韓典峰，宮向紅，劉小靜，任利華，喬　丹，羅晶晶，徐英江*，肖雷雷

(1.山東省海洋資源與環(huán)境研究院，山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東　煙臺(tái)　264006；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上?！?01306；3.中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所，海岸帶生物學(xué)與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東　煙臺(tái)　264003)

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固相萃取/氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定海水中16種除草劑

韓典峰1，宮向紅1，劉小靜1，任利華1，喬丹2，羅晶晶1，徐英江1*，肖雷雷3

(1.山東省海洋資源與環(huán)境研究院，山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東煙臺(tái)264006；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306；3.中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所，海岸帶生物學(xué)與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東煙臺(tái)264003)

建立了同時(shí)測(cè)定海水中16種除草劑的氣相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)方法。樣品用固相萃取儀過HLB柱濃縮、凈化，洗脫液氮吹至近干，乙酸乙酯定容，用氣相色譜質(zhì)譜儀選擇離子監(jiān)測(cè)模式(SIM)進(jìn)行檢測(cè)，外標(biāo)法定量。該方法中草凈津、二甲戊樂靈的檢出限為10.0 ng/L，其余14種除草劑的檢出限為5.0 ng/L；草凈津、二甲戊樂靈的線性范圍為4.0～200 μg/L，其余14種除草劑的線性范圍均為2.0～100 μg/L；方法加標(biāo)回收率為78.3%～115.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.4%～9.9%。該方法操作簡(jiǎn)單，精確度高，適用于海水中16種除草劑的定性定量檢測(cè)。

除草劑；海水；氣相色譜-質(zhì)譜法；固相萃取

除草劑是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的生產(chǎn)資料，自1942年首個(gè)有機(jī)化學(xué)除草劑問世以來，除草劑已發(fā)展出400多個(gè)品種[1]。目前，我國登記的化學(xué)除草劑有80余種，分屬于12個(gè)化學(xué)類別，約占農(nóng)藥市場(chǎng)份額的44%[2]。除草劑在為人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，其負(fù)面影響也日益突顯。研究表明，除草劑影響浮游、底棲植物的光合作用和固氮作用，進(jìn)而擾亂生態(tài)環(huán)境中的種群結(jié)構(gòu)[3-5]。三嗪類除草劑阿特拉津可長期存在于作物、環(huán)境水體和土壤中[6]，對(duì)環(huán)境水體中藻類、動(dòng)植物造成不利影響[7-9]。酰胺類除草劑異丙甲草胺對(duì)斜生柵藻和普通核小球藻具有生態(tài)毒性[10]，高濃度的丁草胺對(duì)杜氏鹽藻有生長抑制作用[11]，美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)已將乙草胺列入致癌可能性名單[12]。

除草劑主要通過液液萃取[13]、固相萃取[14]等方法進(jìn)行提取凈化，常用的檢測(cè)方法有氣相色譜法[15]、液相色譜法[16]、氣相色譜-質(zhì)譜法[17-18]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[19-20]等，研究對(duì)象以農(nóng)產(chǎn)品和食品中除草劑的殘留檢測(cè)居多。近年來，我國已逐步建立起農(nóng)產(chǎn)品和食品中部分除草劑的限量標(biāo)準(zhǔn)，但未對(duì)漁業(yè)水質(zhì)、海洋水體作出明確限定，因此建立和完善海水中除草劑的檢測(cè)方法顯得尤為重要。本方法采用固相萃取/氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定海水中的16中除草劑，方法簡(jiǎn)便高效、靈敏，可用于海水樣品中除草劑的快速檢測(cè)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

6890N/5973N氣相色譜-質(zhì)譜儀(美國Agilent公司)；ASPEC GX-274自動(dòng)固相萃取儀(法國Gilson公司)；N-EVAPTM112氮吹儀(美國Organomation Associates公司)；Milli-Q Gradient超純水儀(美國Millipore公司)。

甲醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯(色譜級(jí)，德國Merck公司)；HLB固相萃取柱(60 mg/3 mL)、MCX固相萃取柱(60 mg/3 mL)購自美國Waters公司；C18固相萃取柱(500 mg/3 mL，美國Varian公司)；實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

撲滅津、阿特拉津、特丁津、西瑪津、環(huán)草津、草凈津、敵草凈、撲草凈、莠滅凈、西草凈、甲草胺、異丙甲草胺、乙草胺、丙草胺、丁草胺和二甲戊樂靈16種標(biāo)準(zhǔn)品：純度均大于98.5%(莠滅凈的純度大于96.0%)，購于德國Dr.Ehrenstorfer公司。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取0.010 g 標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇溶解，定容至100 mL，配制成100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，使用前以乙酸乙酯稀釋至所需質(zhì)量濃度。

1.2樣品的前處理

準(zhǔn)確量取500 mL海水，用抽濾裝置過0.45 μm混合纖維素濾膜，加入20 mL甲醇混勻，用自動(dòng)固相萃取儀過HLB小柱(甲醇3 mL、純水5 mL活化)進(jìn)行富集，然后用5 mL純水淋洗，5 mL正己烷-丙酮(體積比1∶1)混合溶液洗脫，洗脫液于氮吹儀上40 ℃吹至近干，以1 mL乙酸乙酯定容上機(jī)。

1.3儀器條件

1.3.1色譜條件色譜柱：J&W DB-17石英毛細(xì)柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣(高純He)流速1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度260 ℃，不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1 μL；升溫程序：50 ℃保持1 min，以20 ℃/min升至200 ℃，保持10 min，再以10 ℃/min升至240 ℃，最后以30 ℃/min升至300 ℃，保持3 min。

1.3.2質(zhì)譜條件電子轟擊(EI)離子源；電子能量70 eV；接口溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；溶劑延遲10 min，選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)模式。

2　結(jié)果與討論

2.1固相萃取條件的優(yōu)化

固相萃取因?qū)嶒?yàn)條件簡(jiǎn)單、凈化能力強(qiáng)而被廣泛用于水樣的前處理。固相萃取柱的選擇主要取決于樣品類型和被測(cè)物的性質(zhì)，本方法比較了C18柱、HLB柱、MCX柱3種固相萃取柱對(duì)海水中16種除草劑的萃取效果。由于C18柱屬于傳統(tǒng)反相柱，對(duì)本方法中的16種除草劑均有吸附，但部分除草劑(撲草凈、莠滅凈)的回收率低于60%，不能滿足實(shí)驗(yàn)要求。MCX柱是混合陽離子交換吸附柱，非極性溶劑上樣會(huì)降低目標(biāo)物在柱填料中的吸附作用，降低回收率；極性溶劑上樣又不利于弱極性的三嗪類除草劑被MCX柱吸附，導(dǎo)致回收率低[21]。HLB柱是親水-親脂型反相固相萃取柱，吸附量大，可用于酸性、中性、堿性物質(zhì)的通用性吸附，其對(duì)16種除草劑的回收率均大于75%，故選為本方法的固相萃取柱。

在使用固相萃取儀過HLB柱時(shí)，大量的水樣通過固相萃取材料，會(huì)導(dǎo)致已平衡的固相萃取柱表面的碳鏈萎縮，萃取表面積減少，萃取效率降低，因此需加入少量水溶性有機(jī)溶劑(如甲醇等)混勻后過柱。但由于甲醇是良好的洗脫劑，過量加入會(huì)使目標(biāo)物在吸附過程中損失，所以甲醇的加入量一般為總體積的1%～5%[22]。在反相固相萃取中，一般選擇對(duì)目標(biāo)物溶解度高的有機(jī)溶劑作為洗脫劑，同時(shí)要考慮溶劑的選擇性、極性及洗脫強(qiáng)度，對(duì)于采用GC-MS檢測(cè)的化合物，應(yīng)選擇易揮發(fā)的非極性溶劑作洗脫劑(如正己烷、氯仿等)，本方法選用正己烷-丙酮(體積比1∶1)混合溶液為洗脫劑，測(cè)試結(jié)果基本滿足實(shí)驗(yàn)要求。

圖1　16種除草劑標(biāo)準(zhǔn)溶液(40.0 μg/L)的選擇離子 監(jiān)測(cè)總離子流圖Fig.1　Total ion chromatogram of 16 herbicides(40.0 μg/L) standard solution in SIM mode the peak number(1-16) denoted were the same as that in Table 1

2.2儀器條件的優(yōu)化

分別將每種除草劑的標(biāo)準(zhǔn)溶液和16種除草劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在掃描模式(SCAN)下進(jìn)行測(cè)定，確定其質(zhì)譜結(jié)構(gòu)信息和保留時(shí)間，選擇豐度高、碎片質(zhì)量較大、干擾少的離子作為定量和定性離子(見表1)；根據(jù)選擇的定量和定性離子，將16種除草劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)模式下進(jìn)樣，進(jìn)一步優(yōu)化質(zhì)譜條件，進(jìn)行定量分析。以乙草胺為例，先通過SCAN模式確定其保留時(shí)間為14.926 min，特征離子為m/z162，234，223，選取其中豐度最高的m/z162作為定量離子；繼續(xù)使用SIM模式，只掃描m/z162，234，223特征離子用于定性和定量分析，可有效提高方法的靈敏度。16種除草劑標(biāo)準(zhǔn)溶液在SIM模式下的總離子流圖見圖1。

表1　16種除草劑的保留時(shí)間、相對(duì)分子質(zhì)量、定量離子及定性離子

2.3線性關(guān)系

在優(yōu)化條件下，分別配制不同濃度的16種除草劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中草凈津、二甲戊樂靈標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度依次為4.0，10.0，50.0，100，200 μg/L，其余除草劑標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度依次均為2.0，5.0，10.0，50.0，100 μg/L。將標(biāo)準(zhǔn)序列用優(yōu)化后的選擇離子監(jiān)測(cè)方法上機(jī)測(cè)定，得到草凈津、二甲戊樂靈的線性范圍為4.0～200 μg/L，其余14種除草劑的線性范圍均為2.0～100 μg/L，16種除草劑的相關(guān)系數(shù)均不小于0.999 0(見表2)。

表2　16種除草劑的線性方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)、平均回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

*:Y.peak area,X.content of herbicides(ng/L)

圖2　加標(biāo)海水樣品(80.0 ng/L)的色譜圖Fig.2　Chromatogram of spiked(80.0 ng/L) seawater sample the peak number(1-16) denoted were the same as that in Table 1

2.4回收率、精密度與檢出限

根據(jù)已建立的方法進(jìn)行空白海水加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，草凈津、二甲戊樂靈的加標(biāo)水平為10.0，50.0，100.0 ng/L，其余14種除草劑為5.0，25.0，100.0 ng/L，每個(gè)濃度設(shè)5個(gè)平行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，16種除草劑的平均回收率為78.3%～115.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.4%～9.9%(見表2)。圖2為加標(biāo)海水樣品的色譜圖。在空白海水樣品中添加16種除草劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，利用本方法進(jìn)行定量檢測(cè)，以信噪比(S/N)≥3計(jì)算檢出限，得草凈津、二甲戊樂靈的檢出限為10.0 ng/L，其余14種除草劑的檢出限均為5.0 ng/L。

2.5實(shí)際海水樣品的分析

利用建立的方法，對(duì)乳山近海15個(gè)站位夏冬季采集的海水樣品進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示，阿特拉津、撲草凈、莠滅凈、西草凈、二甲戊樂靈均有檢出，其中阿特拉津的檢出率為100%，濃度為17.2～52.6 ng/L；撲草凈的檢出率為90.0%，濃度為未檢出～198 ng/L；莠滅凈的檢出率為86.7%，濃度為未檢出～25.2 ng/L；西草凈的檢出率為86.7%，濃度為未檢出～169 ng/L；部分站位還檢出二甲戊樂靈，濃度為未檢出～23.6 ng/L；其余11種除草劑均未檢出。結(jié)果表明海水中已存在多種除草劑污染，其對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)以及海產(chǎn)品食品安全的潛在影響不容忽視。

3　結(jié)　論

本文采用固相萃取法同時(shí)富集凈化了海水中撲滅津等16種除草劑，用氣相色譜-質(zhì)譜儀在選擇離子監(jiān)測(cè)模式下進(jìn)行定性和定量分析。本方法中16種目標(biāo)物得到了良好的分離，方法操作簡(jiǎn)單、靈敏準(zhǔn)確，滿足痕量分析要求，并已成功應(yīng)用于海水中除草劑的測(cè)定，在部分樣品中檢出了多種目標(biāo)物。

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Determination of 16 Herbicides in Seawater by Solid Phase Extraction/Gas Chromatography-Mass Spectrometry

HAN Dian-feng1,GONG Xiang-hong1,LIU Xiao-jing1,REN Li-hua1,QIAO Dan2,LUO Jing-jing1,XU Ying-jiang1*,XIAO Lei-lei3

(1.Shandong Province Key Laboratory of Restoration for Marine Ecology,Shandong Marine Resource and Environment Research Institute,Yantai264006,China;2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai201306,China; 3.Key Laboratory of Coastal Biology and Utilization,Yantai Institute of Coastal Zone Research,Chinese Academy of Sciences,Yantai264003,China)

A method was established for the determination of 16 kinds of herbicides in seawater by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The samples were concentrated,purified and eluted on an HLB solid phase extraction cartridge,and the elutions were evaporated to near dryness by nitrogen blow.Then the analytes were dissolved with ethyl acetate,determined by GC-MS in selected ion monitoring mode and quantified by the external standard method.The experimental results showed that good linearities for cynazine and pendimethalin existed in the range of 4.0-200 μg/L with their detection limits of 10.0 ng/L.The other 14 herbicides showed good linearities in the range of 2.0-100 μg/L,and their detection limits were all 5.0 ng/L.The average recoveries ranged from 78.3% to 115.0% with relative standard deviations of 4.4%-9.9%.The method is simple and accurate,and is specially suitable for the detection of 16 kinds of herbicides in seawater.

herbicides;seawater;gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS);solid phase extraction(SPE)

2015-12-20；

2016-01-05

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系貝類產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2016-2020);藻類產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2016-2020)；山東省水生動(dòng)物營養(yǎng)與飼料泰山學(xué)者崗位項(xiàng)目(2007-2012)

徐英江，碩士，副研究員，研究方向：水產(chǎn)品質(zhì)量安全和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)，Tel:0535-6939828，E-mail:xuyingjiang@yeah.net

doi:10.3969/j.issn.1004-4957.2016.07.010

O657.63；S482.4

A

1004-4957(2016)07-0839-05

研究簡(jiǎn)報(bào)