王 丹,宋 歌,姜 紅,董林沛,趙 鵬

(1. 中國人民公安大學偵查學院，北京 100038; 2. 公安部物證鑒定中心，北京 100038)

0 引 言

有機磷農藥是含有磷酰（P=O）或硫代磷?；≒=S）的磷酸或膦酸衍生物，因為具有高效廣譜、環(huán)境半衰期短、價格低廉等優(yōu)勢，是當今世界農藥中最主要的類別之一，也是國內生產和使用最廣泛的農藥類別。有機磷農藥會抑制乙酰膽堿酯酶的活性，對所有以膽堿酯酶為神經傳導介質的生物都具有殺傷作用[1-3]。低濃度的有機磷農藥會使魚類等水生動物慢性中毒，影響其生長和繁殖，高濃度的有機磷農藥則會直接導致其死亡[4]。因為容易獲得，有機磷農藥常被不法分子用于魚塘投毒案件中，導致養(yǎng)殖魚大量死亡，影響生產和經濟秩序?？焖贉蚀_地對魚塘投毒案件水樣中的有機磷農藥進行檢測，能夠為案件偵破及法庭訴訟提供證據。

目前檢測水樣中有機磷農藥主要采用氣相色譜法[5]、液相色譜法[6]、氣相色譜-質譜聯(lián)用法[7-9]以及液相色譜-質譜聯(lián)用法[10-11]等。氣相色譜法和氣相色譜-質譜聯(lián)用法在進樣前需要使用液-液萃取[12]、固相萃取[13]等前處理方法對1 L水樣中的有機磷農藥進行提取富集，操作過程復雜，耗費時間長。液相色譜法和液相色譜-質譜聯(lián)用法通常采用直接進樣方式[14]或者經固相萃取[15]后進樣，但是液相色譜法和液相色譜-質譜聯(lián)用法對于有機磷的檢出限較高。以上方法存在靈敏度低、用料多、操作復雜費時等問題，無法滿足公安機關對魚塘投毒案件水樣中有機磷農藥的檢測需求。實驗建立全自動在線頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）結合氣相色譜-串聯(lián)質譜技術（GC-MS/MS）檢測魚塘投毒案件水樣中13種有機磷農藥的方法，具有操作簡單、用料少、靈敏度高等優(yōu)點，能夠滿足公安機關對于魚塘投毒案件水樣中有機磷農藥的檢測需求。

1 儀器與試劑

1.1 儀器

氣相色譜-三重四級桿串聯(lián)質譜儀：GCMSTQ8050 NX，日本Shimadzu公司；DB-5ms色譜柱：30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國Agilent公司；PAL RSI全自動樣品處理及進樣系統(tǒng)（帶頂空萃取模塊）：瑞士CTC Analytics公司；Milli-Q Direct水純化系統(tǒng)：德國Merck Millipore公司；100 μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）萃取纖維頭：瑞士CTC Analytics公司。

1.2 試劑

敵敵畏、滅線磷、治螟磷、甲拌磷、特丁硫磷、地蟲硫磷、二嗪磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、毒死蜱、倍硫磷、對硫磷、殺撲磷標準樣品（德國Dr. Ehrenstorfer公司，純度≥98%）；甲醇（美國Fisher Scientific公司，色譜純）；氯化鈉（國藥集團化學試劑有限公司，分析純）。

1.3 標準溶液配制

使用甲醇將敵敵畏、滅線磷、治螟磷、甲拌磷、特丁硫磷、地蟲硫磷、二嗪磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、毒死蜱、倍硫磷、對硫磷、殺撲磷標準品配置成質量濃度為1 mg/mL的單標準儲備溶液，于-20 ℃保存。分別移取1.0 mL 上述單標準儲備溶液于50.0 mL容量瓶中，用甲醇定容配制成10 μg/mL的混合標準儲備溶液，于-20 ℃保存。

標準工作溶液使用一級水逐級稀釋成所需的質量濃度。

1.4 實驗方法

1.4.1 氣相色譜條件

色譜柱：DB-5 ms毛細色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：高純氦氣（99.999%），恒流模式，流量1.56 mL/min；進樣口溫度：260 ℃；不分流進樣模式；升溫程序：初始溫度60 ℃，保持2 min，以10 ℃/min 升至 280 ℃，保持 5 min。

1.4.2 質譜條件

電子轟擊離子源（EI源），離子源溫度200 ℃，接口溫度280 ℃，溶劑延遲時間2 min，掃描方式為多反應監(jiān)測模式（multiple reaction monitoring，MRM），掃描間隔0.1 s，碰撞氣為高純氬氣（99.999%）。

1.4.3 頂空固相微萃取條件

取2.0 mL水樣于20 mL頂空瓶中，加入0.6 g NaCl，旋緊裝有聚四氟乙烯/聚硅氧烷蓋墊（PTFE/Silicone）的螺紋蓋，放入樣品盤中。使用100 μm PDMS萃取纖維頭，設置PAL RSI全自動樣品處理及進樣系統(tǒng)參數，見表1。

表1 SPME參數設置

2 結果與討論

2.1 質譜條件優(yōu)化

采用Q3Scan掃描方法分析10 μg/mL 13種有機磷農藥的混合標準溶液，選擇豐度高且質荷比大于100的特征離子作為母離子，分別篩選出13種目標物的母離子，設置碰撞能（CE）范圍為3～45 eV，使用產物離子掃描方法進一步得到各目標物最佳CE電壓以及離子豐度比值，建立MRM分析方法。13種有機磷農藥的總離子流色譜圖見圖1，優(yōu)化后的質譜參數見表2。

圖1 13種有機磷農藥的總離子流色譜圖

表2 目標物的保留時間和質譜參數

2.2 萃取條件優(yōu)化

根據MRM掃描方式下各待測物的儀器響應值，使用一級水稀釋配制質量濃度分別為1 ng/mL的治螟磷、甲拌磷、毒死蜱、倍硫磷、特丁硫磷、地蟲硫磷，10 ng/mL滅線磷、二嗪磷、對硫磷，50 ng/mL甲基對硫磷、敵敵畏、馬拉硫磷、殺撲磷的混合工作溶液。在上述儀器條件下分別優(yōu)化萃取溫度、萃取時間、樣品體積以及溶液的離子強度。

2.2.1 萃取溫度優(yōu)化

取1 mL工作溶液置于20 mL頂空瓶中。使用100 μm PDMS萃取纖維頭，PAL RSI全自動樣品處理及進樣系統(tǒng)設置萃取時間為30 min，分別考察溫度為45，60，75,90 ℃條件下的萃取效果。不同萃取溫度條件下13種有機磷農藥的峰面積見圖2。絕大多數有機磷農藥的色譜峰面積隨萃取溫度升高而增大，因為升高溫度可以增大擴散系數，加速有機磷的揮發(fā)，但是升溫會導致分配系數降低，影響萃取纖維對目標物的吸附，降低萃取效率，溫度過高也會導致甲拌磷分解。綜合考慮后，選擇75 ℃為萃取溫度。

圖2 萃取溫度對萃取效果的影響

2.2.2 萃取時間優(yōu)化

取1 mL工作溶液置于20 mL頂空瓶中。使用100 μm PDMS萃取纖維頭，PAL RSI全自動樣品處理及進樣系統(tǒng)設置萃取溫度為75 ℃，分別考察萃取 30 ，45 ，60 ，75 ，90 min 時的萃取效果。不同萃取時間條件下13種有機磷農藥的峰面積見圖3。除二嗪磷外，其余有機磷的色譜峰面積在45～90 min范圍內變化不大，表明萃取45 min時，有機磷在樣品基質、頂空氣體以及纖維涂層這三相中轉移基本平衡。考慮到時間成本，選擇萃取時間為45 min。

圖3 萃取時間對萃取效果的影響

2.2.3 樣品體積優(yōu)化

分別取 0.5，1 ，2 mL工作溶液置于 20 mL頂空瓶中。使用100 μm PDMS萃取纖維頭，PAL RSI全自動樣品處理及進樣系統(tǒng)設置萃取溫度為75 ℃，萃取時間為45 min，不同樣品體積下13種有機磷農藥的峰面積見圖4。在其他條件不變的情況下，樣品體積增大，SPME的萃取相中樣品絕對量增加，可以提高檢測方法的靈敏度。但是當樣品體積超過2 mL時，頂空萃取過程的劇烈振蕩會導致萃取頭接觸到液體樣品，減小萃取頭的使用壽命。因此選擇樣品體積為2 mL。

圖4 樣品體積對萃取效果的影響

2.2.4 離子強度優(yōu)化

取兩份2 mL工作溶液分別置于20 mL頂空瓶中，一份中加入過量NaCl使溶液達到飽和狀態(tài)。使用100 μm PDMS萃取纖維頭，PAL RSI全自動樣品處理及進樣系統(tǒng)設置萃取溫度為75 ℃，萃取時間為45 min，不同鹽濃度條件下13種有機磷農藥的峰面積見圖5。加入過量NaCl使樣品達到飽和狀態(tài)后，可將樣品間離子強度的差異降至最低，使有機磷農藥在水溶液中的溶解度下降，分配系數增大，方法靈敏度提高[16]。因此選擇加入過量NaCl使樣品達到飽和狀態(tài)。

圖5 離子強度對萃取效果的影響

2.3 方法學驗證

2.3.1 線性關系、檢出限和定量限

根據MRM掃描方式下各待測物的儀器響應值，用一級水稀釋配制質量濃度分別為0.01，0.1，1，2，5，10，15，20 ng/mL滅線磷、治螟磷、特丁硫磷、地蟲硫磷、二嗪磷、毒死蜱和 0.05，0.1，1，10，20，50，100，200 ng/mL敵敵畏、甲拌磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、倍硫磷、對硫磷、殺撲磷的混合標準工作溶液，按優(yōu)化后的全自動在線頂空固相微萃取條件和儀器條件進行萃取分析。以3倍和10倍信噪比（S/N）計算各目標物的檢出限和定量限，以各目標物的質量濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結果見表3，13種有機磷農藥的檢出限為0.002～0.5 ng/mL，定量限為0.006～1.8 ng/mL，且在線性范圍內標準曲線的相關系數均大于0.99，線性關系良好。

表3 13種有機磷農藥的線性范圍、線性回歸方程、相關系數、檢出限與定量限

2.3.2 精密度

根據MRM掃描方式下各待測物的儀器響應值，各目標物分別設置低、中、高3個濃度，每個濃度平行測定6個樣品，按上述優(yōu)化的萃取方法和儀器條件進行萃取分析，結果見表4。3種濃度下13種有機磷農藥的精密度在1.92%～17.10%之間。樣品在加熱模塊中升溫并不斷振蕩進行萃取時，樣品瓶壁可能會吸附部分目標物，尤其當基質中目標物濃度較低時，瓶壁的吸附作用會對精密度產生較大影響。

表4 13種有機磷農藥的精密度

3 結束語

實驗建立的全自動在線HS-SPME對于魚塘水樣中的有機磷農藥具有良好的提取效果，方法僅需2 mL魚塘水樣品，無需使用有機溶劑，綠色環(huán)保，萃取步驟為程序設定的全自動化操作，平行性好，且萃取模塊直接搭載在氣質聯(lián)用儀上方，樣品處理完畢直接進樣測試，整個過程不到1.5 h，且后續(xù)樣品能智能計算萃取和進樣時間，實現了前處理分析一體化的功能，為公安機關檢測魚塘水中的有機磷農藥提供了參考。