分散固相萃取净化-GPC-GC/MS快速分析鱼塘水中21种农药

2016-11-21王国强张婷孙桂进张炳谦

中国刑警学院学报 2016年3期

关键词：鱼塘内标水样

王国强张　婷孙桂进张炳谦

（1　连云港市公安局刑警支队　江苏　连云港　222000；2　中国刑事警察学院　辽宁　沈阳　110035）

分散固相萃取净化-GPC-GC/MS快速分析鱼塘水中21种农药

王国强1张婷2孙桂进1张炳谦1

（1连云港市公安局刑警支队江苏连云港222000；2中国刑事警察学院辽宁沈阳110035）

建立了乙醚小体积液液萃取结合PSA分散固相萃取，在线GPC净化-气质联用分析鱼塘水中农药的方法。加入内标磷酸三丁酯的鱼塘水样，经乙醚提取后取分层上清液，加入0.1gPSA，涡旋，离心过滤后，经在线凝胶色谱净化-气质联用仪进行21种农药的净化富集和检测。鱼塘水样中农药的检出限在0.31～26.70ng/mL之间，定量下限在0.87～80.1ng/mL之间，氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯在0.1～3.2μg/mL浓度范围内，其余18种农药在5～320ng/mL浓度范围内的线性关系良好。方法可用于鱼塘水样中农药残留的快速检验分析。

鱼塘水农药在线凝胶色谱气相色谱-质谱法

农药的使用与人们的生产生活密不可分，农药的超范围、超剂量使用会最终造成地表水及土壤的污染。尽管农药在地表水中的含量极其微小，但给农业生产带来的危害不可小觑，不仅会造成鱼塘养殖业中鱼虾出现耐药性，而且会引起耐药性差的鱼虾大面积死亡［1-3］。地表水中农药残留物以微量的有机磷、有机氯、氨基甲酸酯类，拟除虫菊酯类农药为主，这些残留农药的检测方法有气相色谱-质谱联用法、液相色谱-串联质谱法、气相色谱法等，常见的提取方法有液液萃取、液液微萃取、分散萃取、固相萃取和固相微萃取等［4-13］。针对水中农药残留量小的特点，应考虑在提取方法中选择能够实现高效富集和快速富集的方法。本文利用在线凝胶色谱（GPC）能大体积进样和净化大分子杂质的特性，提取过程无需浓缩，同时对在线GPC净化采集时间和气质联用程序方法进行优化，建立了分散固相萃取-在线凝胶色谱净化-气质联用法分析鱼塘水中常见农药的分析方法，方法特异性好、灵敏度高、通用性强且操作简便快速。

1　实验部分

1.1仪器与试剂

2010ULTRA岛津气相色谱和质谱联用仪（Shima dzu公司）；LC-20AD在线凝胶色谱净化系统（Shimadzu公司）；微型旋涡混匀器（Thermo公司）；高速离心机（Thermo公司）；

21种农药标准品（1.0mg/mL乙醇溶液，安谱公司）；内标物：磷酸三丁酯（1.0mg/mL乙醇溶液，安谱公司）；

分散固相萃取材料：N-丙基乙二胺固相萃取剂（PSA），购于安谱公司；

丙酮、环己烷（色谱纯，美国Fisher公司）；其他试剂为分析纯；实验用水为超纯水。

1.2提取净化方法

取10mL鱼塘水样加入磷酸三丁酯内标物100ng，加入1mL乙醚，涡旋3min，6000r/min高速离心分取上层清液于另一只试管，加0.1g PSA，涡旋3min，6000r/ min高速离心分取上层清液，经0.25μm微膜过滤后，进样80μL供在线凝胶渗透色谱净化-气相色谱/质谱分析。

1.3仪器条件

1.3.1凝胶渗透色谱条件

色谱柱：10cm×0.25μm×0.25mmID；柱温：40℃；检测波长：210nm；流动相：丙酮-环己烷（V/V7：3）；流速：0.1mL/min；进样体积：80μL，采集样品时间：4.06～6.06min。

1.3.2气相色谱条件

色谱柱：DB-35ms（30m×0.25μm×0.25mmID）；载气：高纯氦气；PTV进样口升温程序：120℃保持5min，以100℃/min升温至250℃，保持31.7min；气相色谱柱箱升温程序：82℃保持5min，以8℃/min升温至310℃，保持11.75min；进样模式：不分流进样。

1.3.3质谱条件

EI源，70eV；离子源温度：200℃；接口温度：250℃；质量扫描范围；m/z 45～450，溶剂延迟9.5min。

2　结果和讨论

2.1萃取条件的选择

本文首先对水体采用了小体积液液萃取，考察了提取溶液的种类和用量，在比较了乙腈、乙醚、环己烷等3种有机溶剂后，其中1mL乙醚能最大限度地富集农药成分。后续的去除杂质过程又使用了PSA进行分散固相萃取。N-丙基乙二胺固相萃取剂（PSA）是近些年在农药残留及食品安全分析时常用的固相萃取材料，市售的萃取材料分为预装柱型和分散剂型。PSA的用量考察中表明0.1g的量足以去除鱼塘水中的杂质，且不会对待测农药有明显的吸附。另外在操作过程中采用分散固相萃取法更便于后续为GPC提供上清液的分离。

2.2GPC条件的选择

2.2.1进样量的选择

GPC的进样量与凝胶色谱柱柱容量有关系，超过柱容量的进样量会使得GPC杂质去除不彻底，进样量过小则在农药收集过程中易遗漏，难以保证紫外检测器需要的检测灵敏度。因此，在保证检测灵敏度和杂质去除效果较好的情况下选择较大的进样量水平，最终确定进样量为80μL。

2.2.2采样时间节点的确定

根据空白水样和混合农药标样提取液的紫外吸收色谱图来确定GPC的采样时间。本文实验条件下，空白水样提取液中杂质类物质出峰时间主要分布在2.41～3.90min，混合农药标样的提取液出峰时间主要分布在3.50～5.46min，最终确定待测物和水样提取液杂质的分离时间节点3.50～5.50min，结果如图1所示。

图1　样品GPC进样210nm波长下紫外吸收色谱峰

2.2.3杂质净化效果

取水样10mL，按1.2实验方法提取净化，进样80μL经GPC-GC/MS分析，另取水样提取液800μL浓缩定容至10μL，进样1μL经GC/MS分析，考察了水样提取物未净化和GPC净化后中杂质的去除效果，结果如图2所示。

图2　水样提取液的总离子流色谱图

2.3色谱行为的考察

本文考察了21种有代表性农药的色谱行为，采用PTV进样口，程序升温，不分流进样模式，结果表明21种农药在色谱柱上均有好的保留行为，特别是色谱行为较差的敌百虫也有着很好的检出效果。通过PTV大体积在线进样富集作用，水样中农药检出限有了极大的提高，如图3所示。

图3　空白水样添加混合标准100ng和内标100ng（1）及空白水样总离子流色谱图（2）

2.4定性定量分析

取10mL空白水样添加氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯各1.0μg、其他分析物各0.10μg，按照1.2实验方法进行定性分析，根据信噪比S/N=3∶1确定方法的检出限，根据信噪比S/N=10∶1确定方法的测量限，结果见下表。取7份10mL空白水样，分别添加3种菊酯类农药分析物，添加量各为 1μg、2μg、4μg、6μg、8μg、16μg和32μg，其他分析物添加量各为0.05μg、0.1μg、0.2μg、0.4μg、0.8μg、1.6μg和3.2μg，上述溶液中均加入内标磷酸三丁酯0.10μg，按照1.2实验方法进行定性分析，以分析物和内标色谱峰面积比值（Y）和分析物浓度与内标浓度比值（x）进行线性回归，方法的线性方程及相关系数见下表。

表　21种农药的保留时间、检出限、工作曲线和精密度

2.5鱼塘样品分析

2014年1月～2015年1月，本实验室共受理鱼虾中毒案件31起，分别取送检鱼塘水样10mL，用本文方法测定，在2处水样中检出甲拌磷成分，含量为0.61μg/L、79.3μg/L，3处水样中分别检出硫丹、氯氰菊酯、乙草胺成分，含量分别为8.5μg/L、189.2μg/L、110.8μg/L，其他未检出，说明本方法在鱼塘水样分析中是应用可行的，能满足鱼塘水检测的要求。

3　结论

本文采用分散固相萃取结合在线GPC-GC/MS，建立了与鱼塘水中有机磷类、氨基甲酸酯类、酰胺类、拟除虫菊酯类21种农药多残留的快速检测方法。利用自动在线GPC-GC/MS法加快了提取、净化和富集的速度，减少了有机溶剂的使用量，同时也提高了检测的灵敏度。通过鱼塘实际样品的分析，证明了方法的应用性，为水体中痕量农药残留的检测提供了方法。

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