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        超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法快速測定水中農(nóng)藥和苦味酸

        2022-06-29 03:30:56劉喜珍
        廣州化工 2022年11期
        關(guān)鍵詞:苦味酸阿特拉乙腈

        劉喜珍

        (國家城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)長沙監(jiān)測站,湖南 長沙 410015)

        環(huán)境水體安全備受社會(huì)關(guān)注,我國是農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用大國,環(huán)境中的農(nóng)藥殘留問題尤其需要重視[1],以2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹等為代表的殺蟲劑和除草劑是國內(nèi)使用較多的農(nóng)藥之一[2],它們的過量使用會(huì)對(duì)水源水造成污染,被人體攝入后,將對(duì)身體健康造成極其不利的影響。同時(shí),我國也是苦味酸(2,4,6一三硝基苯酚)的使用大國,苦味酸廣泛應(yīng)用于燃料、炸藥、火柴、制藥和皮革等工業(yè),長期接觸可引起頭暈、頭痛、惡心、 嘔吐、腹瀉、發(fā)熱和食欲減退等癥狀。因此,我國的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)對(duì)常用農(nóng)藥和苦味酸做了限值規(guī)定。目前,針對(duì)水中2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、樂果、敵百蟲、內(nèi)吸磷、苦味酸常用的分析方法有氣相色譜法[3]、氣相色譜質(zhì)譜法[4-5]、高效液相色譜法[6-7]、高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[8-11]等。而現(xiàn)有的高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法均需在流動(dòng)相中加酸堿鹽來調(diào)節(jié)峰形和靈敏度,容易導(dǎo)致酸堿鹽的殘留問題,同時(shí)現(xiàn)有的方法均不能對(duì)苦味酸和農(nóng)藥進(jìn)行同時(shí)測定,這些物質(zhì)在實(shí)際檢測過程中需要采用不同的方法進(jìn)行分析,耗時(shí)費(fèi)力,效率不高。本方法采用直接進(jìn)樣,可在13 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)苦味酸與8種農(nóng)藥的同時(shí)測定,流動(dòng)相僅需要用到乙腈和超純水,操作簡單,選擇性強(qiáng),靈敏度高,定性定量準(zhǔn)確可靠,適用于地表水和飲用水中農(nóng)藥和苦味酸的快速分析。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試劑與儀器

        乙腈、甲醇為色譜純(經(jīng)0.22 μm濾膜過濾);超純水;2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、樂果、敵百蟲、內(nèi)吸磷、苦味酸標(biāo)準(zhǔn)品;氮?dú)?純度99.999%,由氮?dú)獍l(fā)生器提供);氬氣(純度99.999%)。

        Thermo超高效液相色譜-串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng);Milli-Q Gradient A10型超純水系統(tǒng);一體式氮?dú)獍l(fā)生器。

        1.2 色譜和質(zhì)譜條件

        Hypersil GOLD(50 mm×2.1 mm×3 μm)色譜柱,流動(dòng)相:A超純水,B乙腈;梯度洗脫,總流速為0.35 mL/min,先以A:B為95:5保持3 min,再改變至70:30,保持2 min,再逐步改變至A:B為5:95保持3 min,最后調(diào)節(jié)A:B為95:5保持3 min;柱溫35 ℃;進(jìn)樣量10 μL。

        質(zhì)譜離子源:HESI;鞘氣壓力:37 arb;輔助氣壓力:12 arb;離子傳輸毛細(xì)管溫度:300 ℃;霧化溫度:350 ℃;噴霧電壓:(+)3500 V,(-)3000 V;碰撞氣壓力:1.5 arb。采用多反應(yīng)監(jiān)測模式(MRM)檢測。

        1.3 水樣的保存

        水樣用2 L棕色磨口玻璃瓶采集,24 h內(nèi)進(jìn)行分析。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 色譜條件的選擇

        2.1.1 流動(dòng)相的選擇

        在地表水、出廠水中各加入一定濃度的2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、樂果、敵百蟲、內(nèi)吸磷、苦味酸9種標(biāo)樣,以該兩種加標(biāo)水樣為分析對(duì)象,考察甲醇、乙腈兩種有機(jī)溶劑分別與水以一定比例作為流動(dòng)相的色譜分離效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)采用甲醇與水為流動(dòng)相時(shí),滅草松底部峰形較寬、2,4-滴和苦味酸的峰形開叉,無法準(zhǔn)確定量,并且隨著物質(zhì)濃度的降低,這種現(xiàn)象愈加明顯;通過調(diào)節(jié)甲醇與水的配比以及改變洗脫模式,仍然不能解決峰開叉的問題。當(dāng)采用乙腈與水為流動(dòng)相時(shí),各物質(zhì)峰形有明顯改善,調(diào)節(jié)流動(dòng)相的配比、選擇恰當(dāng)?shù)南疵撃J?,能使各物質(zhì)都有較好的峰形和響應(yīng)。

        2.1.2 洗脫模式的選擇

        鑒于分離的物質(zhì)較多,等度洗脫會(huì)導(dǎo)致各物質(zhì)保留時(shí)間相近或分離時(shí)間較長。實(shí)驗(yàn)采取梯度洗脫模式,先將流動(dòng)相乙腈(B相)的比例逐步提高再進(jìn)行條件優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),2,4-滴、滅草松、苦味酸3種物質(zhì)在流動(dòng)相比例保持不變時(shí)出峰峰形最好,而內(nèi)吸磷在乙腈比例逐步提高過程中出峰峰形最佳,其他物質(zhì)峰形均不受流動(dòng)相比例變化影響,因此,最終確定梯度洗脫模式見表1,保持30%的乙腈比例,待2,4-滴、滅草松、苦味酸3種物質(zhì)出峰后再緩慢提高乙腈比例到95%,使內(nèi)吸磷在此過程中出峰,該條件下各物質(zhì)分離效果較好,且峰形尖銳,無分叉和拖尾現(xiàn)象。

        表1 梯度洗脫方式Table 1 Mode ofradient elution

        2.2 質(zhì)譜條件的選擇

        設(shè)置液相流速后,分別配制1 mg/L 2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、樂果、敵百蟲、內(nèi)吸磷、苦味酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液,不經(jīng)過色譜柱直接進(jìn)質(zhì)譜對(duì)化合物條件進(jìn)行逐個(gè)優(yōu)化,通過調(diào)整離子源參數(shù),使目標(biāo)化合物信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到1e6以上,最終確定離子源參數(shù)如下:鞘氣壓力為37 arb;輔助氣壓力為12 arb;離子傳輸毛細(xì)管溫度為300 ℃;霧化溫度為350 ℃;噴霧電壓為(+)3500 V,(-)3000 V;碰撞氣壓力為1.5 arb。同時(shí)確定各物質(zhì)的掃描方式、母離子、子離子、定量子離子、管透鏡電壓,詳見表2 目標(biāo)化合物的多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)參數(shù)。

        表2 目標(biāo)化合物的MRM參數(shù)Table 2 MRM Parameters of target compounds

        2.3 線性范圍和測定下限

        本實(shí)驗(yàn)采用外標(biāo)法依據(jù)各化合物定量子離子的峰面積來定量。將滅草松、2,4-滴、阿特拉津、呋喃丹、樂果、甲萘威、敵百蟲、內(nèi)吸磷、苦味酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用初始流動(dòng)相配制成系列復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,滅草松、2,4-滴、樂果、甲萘威、苦味酸的濃度范圍均為5~50 μg/L,阿特拉津濃度范圍為0.5~3.0 μg/L、呋喃丹1.0~10 μg/L、敵百蟲10~50 μg/L、內(nèi)吸磷15~50 μg/L。本實(shí)驗(yàn)復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液共配制6個(gè)濃度點(diǎn),各濃度點(diǎn)分別抽取10 μL在超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀上進(jìn)樣分析。以各化合物含量為橫坐標(biāo),峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行回歸處理,得到各目標(biāo)化合物的回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表3。

        本實(shí)驗(yàn)按照美國EPA的規(guī)定,配制相當(dāng)于檢出限濃度1~3倍的標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測定7次,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差及檢出限,再以四倍檢出限作為測定下限。計(jì)算公式為:MDL(檢出限)=3.14×SD(7次測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差),RQL(測定下限)=4×MDL(檢出限)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到各目標(biāo)化合物的測定下限見表3。

        表3 各目標(biāo)化合物分析方法的回歸方程及測定下限Table 3 The regression equation and minimum detection concentration of target compounds

        2.4 回收率和精密度

        表4 各目標(biāo)化合物分析方法的回收率、精密度及 實(shí)際樣品測定Table 4 The percent recovery and relative standard deviation of target compounds actual water samples’ determination

        對(duì)湘江源水和出廠水進(jìn)行實(shí)際樣品測定和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),湘江源水和出廠水均未檢出目標(biāo)化合物。于源水和出廠水中分別加入高、低濃度的目標(biāo)化合物,重復(fù)測定7次,計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差及回收率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。結(jié)果表明,9種目標(biāo)化合物的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.7%~4.5%,加標(biāo)回收率在75.7%~99.7%之間,證明本方法的精密度和準(zhǔn)確度均能滿足實(shí)際樣品的分析要求。

        3 結(jié) 論

        本文建立了直接進(jìn)樣法測定地表水和飲用水中苦味酸和8種常用農(nóng)藥的超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法,方法測定下限遠(yuǎn)低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的限量值。該方法靈敏度高、精密度好,操作簡便快捷,樣品經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后直接上機(jī)檢測,無需萃取、濃縮等前處理過程;流動(dòng)相為乙腈和超純水,無需加入酸堿鹽調(diào)峰形和靈敏度,可以避免酸堿鹽的殘留的問題。總體而言,該方法操作簡單,適用性強(qiáng),具有較高的回收率、靈敏度和精密度,適用于地表水和飲用水中農(nóng)藥和苦味酸的快速分析。

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