吳俊學，關文碧，王 晨，張紅艷*

(中國農業(yè)大學理學院應用化學系，北京 100193)

氣相色譜-四級桿質譜分析土壤和玉米中精異丙甲草胺和特丁津的殘留

吳俊學，關文碧，王 晨，張紅艷*

(中國農業(yè)大學理學院應用化學系，北京 100193)

建立氣相色譜-質譜同時檢測土壤和玉米中精異丙甲草胺和特丁津的殘留分析方法。土壤和玉米樣品各10.0g經(jīng)10mL乙腈提取，50mg PSA凈化，以氣質聯(lián)用選擇離子定性和定量，操作簡單，精密度好，準確度高。土壤、玉米中精異丙甲草胺和特丁津0.01、0.05、0.1mg/kg三個濃度的添加回收率均在90.4%～108.5%之間，變異系數(shù)在1.9%～5.3%之間。

精異丙甲草胺；特丁津；氣相色譜-質譜；殘留分析；玉米；土壤

精異丙甲草胺(S-metolachlor)，是先正達公司研發(fā)的新一代酰胺類手性除草劑，是一種選擇性苗前除草劑，主要用于防除玉米、大豆、菜豆、棉花、花生等農作物田中的一年生雜草及某些闊葉雜草。精異丙甲草胺和某些闊葉雜草。精異丙甲草胺屬于手性化合物，由88%的S體和12%的R體組成，其主要生物活性成分是S體[1]，相比于除草劑異丙甲草胺(50%的S體和50%的R體)，精異丙甲草胺具有用量少，藥效高，對環(huán)境友好的優(yōu)點。近些年來，手性農藥安全使用及其相關農藥殘留問題成為人們日益關注的熱門話題，國外Kabler和Chen等[2]對水體中異丙甲草胺兩種異構體采用手性柱進行了液相色譜-串聯(lián)質譜分析，國內張大同等[3]對異丙甲草胺立體異構體在手性固定相上進行了采用高效液相色譜法分離。吳培等[4]對高效異丙甲草胺進行高效液相色譜手性分離分析。目前張玉婷[5]、宋國春[6]、賀敏[7-8]、曹鵬英[9-11]等報道了精異丙甲草胺在大豆、花生、葵花籽、菜豆、棉花、玉米和土壤中的殘留分析方法，這些方法操作步驟相對繁瑣，且使用較多的提取劑。

特丁津(terbutylazine)，主要用于玉米和高梁田的除草，以防治許多一年生植物和水生植物，由植物的根系吸收，抑制生物化學光合電子在光系統(tǒng)Ⅱ受體的運輸。目前可以檢索到橄欖油中特丁津的液相色譜/離子阱質譜和飛行時間質譜分析方法[12]，氣相色譜分析土壤、玉米以及甘蔗中三嗪類除草劑[13-15]以及高效液相色譜-質譜檢測法分析西紅柿中三嗪類除草劑[16]，同時國內還沒有關于特丁津在玉米中的相關殘留分析方法的報道。

精異丙甲草胺和特丁津皆為玉米田中特效除草劑，目前國內外均無關于此兩種農藥同時分析測定的相關報道，而且國內目前關于精異丙甲草胺的殘留分析還未見使用氣質的相關報道。本實驗在Anastassiades等[17]建立的QuEChERS方法基礎上，對已報道精異丙甲草胺的提取方法和凈化步驟進行改良，旨在建立氣質聯(lián)用同時測定土壤和玉米中的精異丙甲草胺和特丁津的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

土壤和玉米空白樣品均采自北京市海淀區(qū)冷泉試驗地。

1.2 儀器與設備

6890N-5975B inert XL EI MSD氣相色譜質譜聯(lián)用儀(配7683自動進樣器，分流/不分流進樣口及電子壓力自動控制(EPC)模式、化學工作站軟件Enhanced Chem Station G1701DA Revision D·03·00·611) 美國Agilent公司；VF-5MS色譜柱(30m×0.25mm，0.25μm) 美國Varian Scientific公司；QL-901型渦旋儀 江蘇海門市其林貝爾儀器制造有限公司；飛鴿牌TDL-40B高速離心機上海安亭科學儀器廠；LX-100手掌型離心機 江蘇海門市其林貝爾儀器制造有限公司；50mL和2mL塑料離心管及各種玻璃儀器。

1.3 方法

1.3.1 標準溶液的配制

準確稱取適量的特丁津、精異丙甲草胺標準品，各用丙酮配制成1000mg/L標準儲備溶液，再系列稀釋成100mg/L和10mg/L的標準溶液；定量移取上述10mg/L精異丙甲草胺和特丁津標準溶液，用乙腈配制2×10-6mg/L特丁津和2×10-6mg/L精異丙甲草胺的混合標準溶液儲存于－20℃冰箱中備用。

準確稱取TPP，用乙腈定配制成1000mg/L標準儲備溶液，使用時梯度稀釋成1mg/L的標準工作溶液。

1.3.2 樣品前處理

將土壤樣品陰干，粉碎除雜，過40目篩；將玉米籽粒研磨至粉面。樣品混勻四分法留樣，所有樣品均置于4℃冰箱中儲存。

又到重陽，這是個尊老敬老的節(jié)日。每到此時，版面上網(wǎng)絡里都要被老年人的話題占滿和刷屏。不過，有一個老年群體卻分明不受待見，那就是飽受詬病的“中國大媽”。

1.3.3 樣品的提取及凈化

準確稱取土壤、玉米面粉10.0g于50mL塑料離心管中，由于土壤、玉米面粉的水分含量較少，為了便于鹽析，還需加入5mL去離子水混勻。加入10mL乙腈和3.0g氯化鈉，渦旋提取2min后將離心管3800r/min離心5min，離心后取上清液1mL，待凈化。

在2mL塑料離心管中加入50mg PSA凈化劑和100mg無水硫酸鎂，將上清液1mL轉入離心管，在渦旋儀上渦旋30s進行分散固相萃取，然后使用掌式離心機離心5min，取上清液加內標物后待測。

1.3.4 內標物的加入

用乙腈配制1.0mg/L磷酸三苯酯標準溶液做內標物，取樣本凈化后的上清液0.45mL裝入進樣瓶中，再加入TPP溶液0.05mL，得到TPP的終質量濃度為0.1mg/L，本實驗對所有待測物統(tǒng)一使用TPP終質量濃度為0.1mg/L進行內標校正。

1.3.5 儀器條件

氣相色譜條件：載氣：氦氣(99.999%)；吹掃流速：60mL/min，吹掃時間：1.5min；柱流速：1.0mL/min；進樣量：1.0μL，不分流進樣；進樣口溫度：250℃；色譜柱升溫程序：初始溫度80℃，保持1min，以20℃/min升溫至260℃，保持5min。

質譜條件：電子轟擊離子源(EI)，單四極桿質量分析器，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，傳輸線溫度280℃。全掃描模式(SCAN)：掃描范圍m/z 50～450，確定待測化合物掃描離子、保留時間及檢測有無基質干擾。溶劑延遲4min，SIM模式選擇離子：精異丙甲草胺m/z 162、238、146、240，特丁津選擇離子m/z 214、173、216、229，磷酸三苯酯選擇離子m/z 326、325，駐留時間：50ms，TPP定量離子：m/z 326，精異丙甲草胺定量離子：m/z 162，特丁津定量離子：m/z 214。

2 結果與分析

2.1 特征碎片離子的選擇

取精異丙甲草胺、特丁津和TPP的標準工作溶液(其中精異丙甲草胺、特丁津5mg/L，TPP為1mg/L)進行m/z 50～450質量范圍內的全掃描(SCAN)，精異丙甲草胺和特丁津的總離子流色譜圖和質譜圖見圖1。TPP的保留時間為10.26min，精異丙甲草胺的保留時間為8.04min，特丁津的保留時間為6.95min。TPP和特丁津的質譜圖可以與NIST譜庫提供的標準圖譜對比得到驗證，m/z 326、m/z 325兩個離子豐度最大，可作為TPP的定性離子，分子離子m/z 326為定量離子；m/z 214、173、216、229作為特丁津的定性離子，其中基峰m/z 214作為定量離子。由于標準譜庫里沒有精異丙甲草胺的質譜圖，進行了裂解機理分析及各碎片信號指認。選取了高質量數(shù)的m/z 162、146和m/z 238，以及m/z 238的同位素離子m/z 240進行定性，豐度最高的m/z 162為定量離子。

圖1 精異丙甲草胺、特丁津總離子流圖(TIC)和質譜圖Fig.1 Total ion current and spectra of S-metolachlor and terbutylazine

2.2 樣本前處理方法的選擇

Anastassiades等[9]在基質固相分散的基礎上建立了分散固相萃取法，并用于GC-MS農藥殘留分析，目前采用此種技術進行農藥多殘留分析的報道已經(jīng)很成熟，本實驗對QuEChERS方法進行改進，將提取溶劑乙腈和NaCl同時加入裝有樣品的離心管中進行渦旋提取，使樣品的提取更簡便；而樣品的凈化則采取了50mg PSA，PSA具有弱的陰離子交換能力，有利于吸附樣品基質中的有機酸、糖以及色素，能完全滿足目標化合物質譜的選擇離子監(jiān)測。

2.3 線性關系的測定

為避免基質效應的影響，實驗中所有的標準曲線均由相應的基質空白溶液配制。將2mg/L精異丙甲草胺、特丁津混合標準溶液用土壤空白提取液和玉米面粉空白提取液梯度稀釋，并加入內標物，使內標物終質量濃度均為0.1mg/L，精異丙甲草胺、特丁津的土壤基質標準溶液終質量濃度為0.001、0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2mg/L，精異丙甲草胺、特丁津的玉米質標準溶液終質量濃度為0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2mg/L，在儀器條件下進行測定，以精異丙甲草胺、特丁津標準溶液濃度對應精異丙甲草胺、特丁津峰面積與內標物峰面積的比值作圖，線性關系良好，見圖2。

圖2 精異丙甲草胺、特丁津土壤、玉米基質標準曲線圖Fig.2 Calibration curve of S-metolachlor and terbutylazine

2.4 添加回收實驗

表1 精異丙甲草胺、特丁津在土壤、玉米中的添加回收率Table 1 Recoveries of S-metolachlor and terbutylazine spiked in soil and maize

準確稱取10.0g空白土壤和玉米樣品準確加入一定添加量的精異丙甲草胺、特丁津混合標準溶液，進行0.01、0.05、0.10mg/kg三個添加量的添加回收實驗，待靜置30min后按照1.3.3、1.3.4節(jié)方法處理并加入內標物，由于質譜在電離和掃描過程中存在基質效應的影響，故采用基質匹配的標準溶液來補償基質效應以計算添加回收率，回收率結果見表1。回收率均在90.4%～108.5%之間，變異系數(shù)在1.9%～5.3%之間。

3 結 論

GC-MS同時檢測土壤和玉米中的精異丙甲草胺和特丁津的農藥殘留含量，前處理方法操作簡單便捷，回收率在90.4%～108.5%之間，準確度高；變異系數(shù)在1.9%～5.3%之間，精密度好。所建立方法的最小檢出限為0.01mg/kg，低于歐盟規(guī)定的玉米中精異丙甲草胺的最大殘留限量值0.05mg/kg(目前沒有檢索到特丁津在玉米中的最大殘留限量值)，能夠滿足農藥殘留檢測的要求。

[1] DALE L S, GALEN B, DAVID B W, et al. Soil dissipation and biological activity of metolachlor and S-metolachlor in five soils[J]. Pest Manag Science, 2006, 62(7): 617-623.

[2] KABLER A K, CHEN Sunmao. Determination of the 1,S and 1,R diastereomers of metolachlor and S-metolachlor in water by chiral liquid chromatography-mass spectrometry/mass spectrometry (LC/MS/MS)[J].J Agric Food Chem, 2006, 54(17): 6153-6158.

[3] 張大同, 徐秀珠, 蔡小軍, 等. 異丙甲草胺立體異構體在高效液相色譜法手性固定相上的分離[J]. 分析化學, 2004, 32(2): 191-194.

[4] 吳培, 林波, 劉敬民. 高效異丙甲草胺高效液相色譜手性分離分析[J]. 農藥, 2008, 47(9): 655-656.

[5] 張玉婷, 郭永澤, 劉磊, 等. 精-異丙甲草胺在大豆及土壤中的殘留動態(tài)[J]. 農藥, 2008, 47(2): 130-131; 139.

[6] 宋國春, 于建壘, 李瑞娟, 等. 精異丙甲草胺在花生和土壤中的殘留[J]. 農藥, 2008, 47(8): 598-600.

[7] 賀敏, 賈春虹, 余平中, 等. 土壤和葵花籽中精異丙甲草胺的殘留分析[J]. 農藥, 2009, 48(12): 902-903.

[8] 賀敏, 余平中, 陳莉, 等. 精異丙甲草胺在菜豆和土壤中的殘留分析[J]. 中國農學通報, 2010, 26(1): 248-251.

[9] 曹鵬英, 薄瑞, 韓麗君, 等. 精異丙甲草胺在土壤中的吸附行為及環(huán)境影響因素研究[J]. 農藥學學報, 2007, 9(2): 159-164.

[10] CAO Pengying, WANG Xiangyun, LIU Fengmao, et al. Dissipation and residue of S-metolachlor in maize and soil[J]. Bull Environ Contam Toxicol, 2008, 80(5): 391-394.

[11] CAO Pengying, LIU Fengmao, WANG Suli, et al. GC-ECD analysis of S-metolachlor (Dual Gold) in cotton plant and soil in trial field[J].Environ Monit Assess, 2008, 143(1/3): 1-7.

[12] FERRER I, THURMAN M, ZWEIGENBAUM J. 液相色譜/離子阱質譜和飛行時間質譜分析橄欖油中的特丁津除草劑[J]. 環(huán)境化學,2005, 24(6): 735-738.

[13] 李衛(wèi)建, 聶志強, 蔡彥明, 等. 氣相色譜法同時測定土壤中的13種三嗪類除草劑殘留的方法研究[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2009, 28(1):211-215.

[14] 彭金云, 韋良興, 農克良, 等. 基質固相分散氣相色譜法測定甘蔗中三嗪類除草劑[J]. 分析實驗室, 2010, 29(6): 49-52.

[15] 張敬波, 姜文鳳, 董振霖, 等. 氣相色譜法同時測定玉米中 種三嗪類除草劑的殘留量[J]. 色譜, 2006, 24(6): 648-651.

[16] 張廣舉, 李光浩, 海華. 西紅柿中三嗪類農藥的殘留檢測[J]. 環(huán)境化學, 2007, 26(6): 862-863.

[17] ANASTASSIADES M, LEHOTAY S J, STAJNBAHER D, et al. Fast and easy multiresdue method empolying acetonitrile extraction/partitioning and “dispersive solid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in product[J]. Journal of AOAC International , 2003,86(2): 412-431.

Determination of S-metolachlor and Terbutylazine Residues in Soil and Corn by Gas Chromatography-Quadrupole Mass Spectrometry

WU Jun-xue，GUAN Wen-bi，WANG Chen，ZHANG Hong-yan*
(Department of Applied Chemistry, College of Science, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

An internal standard method for the determination of S-metolachlor and terbutylazine residues in soil and corn by gas chromatography-quadrupole mass spectrometry was developed. S-metolachlor and terbutylazine were extracted with acetonitrile by vortex and cleaned-up with base sorbent (primary secondary amine exchange material- PSA). The recoveries of S-metolachlor and terbutylazine in soil and corn were between 90.4% and 108.5%, and the relative standard deviations (RSDs)were between 1.9% and 5.3%, respectively.

S-metolachlor；terbutylazine；gas chromatography-mass spectrometry；residue analysis；corn；soil

X592

A

1002-6630(2011)10-0163-04

2010-08-24

吳俊學(1988—)，女，碩士研究生，研究方向為農藥殘留分析。E-mail：wuxue0728@126.com

*通信作者：張紅艷(1970—)，女，副教授，博士，研究方向為農藥殘留分析與環(huán)境毒理。E-mail：hongyan@cau.edu.cn