郭曉辰，饒 竹，高 冉

(國家地質(zhì)實驗測試中心，北京 100037)

擬除蟲菊酯、有機氯、百菌清、毒死蜱是目前廣泛使用的農(nóng)藥，對人和環(huán)境具有一定毒性、持久性[1-2]。目前，針對肉類[3-6]、蔬果[5,7]、土壤[8-12]、蜂蜜[13]等對象的農(nóng)藥殘留研究居多，但針對地下水中多種類農(nóng)藥殘留同時測定的研究較少。地下水是重要的飲用水源和工農(nóng)業(yè)用水源[14-16]，加強城市地下水有機污染物調(diào)查是環(huán)境保護的迫切需求。目前，國內(nèi)外研究地下水中農(nóng)藥殘留的主要前處理方法為固相萃取、液液萃取等，方法檢出限可達到ng/L級別，但研究對象種類較為單一，難以實現(xiàn)多種類農(nóng)藥的同時分析。因此，建立一種準確快速、靈敏經(jīng)濟的擬除蟲菊酯、有機氯農(nóng)藥、百菌清、毒死蜱多殘留進行同時分析的方法，可提高分析效率，為地下水、地表水有機污染物監(jiān)測、處理和防治提供重要依據(jù)。

擬除蟲菊酯類[3,9,17]、有機氯[8,18-19]、百菌清[20]、毒死蜱[5,21]等常規(guī)分析方法主要有氣相色譜法和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。氣相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用法測定有機氯農(nóng)藥殘留可達到0.2 ng/mL[22]，常規(guī)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法儀器檢出限僅達到ng/mL級別，然而氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對于設(shè)備要求較高，不利于方法推廣使用。氣相色譜-電子捕獲檢測器(GC-ECD)則能充分利用擬除蟲菊酯類、有機氯、百菌清等農(nóng)藥具有的電負性，可以靈敏、穩(wěn)定地測定此多種類目標化合物，同時成本較低，是一種可以廣泛推廣、適合大批量樣品檢測的分析方法。但目前GC-ECD分析方法用來檢測這幾類化合物主要采用分類檢測，分析流程長、分析效率低。與此同時，擬除蟲菊酯類農(nóng)藥分子量較大、沸點較高，多種菊酯類農(nóng)藥存在異構(gòu)體，在氣相色譜柱中停留時間過長，導(dǎo)致靈敏度遠遠低于有機氯農(nóng)藥，同一分析流程很不匹配，這是分析該類化合物的難點。本文改進色譜柱種類、進樣口溫度、柱壓力控制方式、提取及凈化等條件，主要利用Agilent 7890氣相色譜的色譜柱程序升壓功能解決擬除蟲菊酯類低靈敏度的難題，實現(xiàn)了擬除蟲菊酯類、有機氯、百菌清等多類別農(nóng)藥的同時、快速、準確測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與主要設(shè)備

Agilent 7890A氣相色譜儀(美國Agilent公司)，配微池電子捕獲檢測器(μECD)。

固相萃取(SPE)裝置(美國Waters公司)。

氮吹儀，配備數(shù)控恒溫水浴(北京康林科技有限責(zé)任公司)。

ZD-4型調(diào)速多用振蕩器(江蘇金壇金城國勝實驗儀器廠)。

Heidolph2旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國海道爾夫有限公司)。

馬弗爐(天津市寶爾發(fā)電熱材料有限公司)。

1 L分液漏斗，配有聚四氟乙烯活塞。

1 L棕色玻璃樣品瓶，配有聚四氟乙烯蓋。

1.2 標準溶液和主要試劑

24種農(nóng)藥標準溶液：α-六六六、γ-六六六、β-六六六、δ-六六六、p,p’-DDE、o,p’-DDT、p,p’-DDD、p,p’-DDT混合標準溶液，濃度均為100 μg/mL，購自美國O2Si公司；六氯苯、七氯、百菌清、艾氏劑、毒死蜱、三氯殺螨醇、狄氏劑、聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯、滅蟻靈、三氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氯菊酯、高效氰戊菊酯、氟胺氰菊酯、溴氰菊酯：濃度均為100 μg/mL，購自農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所。

替代物標準溶液：2,4,5,6-四氯間二甲苯、二丁基氯菌酸酯混合溶液，濃度均為500 μg/mL，購自美國Sepulco公司，以正己烷配制為1.0 μg/mL備用。

24種農(nóng)藥混合標準溶液：將各標準溶液以一定比例配制于正己烷中，使六氯苯濃度為1.0 μg/mL，備用。

丙酮(純度95%，美國Fisher公司)；正己烷(純度95%，J&K Scientific公司)；二氯甲烷(純度99.9%，韓國Duksan公司)；甲醇(純度99.9%，J&K Scientific公司)；乙醚(純度99.5%，中國天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；乙酸乙酯(純度99.9%，J&K Scientific公司)。以上試劑均為HPLC純。

氯化鈉(純度≥99.5%)，無水硫酸鈉(純度≥99.0%)：均為分析純，購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司，均經(jīng)過馬弗爐700℃處理8 h，儲存于干燥器中備用。

Florisil小柱，1 g/6 mL(美國Supelco公司)。

1.3 樣品采集和處理

采用1 L棕色玻璃樣品瓶采集水樣，聚四氟乙烯蓋密封。采集完成后須低溫保存(4℃)，并盡快完成樣品分析。

1.4 實驗方法

1.4.1 樣品提取

于1 L分液漏斗中加入30 g氯化鈉，加入1000 mL水樣品，搖勻，加入40 μL替代物、50 mL正己烷，振蕩萃取5 min，靜置10 min，將水層收集于原樣品瓶中，有機相收集于平底燒瓶中，將水樣重新倒入分液漏斗中，取25 mL正己烷進行第二次萃取，而后取25 mL正己烷進行第三次萃取，將三次萃取有機相合并，進行旋蒸、氮吹濃縮，正己烷定容至1.0 mL，于GC-ECD上機檢測。如果地下水樣品污染較重，需凈化后測定。

1.4.2 樣品凈化

將樣品提取液濃縮至約5 mL后，以Florisil小柱進行凈化。使用10 mL正己烷-乙酸乙酯溶液(V/V，1∶1)活化小柱，10 mL正己烷洗滌小柱，上樣并接收，15 mL正己烷-乙酸乙酯溶液(V/V，1∶1)淋洗小柱并抽干。將收集液旋蒸、氮吹濃縮，正己烷定容至1.0 mL，于GC-ECD上機檢測。

1.4.3 色譜分析條件

分析色譜柱：RTX-CLPesticides 2(30 m×0.32 mm，0.25 μm，美國Restek公司)；進樣口溫度250℃，不分流進樣；檢測器溫度350℃，尾吹流量30 mL/min，進樣量1.0 μL。爐溫升溫程序：初始溫度90℃保持0.5 min，以30℃/min升溫至180℃保持2 min，以5℃/min升溫至200℃保持2 min，以10 ℃/min升溫至300℃保持3.5 min，以30℃/min升溫至320℃保持3 min。柱壓力變化程序：初始壓力62.1 kPa，保持22 min，以344.8 kPa/min升壓至96.6 kPa，保持5 min，以344.8 kPa/min降壓至62.1 kPa直至分析流程結(jié)束。由上述色譜條件可得到圖1所示的24種農(nóng)藥多殘留標準品色譜圖。

圖1 24種農(nóng)藥多殘留標準品色譜圖

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

對于多組分、多類別化合物分析，色譜柱的選擇非常重要。色譜柱填料類型、長度、直徑、液膜厚度都可能是影響化合物分類、響應(yīng)的重要因素。因此，為了達到較好分離效果，獲得較高靈敏度，對比了RTX-CLPesticides 2與DB-5MS色譜柱對目標化合物的分離特性。

實驗結(jié)果見圖2。從圖2看出DB-5MS色譜柱的分析時間較RTX-CLPesticides 2色譜柱短，但圖中A、B、C、D四組峰分離效果不如RTX-CLPesticides 2色譜柱。DB-5MS是通用型色譜柱，而RTX-CLPesticides 2是有機氯專用分析色譜柱，較前者對多組分、多類別目標化合物有更好的分辨率，因此本方法選用RTX-CLPesticides 2色譜柱進行分析。

圖2 RTX-CLPesticides 2色譜柱與DB-5MS色譜柱的色譜圖對比

2.2 色譜柱流量控制的優(yōu)化

2.2.1 色譜柱壓力的優(yōu)化

色譜柱壓力影響組分分離度、靈敏度。實驗測試了柱壓為48.3、62.1、82.8 kPa的色譜圖變化情況，圖3結(jié)果表明柱壓力越大，分析時間越短，峰響應(yīng)值越高，而隨著壓力的上升，分離度較晚流出組分下降。晚流出色譜柱組分易受到柱壓力變化的影響，而先流出組分對壓力變化不敏感。同時為保護色譜柱、節(jié)省載氣用量，因此，在本研究中色譜柱壓力選擇62.1 kPa。

圖3 柱壓力對分析靈敏度影響

2.2.2 階升柱壓的優(yōu)化

由于擬蟲菊酯類農(nóng)藥的沸點比較高，需要較高的色譜分離溫度，且流出色譜柱較晚。而色譜柱溫度升高會導(dǎo)致色譜峰展寬，同時高溫下色譜柱柱流失加劇，基線抬高，影響檢測靈敏度。薛慧峰[23]提出采用程序升壓方法可縮短分析流程，本文借鑒該方法，利用Agilent 7890氣相色譜檢測器具有的階升柱壓功能解決擬蟲菊酯類農(nóng)藥檢測的這一難題，提升晚流出時間段柱壓力，使高沸點化合物原本展寬的色譜峰變得更光銳，靈敏度隨之增加。如圖4所示，采用階升柱壓大大抑制了峰展寬，靈敏度大幅提高。由此可見，階升柱壓方式在縮短分析時間和解決高分子量物質(zhì)氣相色譜分析方面較傳統(tǒng)的恒壓控制方式更具優(yōu)勢。

圖4 變壓控制與恒壓控制色譜圖對比

2.3 進樣口溫度的優(yōu)化

目標物物化性質(zhì)決定了進樣口溫度的選擇。當(dāng)進樣口溫度為150℃時，晚流出色譜柱各組分由于未達到氣化溫度而不能被檢測，但先流出的組分由于分子量小、氣化溫度較低，可被檢測。當(dāng)進樣口溫度達到一定值后，全部組分可以流出，但響應(yīng)不再隨溫度變化而產(chǎn)生較大改變。以進樣口溫度250℃時各組分峰面積為基準，計算各個進樣口溫度狀態(tài)下各組分峰面積比例系數(shù)變化趨勢。晚流出色譜柱組分易受到進樣口溫度變化的影響，而先流出組分對進樣口溫度變化不敏感。由圖5可知，進樣口溫度250℃時為最優(yōu)分析條件，因此選擇該溫度為進樣口溫度條件。

2.4 液液萃取溶劑選擇

本方法涉及有機氯、有機磷和擬除蟲菊酯三類農(nóng)藥，其化合物物理化學(xué)性質(zhì)相差較大，采用單一填料的固相萃取柱富集很難獲得所有組分滿意度回收率，故本方法采用液液萃取方法富集地下水中的有機污染物。以正己烷、二氯甲烷為萃取溶劑，分別對24種農(nóng)藥進行了對比研究。實驗得到的加標實驗回收率對比圖見圖6。從圖6看出，正己烷進行液液萃取可得到較好加標回收率，二氯甲烷萃取加標回收率偏低。同時，李松等[14]在其研究中指出二氯甲烷毒性比正己烷強，容易造成實驗室二次污染，故二氯甲烷未作為萃取溶劑使用。因此，綜合以上結(jié)果，本方法選擇正己烷作為液液萃取溶劑。

圖6 萃取溶劑對目標物加標回收率的影響

2.5 固相萃取凈化

地下水一般比較潔凈，可以不需凈化，直接濃縮測定。但是對于污染較重的樣品需要凈化，去除干擾物。Florisil柱凈化是目前應(yīng)用較廣泛的一種凈化方法，它可除去色素、油脂等雜質(zhì)，減小對待測組分的干擾，保護GC-ECD儀器。因此，本課題對Florisil小柱固相萃取凈化情況進行了研究，對比考察了不同洗脫溶劑對目標物回收率的影響。當(dāng)選用正己烷-乙酸乙酯(V/V，1∶1)凈化時，目標物回收情況較好。

2.6 儀器線性方程、相關(guān)系數(shù)及方法檢出限

以24種農(nóng)藥混合標準溶液配制標準曲線，制作六氯苯濃度為0.50、2.50、15.0、25.0、50.0、100、200、500 ng/mL的標準曲線，經(jīng)GC-ECD分析得到線性方程、相關(guān)系數(shù)列于表1。由表1可知，24種農(nóng)藥儀器線性范圍較寬，且線性相關(guān)性較好。

表1 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、適用范圍及方法檢出限

2.7 方法加標回收率及精密度

為了考察方法檢出限、準確度和精密度，分別進行了地下水加標實驗。方法檢出限為添加檢出限附近濃度的待測目標物于1 L地下水樣品中按照建立的樣品測定方法進行樣品提取、儀器分析測定。根據(jù)美國EPA SW-846規(guī)定，按照三倍信噪比確定方法檢出限，4倍檢出限確定定量限。其方法檢出限見表1。方法準確度和精密度是采用低、中、高三個濃度水平7次1 L地下水加標實驗，各個組分及替代物回收率均達到要求，且精密度較好，實驗結(jié)果詳見表2。低濃度基體加標回收率范圍為80.3%～116%，精密度(RSD)范圍為1.5%～6.8%；中間濃度回收率范圍為79.9%～117%，RSD范圍為1.3%～7.6%；高濃度回收率范圍為85.7%～102%，RSD范圍為1.1%～6.8%。方法準確度、穩(wěn)定性可滿足分析要求。

表2 基質(zhì)加標回收率及精密度

3 樣品分析

將建立的分析方法應(yīng)用于山東、湖北、河北等某地實際地下水水樣分析。檢測結(jié)果表明：湖北某一個樣品檢測出α-六六六、γ-六六六、β-六六六、三氯殺螨醇等組分，檢測結(jié)果分別為3.87、4.32、6.85、27.0 ng/L；山東省兩個樣品檢出微量氯氰菊酯，檢測結(jié)果分別為217、98.4 ng/L。其他樣品未檢測到待測組分。

在實際樣品檢測中發(fā)現(xiàn)已被禁用的六六六、滴滴涕類農(nóng)藥檢出率較低，且均未超過地質(zhì)調(diào)查地下水污染目標檢出限要求，三氯殺螨醇、氯氰菊酯等限用或尚未被禁用的農(nóng)藥僅有個別檢出。以上數(shù)據(jù)表明，我國對農(nóng)藥管控措施在地下水保護方面起到了相當(dāng)大的作用，但部分地區(qū)地下水安全仍存在隱患。

4 結(jié)語

本文采用液液萃取-氣相色譜-微池電子捕獲檢測器建立并優(yōu)化了擬除蟲菊酯、有機氯、百菌清、毒死蜱等24種農(nóng)藥殘留分析方法，優(yōu)選了色譜柱、進樣口溫度、柱壓力控制方式、凈化方式等分析條件，實現(xiàn)了多種類農(nóng)藥殘留的快速、準確分析。

研究表明，在分析農(nóng)藥多殘留方面，有機氯專用色譜柱(RTX-CLPesticides 2)對多組分、多類別目標化合物有更好的分辨率，較通用型色譜柱(DB-5MS)更具分析優(yōu)勢。對于擬除蟲菊酯類高分子量、高沸點化合物，對進樣口溫度、柱壓力的敏感性較小分子量化合物更高，分析所需進樣口溫度不宜過低，且需要采用柱程序升壓技術(shù)來解決此類化合物因在氣相色譜柱中停留時間過長而導(dǎo)致的低靈敏度、峰拖尾等技術(shù)難題。方法靈敏、準確、經(jīng)濟，分析通量高，易于推廣，可完善地下水資源調(diào)查評價方法體系，為地下水、地表水有機污染物監(jiān)測提供重要依據(jù)。

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