潘正一
(連云港市灌南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站,江蘇連云港 222500)
抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮是防治蚜蟲(chóng)病害的常用農(nóng)藥,10%啶蟲(chóng)脒乳油、25%噻嗪酮可濕性粉劑等對(duì)蚜蟲(chóng)防治效果較好。據(jù)統(tǒng)計(jì),所施用的農(nóng)藥僅10%~20%起到殺蟲(chóng)作用,大部分農(nóng)藥通過(guò)沉降作用和生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)入土壤中,造成土壤環(huán)境污染,破壞土壤生態(tài)系統(tǒng),嚴(yán)重危及人類(lèi)的生存環(huán)境[1-6],因此有必要對(duì)土壤中蚜蟲(chóng)防治用藥抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮?dú)埩暨M(jìn)行監(jiān)測(cè),根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)農(nóng)藥的合理使用。
美國(guó)農(nóng)藥部Anastassiades 教授等提出的樣品處理QuEChERS 原則[7-8],具有試劑用量少、處理速度快等特點(diǎn),現(xiàn)常用于土壤、食品、地表水中農(nóng)、獸藥殘留的檢測(cè)。黃思琦、郭珍玲等[9]研究液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定模擬稻田環(huán)境中水、土壤和水稻植株中二氯喹啉酸殘留的分析方法;灝兢等[10]研究了氣相色譜法快速測(cè)定土壤中8 種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法。常用于農(nóng)藥檢測(cè)的方法有液相色譜法[11]、氣相色譜法[12]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[13]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[14]等方法。其中液相色譜法、氣相色譜法靈敏度偏低,且易出現(xiàn)假陽(yáng)性檢測(cè)結(jié)果;液相色譜-質(zhì)譜法常用于沸點(diǎn)較高的農(nóng)藥殘留檢測(cè),對(duì)于聯(lián)苯菊酯、噻蟲(chóng)嗪等沸點(diǎn)較低的農(nóng)藥適用性較差,氣相色譜-質(zhì)譜法不僅可以用于啶蟲(chóng)脒、抗蚜威等的檢測(cè),對(duì)低沸點(diǎn)的聯(lián)苯菊酯、噻蟲(chóng)嗪等靈敏度更高。目前,針對(duì)土壤中蚜蟲(chóng)專(zhuān)用農(nóng)藥殘留檢測(cè)的研究已有報(bào)道[15-19],但其研究對(duì)象均為蔬菜、水果,且研究的農(nóng)藥種類(lèi)較少。筆者以土壤為研究對(duì)象,采用基于QuEChERS 原則的樣品處理方法,建立了測(cè)定土壤中抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮5 種蚜蟲(chóng)防治用藥殘留的氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS/MS)方法。該方法操作簡(jiǎn)便,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確,對(duì)環(huán)境影響小,可以合理地指導(dǎo)蚜蟲(chóng)專(zhuān)用農(nóng)藥的施用,保護(hù)人們身體健康和環(huán)境安全,同時(shí)可為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)參考。
氣相色譜儀:2010 plus 型,日本島津公司。
三重四級(jí)桿質(zhì)譜儀:TQ-8030 型,日本島津公司。
水浴式氮吹儀:ZX-DC 型,北京眾信佳儀公司。
大容量臺(tái)式高速冷凍離心機(jī):Neofuge 18R 型,上海力申科學(xué)儀器有限公司。
電子分析天平:賽多利斯bsa5201-cw 型,感量為0.1 g,瑞士梅特勒托利多儀器有限公司。
抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮標(biāo)準(zhǔn)溶液:質(zhì)量濃度均為100 μg/mL,編號(hào)分別為GBW(E) 083170)、BWN 5117-2016、GBW(E)083206、GBW(E) 083321、GBW(E) 083326,杭州吉順生物科技公司。
乙腈、正己烷:均為色譜春,美國(guó)默克公司。
凈化管:25 mL,內(nèi)含MgSO4、PSA(N-丙基乙二胺)和C18(十八烷基鍵合硅膠),上海月旭科技有限公司。
氯化鈉:分析純,上?;瘜W(xué)試劑廠。
實(shí)驗(yàn)用水為純化水。
1.2.1 色譜儀
色譜柱:DB-5 ms 柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm,美國(guó)安捷倫科技有限公司);進(jìn)樣口溫度:240 ℃;進(jìn)樣體積:1 μL;載氣:氦氣,體積分?jǐn)?shù)不小于99.999%,流量為1.45 mL/min;進(jìn)樣方式:不分流進(jìn)樣;升溫程序見(jiàn)表1。
表1 升溫程序
1.2.2 質(zhì)譜儀
離子源:EI 源;轟擊能量:55 eV;接口溫度:260 ℃;離子源溫度:250 ℃;溶劑延遲時(shí)間:3 min;碰撞氣:氬氣,體積分?jǐn)?shù)不小于99.999%;檢測(cè)方式:多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM);5 種農(nóng)藥的質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表2。
表2 5 種農(nóng)藥的質(zhì)譜參數(shù)
5 種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯、噻嗪酮的質(zhì)量濃度均為5.0 μg/mL,準(zhǔn)確量取抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮標(biāo)準(zhǔn)溶液各0.5 mL,置于同一只10.0 mL 量瓶中,用正己烷定容至標(biāo)線(xiàn),搖勻。
5 種農(nóng)藥基質(zhì)匹配系列混合校準(zhǔn)溶液:取上述5 種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液適量,用正己烷稀釋、定容,配制成5 種農(nóng)藥的質(zhì)量濃度均分別為0.02、0.05、0.1、0.5、1.0、2.0 μg/mL 的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液;在已吹至近干的空白基質(zhì)樣品中分別加入上述系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液各1.0 mL,用0.22 μm 濾膜過(guò)濾,得基質(zhì)匹配系列混合校準(zhǔn)溶液。
樣品預(yù)處理:隨機(jī)采集土壤樣品1 000 g,去除石塊、植物根莖殘留等異物,平鋪在托盤(pán)中,于25~35 ℃空氣中自然風(fēng)干,反復(fù)碾碎過(guò)篩后,置干凈的容器中,蓋好備用。
提?。悍Q(chēng)取上述預(yù)處理后的土壤樣品10.0 g,置于50 mL 離心管中,依次加入8.0 mL 純化水、25 mL 乙腈、2.0 g 氯化鈉,旋渦混合并強(qiáng)力振搖1 min,以8 000 r/min 轉(zhuǎn)速冷凍離心5 min。
凈化:取上述離心后的上清液,全部轉(zhuǎn)移至50 mL 容量瓶中,加入乙腈定容至標(biāo)線(xiàn),混勻;將溶液全部轉(zhuǎn)移至50 mL 凈化管中,渦旋混勻1 min,以8 000 r/min 轉(zhuǎn)速冷凍離心5 min;準(zhǔn)確移取10.0 mL上清液,置于水浴氮吹儀(溫度控制在45 ℃)中濃縮至近干,加入正己烷定容至1.0 mL,溶液經(jīng)0.22 μm 濾膜過(guò)濾后待測(cè)。
按照1.2 儀器工作條件,分別對(duì)5 種農(nóng)藥基質(zhì)匹配系列混合校準(zhǔn)溶液和樣品溶液進(jìn)行測(cè)定,以各農(nóng)藥的色譜保留時(shí)間和定性離子對(duì)定性;以定量離子的色譜峰面積為縱坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)農(nóng)藥的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制校正曲線(xiàn),外標(biāo)法定量。待測(cè)農(nóng)藥的質(zhì)量濃度應(yīng)在線(xiàn)性范圍內(nèi),超出質(zhì)量濃度線(xiàn)性范圍的樣品應(yīng)稀釋至適當(dāng)倍數(shù)后進(jìn)行測(cè)定。
提取土壤中農(nóng)藥常用的溶劑有甲醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯等,其中甲醇極性最強(qiáng),乙酸乙酯極性最弱,抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮均為中等極性。以抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮加標(biāo)質(zhì)量濃度均為0.05 μg/mL 的土壤樣品為試驗(yàn)對(duì)象,分別考察上述4 種提取溶劑對(duì)5 種農(nóng)藥的提取效果,結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 不同提取溶劑的提取率 %
由表3 可知,以甲醇和乙酸乙酯作為提取溶劑時(shí),5 種農(nóng)藥的提取率均較低;以丙酮作為提取溶劑時(shí),噻嗪酮的提取率偏低;以乙腈作為提取溶劑時(shí),5 種農(nóng)藥的提取率均較佳,故選擇乙腈為提取溶劑。
目前,常用于農(nóng)藥的樣品處理方法主要有固相萃取法和超聲提取法。超聲提取法適合基質(zhì)簡(jiǎn)單干凈的樣品,土壤樣品基質(zhì)復(fù)雜且含水量低,不適合采用超聲提取法。固相萃取法凈化效果好,但操作過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)。基于QuEChERS 原則的分散固相處理方法近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用,該方法萃取時(shí)間短暫,凈化效果好,對(duì)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)人員影響較小。以5 種農(nóng)藥加標(biāo)質(zhì)量濃度均為0.05 μg/mL 的樣品溶液為試驗(yàn)對(duì)象,分別考察固相萃取法和基于QuEChERS原則的分散固相法的提取效果,結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知,分散固相法的提取率優(yōu)于固相萃取法,而且采用固相萃取法時(shí),樣品處理時(shí)間為41 min,采用分散固相法時(shí),樣品處理時(shí)間僅需20 min,綜合考慮,選擇基于QuEChERS 原則的分散固相法對(duì)樣品進(jìn)行處理。
表4 不同樣品處理方法的提取率和提取時(shí)間
土壤樣品基質(zhì)復(fù)雜,基質(zhì)效應(yīng)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生較大的影響,因此需要采取措施消除基質(zhì)干擾,確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前用于消除基質(zhì)干擾的方法主要有同位素內(nèi)標(biāo)法、基質(zhì)匹配法等[20],其中基質(zhì)匹配法是目前消除基質(zhì)效應(yīng)最常用的方法。在1.2 儀器工作條件下,對(duì)5 種農(nóng)藥加標(biāo)質(zhì)量濃度均為0.05 μg/mL 的樣品溶液進(jìn)行測(cè)定,分別采用標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法和基質(zhì)匹配校正曲線(xiàn)法定量,結(jié)果表明,采用標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法定量時(shí),抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒3 種農(nóng)藥出現(xiàn)顯著的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng),聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮的基質(zhì)效應(yīng)影響不大;采用校正曲線(xiàn)法定量時(shí),5 種農(nóng)藥的色譜峰形較好。兩種定量方法5 種農(nóng)藥的回收率見(jiàn)表5。
表5 不同定量方法5 種農(nóng)藥的回收率 %
由表5 可知,校正曲線(xiàn)法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度較高,因此采用校正曲線(xiàn)法消除基質(zhì)干擾。
取5 種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,以全掃描模式采集Q3Scan 數(shù)據(jù),根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量大、響應(yīng)值高且盡量不與其它化合物的前體離子重合的原則,確定各目標(biāo)物的前體離子。對(duì)前體離子再進(jìn)行產(chǎn)物離子掃描,找到母離子對(duì)應(yīng)的碎片離子。選擇響應(yīng)值較高的2 個(gè)碎片離子,其中一個(gè)作為定量離子,另外一個(gè)作為定性離子,利用MRM-Optimization-Tool 工具自動(dòng)優(yōu)化碰撞電壓,得到各目標(biāo)物的最佳碰撞電壓及離子豐度比。5 種農(nóng)藥的質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表2。
在優(yōu)化的儀器工作條件下,空白樣品溶液、5 種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、加標(biāo)樣品溶液色譜圖如圖1 所示。由圖1 可以看出,5 種農(nóng)藥色譜峰及其與基質(zhì)色譜峰分離度良好,可用于定量分析。
圖1 空白樣品溶液、5 種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、加標(biāo)樣品溶液色譜圖
在1.2 儀器工作條件下,分別測(cè)定5 種農(nóng)藥基質(zhì)匹配系列混合校準(zhǔn)溶液。以5 種農(nóng)藥的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(X,μg/mL)、各農(nóng)藥定量離子色譜峰面積為縱坐標(biāo)(Y)進(jìn)行線(xiàn)性回歸,計(jì)算線(xiàn)性方程和相關(guān)系數(shù)。選擇5 種農(nóng)藥質(zhì)量濃度均為0.02 μg/mL 的基質(zhì)匹配混合校準(zhǔn)溶液,用正己烷逐級(jí)稀釋?zhuān)?.2儀器工作條件下分別進(jìn)行測(cè)定,以3 倍信號(hào)噪比對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度作為方法檢出限,根據(jù)稱(chēng)樣量和定容體積換算成樣品中的含量,以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。
5 種農(nóng)藥的質(zhì)量濃度線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見(jiàn)表6。由表6 可知,5 種農(nóng)藥的質(zhì)量濃度在0.02~2.0 μg/mL 范圍內(nèi)與色譜峰面積線(xiàn)性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)均大于0.995;檢出限分別為5.0、5.8、4.2、8.0、4.7 μg/kg。
表6 5 種農(nóng)藥質(zhì)量濃度線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限
在空白土壤樣品中加入適量的5 種農(nóng)藥的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,配制成低(0.02 μg/mL)、中(0.1 μg/mL)、高(1.0 μg/mL)三種質(zhì)量濃度水平的加標(biāo)樣品,按1.4 樣品處理方法,每種質(zhì)量濃度水平的加標(biāo)樣品平行處理6 份,在1.2 儀器工作條件下分別測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表7。
表7 加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)結(jié)果
續(xù)表7
由表7 可知,5 種農(nóng)藥的加標(biāo)回收率為85.7%~103.7%,測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5.0%(n=6),表明該方法測(cè)量準(zhǔn)確度、精密度均較高,滿(mǎn)足分析要求。
建立了測(cè)定土壤中抗蚜威、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮5 種蚜蟲(chóng)防治用藥殘留的GC-MS/MS 分析方法。該方法樣品處理簡(jiǎn)單,溶劑用量少,凈化效果好,定性、定量結(jié)果準(zhǔn)確,適用于土壤中微量農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。