楊金龍 王靜媛 李蘇杭

摘要：文章建立了一種水中草甘膦的離子色譜測定方法。應用DionexIonpac AS19 （4 mm × 250 mm）色譜分離柱，以KOH為淋洗液，抑制型電導檢測器進行檢測，并優(yōu)化了離子色譜測定條件。對3種濃度的草甘膦標準溶液平行測定6次，相對標準偏差為0.98%～4.22%，加標回收率在92%～110%之間，線性范圍在0.025～2.000 mg/L，相關系數R2=0.9996，檢出限為0.00386 mg/L，并且測定不受Br-、S2O32-、I-、F-、C1-、NO2-、NO3-、PO43-、SO42-干擾。本方法具有操作簡便、快捷、靈敏度高、結果準確可靠、所用試劑對環(huán)境污染較少等優(yōu)點。

關鍵詞：離子色譜;草甘膦;水

中圖分類號：X830.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）11-0-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.057

Determination of glyphosate in water by ion chromatography

Yang Jinlong，Wang jingyuan，Li Suhang

（Fuyang City Environmental Monitoring Station，Fuyang Anhui 236025，China）

Abstract：A method for the determination of glyphosate in water was established by ion chromatography. Dionex Ionpac AS19 （4 mm × 250 mm） of chromatographic column，KOH eluent and inhibitory conductivity detector were used for the determination of glyphosate， and the determination conditions were optimized. The relative standard deviations are 0.98%～4.22% for three different concentration of glyphosate （n=6）， and the recoveries are between 92% and 110%. The linear range is 0.025 ～2.000 mg/L with the correlation coefficient of R2=0.9996， and the detection limit is 0.00386 mg/L. The method was not interfered by Br-、S2O32-、I-、F-、C1-、NO2-、NO3-、PO43-、SO42-.The proposed method processes the advantages of simplicity， quickness， sensitivity， accurateness and reliability， and less environmental pollution.

Key words：Ion chromatography;Glyphosate;Water

草甘膦（分子式C3H8NO5P）是美國Monsanto公司于1971年開發(fā)的一種廣譜除草劑[1]，純品為非揮發(fā)性白色固體，溶于水，不溶于一般有機溶劑，高效低毒，對多年生根雜草非常有效，廣泛應用于橡膠、桑、茶、果園及甘蔗地，是世界用量最大的農藥品種之一[2，3]。長期使用會對土壤產生一定的環(huán)境效應，而且食物草甘膦殘留嚴重危害人類健康[4]。雖然草甘膦毒性低，但對人體仍有危害，特別是對孕婦胎兒有影響，長期大量使用則對環(huán)境造成一定影響。近年來，隨著社會對環(huán)境保護和食品安全的日益重視，草甘膦對人類和環(huán)境危害受到廣泛關注，在《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）， 草甘膦是其中的檢測指標，限值為0.7 mg/L[13]?！兜叵滤|量標準》（GB/T14848-2017），將草甘膦列入地下水檢驗指標，并明確其檢測方法，并規(guī)定地下水草甘膦濃度限量值為0.7 mg/L [5]。

目前，草甘膦的檢測方法有分光光度法[6，7]、高壓液相色譜法[8]、氣相色譜法[9，10]、液相色譜-質譜法[11]等。分光光度法容易受其他離子干擾，需要離子交換樹脂和離子吸附樹脂，方法繁瑣;由于草甘膦本身是離子，且易溶于水，基本不溶于有機溶劑，因此，采用氣相色譜分析時必須進行柱前衍生，前處理繁瑣;液相色譜法目前是生活飲用水標準檢驗方法中的指定方法，由于草甘膦沒有紫外吸收峰且不易揮發(fā)，需要進行離子交換再進行柱后衍生熒光檢測，測定步驟復雜，且受水中余氯干擾嚴重，因此使用性受限。以上方法所用試劑種類較多、有機試劑用量大、容易產生二次污染，而且很多衍生試劑對人體有害，不利于環(huán)保。離子色譜法分析則可直接進樣分離，前處理簡單，有相關文獻進行了研究，但文獻多采用碳酸鹽體系等度淋洗對草甘膦進行分析，由于碳酸鹽背景高，噪聲大，因此檢測受限制。本文采用離子色譜法，通過KOH淋洗溶液在線發(fā)生離子色譜電導池檢測法對水中草甘膦進行測定，能夠快速，準確進行測定，且省去了復雜的前處理方法，而且能夠同時測量水中的其他陰離子，檢測限低，能滿足《地下水質量標準》（GB/T14848-2017）草甘膦限量要求。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

ICS-AQUION型離子色譜儀（美國Dionex），電導檢測器，自動進樣器，Chromeleon工作站，DionexIonpac AS19 （4 mm × 250 mm）色譜分離柱，AG19 （50 mm × 4 mm）色譜保護柱;EGC-KOH淋洗液控制器，AERS 500-4 mm抑制器（裝有0.45μm微孔濾膜的微孔濾膜過濾器），1020a型摩爾實驗室超純水機（上海摩勒生物科技有限公司）。

草甘膦標準儲備液1000 μg/L（o2si smart solutions，Lot NO：334196，Certified By：Amanda Frazier ），硫代硫酸鈉（分析純，批號：2011-05-22-29，生產廠家：上海天蓮精細化工有限），高純氮氣（99.999%），51mg/L余氯標準溶液[GBW（E）082217，批號180604，認定機構（或生產單位）：上海市計量測試技術研究院]，所用溶液均用電阻率大于18.25 MΩ/cm的超純水配制;100mg/L七種陰離子混標（GNM-M07117-2013，唯一標識：17DB489，生產廠家：國家有色金屬及電子材料分析測試中心），碘化鉀[Lot#? B1724145，GR≥99.5%（AT）），生產廠家：阿拉丁]。

1.2 樣品采集

樣品采集于1L聚乙烯瓶中并加入5mL（1 000mg/L硫代硫酸鈉）溶液，樣品儲存在0～4℃的避光環(huán)境中。

1.3 樣品處理

玻璃容器表面對草甘膦有吸附性，因此用聚乙烯容器采集和儲存水樣。由于草甘膦可在氯消毒過的水中降解[12]，含余氯自來水樣品加硫代硫酸鈉去除余氯，根據《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）出水余氯標準的上限值4mg/L，所以采集自來水水樣時每升水中加入1 000mg/L硫代硫酸鈉溶液5mL除去殘留的余氯，確保余氯完全除去。水樣在0～4℃冷藏避光保存，經裝有0.45μm微孔濾膜的過濾器過濾后進行測定，草甘膦可在10 min內出峰，根據保留時間定性。

1.4 試驗方法

淋洗液KOH濃度為40 mmol/L，流速為1.0 mL/min，進樣體積為25 μL等度洗脫或梯度洗脫條件下，測定草甘膦色譜峰面積，通過標準曲線計算出水樣中草甘膦含量。

2 結果與討論

2.1 淋洗液濃度

在草甘膦濃度為1.0 mg/L，淋洗液流速為1.0 mL/min，進樣體積為25 μL時，以不同淋洗液濃度進行試驗，得數據如表1所示。由表1可知，隨著淋洗液濃度從25 mmol/L增加到45 mmol/L，抑制器電流不斷增大，保留時間縮短，峰面積基本不變，但峰高增大，峰寬減小，峰高與峰寬的比值不斷增加;在淋洗液濃度為45 mmol/L時，峰高最大，峰寬最窄，但此時的抑制器電流較高，長時間使用較大的抑制器電流對抑制器損傷較大，且對色譜柱及管路等部件有一定的腐蝕性。綜合考慮，選擇淋洗液KOH濃度為40 mmol/L。

2.2 淋洗液流速

淋洗液的流速對草甘膦的保留時間、分離度和靈敏度均有一定的影響。當淋洗液濃度為40 mmol/L，草甘膦濃度為0.8 mg/L，進樣體積為25 μL時，以不同淋洗液流速進行檢測的數據如表2所示。由表2可知，隨著淋洗液流速的增加，保留時間逐漸縮短，系統壓力逐漸增加，峰面積變化不大，但峰高與峰寬比逐漸增加。流速從0.7 mL/min增加到1.0 mL/min時，峰高與峰寬比及保留時間變化較大;而從1.0 mL/min到1.2 mL/min時，峰高與峰寬比及保留時間變化不大。流速超過1.0 mL/min后，系統壓力過大，因此從既要峰型好，保留時間短，又要求系統壓力不宜過大考慮，選擇流速為1.0 mL/min。

2.3 進樣體積

以不同的進樣體積進行試驗，測得數據如表3所示。由表3可知，草甘膦濃度為0.025 mg/L時，隨著進樣體積的逐漸增大，峰高峰面積均明顯增加;進樣體積為15 μL時，峰高和峰面積均較小，不能準確進行定量分析;當進樣體積選擇25 μL和100 μL時，草甘膦濃度增加到1.000 mg/L，進樣體積為100 μL，峰高達1.082 μS;如草甘膦含量繼續(xù)增加，當進樣體積為100 μL時，則出現拖尾嚴重和肩峰，污染色譜柱，色譜難以平衡，影響平行測定。綜合考慮，選擇進樣體積為25 μL。

2.4 常見陰離子的干擾

在選定的條件下測定草甘膦時，容易受到水樣中的其他陰離子干擾，因此，考察水質中的9種常見的陰離子對草甘膦的干擾，色譜圖如圖1所示。

由圖1可知，在選定的條件下，F-、C1-、NO2-、SO42-、Br-、NO3-、I-、S2O32-和草甘膦的保留時間分別為4.527 min、7.464 min、 9.294 min、11.661 min、13.331 min、20.594 min、23.771 min、27.664 min、30.371 min和34.024 min，這9種常見的陰離子對草甘膦的測定無干擾，但色譜峰不能完全分開。如其他條件保持不變，采用梯度洗脫，洗脫條件為10 mmol/L KOH溶液保持10 min，30 min將淋洗液濃度從10 mmol/L升高到40 mmol/L，以40 mmol/L的淋洗液再洗脫10 min，則10種物質的色譜峰能完全分離，并可以同時測定其他離子。

2.5 水中余氯對測定的影響及脫氯劑的選擇

按照《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006），出廠水中余氯含量不得高于4 mg/L，不得低于0.3 mg/L，管網末梢水中余氯含量不得低于0.05 mg/L[13]。配制1.0 mg/L草甘膦自來水溶液，分別加入不同濃度的余氯標準物質，然后進行測定，測得草甘膦含量如圖2所示。隨著水中余氯濃度的升高，檢測到的草甘膦濃度逐漸降低，可見水中余氯對草甘膦檢測存在負干擾，因此在采樣時需加除氯劑除去余氯。常用的除氯劑有硫代硫酸鈉和抗壞血酸，當采用抗壞血酸去除余氯時，會有氯化氫和脫氫抗壞血酸產生，多余的抗壞血酸和脫氫抗壞血酸也會出峰，可能干擾測定;而采用硫代硫酸鈉除去余氯時，雖然會產生氯化氫和硫酸根，氯離子、硫酸根和硫代硫酸根也會出峰，但由圖2可知，氯離子、硫酸根和硫代硫酸根均不干擾草甘膦的測定，因此本方法采用硫代硫酸鈉去除余氯。

2.6 方法檢出線及測定下限的測定

配置系列濃度的草甘膦標準溶液，用所確定的條件進行測定，做標準曲線測定結果如表4所示。草甘膦濃度在0.05～1.00 mg/L范圍內與峰面積呈良好的線性關系，回歸方程為Y=0.0886X-0.0004 ，相關系數R2=0.9996。以0.100 mg/L草甘膦作為標準，按照樣品分析的全部步驟，連續(xù)分析7個低濃度樣品，計算測定結果的標準偏差S=0.00123 mg/L，檢出限DL=S·t（n-1， 0.99），式中t（n-1， 0.99）為置信度99%、自由度為n-1時的t值（t（6， 0.99）=3.143），S表示n次平行測定的標準偏差。結果表明：該方法草甘膦的檢出限為0.00386 mg/L。測定下限為四倍檢出限，即為0.01544 mg/L。對于0.0500 mg/L、0.2000 mg/L、0.7000 mg/L3種濃度的草甘膦標準溶液分別平行測定6次，相對標準偏差分別為3.86%，1.19%，0.72%，說明該方法的精密度較好。

2.7 加標回收試驗

由于地下水較為干凈、地表水中懸浮物較多、自來水中余氯含量較高，故對不同采樣點的3個自來水樣，3個地表水樣和3個地下水樣進行低、中、高3種濃度的加標回收試驗。不同濃度和樣品的加標回收率見圖3，每種加標濃度平行測定6次，結果如表5所示。由表5可知，加標回收率都在92%～110%之間，說明準確度較好;精密度在0.98%～4.22%之間，精密度也較好。（縱坐標為加標回收率，單位：%;橫坐標為加標次數）

2.8 模擬樣品測定

由于自來水，地表水和地下水中均未檢出草甘膦，故配制一模擬水樣，取1 000mg/L草甘膦溶液60μL于50mL的容量瓶中用地表水定容至刻度線，配制成含草甘膦的水樣，在進行樣品含量、加標回收和每種加標平行濃度的6次測定。模擬樣品兩種不同加標量所得到的加標回收率見圖4，數據記錄于表6。由表6中結果可知，加標回收率均在98%～110%之間，說明模擬樣品的準確度較好。

3 結論

在KOH淋洗液濃度為40 mmol/L，流速為1.0 mL/min，進樣體積為25 ?L時，草甘膦離子能被離子色譜分離檢測出來，且不受F-、C1-、NO2-、SO42-、Br-、NO3-、I-、S2O32-干擾。并且可以同時檢測水中的這九種陰離子。該方法檢出限低（0.00386 mg/L），對于濃度為0.0500 mg/L、0.2000 mg/L、0.7000 mg/L的水樣標準偏差分別為4.86%，1.19%，0.72%，準確度高，加標回收率在92%～110%之間，能滿足GB/T14848-2017《地下水質量標準》草甘膦限量要求。

該方法測定水中的草甘膦，省去了水樣的前處理和衍生麻煩，可直接進行測定，操作簡單、穩(wěn)定、快捷、靈敏度高、準確度好、檢測成本低。該方法和其他方法相比實驗試劑用量少，且所用試劑和其他方法相比大大降低了對環(huán)境的污染。

參考文獻

[1]顧友多，范賓，董學鵬.草甘膦危害性分類研究[J].職業(yè)衛(wèi)生與應急救援，2008，26（2）：80-83.

[2]Marques M.N.， Passos E.A.， da Silva M.T.， et al. Determination of glyphosate in water by IC[J].Journal of Chrolatographic Science，2009，47（9）：822-824.

[3]肖永紅，廖永強，周昌旭，等.除草劑草甘膦對中華大蟾蜍的慢性毒素[J].四川動物，2007，26（2）：430-433.

[4]劉冰，劉全科，周揚.施用10%草甘膦水劑對土壤環(huán)境的影響[J].湖北植保，2011（1）：58-60.

[5]GB/T14848-2017，地下水質量標準[S].

[6]董文庚，陳學誠，郎志敏，等.褪色分光光度法間接測定草甘膦[J].分析化學，1997，23（10）：1210-1212.

[7]徐道莊，付德玲.嘧磺隆-草甘膦可濕性淀粉的分析方法研究[J].湖南化工，1998，28（3）：37-39.

[8]GB5750.9-2006，生活飲用水衛(wèi)生標準檢驗方法[S].

[9]Khrolenko M， Dzygiel P， Wieczorek P. Determination of glyphosate in water samples with combination of cation-exchange chromatography and capillary electrophoresis [J]. Ars Separatoria Acta，2003（2）： 56-63.

[10]KANHAOHAH，湯江海.用氣相色譜火焰廣度檢測器測定除草劑草甘膦及其代謝產物（氨甲基）磷酸[J].國外農業(yè)環(huán)保部，1992，34（4）：40-42.

[11]郭啟雷，史海良，潘紅艷，等.液相色譜串聯質譜法直接進樣測定水中的草甘膦和草銨膦[J].分析實驗室，2014，33（10）：167-169.

[12]Dionex Corporation. Determinnation of glyphosate by cation-exchange chromatography with postclumn drivatization [J]. Dionex Application NOTE 109： 1-5.

[13]GB5749-2006，生活飲用水衛(wèi)生標準[S].

收稿日期：2020-09-14

作者簡介：楊金龍（1984-），男，高級工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測。