固相萃取-气相色谱-质谱联用测定土壤中4种拟除虫菊酯农药残留

贾清华 杜 涛 刘文杰，3 卢亚玲，3*

(1 塔里木大学分析测试中心， 新疆 阿拉尔 843300)(2 塔里木大学生命科学学院， 新疆 阿拉尔 843300)(3 塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室， 新疆 阿拉尔 843300)



固相萃取-气相色谱-质谱联用测定土壤中4种拟除虫菊酯农药残留

贾清华1杜 涛2刘文杰2，3卢亚玲2，3*

(1 塔里木大学分析测试中心， 新疆 阿拉尔 843300)(2 塔里木大学生命科学学院， 新疆 阿拉尔 843300)(3 塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室， 新疆 阿拉尔 843300)

建立了固相萃取-气相色谱-质谱联用快速测定土壤中4种菊酯残留的方法。土壤试样经超声提取、弗洛里硅土柱净化，进气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测。实验优化了超声时间、提取溶剂和超声功率对提取率的影响，当超声时间20 min，提取溶剂石油醚:丙酮(1:2)，超声功率因数为90%时，菊酯的提取率最好。经过色谱条件优化，4种菊酯得到分离，在0.5 ～5 mg/L范围内呈现良好的线性，检出限低于3 μg/L，回收率介于76. 2～96. 8%之间。建立的方法准确度好，灵敏度高，可用于土壤中菊酯残留的测定。

固相萃取-气相色谱-质谱联用； 菊酯

拟除虫菊酯[1]是一类仿生合成的杀虫剂，是能防治多种害虫的广谱杀虫剂，其杀虫毒力比老一代杀虫剂如有机氯、有机磷、氨基甲酸酯类提高10～100倍[2]。拟除虫菊酯中的溴氰菊酯、氯氟氰菊酯、氯氰菊酯等在果蔬上的应用十分广泛[3]。氯氰菊酯的化学结构组成四对外消旋体；氰戊菊酯中等毒性，有两种异构体，氯氟氰菊酯化学结构中引入3个氟原子，具有活性更高，药效迅速，渗透作用更强等特点，溴氰菊酯适用作物非常广泛，对多种害虫均具有很好的杀灭效果。研究表明，此类农药仍具有一定的毒性和蓄积性, 会导致神经系统及皮肤中毒，以及致癌、致畸作用[4]。和其他农药一样，菊酯类农药不但会残留在产品的表面，而且最终会进入土壤，在土壤中一系列的迁移、转化，进而对大气、水体、生态系统和人类的生命造成危害，因此对这4种菊酯的检测就更加的重要。但是，检测这类杀虫剂普遍存在出峰数量不对、出峰重叠、出峰晚等问题。目前国内外关于拟除虫菊酯类杀虫剂残留的研究较多，采取的分析方法主要有气相色谱、气相色谱-质谱联用[5-7]，高效液相色谱法、液相色谱-质谱联用，近红外光谱法、酶联免疫法等[8-10]。气相色谱具有灵敏度和分离度高的特点，可以检测到拟除虫菊酯不同的立体异构体，但因其检测器不是选择性检测器，对样品提取时的溶剂的选择有了很大的局限性；高效液相色谱对于热不稳定性类拟除虫菊酯有明显的优势，但其灵敏度明显低于气相色谱；酶联免疫法具有灵敏度高、特异性强等特点，但它只适用于结构比较相似的化合物，局限性太强；联用技术弥补了上述几种方法的不足，具有灵敏度高、分离度好、定量准确、适用性广等特点。现今GC-MS[11-14]比HPLC-MS的条件更成熟。[15-16]

本方法简化样的前处理，土壤试样经超声提取、弗洛里硅土柱净化，浓缩定容后进行气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测。考查了超声时间、提取溶剂和超声功率对提取率的影响，通过单因素试验和正交试验得到最优提取方法。建立的方法准确度好，灵敏度高，可用于土壤中拟除虫菊酯农药残留的测定。

2 材料与方法

2.1 试剂与仪器

2.1.1 试剂

氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯(纯度>97. 0%)购自于农业部环境保护科研检测所。丙酮，正己烷、石油醚(60～90 ℃)，乙酸乙酯，氯化钠 (650 ℃ 烘4 h)为分析纯，购自于西安化学试剂厂，水为Millipore纯水。

2.1.2 仪器

Finnigan Trace GC-DSQ气相色谱-质谱联用仪(美国)，KQ-400KDE型高功率数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。

2.1.3 样品

选取学校或周边果园内果树喷洒农药时，喷洒或落到地面的土壤，喷洒期为7d，除去表面杂物，采集地表土壤。

2.1.4 样品处理方法

准确称取土壤样品1g，加入石油醚-丙酮(1:2) 30 mL，在90%功率因数超声波辅助下提取20 min。过无水硫酸钠脱水，旋干，以5 mL石油醚溶解，过弗洛里硅土柱净化，浓缩定容至1 mL，过0. 22 μm有机膜，进气相色谱-质谱仪测定。

净化步骤：弗洛里硅土柱先用10mL石油醚预处理，洗脱液为10 mL石油醚:乙酸乙酯(95:5)。

2.1.5 气相色谱/质谱检测条件

Finnigan Trace GC-DSQ气相色谱-质谱联用仪(美国)；检索谱库：NIST、Mainlib、Replib。

色谱条件：载气为He，流速1. 2 mL/min，进样口温度280 ℃，分流比10:1，传输线温度280 ℃；溶剂延迟时间为5 min。程序升温: 初始温度100 ℃，保持1 min，以40 ℃/min提高到240 ℃，再以10 ℃/min至280 ℃，保持6 min。色谱柱：安捷伦DB-5 MS石英毛细管柱(30 m×0. 25 mm×0. 25 μm);色谱-质谱接口温度；280 ℃，进样体积：1 μL。

质谱条件：电离方式EI，离子源温度250 ℃，电子能量70 eV，选择离子(SIM)定量。

3 结果与分析

3.1 样品提取条件的优化

在空白土样中，加入四种菊酯和30 mL提取溶剂石油醚-丙酮，超声提取，净化后，进气相色谱-质谱联用检测。通过优化提取时间、提取溶剂比、超声波功率来获得最佳超声提取条件。

3.1.1 提取时间的选择

当所加石油醚:丙酮(1:1)时，对加标的样品进行提取考察提取10 min，20 min，30 min，40 min优化，结果见图1。由图可知，4种拟除虫菊酯农药，在超声提取20 min时，提取效率较高。当提取时间过短，目标物的提取率较低，而提取时间太长，提取溶剂的沸点低，易挥发，也影响提取效率。因此，最优提取时间为20 min。

图1 超声提取时间优化

3.1.2 提取溶剂比优化

拟除虫菊酯农药易溶于极性较大的丙酮，当增加不同体积的石油醚时，影响提取溶剂的极性，从而对拟除虫菊酯的提取率也产生影响。实验选择石油醚:丙酮的体积比分别为4:1 , 2:1 , 1:1 , 1:2 , 1:4，提取样品20 min，结果见图2。结果表明，选用石油醚:丙酮(V:V)=1:2时，提取效果最佳。

图2 溶剂比优化

3.1.3 超声功率的影响

以石油醚:丙酮(1:2)对加标样品超声提取20 min，探讨不同超声功率：40%，60%，80%，90%，100%对提取率的影响，结果见图3。结果表明功率为90%时，提取率最好。

图3 超声功率优化

3.1.4 正交实验

以3个因素个数超声时间、溶剂比、超声功率因数和4个水平数为基础做L16(4)3的正交试验，结果见表1.得到最优方案是超声时间20 min,溶剂比1：2，超声功率因数90%。影响因素由强到弱是超声功率因数、溶剂比、超声时间。

3.2 方法学考察

3.2.1 标准曲线的绘制

精确移取1 mL 100 mg/L的标准溶液，加丙酮混匀后配制成10 mg/L的四种拟除虫菊酯的混合标准储备液，于-20 ℃保存待用。

将储备溶液稀释得到0 . 0 mg/L、0. 5 mg/L、0. 8 mg/L、1 mg/L、2. 5 mg/L、5 mg/L标准溶液。根据配制好的标准曲线，以浓度为横坐标，响应峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。表2为该方法的标准曲线和线性范围，表明在0. 0～5 mg/L范围内，呈现良好的线性。图4为4种拟除虫菊酯的选择离子流(SIM)图。由图可知，4种拟除虫菊酯在14 min内得到良好的分离，且能较好的分离拟除虫菊酯的对映体。

3.2.2 检出限与定量限

方法检出限以3倍信噪比所对应的浓度值来计算，定量限以10倍信噪比所对应的浓度值来计算。结果见表2。

表1 4种菊酯提取率的正交试验结果 L16(4)3

表2 标准曲线、线性范围、检出限、定量限

3.2.3 精密度和回收率

取浓度为0. 5 mg/L的混标溶液，在一日内连续进样6次，计算日内精密度，连续六天进样，计算日间精密度。该方法精密度在0. 76%～4. 53%范围之内，精密度良好。当在样品中加入中浓度的混标溶液，经样品处理，净化，进气相色谱-质谱测定，计算加标回收率，4种菊酯化合物的回收率为76. 2%～96. 8%，回收率比较高，满足分析要求。

表3 精密度、回收率

3.3 定量方法

氯氰菊酯和氰戊菊酯都有同分异构体。氯氰菊酯有4对外消旋体,因此有4个峰；氰戊菊酯有两种异构体(2个峰)。积分定量时以所有同分异构体峰面积的总和为准进行定量，外标法定量。

3.4 结果分析

图4为土样加标的选择离子流色谱图，目标物的出峰时间与标准品一致，并且质谱图与标准的质谱图也一致。在测定的20个土壤样品中，均未有氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯检出。

图4 4种菊酯的选择离子流图(SIM)与加标样的的选择离子流图(SIM)

4 结论

通过单因素实验和正交实验得到最佳方案，以1:2的石油醚：丙酮超声萃取样品20 min，弗洛里硅土柱净化，前处理简单，有毒试剂用量较少，进气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测，4种农药在14 min内峰都能得到较好的分离，相比于GC和HPLC，GC-MS解决了易出现假阳性、出峰不准、峰重叠、出峰晚等问题。本文建立了土壤中4种菊酯农残的快速分析方法，在满足分离度的前提下，通过优化提取条件、色谱-质谱条件，有效的提高了分析效率和灵敏度，降低了检测限。回收率符合要求，所建立的方法准确度高、选择性好，分析时间短，结果可靠，适用于土壤中菊酯残留的安全控制。研究结果可为深入研究土壤中农残降解提供方法参考。另外，因GC-MS通过选择特定的母离子进行分析，可以排除样品中杂质的干扰，有利于复杂样品的检测。

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Determination four Kinds of Pyrethroid Pesticides Residues in Soil with the Combined Use of Solid Phase Extraction - Gas Chromatography - mass Spectrometry

Jia Qinghua1Du Tao2Liu Wenjie2,3Lu Yaling2,3*

(1 Analysis and Testing Center， Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)

( 2 College of Life Science, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)

(3 Key Laboratory of Biological Resource Protection and Utilization of Tarim Basin, Xinjiang Production & Construction , Alar, Xinjiang 843300)

Asolid phase extraction - gas chromatography - mass spectrometry(SPE-GC-MS) -method was established for the determination four kinds of pyrethroid pesticides residues in soil. The samples were extracted by ultrasonic assisted extraction and purified by Florisil silica column, and were detected with gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS). Ultrasonic time, extraction solvent rate and ultrasonic power were optimized on the extraction rate. When the ultrasonic time was 20 min, extraction solvent petroleum ether : acetone was ( 1:2 ) , ultrasonic power was 90%, the extraction rate of pyrethroid was the best. The results showed that the method had good linearity in the range of 0. 5～5 mg/l, the detetion limits could reach less than 3 μg/l，and the recovery rate was between 76. 2～89. 8%. The established method was of good accuracy, high sensitivity, and could be used for the determination of pyrethroid residue in soil.

SPE-GC-MS; Pyrethroid

2014-05-26

塔里木大学校长基金项目(TDZKSS201312)

贾清华 (1988-)，女，助理实验师，本科，研究方向为色谱分析与食品安全。 E-mail:qing_hua13@163.com

*为通讯作者 E-mail:skyling019@163.com

1009-0568(2015)01-0135-06

O657.7

A

10.3969/j.issn.1009-0568.2015.01.024