許延霞,瞿士鵬,王 琴,梅興天
(甘肅省金昌生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,甘肅 金昌 737100)
在我國,六六六、滴滴涕等有機氯農(nóng)藥在追求農(nóng)作物高產(chǎn)量的時代起到重要的作用,做出過的重要貢獻。由于其具有高毒、難降解、蓄積性等特性[1],已在1983 年被禁用。但由于有機氯農(nóng)藥的特性作用使得部分農(nóng)藥進入土壤環(huán)境[2],而土壤是農(nóng)藥的主要載體,其殘留的有機氯農(nóng)藥會通過各種方式進行持續(xù)累積、擴散[3],從而對農(nóng)產(chǎn)品造成殘留[4],影響人體健康[5]。在此狀況下,對有機氯農(nóng)藥殘留量進行分析監(jiān)測具有重要的意義[6]。
α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、O,P’-DDT、P,P’-DDE、P,P’-DDT、P,P’-DDD、環(huán)氧七氯和百菌清殘留量的測定方法有高效液相色譜法、氣相色譜法和質(zhì)譜法等[7-8]。關于有機氯農(nóng)藥殘留的檢測方法國內(nèi)外均有報道。馬健生等[9]用氣相色譜法對土壤樣品中的多種有機氯農(nóng)藥進行了分析檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方法快捷、準確度高和精密度高,能夠適用于土壤中有機氯污染物的分析檢測。為了科學使用農(nóng)藥防治病蟲害,保障土地使用安全、糧食安全,我們采用氣相色譜法檢測分析了金昌市永昌縣有機氯農(nóng)藥α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、O,P’-DDT、P,P’-DDE、P,P’-DDT、P,P’-DDD、百菌清、環(huán)氧七氯的殘留量,對土壤樣品的前處理進行了方法優(yōu)化,在優(yōu)化的氣相色譜條件下對土壤樣品進行了檢測,現(xiàn)報道如下。
1.1.1 供試農(nóng)藥樣品 供試有機氯農(nóng)藥分別是α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、O,P’-DDT、P,P’-DDT、P,P’-DDE、P,P’-DDD,百菌清、環(huán)氧七氯(環(huán)氧七氯A 和環(huán)氧七氯B)的標準品,均購于生態(tài)環(huán)境部標準樣品研究所。環(huán)氧七氯在分析時標準溶液分為環(huán)氧七氯A 和環(huán)氧七氯B。計算檢出限時,報檢出限高的值,實際樣品分析中,報最高值。
1.1.2 土壤樣品 選取永昌縣農(nóng)村已種植過辣椒的農(nóng)田混合土壤作為研究對象。共采集4 份土樣,將土壤樣品風干,除去雜物,篩研細磨,制成60目(孔徑0.25 mm)的土樣,貼標簽,裝入棕色玻璃瓶用于農(nóng)藥或有機質(zhì)備用分析。
1.1.3 儀器與試劑 儀器:氣相色譜儀[Agilent 7890A 型,美國Agilent 公司,氣相色譜-電子捕獲檢測器(GC-ECD)]、數(shù)控旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(Hei-VAP Advantage ML/HB/G)、氮吹儀(N-EVAPTM111,Organomation Associates,Jnc)、振蕩器(TTL-800型萃取凈化振蕩器)、自動萃取裝置(MMV-1000W萃取振蕩儀)、離心機(TGL20M臺式高速冷凍離心機)。
試劑:正己烷(Hexane)、丙酮(Acetone)、二氯甲烷(Dichloromethane)、乙腈(Acetonitrile)。均為進口,農(nóng)殘級色譜純;無水硫酸鈉(馬弗爐400℃烘4 h,優(yōu)級純)、氯化鈉(馬弗爐400 ℃烘4 h,優(yōu)級純)。
1.2.1 氣相色譜分析條件優(yōu)化 色譜柱:DB-5MS,30 m×0.25 mm×0.25 um。色譜條件:進樣口溫度為250 ℃,進樣量為1 uL,載氣為純度大于99.999%的高純氦氣,載氣流量為2.0 mL/min。色譜柱升溫程序:初始溫度45 ℃,保持6min,以25 ℃/min 升溫至240 ℃,保持20 min;ECD 檢測器溫度280 ℃,尾吹流量30 mL/min。進樣方式:不分流方式,為雙塔自動進樣器進樣。
1.2.2 標準曲線建立 配制有機氯標準溶液:包括有機氯農(nóng)藥(α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、O,P’-DDT、P,P’-DDE、P,P’-DDT、P,P’-DDD)混合標準溶液(溶液①)和環(huán)氧七氯(A)(溶液②)、環(huán)氧七氯(B)(溶液③)以及百菌清(溶液④)的單標溶液,取溶液①、溶液②、溶液③、溶液④(濃度均為100 μg/mL)各100 μL分別置于4 個1 mL 的容量瓶中,正己烷定容后得到有機氯農(nóng)藥單標溶液(溶液⑤、溶液⑥、溶液⑦、溶液⑧),質(zhì)量濃度均為10.00 μg/mL,然后分別取100 μL 的(溶液⑤、溶液⑥、溶液⑦、溶液⑧)單標溶液置于1 個1 mL 的容量瓶中,用正己烷定容后得到最終所需試驗濃度的混標溶液(溶液⑨),質(zhì)量濃度為1.0 μg/mL。將α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、O,P’-DDT、P,P’-DDT、P,P’-DDE、P,P’-DDD 等有機氯混合標準溶液和環(huán)氧七氯(A)及環(huán)氧七氯(B)、百菌清標準溶液,分別用正己烷做空白,制備6 個濃度系列(分別為5.0,10.0,20.0,50.0,100.0,200.0 μg/L)。以橫坐標為標準液濃度(x),以縱坐標為峰面積(y),制作標準曲線,得到曲線回歸方程(y=bx+a)。
1.2.3 提取劑的選擇 以乙腈、丙酮、二氯甲烷為提取劑,分別提取土壤樣品中的α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、P,P’-DDT、O,P’-DDT、P,P’-DDD、P,P’-DDE、百菌清和環(huán)氧七氯,分別比較丙酮、二氯甲烷、乙腈3 種提取劑對有機氯農(nóng)藥的提取效果。
1.2.4 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溫度對加標回收率的影響 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的水浴溫度分別設定為36、40、45 ℃,測定在不同的水浴溫度下的土壤回收率和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)率。
加標回收率=(加標試樣測定值-試樣測定)/加標量×100 %
1.2.5 氮吹時氮氣的流速對加標回收率的影響 用氮吹儀氮吹的過程中,對氮氣的流速大小進行設定,在液體面上氣體分別吹出深2、4 mm 的水渦時,尋求加標回收率達到最佳效果時的效率。
1.3.1 有機氯農(nóng)藥的檢出限 根據(jù)美國環(huán)保局(EPA)SW-846 規(guī)定的方法[10],確定檢出限(MDL),即檢出限=S× t(n-1,0.99),連續(xù)分析7 個樣品,在99%的置信區(qū)間下,t6,0.99=3.143,S 為平行測定的標準偏差,n 為重復測定的7 個樣品數(shù)。取10 個空白土壤樣20 g,分別加入標準溶液20 mL 并含有內(nèi)標物,濃度為1 ug/L,重復測定7 次。
1.3.2 氣相色譜法檢測方法的精密度和準確度 在選定的質(zhì)譜條件下,根據(jù)《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量檢測技術規(guī)范》(NY/T395—2012),在進行平行雙樣分析時,每批實際樣品分析時均需做10%~15%的精密度測試,即平行雙樣的檢測,5 個樣品以下,需增加到50%以上。均對4 個樣品進行了平行測定。在選定的質(zhì)譜條件下,根據(jù)《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量檢測技術規(guī)范》(NY/T395—2012),在實際樣品分析中,需要抽取10%~20%的樣品對準確度測試,即進行加標回收率檢測,因樣品數(shù)量不足10個,對分析條件進行優(yōu)化分析,對所有樣品進行了加標回收測定。
稱?。?0 g±0.1 g)土壤樣品4 個,分別將土壤樣品放于250 mL 稱量瓶中,粗量加入10 mL 的水,用振蕩器振蕩均勻后,加入40 mL 的乙腈并充分搖勻,之后浸泡約6 h 后,再振蕩提取35 min,將泥漿溶液充分倒入離心管中,在轉(zhuǎn)速為4 000 r/min 下離心15 min,取出將上清液過濾到裝有約6.0 g 氯化鈉的具塞量筒中,充分震蕩2 min,在室溫下靜置30 min,使乙腈相和水相充分分層。用移液管從具塞量筒中準確吸取10.0 mL 的上層溶液乙腈相,放于圓底燒瓶中,在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上水溫40℃旋轉(zhuǎn)濃縮至約2 mL 左右,取下后在氮吹儀上吹至近干,然后加入1.0 mL 正己烷搖勻,用0.22 um 的濾膜過濾到2.0 mL 樣品瓶中,供氣相色譜儀檢測。
在選定的儀器分析條件下,對六六六、DDT、百菌清、環(huán)氧七氯(A)、環(huán)氧七氯(B)等有機氯農(nóng)藥標準品進行分析,在氣相色譜優(yōu)化的條件下,均得到很好分離,而且各離子豐度均能達到相應的出鋒時間(圖1~3)。
圖1 GC-ECD 檢測有機氯農(nóng)藥混合標樣色譜
以橫坐標為標液濃度(x),以縱坐標為峰面積(y),制作標準曲線,得到曲線的回歸方程(y=bx+a)。以設定好的氣相色譜條件建立標準曲線,從而得到各待測組分的回歸方程(表1),且相關關系極為顯著。
圖2 GC-ECD 環(huán)氧七氯標準色譜
圖3 GC-ECD 百菌清標準色譜
表1 有機氯農(nóng)藥的線性測定結(jié)果
從表2 可以看出,在3 種提取劑(丙酮、二氯甲烷、乙腈)中,丙酮在提取過程中易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象,易揮發(fā),易使試驗結(jié)果偏低,在試驗中不作為提取溶劑。二氯甲烷其極性比較弱,不易凈化雜質(zhì),且對于水溶性的農(nóng)藥提取效果不是甚好,其加標回收率比較低。乙腈溶解力比較強,作為極性溶劑,不容易帶雜質(zhì),能夠?qū)r(nóng)藥殘留提取的要求充分滿足。因此,用乙腈對有機氯農(nóng)藥進行提取比較穩(wěn)定,其平均加標回收率在91.3%~121.3%。
表2 有機氯農(nóng)藥在不同的提取溶劑中的回收率 %
從表3 可以看出,當旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的水浴溫度為36 ℃時其效率較低,不符合回收率的范圍要求;水浴溫度為45 ℃時,乙腈蒸發(fā)速度較快,雖然在合理的范圍之內(nèi),但與之前相比回收率略有偏低;水浴溫度為40 ℃回收率比較理想,不但可以保證旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的效果,可提高土壤的加標回收率。
表3 不同旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溫度的加標回收率 %
從表4 可以看出,氮吹儀的氮氣流速在液面上吹出水渦深2 mm 時,土壤樣品的回收率比較好;氣體流速在液體面上吹出水渦深度小于2 mm時,雖然對加標回收率的影響變化不大,但其效率比較低;氣體流速在液體面上吹出水渦深約4 mm 時,雖然縮短了時間,但會導致?lián)p失較大,加標回收率低。
表4 不同氮吹流速的加標回收率 %
2.6.1 有機氯農(nóng)藥的檢出限 在優(yōu)化條件下用氣相色譜法檢測有機氯農(nóng)藥的檢出限均低于定量檢出限(表5)。
表5 方法檢出限 μg/kg
2.6.2 氣相色譜法檢測方法的精密度和準確度 在優(yōu)化的色譜條件下及土壤樣品前處理方法選定的條件下,加標回收試驗的結(jié)果(表6)表明,在0.2、0.4、0.6 μg/mL 添加水平下,有機氯農(nóng)藥加標回收率為71.2%~121.2%,相對標準偏差為1.2%~12.2%,方法檢出限為0.28~0.95 μg/kg,均滿足試驗要求。
表6 土壤樣品中有機氯農(nóng)藥添加回收實驗結(jié)果 %
在優(yōu)化的氣相色譜條件和土壤樣品前處理方選定的情況下,測定實際4 個自然風干的備用土壤樣,均未出峰,即金昌市永昌縣農(nóng)村已種植過辣椒的農(nóng)田土壤樣品均未檢出有機氯農(nóng)藥。
用氣相色譜儀檢測土壤中的α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六,O,P’-DDT、P,P’-DDE、P,P’-DDT、P,P’-DDD、環(huán)氧七氯和百菌清等有機氯農(nóng)藥的殘留量,對土壤樣品前處理進行了優(yōu)化。樣品用乙腈充分振蕩提取,在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上用水浴溫度為40 ℃旋轉(zhuǎn)濃縮至約2 mL,置于氮吹儀上用吹至近干后用正己烷定容,最后用Florisil 柱凈化。在土壤前處理的過程中,盡最大可能將樣品中的有機氯殘留量提取出來,盡最大可能減少有機氯農(nóng)藥殘留量的損失,在氣相譜優(yōu)化條件下對土壤樣品進行檢測。本試驗中,檢測4 個實際土壤樣品時均未檢出。在0.2、0.4、0.6 ug/mL 添加水平下,加標回收率在71.2%~121.2%,相對標準偏差在1.2%~12.3%,方法檢出限在0.28~0.95 μg/kg。說明用氣相譜法檢測土壤中的有機氯農(nóng)藥,具有快速、準確度高、靈敏度高等優(yōu)點,適用于土壤中的有機氯農(nóng)藥殘留提取及分析。