气相色谱质谱法同时检测土壤中5,种除草剂的残留
时间：2023-04-09 15:10:05 来源：千叶帆 本文已影响人
刘永秀
（山东科泰环境监测有限公司，山东 临沂 276007）
除草剂是选择性消除杂草干扰，抑制或消灭杂草生长的一类农药，广泛应用于消除农业、林业、铁路线等的杂草、杂树、杂灌等有害植物[1-3]。除草剂分为茎叶处理除草剂、土壤封闭处理剂等，市场常见的有丁氟消草、氯苯胺灵、氟乐灵、灭草灵和禾草灵等5 种除草剂，主要用于防除作物地中一年生阔叶杂草、窄叶杂草、禾本科杂草，多所生杂草等。由于全球草害面积的扩大，导致除草剂的消费量一直居高不下，有关资料表明，食品中残留的除草剂除可能造成DNA 损伤外，还可能存在着潜在的致畸变、致癌等毒副作用，因此，有必要对土壤中常用除草剂进行监测[4,5]。
土壤中除草剂残留的检测方法基本都是采用气相色谱法[8,9]，气相色谱法虽然仪器价格较低，但专属性偏差，易出现假阳性的检测结果，且检测灵敏度较差[10]。本实验研究建立全自动固相萃取-气相色谱质谱法检测土壤中丁氟消草、氯苯胺灵、氟乐灵，灭草灵和禾草灵5 种除草剂的分析方法，此方法具有专属性好、灵敏度高等优点。
1.1 主要仪器与试剂
2010plus 型气相色谱仪（日本岛津公司）；
TQ8040型三重四级杆质谱联用仪（日本岛津公司）；
HP-5 MS 质谱专用柱（安捷伦科技公司）；
SPE200 型全自动固相萃取仪（上海新仪股份有限公司）；
Florisil 固相萃取柱：500mg/6mL；
ENVI-Carb 柱，500mg/6mL；
HLB 固相萃取柱，500mg/6mL，均购自浙江安谱科技公司。
丁氟消草（BW900353-100-N）、氯苯胺灵（BW900334-100-A）、氟乐灵（GBW（E）082397）、灭草灵（GBW（E）082597）和禾草灵（1918-18-9）标准溶液，浓度均为100μg·mL-1，购自北京坛墨质检科技有限公司；
乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷，均为色谱纯，购自美国默克公司。
1.2 仪器条件
色谱参数 色谱柱：HP-5 MS（30m×0.25mm，0.25μm，安捷伦科技公司）；
进样体积：1μL；
进样口温度：210℃；
载气：He（纯度：99.999%）；
柱流量：1.68mL·min-1；
检测器温度：230℃；
程序升温：初始温度50℃，保持1min，以16℃·min-1升至210℃，保持10min；
再以10℃·min-1升至290℃，保持6min；
进样方式: 脉冲不分流进样。
质谱参数 离子源：EI 源；
离子源温度：230℃；
轰击能量：70eV；
溶剂延迟时间：3.6min；
碰撞气：高纯He；
检测方式：多反应监测（Multiple response monitoring，MRM）；
母离子和子离子见表1。
表1 5 种农药的保留时间和监测离子Tab.1 Retention time and monitoring ions of five pesticides
1.3 溶液配制
称取5g（精确至0.01g）预处理的土壤样品，加入5g NaCl，另加入10mL 的水使样品完全浸润，加20mL 乙腈超声萃取20min。将10mL 萃取液全部转移至全自动固相萃取仪样品瓶中，另取HLB 固相萃取小柱，设定预清洗程序分别用10mL 乙腈、5mL 丙酮-甲苯溶液（体积比：3∶1）活化萃取小柱，再将萃取仪样品瓶中的样品以流速12mL·min-1经HLB 固相萃取柱富集，最后用5mL 丙酮-甲苯溶液洗脱，洗脱液水浴氮吹至近干（50℃），残渣加1mL 丙酮溶解，滤膜过滤后，即得。
2.1 质谱参数的优化
首先，对高浓度的5 种农药混合标准溶液（浓度为10μg·mL-1）的进行全扫描（Q3SCAN Scan），找出其母离子；
然后进行产物离子扫描（Product Ion Scan），得到各农药对应的碎片离子，即特征离子；
每种待测农残分别选择一个定量离子，2 个定性离子，结合保留时间保证了检测方法的定性准确；
为使检测准确度达到最佳，选择软件自带辅助工具“MRM_Optimization_Tool”，点击“方法文件”打开前面创建的产物离子扫描方法“Product Ion”。输入碰撞电压范围和电压间隔，打开“MRM_Optimization_Tool”表中的“MRM Optimization”工作表，自动优化碰撞电压，“Result of Optimization（Graph）”自动生成CE 优化曲线，在“Result of Optimization（Table）”得到各组分的最佳CE 电压及离子丰度比值。大大提升了检测的灵敏度，使定量结果更加准确，降低了假阳性样品的概率，5 种农药的色谱图见图1。
图1 5 种农药的色谱图Fig.1 Chromatogram of five pesticides
2.2 固相萃取柱的选择
萃取过程中固定相的种类是影响萃取结果的重要因素。本文选择C18柱、ENVI -Carb 柱和HLB 柱来考察不同填料的萃取柱对5 种农残的萃取效果的影响，具体测试结果见表2。
表2 不同萃取柱的回收率Tab.2 Recovery of different extraction columns
由表2 可见，由于C18是硅胶基的硅烷化填料，对农药的吸附作用较大，因此，易造成待测农药回收率偏低；
ENVI -Carb 柱萃取时，净化效果较其它两种柱差些，有干扰峰出现；
HLB 萃取柱萃取时净化效果好，且各农药的回收率均大于85%。综合以上考虑，本文选择HLB 柱萃取样品。
2.3 线性范围及检出限
将100μg·mL-1的丁氟消草、氯苯胺灵、氟乐灵、灭草灵和禾草灵标准品溶液先用丙酮溶解配制成浓度10μg·mL-1的混合标准储备溶液。加丙酮配制浓度依次为0.01、0.02、0.05、0.1、0.5、1.0μg·mL-1的标准曲线溶液。按“1.2”项下仪器条件设置参数，待色谱质谱系统准备就绪后，进样标准曲线溶液各1.0μL，采集色谱质谱图，绘制工作曲线。以3 倍信噪比计算检出限,10 倍信噪比作为定量限，结果见表3。
表3 线性范围、线性方程、相关系数及检出限Tab.3 Linear range,linear equation,correlation coefficient and detection limit
2.4 回收率和精密度测试
称取5g 预处理的土壤样品，在线性浓度0.01～1.0μg·mL-1范围内选择低（0.05μg·mL-1）、中（0.1μg·mL-1）、高（0.5μg·mL-1）3 个浓度水平的标准液加入样品中，后续处理按1.3 项下样品溶液方法进行。采集相应的色谱质谱图，根据检测结果和理论加入浓度计算样品加标回收率。每个水平加标溶液平行进样6 次，考察精密度6 次测定结果的相对标准偏差（RSD）（n=6）。5 种农药残留的加标回收与精密度测试结果见表4。
表4 加标回收和精密度测试结果（%）Tab.4 Results of standard addition recovery and precision test
由表4 可见，5 种农药残留的加标回收率均在88.7%～102.3%之间，精密度6 次测定结果的相对标准偏差在1.84%～3.96%之间。
本文利用固相萃取技术，建立了土壤中丁氟消草、氯苯胺灵、氟乐灵和灭草灵和禾草灵5 种除草剂残留的GC-MS/MS 检测方法。实验对萃取方法、萃取溶剂、质谱参数等进行了研究，并考察了方法的线性、检出限、回收率与精密度等参数。实验结果表明，此方法具有专属性好、灵敏度高等优点，可以用于土壤中常用除草剂残留的监测。
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