左海英，張 琳，劉 菲

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083；2．中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北 正定 050803)

三嗪類除草劑是早在20世紀(jì)50年代推出的傳統(tǒng)除草劑之一。它通過(guò)光合系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)以D1蛋白為靶標(biāo)，抑制植物的光合作用而發(fā)揮作用，這類除草劑曾在農(nóng)業(yè)上被廣泛應(yīng)用，但其用量較大，殘留較長(zhǎng)。酰胺類除草劑是一種高效的觸殺性除草劑，該類化合物具有高生物活性、高選擇性，推廣使用劑量下對(duì)作物安全，在植物體內(nèi)或土壤中易降解。這些農(nóng)藥由于地表徑流，常造成地表水污染，并對(duì)人類、動(dòng)植物和水生生物造成不利影響(干擾人類內(nèi)源激素等)[1-4]。因此，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(US EPA)將莠去津、西瑪津等三嗪類除草劑列入優(yōu)先控制污染物名單，規(guī)定飲用水中莠去津含量不得超過(guò)3 μg/L，西瑪津含量不得超過(guò)4 μg/L。歐盟規(guī)定飲用水中單一農(nóng)藥濃度不得超過(guò)0.1 μg/L,總濃度不得超過(guò)0.5 μg/L。我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)則規(guī)定地表水中莠去津的標(biāo)準(zhǔn)限值為2 μg/L。美國(guó)對(duì)丁草胺、乙草胺、異丙草胺等酰胺類除草劑也有極為嚴(yán)格的管理，例如對(duì)異丙甲草胺曾一度停止使用。

目前，檢測(cè)水中有機(jī)污染物殘留的前處理方法主要有液液萃取[5-7]、固相萃取[8-12]、加速溶劑萃取[13-15]等。液液萃取法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，但有機(jī)溶劑消耗量大，對(duì)環(huán)境和操作人員的污染較大，而且操作過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，正逐漸被淘汰。固相萃取雖然較難掌握(相對(duì)液液萃取)，但是不需要大量的萃取溶劑(只需要少量的洗脫溶劑)，處理過(guò)程中也不會(huì)產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，因此固相萃取水中半揮發(fā)性有機(jī)物得到了廣泛的推廣。在儀器分析方面，主要有氣相色譜儀(GC)[16-17]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)[7,13,18]、高效液相色譜儀(HPLC)[19-21]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS)[22-25]等。沸點(diǎn)較高的半揮發(fā)性有機(jī)物需經(jīng)過(guò)衍生以后才能使用GC-MS或LC-MS測(cè)定；液相色譜儀雖然可以濃縮后直接進(jìn)樣檢測(cè)，但是在定性方面具有一定的缺陷。因此，LC-MS既可以濃縮后直接進(jìn)樣檢測(cè)，在定性方面又具有優(yōu)勢(shì)，是水中半揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)的不錯(cuò)選擇。

本文應(yīng)用固相萃取方法處理樣品，采用快速液相色譜柱，液相色譜-質(zhì)譜法快速測(cè)定地下水中14種三嗪類和2種酰胺類除草劑(吡草胺、異丙草胺)。實(shí)驗(yàn)考察了定量離子掃描時(shí)間、富集柱洗脫溶劑、凈化柱等因素對(duì)三嗪類和酰胺類除草劑測(cè)定的影響，以滿足日常檢測(cè)工作的需要。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與主要試劑

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(液相色譜：型號(hào)LC-20AD，日本島津公司；質(zhì)譜：型號(hào)3200Q，美國(guó)AB公司)。K-D濃縮裝置(美國(guó)Supelco公司)，C18固相萃取柱(美國(guó)Supelco公司)，氟羅里硅土柱(1 g，6 mL，美國(guó)Varian公司)，硅膠柱(1 g，6 mL，美國(guó)Varian公司)。

標(biāo)準(zhǔn)品：莠滅凈、阿特拉津、氰草津、去乙基阿特拉津、去異丙基阿特拉津、環(huán)嗪酮、吡草胺、異丙草胺、嗪草酮、撲滅通、撲草凈、撲滅津、另丁津、西瑪津、草凈津、特丁津。以上標(biāo)準(zhǔn)購(gòu)自美國(guó)Supelco公司。

二氯甲烷、丙酮、甲醇：均為農(nóng)殘級(jí)(美國(guó)TEDIA公司)；氯化鈉(優(yōu)級(jí)純，北京化工廠)；無(wú)水硫酸鈉(優(yōu)級(jí)純，天津市巴斯夫化工有限公司)。

1.2 樣品前處理

依次用5 mL二氯甲烷、5 mL甲醇和5 mL 純水活化C18小柱，然后上樣，用活化后的C18小柱富集，用二氯甲烷-丙酮(體積比4∶1)洗脫，洗脫液液經(jīng)無(wú)水硫酸鈉脫水后，K-D濃縮裝置濃縮至約1 mL，氮吹至近干態(tài)，補(bǔ)加甲醇至1 mL，上機(jī)待測(cè)。

1.3 氣相色譜-質(zhì)譜分析條件

1.3.1 色譜條件

液相色譜柱：島津Shim-Pack XR-ODS(2.0 mm×50 mm,粒徑2.2 μm)；流動(dòng)相：A相為水(0.1%甲酸)，B相為甲醇(0.1%甲酸)，流速0.5 mL/min，流動(dòng)相梯度洗脫程序見表1。

表1 流動(dòng)相梯度洗脫程序

1.3.2 質(zhì)譜條件

電噴霧離子源，正離子掃描方式，電噴霧電壓4500 V，離子源溫度650℃，霧化氣流速：60 L/min、60 L/min (兩路)，氣簾氣流速25.0 L/min。定量離子對(duì)、定性離子對(duì)、去簇電壓(CE)和碰撞氣能量(DP)見表2。

表2 質(zhì)譜檢測(cè)條件

2 結(jié)果與討論

2.1 固相萃取柱的選擇

選用Varian C18柱、CNW Poly-Sery PSD柱、Merck LiChrolut EN柱、Waters Oasis HLB柱4種小柱，進(jìn)行目標(biāo)化合物固相萃取的回收率對(duì)比實(shí)驗(yàn)。C18柱吸附劑為硅膠上鍵合十八烷基，用于反相萃取，適合非極性化合物到中等極性化合物，Poly-SeryPSD作為一種高交聯(lián)度、中性的、特殊潔凈的苯乙烯/二乙烯苯共聚物，通常用于反相條件下保留含有親水基團(tuán)的疏水性化合物，而Merk LiChrolut EN固相萃取小柱的填料為苯乙烯二乙烯基苯共聚物(PS-DVB )，Waters Oasis HLB柱采用的是親水親脂平衡的水可浸潤(rùn)性反相吸附劑。這兩種小柱均有較大的比表面積，是C18柱吸附能力的數(shù)倍或數(shù)十倍。具體數(shù)據(jù)見表3，由表3可知，本文選用Waters Oasis HLB柱。

表3 固相萃取小柱的回收率對(duì)比

2.2 富集柱洗脫溶劑的選擇

相似相溶是有機(jī)化學(xué)中最基本的原理之一，根據(jù)這一原理，采用不同洗脫溶劑對(duì)本方法中的目標(biāo)化合物進(jìn)行洗脫，各目標(biāo)化合物回收結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，對(duì)于三嗪類除草劑，采用正己烷洗脫時(shí)，回收率較低，只有60%左右，采用一定極性的溶劑(含混合溶劑)時(shí)，回收率均在70%以上，部分項(xiàng)目能夠達(dá)到90%左右；對(duì)于酰胺類除草劑，采用非極性的正己烷或弱極性的二氯甲烷時(shí)，其回收率基本在80%以下，采用二氯甲烷-丙酮混合溶劑(V∶V=4∶1)時(shí)，回收率明顯升高，采用極性較大的二氯甲烷-丙酮(V∶V=1∶4)或純丙酮溶劑時(shí)，回收率達(dá)到較高水平，基本保持在80%以上。

表4 不同洗脫條件對(duì)回收率的影響

2.3 凈化柱的選擇

在萃取的過(guò)程中，一些干擾物質(zhì)可能會(huì)被一起萃取出來(lái)，由于質(zhì)譜是一種靈敏度很高的檢測(cè)器，這些共萃取物有可能使基線升高甚至影響目標(biāo)化合物的定性和定量。常用的商用凈化柱有氟羅里硅土柱、石墨炭黑柱和硅膠柱等。硅膠具有比表面積大、孔隙率高、吸附能力強(qiáng)等性質(zhì)，對(duì)極性大分子物質(zhì)具有較強(qiáng)的親和能力，常用來(lái)分離凈化土壤中的有機(jī)氯和多環(huán)芳烴化合物[26]。氟羅里硅土是環(huán)境樣品中農(nóng)藥殘留量測(cè)試過(guò)程中最常用的一種凈化劑，其凈化機(jī)制主要是對(duì)不同極性組分吸附強(qiáng)弱程度不一。首先將吸附性弱的干擾組分淋洗排出，再選擇適當(dāng)極性的活脫液將待測(cè)組分選擇性地從吸附柱中洗脫出來(lái)，而吸附性強(qiáng)的干擾組分依然留在柱中，最終達(dá)到凈化待測(cè)組分的目的。石墨炭黑柱多用于色素的去除。本方法主要用于地下水，多數(shù)情況下不需要去除色素，因此采用氟羅里硅土柱和硅膠柱分別對(duì)萃取后的水樣進(jìn)行凈化，結(jié)果如表5所示。由表5的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，凈化前目標(biāo)化合物的回收率普遍偏高，經(jīng)氟羅里硅土柱凈化后，目標(biāo)化合物的回收率降低到合理水平，但是經(jīng)硅膠柱凈化后，吡草胺和異丙草胺的回收率仍偏高，因此本方法采用氟羅里硅土柱對(duì)萃取液進(jìn)行凈化。

表5 不同凈化條件對(duì)回收率的影響

2.4 定量離子掃描時(shí)間的影響

為了提高儀器的穩(wěn)定性，本方法中質(zhì)譜的掃描時(shí)間采用定量定性離子掃描時(shí)間不同的方式。本方法對(duì)比了定量定性離子掃描時(shí)間相同與不同對(duì)目標(biāo)化合物響應(yīng)信號(hào)(以目標(biāo)化合物的峰面積為參考)的影響。當(dāng)定量離子與定性離子的掃描時(shí)間相同時(shí)，設(shè)定掃描時(shí)間為20 s；當(dāng)定量離子與定性離子的掃描時(shí)間不同時(shí)，設(shè)定定量離子的掃描時(shí)間為30 s，定性離子的掃描時(shí)間為15 s。在兩種掃描方式下，分別測(cè)定7個(gè)相同濃度的樣品，對(duì)比同一目標(biāo)化合物在兩種掃描方式的響應(yīng)信號(hào)可知：適當(dāng)延長(zhǎng)定量離子的掃描時(shí)間，可以降低大部分目標(biāo)化合物的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，因此可以提高儀器的穩(wěn)定性(見表6)。

表6 兩種掃描方式下目標(biāo)化合物的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)比

2.5 方法的準(zhǔn)確度、精密度和檢出限

取1 L純水，加入目標(biāo)化合物，使其濃度分別為0.50 μg/L、1.50 μg/L、5.00 μg/L，按照前面所述要求進(jìn)行樣品前處理后，上機(jī)測(cè)定。考察7個(gè)平行樣品的平均回收率、精密度(RSD)，并根據(jù)0.50 μg/L樣品的10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算固相萃取法的方法檢出限，所得結(jié)果列于表7～表9。在低、中、高三種添加濃度下，回收率均滿足要求，目標(biāo)化合物的檢出限均小于0.40 μg/L。

3 實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)地下水中半揮發(fā)性有機(jī)污染物的取樣標(biāo)準(zhǔn)，采集河北正定地下水樣品，進(jìn)行實(shí)際樣品檢測(cè)，并進(jìn)行加標(biāo)樣品和空白監(jiān)控樣品的質(zhì)量監(jiān)控，結(jié)果表明：正定地下水樣品中沒(méi)有目標(biāo)化合物檢測(cè)，空白監(jiān)控樣品無(wú)目標(biāo)化合物檢出，加標(biāo)監(jiān)控樣品中各目標(biāo)化合物的回收率在81.3%～110.6%，滿足質(zhì)量監(jiān)控的要求。

表7 目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確度、精密度和檢出限(加標(biāo)濃度為0.50 μg/L)

表8 目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確度和精密度(加標(biāo)濃度為1.50 μg/L)

表9 目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確度和精密度(加標(biāo)濃度為5.00 μg/L)

4 結(jié)語(yǔ)

本文以HLB柱為固相萃取柱，以二氯甲烷-丙酮混合液(V∶V=4∶1)為洗脫試劑，氟羅里硅土柱為凈化柱，采用液相色譜-質(zhì)譜法能在5.10 min內(nèi)檢測(cè)出水體中14種三嗪類和2種酰胺類除草劑。14種三嗪類除草劑和2種酰胺類除草劑的檢出限均小于0.40 μg/L。

本方法雖然色譜峰重疊較多，但方法操作簡(jiǎn)便，儀器分析時(shí)間為5.10 min，與現(xiàn)有的高效液相色譜儀器分析時(shí)間(15 min以上)[27]相比，儀器檢測(cè)時(shí)間短，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，檢出限低，能夠滿足日常環(huán)境水樣中農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)的需要。

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