吳春英，白 鷺，谷 風(fēng)，陸文龍

(1.吉林化工學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，吉林吉林 132022；2.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100084)

磺酰脲類除草劑(Sulfonylureas Herbicides)自開(kāi)發(fā)以來(lái)，因其超高效、低毒，低成本等特性得到廣泛的推廣應(yīng)用。該類除草劑通過(guò)對(duì)植物體內(nèi)的乙酰乳酸合成酶(ALS)的抑制，從而阻礙支鏈氨基酸(纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸)生物合成，抑制植物細(xì)胞的分裂和生長(zhǎng)。但其在環(huán)境中的殘留對(duì)人類造成潛在的危害，隨著生產(chǎn)量和使用量的逐年增加，對(duì)環(huán)境的危害也越來(lái)越顯著[1,2]。因此，建立一種快速、靈敏、可靠的定量檢測(cè)方法是開(kāi)展相關(guān)研究工作的重要基礎(chǔ)。現(xiàn)有固相萃取等前處理和毛細(xì)管電泳、色譜或色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[3 - 8]等分析方法，盡管其中色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法具有靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，但由于磺酰脲類除草劑分子結(jié)構(gòu)各有差異，分析方法的單一性使得監(jiān)測(cè)工作浪費(fèi)了很多時(shí)間和財(cái)力。

本研究根據(jù)國(guó)內(nèi)外磺酰脲類除草劑的生產(chǎn)和使用情況及在環(huán)境中的檢出水平[5 - 10]，選取了典型的27種磺酰脲類除草劑作為研究對(duì)象，采用固相萃取及超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)法對(duì)水中目標(biāo)物殘留同時(shí)進(jìn)行預(yù)處理和分離分析。該方法對(duì)萃取柱、淋洗液、色譜條件等進(jìn)行優(yōu)化，在保證高回收率的前提下，降低目標(biāo)物的檢測(cè)限，統(tǒng)一預(yù)處理方法，極大地縮短預(yù)處理時(shí)間，有效降低預(yù)處理成本?？蓱?yīng)用于實(shí)際樣品的檢測(cè)，為磺酰脲類除草劑的去除等相關(guān)研究提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與設(shè)備

選用帶自動(dòng)進(jìn)樣器的ACQUITY UPLC系統(tǒng)(Waters，USA)和Finnigan TSQ Quantum Discovery MAX質(zhì)譜分析儀；12通道半自動(dòng)反相固相萃取裝置(Supelco，USA)；固相萃取(SPE)小柱Oasis HLB(6 cc/200mg)和凈化用Plus C18小柱(6 cc/300mg)(Waters，USA)；N-EVAP12氮吹儀(Organomation，USA)。所用的玻璃纖維濾膜GF/B(1 μm)由英國(guó)Whatmans提供。

1.2 化學(xué)試劑

27種磺酰脲類除草劑(表1)的標(biāo)準(zhǔn)品及內(nèi)標(biāo)物鄰苯二甲酸二甲酯均購(gòu)自于Dr.Ehrenstorfer，Augsburg，Germany。各標(biāo)準(zhǔn)品的純度均在98.1%以上，溶于乙腈配制1 g/L的各標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液，置于-20 ℃保存。甲醇、乙酸、乙腈等均購(gòu)自于Fisher公司(USA)，實(shí)驗(yàn)用所有溶劑均為色譜純或以上級(jí)別。實(shí)驗(yàn)所用水均為超純水(Ultra Pure Water，UPW)。

表1 目標(biāo)物優(yōu)化的MS/MS分析條件

*Quantitative ion.

1.3 樣品預(yù)處理

將300 mL水樣的pH值調(diào)至7.2～7.3，經(jīng)玻璃纖維濾膜(GF/B)過(guò)濾，進(jìn)行SPE以濃縮富集其中的目標(biāo)物。進(jìn)行萃取前分別用乙腈、超純水活化SPE小柱，流速為10 mL/min。固相萃取結(jié)束后，SPE小柱串接Plus C18凈化小柱進(jìn)行洗脫，將洗脫液收集于10 mL棕色玻璃試管中，向其中加入100 ng/L鄰苯二甲酸二甲酯作為內(nèi)標(biāo)用來(lái)定量，后在柔和氮?dú)庀麓蹈桑儆? mL乙腈溶解。再溶后離心(3 000 r/min，4 ℃)，取上清液置于200 μL內(nèi)插管中以進(jìn)行UPLC-MS/MS分析。

1.4 液相色譜與質(zhì)譜條件

采用的色譜柱為ACQUITY UPLCTMBEH C18柱(100×2.1 mm，1.7 μm；Waters)。流動(dòng)相為0.1%乙酸-甲醇(7∶3，V/V)。流速0.25 mL/min，無(wú)分流。柱溫為50 ℃，進(jìn)樣量為10 μL。

質(zhì)譜采用ESI源，高純氮用作脫溶劑和霧化，采用氬氣(99.998%)作碰撞氣。脫溶劑時(shí)溫度350 ℃，流速550 mL/min，錐孔氣流速65 mL/min。源溫設(shè)置為110 ℃以防溶劑再凝結(jié)，霧化器壓力為310 kPa，檢測(cè)方式為多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式。

2 結(jié)果與討論

2.1 流動(dòng)相的選擇

使用UPLC-MS/MS檢測(cè)，對(duì)比了文獻(xiàn)中報(bào)道較多的甲醇、乙腈以及和0.1%甲酸、0.1%乙酸溶液以不同比例作為流動(dòng)相的結(jié)果[6 - 11]。當(dāng)選用0.1%甲酸-甲醇作為流動(dòng)相，多數(shù)目標(biāo)物的峰形分叉，且個(gè)別目標(biāo)物的響應(yīng)值較小，如乙氧嘧磺隆和咪唑磺隆，并且甲酰胺磺隆和嘧磺隆未檢出；選用0.1%乙酸-乙腈做流動(dòng)相時(shí)，色譜峰形和分離度均能達(dá)到要求，甲酰胺磺隆和嘧磺隆雖然都能檢出，但響應(yīng)強(qiáng)度較弱；選用0.1%乙酸-甲醇(7∶3，V/V)時(shí)，色譜峰峰形和分離度都很好，且響應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)較小的甲酰胺磺隆和嘧磺隆，在100 μg/L濃度時(shí)均能獲得較好的響應(yīng)值(8.65×103、1.07×104)，結(jié)果明顯優(yōu)于0.1%甲酸-甲醇、0.1%乙酸-乙腈作為流動(dòng)相的效果。因此，本研究選擇0.1%乙酸-甲醇(7∶3，V/V)作為流動(dòng)相。

2.2 色譜與質(zhì)譜的優(yōu)化

根據(jù)梯度洗脫結(jié)果，使用反相ACQUITY UPLCTMBEH C18柱分離的峰形尖銳對(duì)稱，而且具有相同母離子及碎片離子的目標(biāo)物能夠完全分離，信噪比較高。因此本文選擇該色譜柱作為分離柱。在流動(dòng)相的反復(fù)對(duì)比中，選用0.1%乙酸-甲醇(7∶3，V/V)時(shí)分離效果最好，離子化效應(yīng)最強(qiáng)，靈敏度最高。

MS系統(tǒng)采用QuanOptimize方式進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，用乙腈將27種目標(biāo)物配成混標(biāo)，進(jìn)行全掃描模式，找出準(zhǔn)確的[M+H]+分子離子峰，然后對(duì)其進(jìn)行子離子掃描以獲得二次碎裂產(chǎn)生的子離子。將分子離子和2個(gè)響應(yīng)適中的子離子組成檢測(cè)離子對(duì)，以MRM模式進(jìn)行檢測(cè)，優(yōu)化每一目標(biāo)物的MS/MS參數(shù)，包括電離模式、母離子、子離子、錐孔電壓(CV)、碰撞能(CE)，得出主要分析參數(shù)如表1所示，離子檢測(cè)模式均為ESI+。數(shù)據(jù)采集采用MRM模式，駐留時(shí)間為0.10 s，通道滯遲時(shí)間為0.25 s。對(duì)于每一電離模式，采用離子響應(yīng)值最弱的目標(biāo)物對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)諧。

2.3 固相萃取條件的選擇與優(yōu)化

為提高分析的準(zhǔn)確性和靈敏性，在預(yù)處理過(guò)程中，SPE小柱和淋洗溶劑進(jìn)行了對(duì)比選擇，主要選擇兩種小柱(Sep-Pak-C18和Oasis HLB)，根據(jù)目標(biāo)物極性選擇兩種淋洗液(甲醇和乙腈)來(lái)進(jìn)行對(duì)比，以標(biāo)準(zhǔn)品的回收率為評(píng)價(jià)指標(biāo)[5 - 8]。通過(guò)對(duì)萃取小柱Sep-Pak-C18和Oasis HLB，淋洗液甲醇和乙腈萃取目標(biāo)物的回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)進(jìn)行比較，當(dāng)固相萃取小柱為Oasis HLB，淋洗液為乙腈時(shí)，各目標(biāo)物的回收率均在79.5%(啶嘧磺隆)～128.6%(苯磺隆)之間，環(huán)丙嘧磺隆RSD最大，也只有9.9%。由此，本實(shí)驗(yàn)采用固相萃取柱Oasis HLB，淋洗液為乙腈。

2.4 線性范圍與檢出限

采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法考察水樣對(duì)27種磺酰脲類除草劑檢測(cè)的基質(zhì)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)校準(zhǔn)曲線的斜率比純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)曲線的斜率小，即存在基質(zhì)抑制效應(yīng)。在水樣中加入內(nèi)標(biāo)物對(duì)待測(cè)組分的測(cè)定無(wú)任何干擾，所以能最大限度地消除基質(zhì)效應(yīng)干擾。目標(biāo)物定量是通過(guò)與內(nèi)標(biāo)的比較來(lái)實(shí)現(xiàn)，各目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品在UPLC-MS/MS系統(tǒng)中有效的線性響應(yīng)(R2> 0.999)濃度范圍如表2所示，校準(zhǔn)采用1～2 000 μg/L(10點(diǎn))混標(biāo)進(jìn)行，混標(biāo)中投加內(nèi)標(biāo)100 ng/L。分別以各目標(biāo)物色譜峰的信噪比(S/N)=3和S/N=10確定其檢出限(LOD)和定量限(LOQ)，結(jié)合所取樣品體積及最終定容體積，得到水樣中27種目標(biāo)物檢出限和定量限如表2所示。與文獻(xiàn)比較具有較寬的線性范圍，及較低的檢出限和定量限[5 - 12]，方法靈敏度可滿足水中目標(biāo)物的分析檢測(cè)。

表2 UPLC-MS/MS系統(tǒng)分析目標(biāo)物的線性范圍、檢出限和定量限

(續(xù)表2)

y:peak area ratios of the triazine herbicides to the internal standard；x:mass concentration,μg/L.

2.5 回收率與精密度

在不同的基質(zhì)中加入目標(biāo)物的標(biāo)準(zhǔn)品以確定該基質(zhì)中目標(biāo)物的回收率?；|(zhì)包括超純水(UPW)，某污水處理廠(Wastewater Treatment Plant,WWTP，工藝為A2/O-MBR)進(jìn)、出水。水樣中加入維生素C，使其濃度為1 g/L，目的是防止各目標(biāo)物分解。分別在0.05、0.1、1.0 μg/L添加水平下進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測(cè)定平均回收率及精密度(RSD)。所有的回收率試驗(yàn)均做3份平行樣品，并考慮扣減過(guò)程空白。目標(biāo)物的回收率均在79.8%～124.5%，RSDs小于9.6%，結(jié)果見(jiàn)表3。

(續(xù)表3)

2.6 實(shí)際樣品的測(cè)定

為了驗(yàn)證本方法在實(shí)際水樣中的有效性，對(duì)自來(lái)水廠及某污水處理廠的出水、松花湖水、松花江水和校園生活污水中的27種磺酰脲類除草劑含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表4所示。實(shí)際樣品中均能檢出苯磺隆、噻吩磺隆、酰嘧磺隆、甲基二磺隆、四唑嘧磺隆和碘甲磺隆鈉鹽，且含量在所檢出的目標(biāo)物中較高，說(shuō)明處理工藝對(duì)這六種磺酰脲類除草劑的去除仍有一定的局限性，也說(shuō)明在東北農(nóng)業(yè)地區(qū)上述六種磺酰脲類除草劑使用量較大，所以在農(nóng)業(yè)的使用管理和水處理中對(duì)這六種該類除草劑應(yīng)給予更多關(guān)注。

表4 實(shí)際水樣中磺酰脲類除草劑的濃度(ng/L)

-:not detected.

3 結(jié)論

采用固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法的技術(shù)手段，建立了水中27種磺酰脲類除草劑的分析方法。結(jié)果表明，以0.1%乙酸-甲醇(7∶3，V/V)作為流動(dòng)相時(shí)，目標(biāo)物的分離效果較好。在最優(yōu)條件下，目標(biāo)物回收率為79.8%～124.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.9%～9.6%，線性范圍均在1～2 000 μg/L之間，各目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品在UPLC-MS/MS系統(tǒng)中有效的線性相關(guān)(R2)為0.999以上，經(jīng)實(shí)際樣品測(cè)試，均有不同程度檢出。表明該方法具有檢測(cè)限低、回收率高、線性關(guān)系良好等優(yōu)點(diǎn)，適用于水中多種目標(biāo)物同時(shí)檢測(cè)。