气相色谱-串联质谱法测定土壤中十氯酮

王 荟，彭 英，穆 肃，章 勇

江苏省环境监测中心环保部国家地表水有机污染物监测重点实验室，江苏 南京 210036

十氯酮又名开蓬，是一种人工合成的杀虫剂［1］，也是灭蚁灵农药的降解产物［2-3］，具有很强的疏水性，难溶于水，溶于丙酮、乙醇、醋酸等有机溶剂，化学性质稳定，有持久性、生物蓄积性、生物毒性及内分泌干扰性，会影响人体中枢神经系统、泌尿生殖系统、免疫系统等［4］，是联合国环境规划署制订的27种持久性有毒化学污梁物(PTS)之一，于 2009年被列入《斯德哥尔摩公约》［5］。土壤是人类赖以生存的基本环境要素，也是污染物的主要承载体，它不断接纳各种途径输入的污染物，同时也作为污染源不断向周围环境释放污染物。中国虽然没有十氯酮的使用记录，但国外历史使用残留的长距离输送和灭蚁灵农药的降解，使得在为数不多的报道中，土壤中十氯酮的检出为 100%［6］。

目前对于土壤中十氯酮的检测较少，仅有的文献中采用的都是气相色谱(ECD)和气相色谱-质谱法［2，4，6-8］。对于基质比较复杂的土壤和沉积物样品来说，这些方法存在方法灵敏度低、假阳性高、抗干扰能力弱等不足。研究在微波萃取的基础上，采用气相色谱-串联质谱法测定土壤中的十氯酮。该方法通过母离子和碎片子离子的选择和对应关系，很大程度上降低了假阳性，并同时降低基质干扰和提高方法的灵敏度。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890A/7000气相色谱-三重四极杆质谱仪(美国);DB-5ms毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm，美国);MARSX微波萃取仪(美国);FS-450pv超声萃取仪;Dionex 200快速溶剂萃取仪(美国);N-EVAP111氮吹浓缩仪(美国)。

十氯酮标准品(德国);13C-PCB153内标标准储备液(剑桥同位素实验室)。二氯甲烷、正己烷、甲醇、乙酸乙酯为色谱纯试剂(美国)。

1.2 样品制备

1.2.1 萃取

微波萃取:准确称取5.0 g土壤样品于微波萃取容器中，加入30 mL二氯甲烷-丙酮混合溶剂(体积比为1∶1)，置于微波萃取池，在960 W功率下，90℃萃取 10 min，在 1 200 W 功率下，100℃萃取10 min。萃取后，萃取溶液用无水硫酸钠除水后浓缩至1 mL，待净化用。

超声萃取:准确称取5.0 g土壤样品于干净玻璃烧杯中，加入25 mL二氯甲烷-丙酮混合溶剂(体积比为1∶1)，用功率为450 W的探头式超声波萃取仪，室温下萃取5 min，倒出萃取液。以上萃取过程重复3次，合并萃取液，经无水硫酸钠除水后浓缩至1 mL，待净化用。

快速溶剂萃取:分别称取5.0 g硅藻土、2.0 g均匀试样(精确至0.01 g)、5.0 g硅藻土于ASE的萃取池中，设定萃取温度为100℃，萃取时间为8 min。萃取溶剂为30 mL二氯甲烷-丙酮(体积比为1∶1)，萃取压力为1.03×107Pa。萃取结束后，将萃取液浓缩至1 mL。

1.2.2 净化

硅胶与硅酸镁需要450℃烘烤4 h，冷却至室温后，置于玻璃瓶中，并按重量的3%添加三蒸水以灭活。取灭活后的硅胶与硅酸镁各4 g装柱，上段为硅胶，下段为硅酸镁，柱直径为1 cm，用10 mL正己烷淋洗后，加入提取液，用15 mL正己烷和丙酮混合溶剂(体积比为9∶1)洗脱，收集洗脱液并浓缩到0.1 mL，加入10 μL内标物(13CPCB153，2 mg/L)，混匀后移入2 mL自动进样瓶中，待测。

1.3 仪器条件

气相色谱条件:进样口温度为250℃，柱温为50℃保持1 min，以20℃/min的速度升至200℃，保持0 min;进样量为1 μL;载气流量为恒流模式1 mL/min。

质谱条件:EI源;电子轰击能量为60 eV;离子源温度为250℃;四极杆温度为150℃;传输线温度为270℃;溶剂延迟时间为8 min;碰撞气为氮气，流速为1.5 mL/min;猝灭气为氦气，流速为2.25 mL/min;检测方式为多反应监测模式(MRM)，取2对离子对进行 MRM模式检测，并将信号强度较大的离子对作为定量离子对。

1.4 计算

回收率的计算公式为

式中:h为回收率，%;mx为提取后十氯酮测得量，ng;m0为提取前十氯酮添加量，ng。

2 结果与讨论

2.1 提取方法选择

实验分别考察了超声波萃取法、微波萃取法以及快速溶剂萃取法的萃取效率。分别称5.0 g土样样品后，分别加入一定量的十氯酮标准使用液。以二氯甲烷-丙酮(体积比为1∶1)为提取溶剂，3种萃取方法的回收率分别为92.5% ～128%、95.7% ～121%、93.4% ～115%，均能满足分析要求。但相对而言，超声波萃取一次只能萃取一个样品，自动化程度和工作效率低，提取平行性较差，这可能是由于操作比较繁琐，人为操作误差大引起的;快速溶剂萃取法对土壤中的水分比较敏感，当土壤或者沉积物含水量高时，提取效率将大大降低;因此最终采用微波萃取法提取土壤和沉积物中的十氯酮。

2.2 萃取溶剂的选择

选取二氯甲烷、正己烷、二氯甲烷-丙酮(体积比为1∶1)、二氯甲烷-丙酮(体积比为 9∶1)、二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶剂(体积比为1∶1)和正己烷-丙酮混合溶剂(体积比为1∶1)等6种溶液作为萃取溶剂，对土壤加标样品进行十氯酮加标回收实验，结果显示二氯甲烷-丙酮(体积比为1∶1)和二氯甲烷-乙酸乙酯(体积比为1∶1)的提取效率令人满意，分别为95.7% ～121%、93.0% ～116%，详见表1。

表1 不同溶剂配比的提取效率 %

2.3 净化条件的选择

色谱法测定农药残留所采用的净化方式通常有硫酸磺化和层析柱净化2大类。硫酸磺化对部分有机氯农药具有降解作用;层析柱净化使用范围广，但存在着费用高、步骤麻烦、重复性差的缺点。采用硫酸磺化方式进行净化结果显示，该方式对十氯酮回收率高，是高效简便的净化手段，且无降解作用。

2.4 离子源轰击能量的选择

十氯酮结构比较稳定，选取的离子均为母离子，因此适当降低电子轰击能量，以获得更大丰度的分子离子峰。对 40、50、55、60、70 ev 电子轰击能量进行实验，结果从十氯酮响应上看40 ev＜50 ev=70 ev＜55 ev≤60 ev，因此将60 ev选为最终的电子轰击能量。

2.5 碰撞能量的选择

在 10、15、20、25、30、35、40 ev 下，对13CPCB153内标物前级碎片离子372(m/z)、374(m/z)的碰撞电压进行了选择优化，具体见图1、图2和表2。

图1 13C-PCB153前级碎片离子372(m/z)在不同碰撞能量下的质谱图

图2 13C-PCB153前级碎片离子374(m/z)在不同碰撞能量下的质谱图

从图1、图2可见，在30 ev碰撞能量下，372(m/z)产物离子302(m/z)丰度更高，35ev碰撞能量下，374(m/z)产物离子302(m/z)丰度更高。

在10、12、15 ev下，对十氯酮内标物前级碎片离子272(m/z)和274(m/z)的碰撞电压进行选择优化，具体见图3、图4和表2。

图3 十氯酮前级碎片离子272(m/z)在碰撞能量下的质谱图

图4 十氯酮前级碎片离子274(m/z)在不同碰撞能量下质谱图

表2 十氯酮及内标物的前级离子、产物离子和碰撞能量

图3、图4显示，12 ev碰撞能量下，272(m/z)产物离子237(m/z)丰度更高，274(m/z)产物离子239(m/z)丰度更高。

3 方法性能指标

3.1 线性关系

配制浓度依次为 0、5.0、10.0、20.0、40.0、50.0 μg/L的系列标准溶液(内标浓度均为50 μg/L)，绘制标准曲线(图5)，回归方程为y=0.731x－0.01，r=0.999 7。

图5 十氯酮标准曲线

3.2 检出限

连续分析7个接近于检出限浓度的实验室低浓度空白加标样品，计算其标准偏差(S)。实验对添加浓度为0.01 μg/kg空白加标样品(5.0g)进行检出限实验，7次测定结果分别为0.009 0、0.009 6、0.009 8、0.009 2、0.008 6、0.009 4、0.009 0 μg/kg。方法检出限为 0.1 ng/kg。

3.3 精密度

对2.0 μg/L标准溶液进行精密度实验，6次实验结果分别为 1.94、1.98、1.94、1.99、2.03、2.12。相对标准偏差为3.4%，具有良好的精密度。

3.4 准确度及适用性研究

采用实际土壤样品加标的方式进行方法准确度测试。将土壤样品风干后研磨过150 μm筛，称取5.0 g土样，加入2 ng十氯酮。该加标土样经萃取、净化、浓缩到0.1 mL后，加入内标后上机分析。平行分析6个加标样品中十氯酮的回收率分别为91.7% ～121%。回收率较高，准确度良好。

4 结论

建立了二氯甲烷和丙酮混合溶剂(体积比为1∶1)超声波萃取(或微波萃取)-GC-MS-MS法测定土壤中十氯酮的方法。该方法灵敏度高、检出限低(0.1 ng/kg)、线性关系好(r＞0.999 7)、准确、可靠，抗干扰能力强，适合于土壤中痕量十氯酮的分析测定。

［1］US Department of Health and Human Services，Public Health Service．National Toxicology Program 250p［EB/OL］．(2012-2-20)［2013-10-12］．http://ntp．niehs．nih．gov/ntp/roc/twelfth/roc12．pdf．

［2］周丽，黄业茹，杨盛，等．环境中十氯酮的研究进展［J］．环境化学，2013，32(5):762-767．

［3］Huggett R J，Bender M E．Kepone in the James River［J］．Environ Sci Technol，1980，14(8):918-923．

［4］孙翠香，高原雪，刘婷琳，等．土壤中十氯酮检测方法研究［J］．生态环境学报，2011，20(4):727-729．

［5］Revised risk profile on chlordecone．UNEP/POPS/POPRC．3/20/Add．10［EB/OL］．(2014-4-25)［2014-10-12］．http://www．pops．int/documents/meetings/poprc/POPRC3/POPRC3_Report_e/POPRC3_Report_add10_e．pdf

［6］王艳洁，那广水，王震，等．气相色谱法测定海洋沉积物中十氯酮残留［J］．分析化学研究简报，2013，41(3):412-416．

［7］Brunet D，Woignier T，Lesueur-Jannoyer M，et al．Determination of soil content in chlordecone(organochlorine pesticide)using near infrared reflectance spectroscopy(NIRS)［J］．Environmental Pollution，2009，157(11):3 120-3 125．

［8］Bordeta F C，Thieffinnea A，Malleta J，et al．In-house validation for analytical methods and quality control for risk evaluation of chlordecone in food［J］．Intern J Environ Anal Chem，2007，87:985-998．