超高效液相色谱－串联质谱法快速测定地表水中20种氨基甲酸酯类农药残留

张 明，唐访良，徐建芬，陈 峰，范晓开，吴志旭

（1.杭州市环境监测中心站，浙江 杭州 310007；2.淳安县环境保护监测站，浙江 杭州 311700）

氨基甲酸酯类农药具有分解快、残留期短、高效、选择性强等特点，而且原料易得，合成简单，成为继有机磷、有机氯农药后广泛使用的杀虫剂[1－2]。此类杀虫剂进入体内可抑制乙酰胆碱酯酶，造成急性中毒[3－4]。氨基甲酸酯类农药残留由于地表径流、大气干湿沉降等环境迁移行为进入地表水体，势必造成水环境及水产动物的污染，进而通过饮水或食物链直接或间接影响人体健康。因此，氨基甲酸酯类农药在水中的残留问题引起人们广泛的关注。

我国地表水环境质量标准[5]中，氨基甲酸酯农药中最典型的甲萘威为集中式生活饮用地表水源地80个特定项目之一，其标准限值为50 μg/L。生活饮用水卫生标准[6]中规定克百威（呋喃丹）的限值为7μg/L。目前关于氨基甲酸酯类农药残留检测的研究已有大量文献报道[7－19]以及相关标准[20]，但是这些方法，特别是针对地表水中氨基甲酸酯类农药残留检测的方法尚存以下问题[10，12，14，18]：由于方法检出限不能满足相关要求，需要较复杂的前处理技术富集样品；检测农药品种单一，适用范围窄。因此，为了更准确的定性和定量分析水中种类繁多的氨基甲酸酯类农药残留，需要有更加高效准确、快速灵敏的多组分同时监测的分析方法。

本工作以目前使用最为广泛的20种氨基甲酸酯类农药作为待测目标化合物，利用超高效液相色谱－串联四极杆质谱联用技术，建立地表水中该类农药残留的快速检测方法。

1 试验部分

1.1 主要仪器与装置

超高效液相色谱－串联四极杆质谱仪（UPLC－Xevo TQMS：美国Waters公司产品，配有电喷雾离子源（ESI）及Masslynx 4.1数据处理系统）；超纯水机：Milli－Q Advantage A10，美国密理博公司产品；移液枪：1mL，法国吉尔森公司产品。

1.2 主要材料与试剂

甲醇：色谱纯，德国 Merck公司产品；乙酸铵：色谱纯，美国TEDIA公司产品；氨基甲酸酯农药标准品（S－22828－01，100mg/L）：美国 Accu Standard公司产品。

1.3 标准溶液配制

取适量氨基甲酸酯农药标准品，用甲醇稀释并定容，配制成1mg/L标准储备液。用50%甲醇水溶液分别将其稀释成相应的标准工作溶液。因氨基甲酸酯类化合物易降解，标准溶液及标准储备液需在－20℃条件下冷冻保存，标准工作溶液现用现配。

1.4 试验条件

1.4.1 色谱条件 色谱柱：Waters Acquity UPLC BEH C18（1.7μm，2.1mm×50mm）柱；流动相：5mM乙酸铵水溶液（A）和甲醇（B）；梯度洗脱程序：0～0.5min、40%B，0.5～5.0 min、40%～80%B，5.0～6.5min、80%～90%B，6.5～7.0min、40%B；柱温45℃；流速0.4 mL/min；进样量5μL。分析流程用时7.5min。

1.4.2 质谱条件 电喷雾电离源（ESI）；正离子扫描；多反应监测（MRM）模式；毛细管电压：3.5kV；离子源温度：150℃；脱溶剂温度：500℃；脱溶剂气流量（氮气）：800L/h；锥孔气流量（氮气）：30L/h；碰撞气流量（氩气）：0.15mL/min。在分析过程中，以离子对（母离子和两个子离子）信息比较和保留时间进行定性分析；以母离子和响应高的子离子通道进行定量分析。

1.5 实际样品采集和分析

选取合适的采样日期，确保地表水样品采集前2天未下大雨。对于水库水，采样点位于水库中间；对于河流水，采样点位于河流中垂线上。水样采集后置于棕色玻璃瓶中，锡箔纸包裹后用冰块保存，当天送回实验室，24h之内完成仪器分析。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件和质谱条件的选择

超高效液相色谱中流动相的选择对目标物离子化效率具有非常显著的影响。综合文献报道以及试验结果，选择甲醇/水作为流动相体系。在流动相中加入缓冲盐调节系统的pH值，增加氨基甲酸酯在色谱柱上的保留并改善峰形，本试验比较了添加不同缓冲盐（甲酸、乙酸、甲酸铵、乙酸铵）条件下，目标物的离子化效率以及色谱峰形。试验中发现，选用5mM乙酸铵作为缓冲盐，目标物的离子化效率佳，色谱峰形对称且无拖尾。20种氨基甲酸酯类农药混合标准溶液进样分析，甲醇起始浓度为40%，最终浓度为90%，运行7.5min，梯度洗脱，通过调节在不同分析时间里流动相的配比，20种目标化合物分离良好，混合标准溶液（10μg/L）的 MRM离子流图示于图1。

根据氨基甲酸酯类化合物的结构特征，选择正离子模式。采用流动注射泵进样，分别对20种标准溶液（浓度为100μg/L）进行一级质谱扫描，确定各种氨基甲酸酯的准分子离子峰，并分别优化其锥孔电压。然后分别以其准分子离子为母离子，通过氩气碰撞产生碎片离子进行二级质谱扫描，同时优化碰撞能量，选择丰度较高的2种碎片离子作为定量与定性特征离子。为了保证每种化合物的灵敏度，采用分时段分别监测的方法。通过试验优化，20种氨基甲酸酯类农药的定性与定量特征离子及优化的质谱参数列于表1。

2.2 标准曲线和检出限

用50%甲醇水溶液配制氨基甲酸酯标准溶液，浓度系列为0.10、0.50、1.0、10、50、100μg/L，进样5μL检测。以目标组分响应值y对相应的质量浓度x绘制标准曲线。目标化合物的质量浓度在0.10～100μg/L范围内线性关系良好，相关系数r在0.995 6～0.999 7之间。以3倍信噪比（S/N＝3）和10倍信噪比（S/N＝10）确定方法的最低检出限和定量限，结果列于表2。结果表明，该方法的检出限远低于我国相关标准[5－6]中该类化合物的控制标准，能满足直接进样测定地表水样品中氨基甲酸酯类农药残留的要求。

2.3 回收率和精密度

选用不含20种待测组分的地表水样品，分别添加3个浓度水平（0.50、10和50μg/L）的混合标准溶液，按照上述方法进行前处理，每个水平平行测定6次，考察方法的回收率和精密度，结果列于表3。高、中、低3个添加水平的回收率多在72.2%～117%之间，相对标准偏差在1.82%～14.2%之间，说明该方法有较好的回收率且具有较高的精密度，适合实际样品的检测分析。

图1 20种氨基甲酸酯的MRM图Fig.1 MRM of 20carbamates

2.4 实际样品检测

2011年1～12月，按照上述方法，对杭州市集中式生活饮用水水源地8个取水点水质进行每月一次的监测，所有样品均未检出氨基甲酸酯类农药残留。另外分别于平水期（2011年4月）、丰水期（2011年7月）和枯水期（2011年10月）在千岛湖布点采样对湖水中氨基甲酸酯含量进行监测，也未检出氨基甲酸酯类化合物。

表1 20种氨基甲酸酯类农药的保留时间和优化的质谱分析参数Table 1 UPLC retention time and optimized MS/MS parameters for 20kinds of carbamates

表2 20种化合物的线性关系、相关系数和检出限Table 2 Linear range，correlation coefficient and limits of detection of 20compounds

表3 方法的回收率和精密度（n＝6）Table 3 Test of recoveries and precision（n＝6）

3 结 论

本研究建立的超高效液相色谱－串联质谱同时检测地表水中20种氨基甲酸酯类农药残留的方法，选择性好、灵敏度高，线性关系、回收率和重现性等方法学指标较好。与原有的检测方法相比，方法的灵敏度大大提高，无需前处理程序直接进样检测即可满足相关法规对地表水中氨基甲酸酯类农药残留的控制标准要求，避免了繁冗的前处理程序，降低了实验人员因前处理过程中使用强毒性溶剂所面临的健康威胁。特别是检测范围广、分析时间短，仅用时7.5min即能同时检测水中的20种氨基甲酸酯，是一种高效、快速的适于实际水样中氨基甲酸酯类农药残留检测分析的方法。在杭州市集中式生活饮用水水源地及千岛湖水质监测中，成功应用本方法对来自各个点位的水样进行了分析测定。结果显示，杭州市集中式生活饮用水水源地及千岛湖的水中，未检出氨基甲酸酯类农药。

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