分散液液微萃取气质联用法分析鱼塘投毒案水样中甲氰菊酯
2013-11-30吕纪忠张银华陈祥国姚慧芳
吕纪忠,张银华,陈祥国,姚慧芳
(1.湖北省公安厅刑侦总队,湖北 武汉430070;2.湖北警官学院,湖北 武汉430034)
一、前言
甲氰菊酯又名灭扫利,是一种具有触杀、胃毒和一定驱避作用的广谱拟除虫菊酯类杀虫剂,对鱼类和水生无脊椎动物有较高的毒性,通常在低于0.001μ g/L就能产生毒性效应[1]。近年来,以甲氰菊酯等拟除虫菊酯类农药在清塘、毒杀杂鱼和有害生物等水产养殖中的应用越来越多[2]。作案人亦利用甲氰菊酯实施鱼塘投毒,以达到打击、报复他人和泄私愤的目的[3]。与普通河水和饮用水相比,鱼塘投毒案件水样具有基质复杂、毒物浓度低等特点[4],选择合适的样品预处理方法,对鱼塘投毒案水样中毒物进行有效富集、快速检测是侦破鱼塘投毒案件的关键。传统液液萃取分析方法耗时、有机溶剂使用量大;固相萃取处理需要专门的仪器设备[5]。分散液液微萃取技术是最近几年发展起来的一种绿色、环保萃取新技术,具有消耗有机溶剂少、操作简单方便、富集效果好等优点[6][7],据此,我们以苯为提取剂,丙酮为分散剂,采用分散液液微萃取气质联用技术,对鱼塘投毒案水样中甲氰菊酯进行实验测定,结果证明,达到了较好的富集和分析效果。
二、实验
(一)仪器与试剂
1.仪器
用7890A/5975C气相色谱质谱联用仪(美国安捷伦科技公司)。
2.试剂
备好乙醇,苯,二甲苯,氯苯,二氯甲烷,甲醇,丙酮,乙腈,氯化钠等分析纯。甲氰菊酯标准品浓度为2μ g/mL乙醇溶液(公安部物证鉴定中心所定标准)。从鱼塘提取空白水样。
(二)分析条件
1.色谱条件
色谱柱:AB-0553-3015(30.0m×320μ m×0.25 μm)进样口温度270℃,进样量1μ L,恒流模式,色谱柱流量1mL/min,进样模式为不分流进样,载气为氦气,升温程序:色谱柱初始温度70℃,保持1min后,以10℃/min程序升温到290℃,保持10min。
2.质谱条件
EI源,70ev;离子源温度230℃;四极杆温度150℃;溶剂延迟3min;离子扫描模式为全扫描和选择离子监测(SIM)同时进行。全扫描范围为35am u~750amu。SIM 监测离子(m/z)181、265、349,定量离子(m/z)181。
(三)实验方法
甲氰菊酯标准溶液配置:甲氰菊酯标准溶液浓度为2μ g/mL(公安部物证检验鉴定中心),先用乙醇稀释成10μ g/L的甲氰菊酯标准储备液,再将甲氰菊酯标准储备液用乙醇稀释至 0.2、0.5、1、2、5μ g/L 甲氰菊酯标准溶液,以备建立标准工作曲线。
容量瓶中添加适量10μ g/L的甲氰菊酯标准储备液,空白鱼塘水定容至刻度,配置含甲氰菊酯合适浓度的水样,经分散液液微萃取处理,在上述条件下进行气质联用分析。
三、结果与讨论
(一)条件优化
1.萃取剂的影响
萃取剂是影响分散液液微萃取效率的重要因素,萃取剂需满足两个条件:一是与水不相混溶,与水的密度有较大的差异,能通过离心的方法分离;二是萃取剂对待测物的溶解能力强,萃取率高。常用的萃取剂主要有苯、二甲苯、氯苯、氯仿、四氯化碳等。实验选用苯、二甲苯、氯苯、二氯甲烷为萃取剂,萃取效果如图1所示。实验表明苯的萃取效果优于其他3种。因苯不易溶于水,密度比水小,易于分离,故选用苯为提取剂。
图1 提取剂对萃取效果的影响
2.分散剂的影响
分散剂是影响萃取效率的另一个关键因素,理想的分散剂能与水互溶,在萃取剂中有良好的溶解性,易形成细小液滴均匀分散在水相中,增大萃取剂与待测物的接触面积,提高萃取效率。常用的分散剂主要有甲醇、乙醇、丙酮、乙腈及四氢呋喃等。经实验考察甲醇、丙酮、乙腈三种分散剂的作用大小,提取效果如图2所示。结果表明,丙酮做分散剂对甲氰菊酯的萃取效果最好,故选用丙酮为分散剂。
图2 分散剂对萃取效果的影响
3.萃取剂体积的影响
萃取过程中所加萃取剂体积直接影响富集倍数。萃取剂体积增加,分层后得到的有机相体积也随之增加,提取剂中待测物的浓度随之降低。萃取剂在满足进样测定需要的条件下,选择尽可能小的体积,可以提高富集效率。取25ml水样添加待测甲氰菊酯后,均加入 1000μ l的分散剂(丙酮),分别用100~500μ l的提取剂(苯)提取,考察分层后有机相的体积。结果表明,萃取剂体积为200μ l时,能达到较高富集倍数,且分离后有机相体积能满足自动进样器工作要求,故确定萃取剂的体积为200μ L 。
4.分散剂体积的影响
分别加入100、200、500、1000、2000μ l分散剂(丙酮),在相同条件下萃取,考察提取效果,结果如图3所示。分散剂体积增大,提取效率先增大后减小。分散剂体积直接影响萃取剂在水中分散程度的高低,进一步影响萃取效率。当分散剂的浓度太小时,提取剂的分散程度差,提取效率低;分散剂的浓度太大时,增加了待测物在水中的溶解度,提取效率也会降低。实验确定分散剂的体积为1000μ l。
图3 分散剂体积对萃取效果的影响
5.萃取时间的影响
萃取时间,是指加入萃取剂和分散剂至离心之前这段时间。在上述相同条件下对甲氰菊酯分别萃取 10s、30s、60s、90s、120s,考察提取效果,如图 4 所示。萃取时间对甲氰菊酯萃取效率影响在60s后变化不明显,因在溶液形成乳浊液之后,萃取剂被均匀地分散在水相中,待测物可以迅速由水相转移到有机相,并达到了两相平衡,故确定萃取时间为60s。
图4 提取时间对萃取效果的影响
6.离子强度的影响
实验中,依次加入0.2g、0.5g、1g、2g、5g的NaCl,考察离子强度对萃取效果的影响,结果如图5所示。随着离子强度的增加,分析物和有机萃取剂在水相中的溶解度减小,利于回收率的提高,但同时所得到的有机相体积增加,有机相中待测物浓度降低。根据实验结果确定,加入NaCl的量为1g。
图5 盐浓度对提取效果的影响
(二)方法评价
1.标准工作曲线
移取适量甲氰菊酯标准储备液于容量瓶中,用乙醇定容配制成系列浓度(0.2、0.5、1、2、5μ g/L)的标准溶液,在上述萃取及分析条件下进行分析测定,得甲氰菊酯标准工作曲线如图6所示。
图6 甲氰菊酯标准工作曲线
2.方法的线性范围、检出限、富集倍数、精密度和回收率
以仪器检测信噪比S/N=3时计算甲氰菊酯的检出限,以甲氰菊酯峰面积Y对甲氰菊酯浓度X(μg/L)做线性回归得回归方程。移取适量甲氰菊酯标准储备液于容量瓶中,空白鱼塘水定容至刻度,配制成浓度为1μ g/L的待测样品。在上述萃取及分析条件下测定,平均测定7次获得方法的精密度数据,结果如下表所示;根据甲氰菊酯在提取液和水溶液中原始浓度比计算,甲氰菊酯的富集倍数为457倍;根据甲氰菊酯的体积和浓度计算,甲氰菊酯的回收率为86.2%。
方法的检出限、线性范围、相关系数及精密度一览表
四、结论
分散液液微萃取技术,是最近几年发展起来的一种快速、绿色、环保萃取新技术,以苯为提取剂,丙酮为分散剂,对鱼塘投毒案水样进行分散液液微萃取,采用气质联用分析甲氰菊酯的检出限为0.006μ g/L,富集倍数达到457倍,方法的回收率为86.2%,相对标准偏差为5.87%。该方法重现性好,富集效率高,适于鱼塘投毒案水样中甲氰菊酯的快速萃取和检测,可为鱼塘投毒案水样中拟除虫菊酯类农药的分析测定提供参考。
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