潘正一

(連云港市灌南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，江蘇連云港 222500)

抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮是防治蚜蟲病害的常用農(nóng)藥，10%啶蟲脒乳油、25%噻嗪酮可濕性粉劑等對蚜蟲防治效果較好。據(jù)統(tǒng)計(jì)，所施用的農(nóng)藥僅10%～20%起到殺蟲作用，大部分農(nóng)藥通過沉降作用和生態(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)重危及人類的生存環(huán)境[1-6]，因此有必要對土壤中蚜蟲防治用藥抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮?dú)埩暨M(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)農(nóng)藥的合理使用。

美國農(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。黃思琦、郭珍玲等[9]研究液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定模擬稻田環(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)假陽性檢測結(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，對于聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪等沸點(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脒、抗蚜威等的檢測，對低沸點(diǎn)的聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪等靈敏度更高。目前，針對土壤中蚜蟲專用農(nóng)藥殘留檢測的研究已有報(bào)道[15-19]，但其研究對象均為蔬菜、水果，且研究的農(nóng)藥種類較少。筆者以土壤為研究對象，采用基于QuEChERS 原則的樣品處理方法，建立了測定土壤中抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮5 種蚜蟲防治用藥殘留的氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS/MS)方法。該方法操作簡便，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，對環(huán)境影響小，可以合理地指導(dǎo)蚜蟲專用農(nóng)藥的施用，保護(hù)人們身體健康和環(huán)境安全，同時可為國家標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜儀：2010 plus 型，日本島津公司。

三重四級桿質(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、噻蟲嗪、啶蟲脒、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 儀器工作條件

1.2.1 色譜儀

色譜柱：DB-5 ms 柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國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 ℃；溶劑延遲時間：3 min；碰撞氣：氬氣，體積分?jǐn)?shù)不小于99.999%；檢測方式：多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)；5 種農(nóng)藥的質(zhì)譜參數(shù)見表2。

表2 5 種農(nóng)藥的質(zhì)譜參數(shù)

1.3 溶液配制

5 種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、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、噻蟲嗪、啶蟲脒、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，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 濾膜過濾，得基質(zhì)匹配系列混合校準(zhǔn)溶液。

1.4 樣品處理

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，平鋪在托盤中，于25～35 ℃空氣中自然風(fēng)干，反復(fù)碾碎過篩后，置干凈的容器中，蓋好備用。

提取：稱取上述預(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，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 濾膜過濾后待測。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

按照1.2 儀器工作條件，分別對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)行測定，以各農(nóng)藥的色譜保留時間和定性離子對定性；以定量離子的色譜峰面積為縱坐標(biāo)、對應(yīng)農(nóng)藥的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制校正曲線，外標(biāo)法定量。待測農(nóng)藥的質(zhì)量濃度應(yīng)在線性范圍內(nèi)，超出質(zhì)量濃度線性范圍的樣品應(yīng)稀釋至適當(dāng)倍數(shù)后進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溶劑選擇

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、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮均為中等極性。以抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、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)對象，分別考察上述4 種提取溶劑對5 種農(nóng)藥的提取效果，結(jié)果見表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，5 種農(nóng)藥的提取率均較低；以丙酮作為提取溶劑時，噻嗪酮的提取率偏低；以乙腈作為提取溶劑時，5 種農(nóng)藥的提取率均較佳，故選擇乙腈為提取溶劑。

2.2 樣品處理方法選擇

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，但操作過程耗時較長?；赒uEChERS 原則的分散固相處理方法近年來得到廣泛應(yīng)用，該方法萃取時間短暫，凈化效果好，對環(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，樣品處理時間為41 min，采用分散固相法時，樣品處理時間僅需20 min，綜合考慮，選擇基于QuEChERS 原則的分散固相法對樣品進(jìn)行處理。

表4 不同樣品處理方法的提取率和提取時間

2.3 基質(zhì)效應(yīng)消除

土壤樣品基質(zhì)復(fù)雜，基質(zhì)效應(yīng)對測定結(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)行測定，分別采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法和基質(zhì)匹配校正曲線法定量，結(jié)果表明，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量時，抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒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；采用校正曲線法定量時，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，校正曲線法測定結(jié)果準(zhǔn)確度較高，因此采用校正曲線法消除基質(zhì)干擾。

2.4 質(zhì)譜參數(shù)優(yōu)化

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。對前體離子再進(jìn)行產(chǎn)物離子掃描，找到母離子對應(yīng)的碎片離子。選擇響應(yīng)值較高的2 個碎片離子，其中一個作為定量離子，另外一個作為定性離子，利用MRM-Optimization-Tool 工具自動優(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

2.5 線性方程與檢出限

在1.2 儀器工作條件下，分別測定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)行線性回歸，計(jì)算線性方程和相關(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，用正己烷逐級稀釋，在1.2儀器工作條件下分別進(jìn)行測定，以3 倍信號噪比對應(yīng)的質(zhì)量濃度作為方法檢出限，根據(jù)稱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)量濃度線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見表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)量濃度線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

2.6 加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)

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定，結(jié)果見表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%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5.0%(n=6)，表明該方法測量準(zhǔn)確度、精密度均較高，滿足分析要求。

3 結(jié)語

建立了測定土壤中抗蚜威、噻蟲嗪、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和噻嗪酮5 種蚜蟲防治用藥殘留的GC-MS/MS 分析方法。該方法樣品處理簡單，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。