滤膜吸附结合超声辅助分散液液微萃取/高效液相色谱法测定空气中溴氰菊酯残留

于　玲，胡章记，董丽丽

(邢台学院　化学工程与生物技术学院，河北　邢台　054001)



滤膜吸附结合超声辅助分散液液微萃取/高效液相色谱法测定空气中溴氰菊酯残留

于玲*，胡章记，董丽丽

(邢台学院化学工程与生物技术学院，河北邢台054001)

溴氰菊酯俗称敌杀死，是目前菊酯类杀虫剂中毒性最强的一个品种，对昆虫具有触杀、胃毒作用。因生产价格低廉，除虫效果好，被广泛应用于棉花、蔬菜、果园和树木的害虫防治，但其在空气中的残留产生的毒副作用也逐步显现[1-2]。近年来，随着此类杀虫剂在农业生产中的大量使用，其在空气中的残留也随之增加。现有文献大多是对水、食品和土壤中溴氰菊酯残留的报道[3-6]，关于空气中溴氰菊酯含量的测定研究相对较少。因此，建立一种快速有效的分析方法测定环境空气中的溴氰菊酯，对于科学使用农药及保障人们的身体健康具有重要意义。

目前，测定溴氰菊酯的主要方法有气相色谱法(GC)[7]、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)[8]、液相色谱法(HPLC)[9]和液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS)[10]等，样品前处理技术主要为索氏提取[11]、微波辅助提取[12]、固相萃取[13]以及液液萃取[14]，但这些方法普遍存在繁琐耗时、操作误差偏大、有机溶剂用量大等缺点。因此，发展省时高效、有机溶剂用量少的样品前处理新技术已成为分析化学研究的热点之一。分散液液微萃取(DLLME)是一种环境友好型新技术[15]，该方法集采样、萃取和浓缩于一体，操作简单、快速、成本低、对环境友好且富集效率高，是一种极具应用潜力的样品前处理方法[16-19]。然而，将分散液液微萃取技术应用于空气样品中化学物质的检测尚未见报道。本文运用分散液液微萃取和高效液相色谱联用技术，进行了环境空气中溴氰菊酯的快速测定。结果显示，该方法具有便捷高效、富集倍数高、测试成本低、绿色环保等显著优点，可作为环境空气中溴氰菊酯残留的常规检测方法。

1实验部分

1.1仪器、试剂与材料

LC-20AT高效液相色谱仪，配SPD-M20A二极管阵列检测器(日本岛津公司)；SC-36112 型低速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司)；Exceed-Ad-24型超纯水机(成都艾柯水处理设备有限公司)；KQ-50B型超声波清洗器(天津市瑞普电子仪器公司)；空气采样器：0～30 L/min。

溴氰菊酯(纯度98%，上海市农药研究所)；二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷、四氯化碳、氯苯、二硫化碳、甲醇、丙酮、乙醇、乙腈均为分析纯；流动相中使用的甲醇为色谱纯；实验用水为超纯水；超细玻璃纤维滤膜。农药为敌杀死(拜耳作物科学有限公司)，有效成分：2.5%溴氰菊酯，喷洒浓度：1∶1 500(体积比)。空气样品取自河北省邢台县3个不同的桃园。

1.2仪器分析条件

WondaSilTMC18色谱柱(25 cm×4.6 mm i.d.,5 μm)；流动相为甲醇-水(90∶10)，流速1 mL/min，柱温30 ℃，检测波长230 nm，进样量5 μL。采用色谱峰保留时间定性，外标法峰面积定量。

1.3采样

采样点设置在桃园中心，距离地面约2 m的支架上。在采样现场打开装好玻璃纤维滤膜的采样夹，以 2 L/min流量采集 120 min，采样结束后用镊子将玻璃纤维滤膜取下，尘面朝内折叠，用黑纸包好，塑料袋密封后迅速送回实验室，于-20 ℃以下保存，并在7 d内分析。

1.4标准溶液的配制

准确称取10 mg溴氰菊酯对照品于100 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，混匀，配成100 μg/mL的溴氰菊酯标准储备液，使用时用水稀释至所需浓度。

1.5样品前处理

将采集好的玻璃纤维滤膜置于10 mL离心管中，加入甲醇-水(1∶4) 混合溶液10 mL，超声提取5 min，静置，上层清液过0.45 μm滤膜。取滤液5 mL于另一10 mL离心管中，用移液枪快速注入50 μL三氯甲烷萃取剂，剧烈振荡混匀后，使萃取剂均匀分散在水相中，形成水/分散剂/萃取剂的乳浊液体系，超声5 min，以3 500 r/min离心5 min，萃取剂沉积在离心管底部，然后用微量进样器吸取5 μL沉积相，进行HPLC分析测定。

1.6工作曲线的绘制

用空气采样器采集9组不含溴氰菊酯的空气样品，分别加入一定体积的100 μg/mL溴氰菊酯标准储备液，用甲醇-水(1∶4) 混合溶液定容，使其浓度分别为0.005，0.01，0.025，0.05，0.1，0.25，0.5，1.0，2.5 μg/mL，按“1.5”方法进行样品前处理后，上机分析做基质标准曲线。

1.7计算结果

样品色谱与标准色谱比较，以保留时间定性，峰面积标准曲线外标法定量确定沉积相中分析物浓度：X=C×10/240，其中，X为空气中分析物的浓度(mg/m3)；C为样品溶液中分析物的浓度(μg/mL)，10为样品溶液的体积(mL)；240为采集空气的体积(L)。

2结果与讨论

2.1超声辅助分散液液微萃取方法的优化

采集不含溴氰菊酯的空气样品，加入一定体积的100 μg/mL溴氰菊酯标准溶液，配成100 mL 0.05 μg/mL的空气样品溶液，按照“1.5”方法进行前处理后，供条件优化实验使用。

2.1.1萃取剂的种类取5 mL 0.05 μg/mL溴氰菊酯的空气样品溶液，分别与50 μL不同萃取剂(三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、四氯化碳、二硫化碳、氯苯、二氯甲烷、四氯乙烷)进行微萃取实验，所得色谱图见图1。结果显示，采用三氯甲烷为萃取剂时，峰形极佳且紫外吸收很强，回收率较高(达82%)；而1，2-二氯乙烷、四氯化碳、二硫化碳、氯苯的回收率较低(为12%～40%)，不适合分析测定；二氯甲烷萃取后离心管中无沉积相；四氯乙烷萃取的沉积相中无目标物。综上所述，实验选择三氯甲烷作为萃取剂。

图1　萃取剂种类的选择

2.1.2分散剂的种类分别以甲醇、乙腈、乙醇、丙酮为分散剂，按照分散剂与水的比例为1∶4制备样品溶液，取样品溶液5 mL，分别加入50 μL三氯甲烷，考察分散剂对溴氰菊酯萃取效果的影响，所得色谱图见图2。结果显示，以甲醇为分散剂时，萃取回收率最高(达82%)；其次为乙腈，回收率达56%；乙醇和丙酮的回收率最低，分别为19%和20%。综上所述，实验选择甲醇为分散剂。

2.1.3萃取剂的体积萃取剂体积对萃取效率的影响较大。考察了不同体积的三氯甲烷(30，40，50，60，70，80，90 μL)对萃取效果的影响。结果显示，萃取剂体积小于40 μL时，离心后萃取相不稳定，且沉积相体积不足5 μL，精密度较差。随着萃取剂体积的增大，沉积相体积逐渐增多，回收率迅速增大，但萃取剂体积大于50 μL后，由于稀释效应，回收率呈下降趋势。因此，实验选择萃取剂体积为50 μL。

2.1.4提取溶剂的选择与分散剂的关系实验发现，溴氰菊酯不溶于水，为了提高水溶液对空气样品中溴氰菊酯的提取率，需在水中加一定量的有机溶剂。由于分散剂为甲醇，为保证溶剂体系的一致，选用甲醇-水混合溶液对空气样品进行提取。同时研究了甲醇-水混合溶液的配比对空气样品回收率的影响。分别采用5组不同体积比(1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6) 的甲醇-水混合溶液提取空气样品，并向5 mL样品溶液中加入50 μL三氯甲烷进行微萃取。结果显示，随着甲醇含量的增加，回收率逐渐减小，这是因为随着分散剂甲醇的增加，萃取剂溶解损失增大，引起更大的分析物溶解损失，导致回收率降低；当甲醇-水比例为1∶4时，回收率最大；而甲醇-水比例为1∶5和1∶6时，由于分散剂甲醇的体积较小，萃取剂未能均匀分散在水相中，回收率减小。因此，实验选择甲醇-水的比例为1∶4。

2.1.5样品体积考察了样品体积对萃取回收率的影响。分别取甲醇-水(1∶4)制备的溴氰菊酯空气样品溶液3，4，5，6，7，8 mL，加入50 μL三氯甲烷进行萃取试验。结果显示，随着空气样品溶液体积的增加，回收率逐渐增高，这是因为更多的样品溶液可提供较多的目标物质；当样品溶液体积为5 mL时，回收率最大；此后，随着样品溶液体积的增加，回收率迅速减小，而当样品体积为7～8 mL时，未形成沉积相。因此，实验选择样品体积为5 mL。

2.1.6超声时间的影响超声的目的是促进萃取剂与样品溶液的接触和混合。充分的超声时间可以提高萃取富集效果。采用体积为5 mL的空气样品溶液，探究了超声时间(分别为0，1，2，3，5，7，10，15，20 min)对目标物回收率的影响。结果显示，在前5 min，随着超声时间的延长，目标物的回收率逐渐增高；而5 min后，回收率逐渐降低。这是因为，一方面，超声促进了两相混合，加快了萃取过程中的传质作用，从而提高了萃取效率；另一方面，过长的超声时间产生热量更多，可能增加试剂的挥发程度而降低萃取效果。因此，实验选择超声时间为5 min。

2.1.7盐度的影响考察了空气样品溶液中的氯化钠含量分别为0～10%时，盐浓度对萃取效率的影响。结果表明：随着NaCl浓度的增加，目标物的回收率显著降低。这是由于随着离子强度的增加，有机萃取剂三氯甲烷在水相中的溶解度减小，萃取剂在体系中不能达到均匀状态，未能形成微小液滴，从而使沉积相体积减少，回收率均低于不加盐的情况。因此，实验选择不加盐。

2.1.8pH值的影响本实验空气样品溶液的pH值为6.0，通过在水相中加入盐酸或氢氧化钠稀溶液调节待测溶液pH值，考察pH值在3.0～8.0范围内变化时对回收率的影响。结果显示，当pH值在3.0～6.0之间时，随着pH值的增加，回收率逐渐升高；pH值为6.0时，回收率最高，此时溴氰菊酯更易于分配到有机相中；当pH值在6.0～8.0之间时，回收率逐渐降低。因此，实验选择pH 6.0为最佳条件，由于该空气样品溶液的pH值本身为6.0，故本实验无需调pH值。

2.2富集倍数、工作曲线与检出限

用三氯甲烷作溶剂配制溴氰菊酯浓度分别为1，10，20，40，60，80，100 μg/mL的系列标准溶液，以峰面积对浓度作标准曲线，根据测得的样品峰面积求得其有机相浓度。富集倍数为萃取后有机相浓度和水溶液中初始浓度之比。优化条件下，空气样品溶液中溴氰菊酯的浓度为0.05 μg/mL时，富集倍数为520倍。

按“1.6”方法配制标准系列溶液，每个浓度重复测定3次，以平均峰面积(Y)对待测物浓度(X，μg/mL)做线性回归。结果显示，溴氰菊酯在5～1 000 μg/L范围内线性关系良好，线性方程为Y=6 911X-1 883，相关系数(r)为0.999 8。检出限(LOD，以信噪比S/N=3计)为1 μg/L，最低检出浓度为0.04 μg/m3(以采集240 L空气计)，方法的灵敏度可满足实际样品的测定需要。

2.3加标回收率与相对标准偏差

在优化条件下，考察了加标浓度分别为 10，50，100 μg/L时，溴氰菊酯在空气样品溶液中的加标回收率与相对标准偏差(RSD)，测得平均加标回收率分别为78.6%，106.7%，89.3%，RSD分别为3.7%，2.2%，4.3%，方法的准确度和精密度令人满意。图3为空白空气样品和空气样品加标的色谱图。

2.4与其他方法的比较

目前，关于空气中溴氰菊酯的测定报道仅有两篇[20-21]，其中一篇前处理采用索氏提取的方法，每处理一个样品需消耗有机溶剂50 mL，用时4 h；另一篇文献采用有机溶剂直接提取的方法，虽然操作步骤简单但方法的检出限高，其最低检测浓度为0.2 mg/m3。而本文采用超声辅助分散液液微萃取技术仅需超声和微萃取两步，全程耗时不超过10 min，且每处理一个样品消耗有机溶剂不到1.5 mL，方法的最低检测浓度为0.04 μg/m3。由此可以看出，本方法具有灵敏度高、测试成本低以及有机溶剂消耗量少等明显优势。

表1　施药后不同时间桃园空气中溴氰菊酯的含量(n=3)

ND：not detected

2.5实际样品的测定

按本方法测定了邢台县3个不同桃园在分别施药后第0，2，5，10，30 d的空气样品，按照“1.5”方法进行微萃取并测定。结果列于表1。

结果表明：在施药后10 d内，3个果园的空气中均检出痕量的溴氰菊酯，其含量在0.2 μg/m3以上，在第30 d，3个桃园空气样品中的溴氰菊酯均未检出。由于空气中溴氰菊酯的浓度受许多因素的影响，如药液浓度、雾滴大小、喷药量以及当时的风向、风速、温度和湿度等。从总体上看，3个桃园空气中溴氰菊酯的含量差别不大，施药当天空气中溴氰菊酯的含量在10.625～30.168 μg/m3之间；施药后30 d，空气中的溴氰菊酯含量均低于检出限。目前，对于桃园空气中溴氰菊酯含量测定的研究未见报道，尚无数据可比较。国家卫生标准车间空气中溴氰菊酯的最高容许浓度为30 μg/m3[22]，若套用此标准，则第二个桃园空气中溴氰菊酯的含量超标。

3结论

本文建立了超声辅助分散液液微萃取/高效液相色谱测定环境空气中溴氰菊酯残留的方法。该方法简化了空气样品的前处理步骤，减少了有机溶剂用量，极大节约了测试成本，同时大大降低了对环境的污染，具有操作简便、效率高、成本低、环保等优点。本文首次将分散液液微萃取前处理技术应用于环境空气中溴氰菊酯含量的测定，进一步扩展和补充了分散液液微萃取的应用领域。

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摘要：建立了滤膜吸附结合超声辅助分散液液微萃取与高效液相色谱(HPLC)联用测定空气中溴氰菊酯残留的方法。空气样品用甲醇-水(1∶4)混合溶液提取，加入三氯甲烷进行微萃取，超声，离心，得到沉积相，进行HPLC分析。溴氰菊酯在5～1 000 μg/L范围内线性关系良好，相关系数(r)为0.999 8，富集倍数达520倍。当空气样品的加标浓度为10，50，100 μg/L时，加标回收率为78.6%～106.7%，相对标准偏差(RSD)为2.2%～4.3%。空气样品中溴氰菊酯的检出限为1 μg/L，最低检出浓度为 0.04 μg/m3。该方法具有简便快捷、准确灵敏、萃取效率高、有机溶剂消耗少等优点，可用于空气中溴氰菊酯残留的测定。

关键词：分散液液微萃取；高效液相色谱法(HPLC)；溴氰菊酯；空气；滤膜吸附；超声

Determination of Deltamethrin in Air by Membrane Adsorption Combined with Ultrasound-assisted Dispersive Liquid-Liquid Microextraction and High Performance Liquid ChromatographyYU Ling*,HU Zhang-ji,DONG Li-li

(Chemical Engineering and Biotechnology College,Xingtai College,Xingtai054001,China)

Abstract：A novel method was developed for the determination of deltamethrin in air by pretreatment of membrane adsorption combined with ultrasound-assisted dispersive liquid-liquid microextraction and high performance liquid chromatography(HPLC).The analyte was extracted with methanol-water(1∶4) solution,followed by microextraction with chloroform.After ultrasonic dispersion and centrifugation,the sedimentary facies were determined by HPLC.Deltamethrin had a good linearity in the range of 5-1 000 μg/L.The correlation coefficient was 0.999 8 and the enrichment factor was up to 520.The average recoveries of deltamethrin from air sample at spiked levels of 10,50,100 μg/L ranged from 78.6% to 106.7%,with relative standard deviations(RSDs) of 2.2%-4.3%.The limit of detection was 1 μg/L,and the minimum concentration of detection was 0.04 μg/m3.With the advantages of simplicity,accuracy,high extraction efficiency and low consumption of organic solvent,this method was suitable for the determination of deltamethrin in air.

Key words：dispersive liquid-liquid microextraction;high performance liquid chromatography(HPLC);deltamethrin;air;membrane adsorption;ultrasound

中图分类号：O657.72；S482.3

文献标识码：A

文章编号：1004-4957(2015)12-1354-06

doi：10.3969/j.issn.1004-4957.2015.12.004

通讯作者：*于玲，硕士，讲师，研究方向：色谱分析方法，Tel：15512816583，E-mail：yulingshx@126.com

基金项目：邢台市科技支撑计划项目(2013ZC160)；河北省科技计划项目(13273711)

收稿日期：2015-06-02；修回日期：2015-06-15