楊碩 劉蓮蓮 付曉燕 李哲民 張旭鴻

（遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧大連 116023）

1 引言

草甘膦，又名農(nóng)達、膦甘酸，是當今世界上生產(chǎn)量較大的農(nóng)藥品種之一，該化合物無揮發(fā)性，具有強極性，極易溶于水，難溶于有機溶劑，其結(jié)晶呈白色。草甘膦具有P－C－N 鍵，此類結(jié)構(gòu)的化合物皆可用作除草劑或植物生長調(diào)節(jié)劑。目前，全球草甘膦使用量每年增長速度高達20%，需求量仍然巨大，各國仍在進一步擴大生產(chǎn)能力，以此來滿足各行業(yè)對草甘膦的需求［1］。草甘膦毒性水平低，除草效率高，可利用葉面噴施手段達到除草效果。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，草甘膦由起初主要應(yīng)用于非糧食作物土壤除草，近年來已轉(zhuǎn)向糧食作物土壤的除草應(yīng)用，除此之外，其應(yīng)用范圍也包括農(nóng)業(yè)、園藝和造林等。草甘膦對植物中5－烯醇丙酮莽草酸－3－膦酸（EPSP）鹽合成酶活性進行抑制干擾，這是草甘膦對所有綠色植物都有防除功效的主要原因。一般情況下，植物施藥后24～28 h 即可作用于根莖，一年生雜草、多年生雜草施藥后分別在2～4，7～10 d 顯示出受害癥狀［2］。草甘膦進入環(huán)境后，在生態(tài)環(huán)境中循環(huán)殘留較多，動物體內(nèi)吸收后免疫系統(tǒng)易被破壞，進而導致生殖問題、神經(jīng)問題等重大疾病。草甘膦在生態(tài)環(huán)境中易產(chǎn)生不良影響，對動物安全、人體健康等構(gòu)成巨大威脅，所以對于水質(zhì)中草甘膦的檢測方法進行研究具有非常重要的意義。

2 草甘膦檢測方法

2.1 前處理方法

檢測草甘膦的前處理方法有液液萃取法、固相萃取法、分散固相萃取法和支撐液膜萃取法等。其中，液液萃取法利用不同組分在萃取溶劑中溶解度的差異，對目標物進行分離和提取，操作簡易，應(yīng)用范圍廣，但是相對于其他前處理方法，其有機溶劑消耗較大，耗時較長；固相萃取法是利用小柱填料吸附目標化合物后，采用洗脫液吸附，從而分離和富集目標化合物的方法，此方法溶劑用量小、回收率較高，但萃取時間長，操作過程復(fù)雜，吸附劑品種選擇性?。?］；分散固相萃取技術(shù)是一種新興的樣品前處理方法，無淋洗和洗脫等步驟，操作簡便快速，但成本較高，應(yīng)用范圍??；支撐液膜萃取法將溶劑萃取和膜分離進行結(jié)合，該方法選擇性好，富集性高，操作快速穩(wěn)定，在檢測技術(shù)領(lǐng)域中已被應(yīng)用［4］。

2.2 檢測方法

2.2.1 離子色譜法

離子色譜法前處理操作簡單，水樣經(jīng)過濾直接進樣，檢測方法快捷方便，具有快速、靈敏、選擇性好等特點，與其他方法相比，其節(jié)省了大量的人力物力，同時檢測過程不產(chǎn)生有機廢液，降低了檢測過程中的化學試劑危害，無論對工作人員還是環(huán)境都更加安全、快捷。因此，當水樣基體干擾少且草甘膦濃度較高時，離子色譜法更有優(yōu)勢［5］。

2.2.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法是一種高效、高速、高自動化的分離分析技術(shù)，其分析速度快、靈敏度高、定量精確，檢出限更低，適合草甘膦含量低的水樣檢測，且由于其特異性比較強，更適合成分復(fù)雜水樣（如地下水）的檢測，但在草甘膦殘留檢測的前處理中需采用衍生化、固相萃取、液液萃取等多種前處理步驟，操作比較繁瑣，且測定過程所用有毒有害的有機溶劑較多，因此在實驗過程中要注意安全。

2.2.3 氣相色譜法

氣相色譜法以氣體為流動相，采用毛細管色譜柱對目標化合物進行分離檢測，該方法分析速度快、分離效果好，但在草甘膦殘留檢測的前處理中需衍生化，步驟繁瑣，方法靈敏度低。

2.2.4 氣相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法

氣相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法將色譜的高分離度和質(zhì)譜的高靈敏度結(jié)合起來，提高了對草甘膦除草劑進行定性與定量的準確度和靈敏度，但在草甘膦殘留檢測的前處理中需衍生化，步驟繁瑣。

2.2.5 液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法

液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法與液相色譜法相比，定性能力更強，選擇性、靈敏度更好，但由于儀器價格昂貴，在實驗室不易推廣，該方法并未廣泛應(yīng)用。與離子色譜法相比，該方法會產(chǎn)生更多的有機廢液，對環(huán)境造成一定影響。

其他常見的水質(zhì)中草甘膦檢測方法還包括毛細管電泳法、酶聯(lián)免疫法、分子印跡傳感器法、化學分析法、分光光度法、化學發(fā)光法和漫反射光譜法等。其中化學分析法和分光光度法雖然簡單易行，但靈敏度低、檢測范圍?。?］。

綜上所述，目前絕大多數(shù)的實驗室更容易實現(xiàn)采用離子色譜法和高效液相色譜法檢測水質(zhì)中的草甘膦，本文將對這2 種檢測方法進行對比研究。

3 離子色譜法與高效液相色譜法

3.1 離子色譜法

3.1.1 方法原理

待檢水樣進入分離柱后，其中的草甘膦與有離子交換功能的平衡離子爭奪色譜柱上離子交換位置。使用氫氧化鉀淋洗液淋洗，將草甘膦從色譜柱上洗脫分離，經(jīng)檢測器得到去色譜峰，以保留時間定性、峰面積定量［6］。

3.1.2 主要儀器

DIONEX AQUION 離子色譜儀；Milli－Q 超純水系統(tǒng)；濾膜孔徑0.45 μm 水洗尼龍材質(zhì)樣品過濾膜等。

3.1.3 試劑與配置

草甘膦標準溶液；超純水；氫氧化鉀淋洗液。

3.1.4 試驗方法

3.1.4.1 樣品處理

硬質(zhì)玻璃瓶采樣，1 L 樣品中加入0.02 g 抗壞血酸，主要為消除余氯，以防干擾草甘膦的測定，避光4 ℃冷藏，保存。于24 h 內(nèi)進行測定，測定前，水樣要經(jīng)過0.45 μm 濾膜實現(xiàn)初步的過濾處理［7］。

3.1.4.2 儀器設(shè)置

啟動檢測程序，排氣操作后開泵，當系統(tǒng)壓力穩(wěn)定時，打開抑制器，當導電信號低于1，且小數(shù)點后2位始終處于不變狀態(tài)，表示此時儀器狀態(tài)平穩(wěn)，可準備檢測［8］。

3.2 高效液相色譜法

3.2.1 方法原理

樣品在酸性條件下加入檸檬酸三鈉，過濾凈化，其中的草甘膦與9－芴甲基氯甲酸酯衍生反應(yīng)后生成熒光產(chǎn)物，使用二氯甲烷對其進行液液萃取，可去除衍生化副產(chǎn)物，將待檢樣品用具有熒光檢測器的液相色譜進行檢測，用保留時間定性、外標法定量，以此來確定樣品中草甘膦的濃度水平。

3.2.2 主要儀器

高效液相色譜儀（安捷倫LC1200）；色譜柱（Agilent TC－C18，250 mm× 4.6 mm，5.0 μm）；水平振蕩器；十八烷基硅膠萃取柱（500 mg/6 mL）；聚乙烯塑料（PE）管（10 mL）。

3.2.3 試劑與配置

檸檬酸三鈉；四硼酸鈉；9－芴甲基氯甲酸酯；乙腈；甲醇；二氯甲烷；鹽酸；磷酸；氫氧化鈉；草甘膦標準溶液（1 000 mg/L）。

3.2.4 試驗方法

3.2.4.1 樣品處理

（1）固相萃取

量取樣品10 mL，加入29.3 mg 檸檬酸三鈉待檢。依次用甲醇和純水對固相萃取柱進行活化，將待檢樣品以1 滴/s 的速度通過固相萃取柱，收集。

（2）衍生化反應(yīng)

取收集液2.00 mL 于PE 管中，加入0.50 mL 四硼酸鈉溶液及1.00 mL 9－芴甲基氯甲酸酯乙腈溶液，搖勻置于水平振蕩器，40 ℃衍生1 h。

（3）液液萃取

樣品衍生后加入二氯甲烷5 mL，萃取，取水相層，經(jīng)濾膜過濾，收集檢測。

3.2.4.2 儀器設(shè)置

液動相為磷酸溶液，流速為1.0 mL/min，柱溫為30 ℃，進樣量為20 μL，激發(fā)波長為254 nm，檢測波長為302 nm，梯度洗脫程序［9］詳見表1。

表1 梯度洗脫程序

4 結(jié)果分析

4.1 線性方程與檢出限

分別取適量的草甘膦標準使用液，用水稀釋，制備不同梯度的草甘膦質(zhì)量濃度，經(jīng)過衍生化反應(yīng)、液液萃取凈化、過濾等前處理過程，配制成標準系列，獲得校準曲線結(jié)果。再通過配制7 個草甘膦空白加標平行樣品，按照樣品分析的全過程（包括前處理）進行測定，可以分別得到2 種檢測方法的檢出限與線性方程，詳見表2。

表2 草甘膦檢測方法檢出限與線性方程比較

4.2 精密度與正確度

隨機抽取地表水試樣，并對其進行樣品加標（高濃度、低濃度加標各1 份），利用2 種檢測方法分別開展平行測定操作，分別計算其相對標準偏差、加標回收率，以此可知2 種檢測方法的精密度與正確度，具體結(jié)果見表3。

表3 草甘膦檢測方法精密度與正確度比較 %

5 結(jié)語

從本文研究可得，針對草甘膦的檢測，離子色譜法與高效液相色譜法的方法原理、前處理方式、分析操作都截然不同。在前處理方式、實驗耗材方面，高效液相色譜法需要經(jīng)過固相萃取、衍生、液液萃取凈化等多種復(fù)雜操作步驟，相比較而言，離子色譜法更為簡便快捷，材料損耗更少，樣品處理時間更短。在方法靈敏度方面，高效液相色譜法的檢出限為0.001 mg/L，可達到離子色譜法的10%；在準確度方面，高效液相色譜法的相對標準偏差為0.5%～1.2%，略優(yōu)于離子色譜法的0.9%～1.4%；在正確度方面，高效液相色譜法的加標回收率為83.0%～102.0%，離子色譜法的加標回收率為95.4%～105.0%，兩者相近。對于草甘膦濃度較高的水樣檢測，離子色譜法簡便快捷，更為適合，而對于草甘膦濃度較低的水樣檢測，應(yīng)該選擇靈敏度高、精密度好的高效液相色譜法。