超高压液相色谱—质谱法测定水中甲萘威的研究

姚宏武

（国家城市供水水质监测网西安监测站 陕西 西安 710082）

1 前言

甲萘威（又称西维因）作为一种杀虫剂用途广泛，是一种广谱高效低毒杀虫剂，可用于水果、蔬菜、棉花、烟草等多种经济作物，甲萘威具有触杀及胃毒作用，能对人体免疫系统造成危害。作为农药它很有可能随着雨水进入地表径流，以此水体作为饮用水水源就存在一定的风险，因此对其监测十分必要。

目前，我国地表水和生活饮用水中甲萘威的检测手段中，国家标准方法为高压液相色谱法和分光光度法。当水样中甲萘威的浓度小于0.75mg/L时，高压液相色谱法需要对样品使用二氯甲烷溶剂进行多次萃取浓缩，然后进行分析测定，实验过程中挥发在空气中的二氯甲烷对操作者身体危害较大，并且随之产生了大量的有机废液。还有就是分光光度法，采用此法时，水样中余氯对测定有干扰，水样中甲萘威先要在碱性条件下水解成为1-萘酚，然后在酸性条件下，1-萘酚与对硝基氟硼化重氮盐进行偶合反应生成橙色化合物，用分光光度法测定，分析过程复杂，分析步骤冗长，若水样中甲萘威的浓度小于0.1mg/L，需先对水样进行萃取浓缩（萃取浓缩过程和高压液相色谱法相同），然后进行分析测定。这两种方法都需要对水样进行萃取浓缩处理，实验过程中会产生大量有机废液，而且实验过程中使用大量的有机试剂会对操作人员身体健康造成危害，同时检测过程复杂、步骤繁多、检出限高。随着经济的发展，分析仪器科学技术的不断进步，传统分析方法包括一些国家标准参考方法已经不能适应当前分析领域对安全、高效、准确、环保等诸多方面提出的新要求，传统分析方法的弊端日益明显。本文采用超高压液相色谱—质谱法测定水样中甲萘威，采用对水样进行膜过滤后直接进样的方式，需要的样品体积小，而且超高压液相色谱—质谱仪器分析过程产生的有机废液十分少，为普通液相色谱仪的1/10到1/5，分析速度快，分析所用时间为普通液相色谱仪的1/5到1/3。所有这些，较好地解决了传统分析方法所面临的问题，具有检出限低、有机试剂用量少、分析时间短的优势。加之，质谱分析是以物质的z/m为基础，通过检测未知物的特征碎片离子进行定性、定量分析。传统高压液相色谱法是通过对目标组分在系统中的保留时间和国家标准样品在系统中的保留时间做对比，来进行定性、定量分析，当样品中有未知组分和目标组分出现共流出现象时，会出现假阳性检测结果，而当未知样品中目标组分的保留时间由于种种原因提前或者推后时，由于色谱缺乏进一步的确认手段往往会出现假阴性的检测结果。质谱分析很大程度上避免了假阳性或假阴性检测结果的出现，因此，采用超高压液相色谱—质谱法对水样中有机物进行测定逐渐被广泛认可，正在成为分析领域研究的热门方向。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

超高压液相色谱-质谱仪（UPLC-MS）： 美 国 Waters Aquity UPLC+TQD液质联用仪；超声波清洗机；注射器（10mL）；内嵌0.22μm滤膜的过滤头；棕色进样小瓶及盖（2mL）；移液枪：1mL一支、100μL一支；溶剂过滤装置；99.99%高纯氮气。

试剂：乙腈（进口Fisher农药残留级试剂）；甲酸；纯水（经0.22μm滤膜过滤后使用）

标准样品：甲萘威标准物质（浓度100μg/mL）。

2.2 实验方法

2.2.1 样品采集与保存

水龙头采样应先打开水龙头排水少顷，以保证采集的样品具有代表性。用玻璃磨口瓶采集样品，如不能马上分析，需将样品放入4℃冰柜中保存。

2.2.2 样品前处理

用样品清洗注射器2～3次，然后吸取5mL样品，经0.22μm滤膜过滤头过滤后置入2mL进样小瓶中待测。

2.2.3 色谱条件

（1）色谱柱参数。Waters ACQUITY BEHC18,2.1x100mm,1.7μm；色谱柱温度（Column temperature）20℃。

（2）流动相。A—0.1%的甲酸水溶液；B—乙腈。

（3）流动相梯度。0～3.0min，流动相流速：0.3mL/min，A∶B=80∶20；3.0min～4.0min，流动 相 流 速 ：0.3mL/min，A ∶B=50 ∶50；4.0min～4.5min，流动相流速：0.3mL/min，A∶B=0∶100；4.5min以后，流动相流速：0.3mL/min，A∶B=80∶20；

（4）样品管理装置。样品室温度：20℃；进样体积：5μL；进样方式：满环进样（Full loop）；进样针溶剂清洗体积：200μL；进样针溶剂清洗次数：3；强洗溶剂乙腈+水=9+1；弱洗溶剂乙腈+水=1+9。

2.2.4 质谱检测器条件选择

用1mg/L的甲萘威标准溶液从质谱检测器进样口进样，根据甲萘威的一级电离特征碎片特性，将扫描质量范围设置为：190～210。调整工作站调谐页面相关参数，使得甲萘威的一级电离特征碎片扫描峰图响应最大且峰图稳定。确定质谱检测器条件参数，以此作为后续测定时的质谱检测器条件。

表1 精密度和准确度测试结果表

图1 甲萘威标样选择离子流图

图2 甲萘威标准曲线图

离子源：EI源，正离子扫描模式；离子源温度：110℃；解离温度：300℃；锥孔电压（cone）:28 ；氮气流速：600L/h。

确定质谱检测器条件后，依此参数对标准样品和未知样品以202的m/z进行离子扫描，获得目标组分离子流谱图。

2.2.5 标准曲线

将标准样品用0.1%甲酸水溶液稀释成为1000μg/L的标准中间使用液。用移液枪分别准确吸取一定量标准中间使用液，配置成浓度分 别 为 20μg/L、40μg/L、80μg/L、120μg/L、200μg/L的标准系列，按照上面的实验条件进行测定，以离子峰峰面积为响应值对浓度绘制标准曲线。

2.3 结果处理

2.3.1 定性分析

将1mg/L的甲萘威标准溶液按照选定的色谱条件进样分析，根据目标组份的保留时间和扣除背景后的组份离子质谱图，来确定未知样品中的目标组份。

2.3.2 定量分析

将配置好的标准系列按照从小到大的顺序进行测定，绘制标准曲线。相同条件下对未知水样进行分析测定，得到定量离子的峰面积，通过上面得到的标准曲线，按照下式计算出未知物浓度：

式中，ρ——水样中化合物的浓度（μg/L）；

A——色谱峰的峰面积；

K——标准曲线的斜率。

3 结果与讨论

3.1 精密度和准确度测试

使用1000μg/L的标准中间使用液配置浓度为40μg/L的加标样品，在尽可能短的时间内对标准系列样品以及加标样品进行测定。加标样品进行10次的平行测定，其测定结果见表1。

3.2 最低检测质量浓度

配置相当于检出限浓度1～3倍的标准溶液，重复测定7次，按照公式MDL=t×SD进行计算。其中MDL为最低检测质量浓度；t为自由度n-1时的t分布值（取置信水平为99%）；SD为标准偏差。计算出该组分的最低检测质量浓度为：0.2μg/L。

3.3 注意事项

所用试剂、检测样品均要用0.22μm滤膜过滤，以去除试剂中气泡和避免杂质堵塞色谱柱；甲醇、乙腈、甲萘威标样均对人体有害，实验时应做好防护。实验过程中流动相的配制、标准样品的配制要在通风柜内进行，并且做好防护工作。实验产生的废有机试剂要收集到一个可以密封的装置中，由具有废液处理资质的企业进行集中处理。

3.4 谱图考察

目前，我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中，甲萘威作为集中式生活饮用水地表水源地特定项目要进行监测，其参考检测方法为高效液相色谱法；生活饮用水标准检验方法（GB/T5750.9-2006）中，甲萘威的检测方法为高效液相色谱法和分光光度法。这些分析方法的过程复杂冗长，本文研究的检测方法简单易操作，具有一定的实用性。

实验结果表明，本方法适用于生活饮用水及其水源水中甲萘威的测定，样品前处理简单，较目前常用的分析手段，分析效率大幅度提高。由于设备条件限制，本法采用的是单四级杆质谱分析，单四级杆质谱分析在去除背景干扰、提高检测灵敏度方面较多级质谱分析存在一定的不足，某种程度上限制了仪器检测能力的扩展。作者建议在设备购置时，在费用允许的条件下，尽可能采购多级质谱，从长远来看，多级质谱分析将逐渐成为分析领域的新宠。它所表现出的检测准确度高、灵敏度高、检测能力扩展性强等优点正受到推崇。陕西水利

[1]中华人民共和国国家标准生活饮用水标准检验方法（GB/T5750.9-2006）[S].

[2]《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）[S].

[3]中华人民共和国国家标准生活饮用水卫生标准（GB/T5749-2006）[S].

[4]《水和废水监测分析方法》[M]（第四版.增补版）.