气质联用检测土壤中有机磷农药的优化研究

许延霞 梁巧兰

摘要：采用气相色谱-质谱法检测土壤样品中敌敌畏、内吸磷、甲基对硫磷、马拉硫磷和对硫磷的残留量，对土壤样品的前处理方法进行了优化。确定的优化方法为土壤样品用乙腈振荡提取，在旋转蒸发仪上用40 ℃旋转浓缩至约2 mL左右，取下后在氮吹仪上用氮气吹干，在选定的质谱条件下对土壤样品进行分析检测。实际土壤样品均未检出，在0.2、0.4、0.6 μg/mL添加水平下，该方法加标回收率为75.5%～121.5%，相对标准偏差在2.3%～8.7%，检出限0.25～0.82 μg/kg。

关键词：气相色谱-质谱法；土壤；有机磷农药；优化

中图分类号：X502 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2017）07-0008-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2017.07.004

Abstract：With lettuce as the as the research object， effect of 2 kinds of Slow/Controlled-release nitrogen Fertilizer of release period is 90 days on Yield and Quality of Lettuce is studied. The result shows that the sulfur coated urea（SCU） can make lettuce yield increased by 4.55%， the content of chlorophyll 2.40%， Vc content increased salt content of 7.69% and nitrate is reduced by 16.93%，compared with the traditional way of ordinary urea application， and it can reduce the number of operations compared to the traditional way of fertilization.

Key words：Controlled/release nitrogen fertilizer；Lettuce；Yield；Quality

在我国，六六六、滴滴涕等有机氯农药被禁用后，有机磷农药成为我国用量最大、使用范围最广的一类农药 [1 ]。有机磷农药与其他种类农药相比，具有高效、快速、广谱等特点[2 ]，主要用于植物病、虫害的防治。为了保障效益与产量，农药在农业生产中被广泛大量使用，但有机磷农药也存在残留高、毒性强等问题，势必会对环境造成严重污染[3 ]。特别是在环保意识日益增强的现代社会，有机磷农药污染的严重性已引起了高度重视[4 - 6 ]。内吸磷、甲基对硫磷、对硫磷、马拉硫磷和敌敌畏残留量的测定方法有气相色谱法、高效液相色谱法和气相色谱-质谱法等。国内外关于有机磷农药残留的检测方法已有诸多报道。乐洋[7 ]研究了用索氏提取或加速溶剂萃取对土壤样品中的有机磷农药进行提取，旋转蒸发浓缩后，用小柱净化或凝胶渗透色谱法净化氮吹浓缩后，用GC-MS分析。贲铁砚等[8 ]探讨了用GC-MS测定土壤中有机磷农药的方法。在此背景下，对土壤中农药残留量进行全面监测，具有十分重要意义[9 ]。

1 材料與方法

1.1 供试材料

供试农药样品为敌敌畏、内吸磷、甲基对硫磷、马拉硫磷和对硫磷的标准品，均购于农业部标准物质研究所。试验土壤样品采自金昌市永昌县已种植过辣椒的农田。共采集4份。将采集的土壤样品去除杂物，经研磨过60目（孔径0.25 mm）筛，装入棕色玻璃瓶备用。

1.2 仪器与试剂

仪器有气相色谱-质谱联用仪Thermo-scientific ITQ1100；数控旋转蒸发仪Hei-VAP Advantage ML/HB/G；氮吹仪N-EVAPTM111，Organomation Associates，Jnc；TTL-800型萃取净化振荡器；MMV-1000W萃取振荡仪；TGL20M台式高速冷冻离心机。试剂有正己烷（Hexane）、乙腈（Acetonitrile）、丙酮（Acetone）、二氯甲烷（Dichlorometh- ane），均为色谱纯，进口农残级；无水硫酸钠为马弗炉400 ℃烘4 h，优级纯；氯化钠为马弗炉400 ℃烘4 h，优级纯。

1.3 试验方法

1.3.1 质谱分析条件设定及标准曲线的建立 色谱柱：DB-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm；色谱条件为进样口温度250 ℃，进样量1 μL，载气为高纯氦气（纯度 > 99.999%），载气流量1.0 mL/min。色谱柱升温程序为初始温度40 ℃，保持1 mim，以8 ℃/min升温至160 ℃，保持5 min；后以5 ℃/min升至280 ℃，保持4 min。

质谱条件：离子化方式为EI源，检测器温度250 ℃，检测模式为选择性扫描（SIM），循环时间50 min，真空度36 mTorr，离子源电子能量70 eV。

标准曲线的建立：以表液浓度为横坐标（x），峰面积为纵坐标（y）作标准曲线，得标准曲线的回归方程。

1.3.2 提取剂的选择 分别以丙酮、二氯甲烷、乙腈为土壤样品中敌敌畏，内吸磷，甲基对硫磷，马拉硫磷和对硫磷的提取剂，比较提取剂的提取效果。

1.3.3 旋转蒸发温度对加标回收率的影响 旋转蒸发温度分别设为36、40、45 ℃，测定不同温度下土壤的加标回收率和旋转蒸发的效率。

1.3.4 氮吹时氮气的流速对加标回收率的影响 在氮吹的过程中，测定采用不同的气体流速在液体面上吹出2 mm深度的水涡和4 mm深度的水涡时的加标回收率，以寻求加标回收率达到最佳。

2 结果与分析

2.1 质谱分析条件优化及标准曲线建立

2.1.1 质谱分析条件优化 从图1可以看出，在选定的试验条件下，对敌敌畏、内吸磷、甲基对硫磷、马拉硫磷和对硫磷5种有机磷农药进行分析，在质谱优化的条件下，均能达到很好分离，而且离子丰度都很好。

2.1.2 标准曲线建立 以正己烷为对照，将敌敌畏、内吸磷、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷5种药剂单标配制成混标，制备10、20、30、50、100、200 μg/L 6个浓度系列。根据设定的质谱分析条件，建立了标准曲线，得到各相关待测组分的回归方程，且相关关系极显著（表1）。

2.2 土壤样品提取剂筛选

从筛选结果（表2）看，丙酮在提取的过程中易挥发，而且容易产生乳化现象，得到的试验数据不可靠，所以在试验中丙酮不作为提取溶剂；二氯甲烷作为提取剂，其极性比较弱，在净化中不容易净化，对于水溶性的农药提取效果不是很好，其回收率比较低；乙腈本身是极性溶剂，溶解力比较好，不易带杂质，能够满足农药残留分析中提取要求的分析，用乙腈对5种农药进行提取，其平均回收率为85.3%～103.2%，比较稳定，因此选乙腈作为土壤样品提取剂。

2.3 旋转蒸发温度对加标回收率的影响

从试验结果（表3）可知，当水浴温度低于36 ℃时，旋转蒸发效率极低，不符合加标回收率的范围要求。将水浴温度调至45 ℃以上时，乙腈的蒸发速度较快，与之前相比加标回收率稍有偏低，但也处于合理范围之内；当温度控制在40 ℃时，加标回收率比较理想，既可以提高土壤的加标回收率又可保证旋转蒸发效率。

2.4 氮吹时氮气的流速对加标回收率的影响

通过表4可以看出，当气体的流速在液体面上吹出2 mm深的水涡时，土壤样品的加标回收率较好；小于2 mm时，氮吹过程的效率较低，但对加标回收率的影响变化不大；当气体的流速在液体面上吹出4 mm深的水涡时，加标回收率较差。

2.5 优化条件下气质联用方法检测有机磷农药的灵敏性

2.5.1 有机磷农药的检出限 根据美国环保局（EPA ）SW-846规定的方法确定检出限（MDL）：检出限=S×t（n-1，0.99）；n为重复分析样品的个数； t（n-1，0.99）是指99%的置信度、自由度为n-1时t的值；n为重复分析样品的个数；当n=7时，在99%的置信区间下，t6， 0.99=3.143 ，S是空白土壤样品，重复测定7次的标准偏差（RSD）。

取空白土壤样20 g，加入配制好的含有1 μg/L内标物的标准溶液20 mL，平行测定7次，根据表1公式计算得出5种有机磷的检出限（表5）。

2.5.2 气质联用检测方法准确度和精密度 在选定的质谱条件和土壤样品前处理方法优化条件下，添加回收的结果（表5）表明，在0.2、0.4、0.6 μg/mL添加水平下，加标回收率为75.5%～121.5%，相对标准偏差在2.3%～8.7%，方法检出限在0.25～0.82 μg/kg。5种有机磷农药均满足试验要求。

2.6 气质联用对土壤中5种有机磷农药的检测

2.6.1 土壤样品的前处理 根据试验筛选结果，确定土壤样品的前处理方法为：准确称取土样 （20 ±0.1）g，将土壤样品置于250 mL的称量瓶中，加水10 mL，振荡摇匀后加入40 mL的乙腈摇匀，浸泡6 h，振荡提取30 min。之后将泥浆溶液倒入50 mL的具塞离心管中，室温下4 000 r/min离心10 min，取出后将上清液过滤到装有5.0～7.0 g氯化钠的具塞量筒中，激烈震荡1 min，室温静置30 min，使乙腈和水相充分分层。从具塞量筒中准确吸取10.0 mL的上层溶液乙腈相，置于圆底烧瓶中，在旋转蒸发仪上用40 ℃旋转浓缩至约2 mL左右，取下后在50 ℃水温的氮吹仪上用氮气吹干（以气体的流速在液体面上吹出2 mm深度的水涡为好）。将1.0 mL正己烷准确加入待净化样品中后摇匀，之后用0.22 μm的滤膜过滤到样品瓶中，供GC-MS检测。

2.6.2 测定分析结果 在选定的质谱条件和土壤样品前处理方法优化的情况下，测定实际土壤样品，因谱图未出峰，所以实际土壤样品均未检出，但不排除有机磷农药在分析过程中容易挥发流失的情况。

3 小结

本研究用质谱检测土壤中的敌敌畏、内吸磷、甲基对硫磷、马拉硫磷和对硫磷的残留量，对土壤样品的前处理方法进行了优化。土壤样品用乙腈振荡提取，在旋转蒸发仪上用40 ℃旋转浓缩至约2 mL左右，取下后在氮吹仪上用氮气吹干（以气体的流速在液体面上吹出2 mm深度的水涡为好），在选定的质谱条件下对土壤样品进行分析检测。实际土壤样品均未检出。在0.2、0.4、0.6 μg/mL添加水平下，加标回收率为75.5%～121.5%，相对标准偏差在2.3%～8.7%，方法检出限为0.25～0.82 μg/kg。

用质谱法检测土壤中的有机磷农药，具有迅速、准确度高、灵敏度高，检出限低等优点，能够满足对土壤中的农药残留进行分析监测，可在环境监测中广泛应用。

参考文献：

[1] 杨水岗，彭锰欣. 农药与未来农业的发展[J]. 环境导报，1997（6）：35-38.

[2] 汤亚飞，土焰新，蔡鹤生，等. 有机磷农药的使用与污染[J]. 武汉化工学院学报，2004，27（1）：11-14.

[3] ZHANG CH X，HOU M，BAO H Y，et al. Interrelated progress of acute organophosphorus pesticide poisoning[J]. Journal of Qinghai Normal University，2012，28（1）：54-61.

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[8] 乐 洋. 气相色谱法测定水中六种有机磷农药和阿特拉津[J]. 净水技术，2013，32（1）：52-54；78.

[9] 賁铁砚，刘成亮. 超声波萃取GC-MS测定土壤中有机磷农药的方法探讨[J]. 黑龙江环境通报，2007，31（2）：27-28.

[7] 刘玉红，孙仕萍. 蔬菜、水果中16种有机磷农药残留的气相色谱测定法[J]. 中国卫生检验杂志，2008，18（3）：451-453.

（本文责编：陈 伟）