地表水中有机磷农残测定的前处理方法比较

陈 烨，许秀艳，王 超，滕恩江，吕怡兵

（中国环境监测总站，北京 100012）

地表水中有机磷农残测定的前处理方法比较

陈 烨，许秀艳，王 超，滕恩江，吕怡兵

（中国环境监测总站，北京 100012）

分别采用液液萃取法和固相萃取法提取地表水样品中的有机磷农药残留。液液萃取法的方法检出限为0.05～0.2ng/mL，加标回收率为86%～103%，相对标准偏差为2%～7%；固相萃取法的方法检出限为0.03～0.05ng/mL，加标回收率为49%～118%，相对标准偏差为5%～18%。液液萃取法处理不同类型基体水样的测试稳定性较好，固相萃取法则对于洁净环境水体中痕量有机磷农药残留的富集更为适用。

地表水；有机磷农药；液液萃取；固相萃取

0 引言

自20世纪80年代我国禁止有机氯农药的生产和使用后，有机磷农药因其价格低廉、高效广谱等特点，在农业生产中的使用量大增，从而使得有机磷农药成为了主要的环境污染物之一。早在90年代初，有机磷农药就被列入了我国“水中优先控制污染物”黑名单[1]。

目前，国内外有关水体中有机磷农药残留分析的研究报道很多，涉及到的前处理方法也越来越多、越来越先进，但是液液萃取法和固相萃取法作为比较简单易行的前处理方法，在实际工作中仍具有不可替代的重要地位。

液液萃取法适用性强、不需要复杂设备，因此在基层环境监测工作中应用的时间最长、范围最广[2-4]。固相萃取法有机溶剂用量少、自动化程度高，可同时对样品中的目标物进行萃取、富集及纯化，在环境水体样品前处理中也得到了广泛应用[5-7]。

现在关于前处理方法的研究大多针对单独的某一种方法开展，而针对不同方法提取效果的比对研究很少。本研究分别采用液液萃取法和固相萃取法测定地表水样品中的有机磷农药残留量，并对两种方法的处理效果进行了初步比较，为地表水样品测试过程中前处理方法的选取提供参考依据。

1 实验材料与方法

1.1 仪器与试剂

7890气相色谱仪及火焰光度检测器（美国Aglient

公司）；Autotrace workstation固相萃取仪（美国Caliper公司）；Oasis HLB固相萃取小柱（6cm3/500mg，美国waters公司）；N-EVAP 111氮吹仪（美国Organomation公司）；RE-111旋转蒸发仪（瑞士Buich公司）；EYELA MMV-1000W振荡器（日本东京理化器械株式会社）。

敌敌畏、内吸磷、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷（100μg/mL，百灵威公司）。敌百虫（100μg/mL，农业部环境保护科研监测所）；二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮和甲醇等有机溶剂均为农残级；氯化钠、无水硫酸钠为分析纯（400℃焙烧6h后备用）。

1.2 仪器分析条件

DB-35MS（30 m×0.32 mm×0.25 μm）和HP-5（30 m×0.32mm×0.25 μm）色谱柱；载气为高纯氮气；柱流速1.0 mL/min；进样口温度200℃；程序升温方式为35℃保持0.75min，以15℃/min升温到250℃并保持4min。FPD检测器：温度250℃，氢气75mL/min，空气100mL/min。不分流进样；进样量1μL；外标法定量。

1.3 样品前处理

1.3.1 液液萃取法

调节水样pH至6.50，并转移至分液漏斗中，加入60mL二氯甲烷，振荡后静置分层，有机相经无水硫酸钠脱水后收集于洁净容器中。合并二次的萃取液，氮吹浓缩，定容至1mL，待测。

上述经过萃取的水相调节pH至9.60后，于50℃水浴中振摇反应15min。待水样冷却至室温后，调节pH至6.50，转移至分液漏斗中，同上述步骤萃取浓缩后，待测[8-9]。

1.3.2 固相萃取法

固相萃取柱的选择：由于涉及的目标物极性差别较大，故选用了具有亲水-亲脂平衡化学结构的HLB柱。这种特别的结构为增强小柱对极性物质的保留提供了优异的反相保留容量。

活化：依次用10 mL乙酸乙酯、甲醇和水活化小柱。

上样：保持水流以5mL/min的速度连续通过活化后的小柱，然后用高纯氮气吹干小柱。

洗脱：用12mL的乙酸乙酯浸泡、洗脱小柱。洗脱液浓缩定容后，待测。

2 结果与讨论

2.1 敌百虫的特殊性

本研究涉及的几种有机磷农药组分中，敌百虫具有其特殊性。

首先，敌百虫的极性大、水溶性强。表1列出了各目标组分的溶解度[10-11]。对于在水中溶解度大的组分，直接用二氯甲烷液液萃取的提取率为零[12]。其次，敌百虫具有热不稳定性，在气相色谱分析过程中极易发生分解，且分解产物之一为敌敌畏，影响敌敌畏和敌百虫两种组分的定量准确性[13-14]。

表1 有机磷农药的溶解度（25℃）

鉴于上述原因，在液液萃取法测定敌百虫时，采取间接方法，将敌百虫转化成敌敌畏后再进行测定。固相萃取法时，即使选用了对极性物质保留能力大大增强的HLB小柱，仍无法有效富集敌百虫[15]。因此，后续固相萃取法中将不再涉及该物质的测定。

2.2 分离效果

经DB-35MS柱测定得到的有机磷农药标准品的色谱图如图1所示。其中，内吸磷存在内吸磷-O和内吸磷-S两种异构体。敌百虫采用间接测定的方法，其在谱图上不再单独出峰。由于单柱气相色谱法易出现假阳性误判的情况，必要时可选用HP-5柱作为确证柱，以保证定性定量的准确性。

图1 有机磷农药标准品的色谱图

2.3 校准曲线

以峰面积（y）对质量浓度（x）绘制校准曲线，目标组分的校准曲线的线性关系良好。内吸磷定量时取两种异构体之和。敌百虫经下式换算后得到其含量。

式中：C2——样品中敌百虫的含量，μg/mL；

C1——样品中由敌百虫转化生成的敌敌畏的含量，μg/mL；

0.86 ——敌敌畏、敌百虫的分子量之比[8-9]。

2.4 检出限

液液萃取法和固相萃取法的方法检出限如表2所示。两种方法的检出限基本相当，且都远低于国家标准中的限值规定。

表2 方法检出限（LOD）

2.5 精密度和准确度

向空白水样中添加两个浓度水平的有机磷农药标准样品，分别按“1.3”所述的两种前处理方法进行实验，得到的结果如表3和表4所示。液液萃取法的加标回收率为86%～103%，相对标准偏差为2%～7%；固相萃取法的加标回收率为49%～118%，相对标准偏差为5%～18%。

比较两个加标浓度水平，液液萃取法的精密度和准确度均优于固相萃取法的结果。说明液液萃取虽然有着步骤繁琐、溶剂用量大等缺点，但是作为经典的前处理方法，其测定结果的稳定性较好。

表3 空白水样中有机磷农药的加标回收率（R）和相对标准偏差（RSD）（加标量0.1mg·L-1）

表4 空白水样中有机磷农药的加标回收率（R）和相对标准偏差（RSD）（加标量1.0mg·L-1）

2.6 实际水样测定

选取了3种不同类型的地表水样品进行前处理方法的比对实验。水样中均未检出目标物，对样品进行加标回收实验，结果如表5所示。不考虑敌百虫，液液萃取法的加标回收率为70%～120%，固相萃取法的加标回收率为51%～124%。

水样基体的差异性会对实验结果产生重要影响。

液液萃取法处理实际样品的过程中，常会出现乳化现象。样品基体越复杂，出现乳化现象的几率越大、程度越严重。如果不能进行有效地破乳，则会直接影响目标物的提取富集效果。

固相萃取处理过程虽然避免了乳化现象的出现，但也存在影响目标物富集效果的样品基体因素。实际水样中微小的颗粒物、悬浮物都可能造成萃取柱中吸附剂的有效表面积大大减少，从而降低或阻碍吸附剂和目标组分之间的相互作用，导致小柱对目标物的富集能力变差，更严重的情况则会堵塞固相萃取装置中液体运输管路。对于洁净的地表水样品，一般可不经预处理直接固相萃取。否则就需要进行离心、过滤等预处理，但与此同时也可能带来一定问题，如目标物损失、干扰物引入等。因此，固相萃取法更适用于洁净地表水样品的分析。

表5 实际地表水样品加标回收率的测定结果（加标量0.4mg·L-1）

3 结束语

液液萃取法和固相萃取法均可用于地表水样品中有机磷农药残留的测定。水样基体会对实验结果产生重要影响，测试前需根据样品基体的情况选择适宜的前处理方法。作为经典的前处理方法，液液萃取法处理不同基体地表水样品的测试稳定性较好，而固相萃取法则对于洁净环境水体中痕量有机磷农药残留的分析更为适用。

[1]周文敏，傅德黔，孙宗光.中国水中优先控制污染物黑名单的确定[J].环境科学研究，1991，4（6）：9-12.

[2]龚建中，车春玲.岩溶地下水中微量有机氯、有机磷农药的气相色谱测定[J].环境化学，1988，7（6）：52-57.

[3]季玉玲，王圣田，张乔，等.气相色谱法测定水中有机氯、有机磷和氨基甲酸酯多农药残留[J].色谱，1992，10（2）：94-96.

[4]于鸿，黄聪，甘平胜，等.气相色谱法测定水中7种有机磷农药[J].中国卫生检验杂志，2008，18（1）：2258-2259.

[5]陈烨，许秀艳，吕怡兵，等.固相萃取-双柱气相色谱法测定水中多种有机磷农药残留[J].中国测试，2011，37（5）：53-55.

[6]Zhu X L，Yang J，Su Q D，et al.Selective solid-phase extraction using molecularly imprinted polymer for the analysis of polar organophosphorus pesticides in water and soil samples[J].Journal of Chromatography A，2005（2）：161-169.

[7]Angelo A D，Maria F，Pietro M，et al.Comparison of different sorbent for multiresidue solid-phase extraction of 16 pesticides from groundwater coupled wtih high-performance liquid chromatography[J].Talanta，2007，71（1）：25-30.

[8]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2002.

[9]GB 13192—1991水质 有机磷农药测定 气相色谱法[S].北京：中国标准出版社，1991.

[10]蔡道基.杀虫剂环境毒理研究[M].北京：中国环境科学出版社，1998.

[11]祝海珍.敌百虫残留的萃取、分离与检测的研究和重金属离子的芯片毛细管电泳分离检测[D].南京：南京农业大学，2008.

[12]江苏省环境监测中心.地表水环境质量80个特定项目监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，2009.

[13]于慧娟，蔡友琼，李庆，等.色谱-质谱法研究敌百虫在气相色谱分析过程中产生的分解产物[J].色谱，2006，24（1）：23-25.

[14]于慧娟，蔡友琼，沈晓盛，等.气-质联用技术研究敌百虫在气相色谱分析过程中的分解产物 [J].分析科学学报，2005，21（6）：655-657.

[15]Zhu H Z，Cui Y M，Zheng X W，et al.Determination of trace trichlorfon by high performance liquid chromotagraphy with UV detection based on its catalytic effect on sodium perborate oxidizing benzidine[J].Analytica Chemica Acta，2007（584）：166-171.

[16]GB 3838—2002地表水环境质量标准[S].北京：中国标准出版社，2002.

[17]GB 5749—2006生活饮用水卫生标准[S].北京：中国标准出版社，2006.

图6 品质因数与信噪比之间的仿真曲线

参考文献

[1]吴德刚，张宇波，曹立波.一种改进的模糊边缘检测算法[J].激光与红外，2010，40（12）：1374-1377.

[2]Alshennawy A A，Aly A A.Edge detection in digital images using fuzzy logic technique[J].World Academy of Science，Engineering and Technology，2009（39）：178-186.

[3]张喜平，薛丽霞，王丽，等.一种改进的基于模糊推理的边缘检测算法[J].计算机工程，2010，36（14）：187-189.

[4]干宗良，齐丽娜.基于模糊推理的图像放大算法[J].中国电子科学研究院学报，2010，5（5）：492-502.

[5]Aborisade D O.Novel fuzzy logic based edge detection technique[J].International Journal of Advanced Science and Technology，2011（29）：75-81.

[6]Kaur K，Mutenja V，Gill I S.Fuzzy logic based image edge detection algorithm in Matlab[J].International Journal of Computer Applications，2010，1（22）：57-60.

[7]贺忠海，王宝光.利用曲线拟合方法的亚像素提取算法[J].仪器仪表学报，2004，24（2）：195-197.

[8]Jin L H，Li D H.A switching vetor median filter basedon theCIELAB colorspaceforcolorimage restoration[J].Signal Pressing，2007，87（6）：1345-1356.

[9]徐旭东，周源华.基于小波距不变量的模式识别方法[J].红外与毫米波学报，2000，19（3）：215-219.

[10]林海，姚蓓，张工力，等.闸瓦磨耗的图像检测方法[J].计算机工程与科学，2005，27（8）：38-40.

[11]Luthon F，Lievin M，Faux F.On the use of entropy power for threshold selection[J].Sinal Processing，2004，84（10）：1789-1805.

Comparison of pretreatment methods for determining organophosphorous pesticide residues in surface water

CHEN Ye，XU Xiu-yan，WANG Chao，TENG En-jiang，LÜ Yi-bing
（China National Environmental Monitoring Centre，Beijing 100012，China）

Organophosphorous pesticides were extracted from surface water with liquid-liquid extraction（LLE）and solid-phase extraction（SPE）respectively.The limits of detection LLE were 0.05～0.2 ng/mL.And recoveries and relative standard deviations of spiked samples of LLE were 86%～103%and 2%～7%.Limits of detection SPE were 0.03～0.05 ng/mL.And recoveries and relative standard deviations of spiked samples of SPE were 49%～118% and 5%～18%.LLE method was suitable for determining trace organophosphorous pesticide residues in water samples with different matrix，while SPE was suitable for clean environmental water samples.

surface water；organophosphorous pesticide；liquid-liquid extraction；solid phase extraction

X824；X830.2；O657.7+2；TQ265.1

：A

：1674-5124（2014）01-0051-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.01.014

2013-01-03；

：2013-03-15

陈 烨（1983-），女，硕士，专业方向为环境监测分析技术及方法研究。