳萃取温度一般为 ，综合考虑种化合物的萃取效率，本实验最终选择加压流体萃取的萃取温度为；加压流体萃取中目标化合物的回收率会随着循环次数的增加而提高，但在试验过程中发现，次萃取所得的回收率和次萃取的相差不大，考虑到溶剂用量、萃取效率、浓缩过程延长导致目标化合物损失等方面考虑，本实验最终选择萃取循环次数次。色谱条件优化为了更好的实现种有机磷农药及中拟除虫菊酯类农药目标化合物的分离，对色谱分析过程中的升温方式、进样口温度，载气流速及溶剂延迟时间分别进行了优化，得出上述最佳色谱分离条件，并在最佳条件下对浓度为 混合标准溶液进行上机测试。实验结果表明，在 之前没有目标化合物检出，为了更好的保护离子源将溶剂延迟设置为 ；因分析目标化合物较多，整个色谱分离过程采用程序升温来实现目标化合物的分离，程序升温为 保持，以 升温至，再以 升温至，再以 升温至，保持，整个气相色谱分离时间 基本能够实现目标化合物的分离，气相色谱质谱分离图见图。化学研究与应用第卷图 种有机磷类及种拟除虫菊酯类农药气相色谱质谱分离图 标准曲线的绘制取个 进样瓶，分别加入、和 二氯甲烷，再分别加入、标准溶液组和的混合溶液（），最后分别加入 内标溶液混匀。标准系列溶液配制及浓度参见表。按照仪器参考条件进行分析，得到不同浓度各目标物的质谱总离子流图，记录各目标物的保留时间和定量离子质谱峰的峰面积。以目标物浓度为横坐标，以其目标物的峰面积和对应内标物峰面积的比值与对应内标物浓度的乘积为纵坐标，建立标准曲线。校准曲线中目标化合物相对响应因子的相对标准偏差均，测定结果见表。表有机磷类及拟除虫菊酯类标准系列溶液的配制 标准系列浓度浓度浓度浓度浓度标准溶液和标准溶液混标（）内标溶液体积（）定容体积（）内标浓度（）标准系列溶液浓度（）表校准曲线中目标化合物相对响应因子的相对标准偏差 化合物名称相对响应因子 相对响应因子的相对标准偏差（）敌敌畏 速灭磷 虫线磷 灭克磷 治螟磷 甲拌磷 第期 施玉格，等：加压流体萃取气相色谱质谱法测定土壤和沉积物中种有机磷类及种拟除虫菊酯类农药残留续表化合物名称相对响应因子 相对响应因子的相对标准偏差（）内吸磷 乐果 乙拌磷 安硫磷 甲基对硫磷 皮蝇磷马拉硫磷 甲拌磷砜 粉锈宁毒死蜱 对硫磷 毒壤磷 地胺磷 反式丙烯菊酯灭蚜磷 氟虫腈 杀虫畏 丙硫磷 脱叶亚磷 倍硫磷砜 三硫磷 硫丹硫酸酯 增效醚 胺菊酯联苯菊酯 甲氰菊酯 溴苯磷 顺式氯氟氰菊酯 吡唑硫磷 氯菊酯 蝇毒磷 氯氰菊酯 氰戊菊酯 溴氰菊酯 方法检出限称取 石英砂，加入 的有机磷农药和拟除虫菊酯类农药（相当标准 ），按照样品分析的全部步骤进行次平行测定，根据规范中检出限的计算公式计算方法的检出限，计算公式如下：（，）定其中（）为样品称样量为 （），定为 测定的检出限；为样品标准偏差，；为自由的为，置信度为时的分布（）。据此该方法得到的有机磷农药和拟除虫菊酯类农药的方法检出限见表。由表可知，该方法检出限为 。化学研究与应用第卷表方法检出限 化合物名称次测定结果（）偏差（）检出限（）敌敌畏 速灭磷 虫线磷 灭克磷 治螟磷 甲拌磷 内吸磷 乐果 乙拌磷 安硫磷 甲基对硫磷 皮蝇磷马拉硫磷 甲拌磷砜 粉锈宁毒死蜱 对硫磷 毒壤磷 地胺磷 反式丙烯菊酯灭蚜磷 氟虫腈 杀虫畏 丙硫磷 脱叶亚磷 倍硫磷砜 三硫磷 硫丹硫酸酯 增效醚 胺菊酯联苯菊酯 甲氰菊酯 溴苯磷 顺式氯氟氰菊酯 吡唑硫磷 氯菊酯 蝇毒磷 氯氰菊酯 氰戊菊酯 溴氰菊酯 方法精密度及准确度称取 石英砂，加入一定量的有机磷农药和拟除虫菊酯类农药标准溶液，使空白样品中目标化合物含量为 、和 ，按照样品处理步骤平行进行次重复测定，计算精密度和准确度，测定结果见表第期 施玉格，等：加压流体萃取气相色谱质谱法测定土壤和沉积物中种有机磷类及种拟除虫菊酯类农药残留。由表可见，该方法的平均回收率分别为、，实验室内相对标准偏差（）分别为：、，能够满足土壤和沉积物中有机磷农药和拟除虫菊酯类农药的分析要求。表精密度及准确度测试数据 化合物名称空白加标（加标浓度 ）空白加标（加标浓度 ）空白加标（加标浓度 ）相对标准偏差（）回收率（）相对标准偏差（）回收率（）相对标准偏差（）回收率（）敌敌畏 速灭磷 虫线磷 灭克磷 治螟磷 甲拌磷 内吸磷 乐果 乙拌磷 安硫磷 甲基对硫磷 皮蝇磷马拉硫磷 甲拌磷砜 粉锈宁毒死蜱 对硫磷 毒壤磷 地胺磷 反式丙烯菊酯灭蚜磷 氟虫腈 杀虫畏 丙硫磷 脱叶亚磷 倍硫磷砜 三硫磷 硫丹硫酸酯 增效醚 胺菊酯联苯菊酯 甲氰菊酯 溴苯磷 顺式氯氟氰菊酯 吡唑硫磷 氯菊酯 蝇毒磷 氯氰菊酯 氰戊菊酯 溴氰菊酯 化学研究与应用第卷 实际样品测试采用本文建立的方法测定土壤和沉积物样品中的种有机磷农药和种拟除虫菊酯类农药残留，测定结果见表。样品中种农药残留均未检出，样品加标回收率分别为（土壤，加标量 ）、（沉积物，加标量 ）。表实际样品测定 化合物名称土壤，加标量 沉积物，加标量 样品测定值（）加标回收率（）样品测定值（）加标回收率（）化合物名称土壤，加标量 沉积物，加标量 样品测定值（）加标回收率（）样品测定值（）加标回收率（）敌敌畏未检出 未检出 氟虫腈未检出 未检出 速灭磷未检出 未检出 杀虫畏未检出 未检出 虫线磷未检出 未检出 丙硫磷未检出 未检出 灭克磷未检出 未检出 脱叶亚磷未检出 未检出 治螟磷未检出 未检出 倍硫磷砜未检出 未检出 甲拌磷未检出 未检出 三硫磷未检出 未检出 内吸磷未检出 未检出 硫丹硫酸酯未检出 未检出 乐果未检出 未检出 增效醚未检出 未检出 乙拌磷未检出 未检出 胺菊酯联苯菊酯 未检出 未检出 安硫磷未检出 未检出 甲氰菊酯未检出 未检出 甲基对硫磷未检出 未检出 溴苯磷未检出 未检出 皮蝇磷马拉硫磷 未检出 未检出 顺式氯氟氰菊酯 未检出 未检出 甲拌磷砜未检出 未检出 吡唑硫磷未检出 未检出 粉锈宁毒死蜱 未检出 未检出 氯菊酯未检出 未检出 对硫磷未检出 未检出 蝇毒磷未检出 未检出毒壤磷未检出 未检出 氯氰菊酯未检出未检出地胺磷未检出 未检出 氰戊菊酯未检出 未检出 反式丙烯菊酯灭蚜磷未检出 未检出 溴氰菊酯未检出未检出 结论本实验采用加压流体萃取结合石墨化炭黑固相萃取小柱净化土壤和沉积物样品，联合气相色谱质谱连仪，内标法定量，建立了同时测定土壤和沉积物中种有机磷农药和种拟除虫菊酯类农药的定量检测方法。种有机化合物的检出限为 ，平均回收率分别为、，实验室内相对标准偏差（）分别为：、，实际样品测定中样品加标回收率分别为（土壤，加标量）、（沉积物，加标量 ）。实验结果表明，该方法具有操作简便、灵敏度高、精密度及准确性好等特点，可为土壤和沉积物中有机磷农药和拟除虫菊酯类农药的检测提供参考。第期 施玉格，等：加压流体萃取气相色谱质谱法测定土壤和沉积物中种有机磷类及种拟除虫菊酯类农药残留参考文献：严妍，谢飞固相萃取法测定生活用水中有机磷和拟除虫菊酯类农药残留绿色科技，（）：黄志，范磊快速溶剂萃取气相色谱法测定土壤中六六六和滴滴涕残留化工技术与开发，（）：贺红武有机磷农药产业的现状与发展趋势世界农药，（）：薛丽，钟艳梅固相萃取在线凝胶渗透色谱气相色谱质谱联用测定蔬菜干制品中的种有机磷和拟除虫菊酯残留现代食品科技，（）：吕天锋，张宝，鄊恩江，等水体中有机磷和有机氯农药应急监测方法研究中国测试，（）：中华人民共和国生态环境部，国家市场监督管理总局土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）：北京：中国标准出版社，贺锡雯，吕京有机磷类和拟除虫菊酯类农药的神经毒作用机理中国药理学和毒理学杂志，（）：赵玉琴，李丽娜，李建华常见拟除虫菊酯和有机磷农药对鱼类的急性与其联合毒性研究环境污染与防治，（）：王心如，何冬宁，石云，等有机磷与拟除虫菊酯类的急性联合毒性及其评价中国公共卫生，（）：郎印海，蒋新，赵振华，等土壤中种有机氯农药超声波提取方法研究环境科学学报，（）：张敏，张付海，汤传生土壤和河流沉积物中六六六和滴滴涕残留的测定中国环境监测，（）：杨永坛，陈士恒，史晓梅，等气相色谱法快速测定茶叶中有机氯、拟除虫菊酯和有机磷农药残留食品安全质量检测学报，（）：李欣分散固相萃取气相色谱质谱法测定土壤中种菊酯类农药的残留量干旱环境监测，（）：杨敏娜，秦兴秀，王来梁超高效液相色谱串联质谱法测定水中拟除虫菊酯类和有机磷农药残留环境监控与预警，（）：何敬，俞志刚，李琳溶剂萃取法分析个品种风信子花挥发性成分化学研究与应用，（）：环境保护部，环境监测分析方法标准制修订技术导则，（责任编辑李方）