劉昌運,蘭玉賢*
1. 畢節(jié)市生態(tài)環(huán)境突發(fā)事件應急中心(畢節(jié) 551700);2. 龍里縣龍山鎮(zhèn)農(nóng)林水綜合服務中心(黔南 522730)
耕地是農(nóng)民賴以生存的根基,更是確保廣大人民群眾糧食供給安全的重要保障[1]。近年來,由于部分生產(chǎn)者違規(guī)、超量、不合理施用農(nóng)藥獸藥,導致市售各類商品中的農(nóng)藥、獸藥殘留超標等問題不斷浮現(xiàn),給消費者生命財產(chǎn)安全、市場消費信心、企業(yè)生產(chǎn)效益帶來嚴重影響[2-3]。土壤中的農(nóng)藥殘留可能會帶來作物富集的風險,同時也能較為客觀地反映作物施用農(nóng)藥的情況[4]。因此,建立土壤中農(nóng)藥殘留量的快速檢測方法,對于保障農(nóng)產(chǎn)品品質、提高市場信心、助推鄉(xiāng)村振興具有重要意義。目前,農(nóng)藥提取常見的方法有加速溶劑萃取、超聲提取、固相萃取及QuEChERS方法。因加速溶劑萃取技術具有萃取速度快、溶劑用量少、選擇性高、受基體影響小等特點[5],在農(nóng)藥殘留分析檢測中得到廣泛應用。試驗采用加速溶劑萃取技術(ASE)結合氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質譜技術對土壤中18種農(nóng)藥殘留同時檢測分析。該方法具有抗干擾能力強、靈敏度高、檢出限低等特點,為土壤中農(nóng)藥殘留檢測提供了一種簡單、高效、可靠的定量檢測方法。
土壤,采樣自貴州省六盤水市某農(nóng)戶;乙腈,色譜純,美國TIDE公司;正己烷,色譜純,美國Fisher公司;甲苯(優(yōu)級純)、二氯甲烷(色譜純),德國Merck公司;WondaPak QuEChERS(WQ)提取鹽試劑包Ⅱ,美國Agilent公司;環(huán)氧七氯標準品、18種農(nóng)藥混合標準品,純度≥98.0%,德國Dr. Ehrenstorfer公司;0.22 μm有機相微孔濾膜,天津博納艾杰爾科技有限公司;WQ凈化管Ⅰ(150 mg PSA,900 mg MgSO4)、WQ凈化管Ⅱ(150 mg PSA,15 mg GCB和885 mg MgSO4)、WQ凈化管Ⅲ(400 mg PSA,400 mg C18和1 200 mg MgSO4)、WQ凈化管Ⅳ(400 mg PSA,400 mg C18,200 mg GCB和1 200 mg MgSO4),美國Agilent公司。
TQ 8050氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質譜儀(配AOC-20i+s自動進樣器),日本島津公司;Nimbus系列分析天平,英國艾德姆公司;ST-M 200組織研磨儀,北京旭鑫儀器設備有限公司;XHF-D新芝高速均質器,上海泰坦科技股份有限公司;NACHTC-18通用高速離心機,杰懋萬得福(中山)生物科技有限公司;RV 3艾卡旋轉蒸發(fā)儀,艾卡(廣州)儀器設備有限公司;Biotage全自動氮吹濃縮儀,拜泰齊貿易(上海)有限公司。
1.2.1 標準溶液配制
以內標溶液配制方法為例:稱取10 mg環(huán)氧七氯標準品,用正己烷定容至100 mL,得到100 μg/mL的標準品A液;取1 mL標準品A液,用正己烷定容至10 mL,即得10 μg/mL的標準品B液。內標溶液和混合標準品溶液均置于2~4 ℃冷藏備用。
18種混合農(nóng)藥標準儲備液的配制:分別稱取10 mg農(nóng)藥標準品于100 mL容量瓶中,用正己烷定容至刻度,即得質量濃度100 μg/mL混合農(nóng)藥C液,取1 mL混合農(nóng)藥C液于10容量瓶中,用正己烷定容至刻度,即得質量濃度10 μg/mL混合農(nóng)藥標準儲備液,于2~4 ℃冷藏保存。
1.2.2 樣品的制備
1.2.2.1 樣品的預處理
將土壤樣品自然風干,去除植物殘體(如雜草、植物根莖葉等)、碎石等雜物,用土壤研磨儀粉碎后,過0.180 mm直徑篩,備用。
1.2.2.2 樣品加速溶劑萃取
稱取10 g(精確至0.001 g)土壤粉末,與7 g氟羅里硅藻土混合,移入34 mL的加速溶劑萃取池中,再向萃取池中加入WQ提取鹽試劑包Ⅱ(4 g無水MgSO4,1.5 g醋酸鈉),在10.34 MPa壓力、80 ℃條件下,加熱5 min,用乙腈靜態(tài)萃取3 min,循環(huán)2次,然后用池體積60%的乙腈(20.4 mL)沖洗萃取池,并用氮氣吹掃100 s,萃取完畢后,將萃取液混勻,待凈化。
1.2.2.3 樣品凈化
取8 mL上述待凈化液,轉移到WQ凈化管Ⅱ(400 mg PSA,400 mg C18,200 mg GCB和1 200 mg MgSO4)中,渦旋5 min,在6 000 r/min轉速下離心10 min,取2 mL上清液,氮吹至近干,加入0.1 mL質量濃度為10 μg/mL環(huán)氧七氯內標溶液(ISTD),用乙酸乙酯定容至1 mL,過0.22 μm有機相微孔濾膜,供GC-MS/MS分析。
1.2.3 色譜-質譜條件
VF-1701ms毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),初始溫度70 ℃,保持1 min,以15 ℃/min的速率升溫至180 ℃,保持2 min,再以10 ℃/min的速率升溫至270 ℃,保持8 min。載氦氣(純度≥99.999%),流速1.15 mL/min,進樣口溫度280 ℃,不分流,溶劑延遲時間3 min,進樣量1 μL。色譜-質譜接口溫度285 ℃,電子轟擊源70 eV,離子源溫度290 ℃,載氬氣(純度≥99.999%),檢測器電壓(相對于調諧結果)0.5 kV,多反應離子監(jiān)測參數(shù)見表1。
表1 環(huán)氧七氯及18種農(nóng)藥組分CAS號、MRM參數(shù)
接表1
1.2.4 提取條件優(yōu)化
由于提取溶劑、凈化材料、提取液體積等因素對土壤樣品前處理的效果影響較大,因此對提取溶劑(三水平:正己烷、乙腈和二氯甲烷)、凈化材料(四水平:WQ凈化管Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ)、提取液體積(三水平:4,6和8 mL)開展單因素試驗。以加標回收率、凈化率(以加標回收率計算)為主要考察指標,選擇回收率較高、易操作、危害低、污染輕的提取溶劑、凈化材料、提取液體積作為提取、凈化條件。
1.2.5 標準曲線繪制
為消除基質影響,以1.2.2所得的陰性土壤提取液,將質量濃度為10 μg/mL的混合農(nóng)藥標準液稀釋至質量濃度0.05,0.10,0.20,0.50和1.00 μg/mL。由于提取液中環(huán)氧七氯的質量濃度為1 μg/mL,因此5種濃度標準液中環(huán)氧七氯的質量濃度均為1 μg/mL。以空白基質產(chǎn)生的3倍信噪比(S/N=3)計算檢出限,標準曲線如式(1)所示。
式中:Cn為目標物的質量濃度;C1為內標物的質量濃度;An為目標物的峰面積;A1為內標物的峰面積。
圖1 內標環(huán)氧七氯與18種農(nóng)藥混合標準溶液總離子流色譜圖
由圖2可知,針對不同農(nóng)藥,正己烷、乙腈、二氯甲烷的加標回收率分別為77.45%~96.23%,81.02%~92.36%和77.55%~93.44%,平均回收率分別為85.40%,85.77%和86.39%。3種試劑均符合GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規(guī)范 食品理化檢測》要求,但正己烷對有機磷類農(nóng)藥提取率較低,二氯甲烷毒性較高,長期接觸影響實驗人員的健康[6-7];乙腈對農(nóng)藥回收能力較強,且對土壤中作物殘留的色素和油脂提取率低,可有效降低基質干擾,因此選擇乙腈作為提取溶劑。
圖2 不同提取溶劑對18種農(nóng)藥回收率的影響
由圖3可知,針對不同農(nóng)藥,凈化管Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ的加標回收率分別為75.25%~91.23%,72.25%~94.26%,75.12%~102.36%和78.21%~91.25%,平均回收率分別為83.11%,84.18%,93.63%和84.64%。同時,經(jīng)查閱文獻得知,凈化管Ⅲ中的PSA可有效去除樣品提取液中的色素等雜質[8]。因此,選擇凈化管Ⅲ處理樣品提取液。
圖3 不同凈化試劑盒處理后土壤中農(nóng)藥回收率
由圖4可知,針對不同農(nóng)藥,4,6和8 mL的加標回收率分別為74.02%~90.12%,78.99%~102.65%和80.11%~103.23%,平均回收率分別為81.09%,88.17%和89.49%。在凈化劑計量固定的情況下,大部分農(nóng)藥的回收率與樣品凈化液的體積變化呈正相關,但增速逐漸降低。試驗發(fā)現(xiàn),凈化后液體顏色的深淺也與凈化液的體積變化呈正相關,可能會污染檢測設備中的離子源、色譜柱。因此,選擇吸取6 mL提取液進行凈化。
圖4 不同體積凈化液對土壤中農(nóng)藥回收率的影響
由表2可知,18種農(nóng)藥在0.05~1.00 μg/mL質量濃度范圍內線性關系良好,相關系數(shù)R2≥0.998,檢出限為0.011 40~0.521 4 μg/kg,均符合GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規(guī)范 食品理化檢測》要求。
表2 18種農(nóng)藥的線性回歸方程及檢出限
取土壤陰性樣品進行加標試驗,加標質量分數(shù)分別為0.01,0.10和0.50 mg/kg,每個水平做6次平行試驗,以加標回收率、相對標準偏差(SRSD)考察方法的準確度、精密度。由圖5可知,分別向土壤陰性樣品中添加0.010,0.10和0.50 mg/kg的3水平加標質量分數(shù),其18種農(nóng)藥平均回收率為76.25%~101.22%,SRSD為1.25%~9.12%,符合GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規(guī)范 食品理化檢測》及農(nóng)業(yè)部公告2386號《農(nóng)藥殘留檢測方法國家標準編制指南》要求。因此,試驗所建立的檢測方法科學可行,可用于實際樣品的檢測。
圖5 土壤中農(nóng)藥的加標回收率和δRSD(n=6)
采用試驗建立的方法測定土壤樣品中的18種農(nóng)藥殘留,結果見表3。樣品中有5種農(nóng)藥呈陽性,分別是敵敵畏(0.025 mg/kg)、對硫磷(0.019 mg/kg)、馬拉硫磷(0.241 mg/kg)、δ-六六六(0.028 mg/kg)和殺螟硫磷(0.035 mg/kg),其余13種農(nóng)藥未達檢出限。
表3 土壤樣品中18種農(nóng)藥的檢測結果
試驗采用加速溶劑萃取結合QuEChERS法凈化土壤樣品,聯(lián)合氣相色譜-串聯(lián)質譜-內標法,建立了快速檢測土壤中的18種農(nóng)藥殘留的定量檢測方法。萃取溶劑采用乙腈,凈化條件為凈化管Ⅲ(400 mg PSA,400 mg C18和1 200 mg MgSO4),凈化體積為6 mL。在此條件下,0.01,0.1和0.50 mg/kg的加標質量下,回收率為76.25%~101.22%,SRSD為1.25%~9.12%,檢出限為0.011 40~0.521 4 μg/kg。該方法具有凈化效果好、重復性強、靈敏度高等優(yōu)勢,在分析土壤等復雜樣品時,能有效地消除基質干擾,減少假陽性的檢出率,簡化樣品前處理過程,降低分析成本。