張海容, 何 艷, 陳金娥

(忻州師范學(xué)院化學(xué)系,山西忻州 034000)

甲萘威又名西維因，化學(xué)名稱為1-萘基-N-甲基氨基甲酸酯，它是一種氨基甲酸酯類殺蟲劑。由于農(nóng)業(yè)上氨基甲酸酯類農(nóng)藥的反復(fù)大量使用，它們對環(huán)境和人畜飲水造成了嚴重的危害[1]。特別是甲萘威在酸性土壤中很難降解，因此，大量的農(nóng)藥使用后能通過植物的根、莖、葉吸收傳導(dǎo)，在植物的不同器官中大量積累，食用被甲萘威污染的蔬菜對人類健康危害案例時有發(fā)生。我國國家標準(GB 5749-2006)《生活飲用水水質(zhì)標準》[2]對氨基甲酸酯類的甲萘威作了規(guī)定，其限量值為0.05 mg/L。另外，在國家標準(GB/T 5750.9-2006)《生活飲用水標準檢驗方法—農(nóng)藥指標》[3]中采用的方法是液-液萃取-高效液相色譜柱后衍生法進行定量測定，使用對環(huán)境有害的有機溶劑。目前，未見蔬菜中甲萘威測定的國家標準和地方標準方法報道?，F(xiàn)有測定甲萘威氨基甲酸酯類農(nóng)藥的主要方法有高效液相色譜法[4，5]、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[6]、固相微萃取-氣相色譜法[7]、固相萃取-雙梯度高效液相色譜法[8]等。這些方法主要使用大型儀器，普遍存在著樣品處理煩瑣復(fù)雜、耗時費力、使用成本高等缺點。

熒光分析法以靈敏度高、操作簡便、分析成本低等優(yōu)點[9]，成為分析化學(xué)領(lǐng)域十分活躍的研究熱點。本文所用溴化十六烷基三甲銨增敏熒光法測定常見蔬菜中甲萘威含量，尚未見文獻報道。膠束體系具有增敏、增溶和增穩(wěn)作用[10]，為熒光體提供有機疏水微環(huán)境，可以有效地保護激發(fā)單線態(tài)，從而減少分子去活化過程及熒光猝滅效應(yīng)。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

F-4600型熒光分光光度計(日本，日立公司)；AB204-N型電子分析天平(Mettler-Toleclo Group公司)；pHS -3B型精密數(shù)顯酸度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；KQ-100DB型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)。

甲萘威標準品(Sigma公司)；十二烷基硫酸鈉(SDS)(分析純，Sigma公司)；曲拉通X-100(Triton X-100)(化學(xué)純，北京化學(xué)試劑公司)；β-環(huán)狀糊精(β-CD)(西安宏昌藥業(yè)有限公司)；溴化十六烷基三甲銨(CTMAB)(分析純，北京化學(xué)試劑公司)；其余試劑皆分析純。實驗用水為二次蒸餾水。

實驗用蔬菜樣品均購自忻州市華美超市。

1.2 實驗方法

1.2.1 甲萘威標準溶液的配制準確稱取甲萘威0.1006 g,無水乙醇溶解后，定容至100 mL，制得5.0×10-3mol/L的甲萘威貯備液，然后稀釋得到5.0×10-4mol/L的工作溶液。

1.2.2 有序介質(zhì)溶液的配制用水分別配制5.0×10-3mol/L Triton X-100、1.0×10-1mol/L SDS、1.0×10-2mol/Lβ-CD和1.0×10-2mol/L CTMAB溶液，濃度均大于各種膠束體系的臨界膠束濃度(SDS:8.1×10-3mol/L，CTMAB:9.2×10-4mol/L,Triton X-100:7.0×10-5mol/L)。

1.2.3 緩沖溶液的配制[10，11]準確稱取2.4745 g H3BO3以及2.71 mL H3PO4、2.35 mL HAc，用水定容至1 L。用0.2 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)至所需pH。

1.2.4 實驗材料的預(yù)處理稱取一定量洗凈、晾干的10種新鮮蔬菜，即油菜、西紅柿、西葫蘆、芹菜、尖椒、小白菜、黃瓜、青椒、圓白菜、豆角，分別用研缽研碎，加入30 mL無水乙醇萃取三次，過濾去渣，收集有機相、減壓蒸餾，無水乙醇定容，保存待用。

1.2.5 甲萘威的熒光測定取適量甲萘威工作液或樣品提取液，依次加入2 mL pH=10.30三酸緩沖液、2 mL CTMAB有序介質(zhì)溶液，超聲15 min,測量熒光強度，所有實驗測定重復(fù)三次。熒光測量條件：激發(fā)和發(fā)射通帶為5/5 nm,掃描速度=1 200 nm/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 甲萘威在酸堿溶液中的熒光光譜

甲萘威在酸性、堿性環(huán)境和水中的熒光激發(fā)和發(fā)射光譜見圖1。由于甲萘威具一個萘基和一個氨基甲?；８鶕?jù)分子軌道理論，苯分子軌道包含6個碳原子的封閉π電子形成共軛體系，具有剛性的平面結(jié)構(gòu)，在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)出較強的熒光。而氨基甲?；且粋€給電子基團，通過誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)[1]使萘環(huán)上的電子云密度增加和分子基態(tài)激發(fā)能降低，熒光增強。由圖可知，甲萘威激發(fā)峰位于318 nm,有一個發(fā)射峰位于475 nm，在酸性條件或近中性條件下，熒光激發(fā)和發(fā)射峰保持不變；在堿性條件下，熒光增強。因此，本研究工作選擇激發(fā)和發(fā)射波長分別為λex/λem=318/475 nm。

圖1 不同pH條件下甲萘威熒光光譜Fig.1 The fluorescence spectra of carbaryl at different pH1.Alkaline(pH=10.3)；2.Water(pH=6.20);3.Acidic(pH=2.35);[CTMAB]=1.0×10-3 mol/L;λex/λem=318/475 nm;slim:5/5 nm.

2.2 不同介質(zhì)對甲萘威的熒光強度影響

實驗分別研究了β-CD、SDS、CTMAB、Triton X-100、水、甲醇、乙醇、乙腈8種介質(zhì)對甲萘威的熒光性質(zhì)的影響，各種介質(zhì)條件下的激發(fā)/發(fā)射波長不變,均為318/475 nm，結(jié)果見表1。實驗表明，在pH=10.3時加入CTMAB增敏作用最強。在pH=10.3堿性條件下，和水相比，有機溶劑、有序介質(zhì)體系對甲萘威熒光均有一定的增敏效果，其中CTMAB體系的增敏效果最好，熒光發(fā)射是水介質(zhì)中的4倍。在加入適量的CTMAB后，其熒光的發(fā)射光譜明顯增強，這種現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)歸結(jié)為甲萘威的剛性平面結(jié)構(gòu)，由于膠束CTMAB為甲萘威提供了一個疏水微環(huán)境，使甲萘威增溶于其中，降低了它與水和其他雜質(zhì)分子的碰撞作用，有效地保護了激發(fā)單線態(tài)，從而減少了分子去活化過程及熒光猝滅效應(yīng)[10]。故本研究工作選擇CTMAB作為測量介質(zhì)體系。

表1 8種不同介質(zhì)在pH=10.3條件下對甲萘威熒光影響

本文探討了膠束濃度對甲萘威熒發(fā)射的影響。結(jié)果表明，隨著CTMAB濃度增大，熒光強度總的趨勢在增大。當(dāng)濃度大于9.2×10-4mol/L(CMC)時熒光強度迅速增大，當(dāng)CTMAB濃度超過0.0015 mol/L時，熒光強度達到最大，且隨著表面活性劑濃度的增大熒光強度變化平緩，故本文選擇CTMAB的濃度為2.0×10-3mol/L。

2.3 酸度對甲萘威熒光的影響

在甲萘威溶液中加入不同pH的三酸緩沖溶液，不同pH緩沖液對甲萘威熒光強度的影響，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，在pH=2.1～5.3范圍內(nèi),熒光強度隨pH變化影響較??；當(dāng)pH大于5.3時，熒光強度隨pH增大開始逐漸增強；pH在9.22～11.9范圍內(nèi)，熒光強度較大且基本保持不變。這種現(xiàn)象可能是在堿性條件下，羥基與氨基甲?；蠚涞淖饔迷鰪?，使氨基甲酰基與萘基電子的共軛體系電子云密度進一步增大[1]，熒光增強。因此，本文選擇pH=10.30作為測量酸度。

圖2 pH對甲萘威熒光強度的影響Fig.2 Effect of pH on fluorescence intensity of carbaryl

2.4 甲萘威熒光強度穩(wěn)定性

在上述優(yōu)化實驗條件下，甲萘威在3 h內(nèi)的熒光信號變化小于5%，其熒光強度基本穩(wěn)定不變，所選發(fā)光體系較穩(wěn)定、且有充足時間完成熒光性質(zhì)測定。

2.5 一些常見離子對甲萘威干擾試驗

2.6 工作曲線和精密度

按照實驗方法繪制工作曲線，甲萘威在1.0×10-7～8.0×10-5mol/L的范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系，回歸方程為：lgIf=0.7157lgc+6.1583,相關(guān)系數(shù)R=0.9976。依照IUPAC規(guī)定，檢出限=KSo/S，其中S為標準工作曲線的斜率，K為與置信水平相關(guān)的常數(shù)，當(dāng)置信水平為90%時K=3，So為7次空白溶液測量值的標準偏差(So=0.189)，計算求得本法的檢出限為3.1×10-8mol/L，相當(dāng)于6.23×10-3mg/L,遠低于色譜法及國家標準(GB 5749-2006)《生活飲用水水質(zhì)標準》甲萘威的限量值(0.05 mg/L)的要求。用1.0×10-5mol/L甲萘威標準溶7次平行測量，RSD為3.01%。

2.7 10種蔬菜樣品中甲萘威含量的測定

10種蔬菜各取50 g，按照實驗方法預(yù)處理后，利用所建立的CTMAB增敏熒光法對樣品中甲萘威的含量和回收率進行測定(n=7)。結(jié)果表明,10種蔬菜中甲萘威含量變化：豆角>西紅柿>西葫蘆>油菜>尖椒>黃瓜>芹菜>小白菜>圓白菜>青椒(表2)。

表2 10種蔬菜樣品中甲萘威的含量

3 結(jié)論

實驗建立了一種CTMAB體系中甲萘威熒光分析法。用CTMAB增敏熒光光度分析法測定甲萘威含量，方法簡便快速。本文的研究結(jié)果對于農(nóng)藥甲萘威的常規(guī)分析有一定的參考價值。