LLE-GC-MS法测定水中27种有机农药

武法伟，董淑娟，刘梦，孟焕梅，袁鹏辉*，陈明晓，董军，高帅

(1. 山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014；2. 中国石油大学(北京)，重质油国家重点实验室，北京 102249)

LLE-GC-MS法测定水中27种有机农药

武法伟1，董淑娟1，刘梦1，孟焕梅1，袁鹏辉1*，陈明晓2，董军1，高帅1

(1. 山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014；2. 中国石油大学(北京)，重质油国家重点实验室，北京 102249)

建立了同时测定水中27种有机农药的LLE-GC-MS法。该法前处理前需调节水样pH值<2，不加甲醇作为改性剂，以1:1(V/V)正己烷-石油醚为萃取溶剂进行液液萃取，GC-MS法进行检测。方法在各目标化合物质量浓度0.010～0.500 mg/L范围内线性良好，相关系数R2均>0.995，检出限为0.021 ～ 0.250 μg/L，加标回收率为73.6% ～ 113.6%，相对标准偏差RSD为4.0% ～ 14.1%，适用于水中27种有机农药的检测。

液液萃取；气相色谱质谱法；水中；有机农药

在农业发展过程中，有机农药的广泛使用，在提高防治农业病虫害水平、保证农产品稳产丰产[1-2]的同时，也引发了日益严重的环境问题，尤其是地下水污染。有机农药由于溶解度小、化学性质稳定、易在环境中残留，而且可通过生物链富集对人体造成伤害，已成为环境中不可忽视的重要污染物之一[3-4]。

目前，有机农药的测定主要有气相色谱法(GC)[3]、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)[4]、高效液相色谱法(HPLC)[5]、液相色谱-质谱联用法(LC-MS)[1]。GC-MS由于其强大的分离、分辨与鉴定能力而在有机农药残留检测分析中具有独特的优势[5]。水中有机污染的前处理则主要采用液液萃取和固相萃取法。固相萃取成本相对较高，而液液萃取则因操作简单、成本低备受青睐。

现采用液液萃取法对水样进行前处理，GC-MS分析，尝试建立能同时测定水中27种有机农药的LLE-GC-MS法，为水中有机农药的测定提供参考。

1 实验材料

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890B-5977型气质联用仪(Agilent公司，美国)，配备Agilent 7650A自动进样器；RE-52AA旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；MMV-10000W型分液漏斗振荡器(EYELA公司，日本)；MP220型pH计(Mettler公司，瑞士)；BK-360B超声波清洗器(巴克超声设备有限公司)；turbovapⅡ全自动浓缩仪氮吹仪(Biotage公司，瑞典)；leanert Na2SO4-SPE干燥柱(5 g/12 mL)；Mile-Q超纯水系统(Millipore公司，美国)。

甲醇、二氯甲烷、石油醚、正己烷均为色谱纯，购自天津科密欧化学试剂有限公司；盐酸、硫酸、氯化钠、硫酸铜为分析纯，购自天津大茂化学试剂厂。实验所用去离子水为超纯水；27种有机农药混合标准溶液(1 000 mg/L)、内标物[苊-D10标准溶液(500 mg/L)、菲-D10标准溶液(500 mg/L)、屈-D12标准溶液(500 mg/L)]、替代物[1,3-二甲基-2-硝基苯标准溶液(500 mg/L)、磷酸三苯酯标准溶液(500 mg/L)和苝-D12标准溶液(500 mg/L)]均购自Accu Standard公司。

1.2 样品的采集与处理

1.2.1 玻璃器皿的准备

洗涤剂清洗，自来水冲洗干净后，铬酸洗液[重铬酸钾：浓硫酸=1∶10(m/m)]浸泡12 h，用自来水冲洗干净，纯净水润洗3遍，正己烷润洗3次，烘干备用。

1.2.2 水样的采集

将0.5和1.0 L的棕色磨口玻璃瓶(取样瓶)用待取水体各润洗3遍，然后采集水样，向0.5 L取样瓶中加入5 mL浓硫酸和2.5 g 硫酸铜，向1.0 L取样瓶中加入盐酸调节pH值 <2，密封，4 ℃储存[6-7]。

1.2.3 液液萃取

五氯酚的萃取：量取200.0 mL水样至500 mL分液漏斗中，加2 mL浓硫酸，用10 mL正己烷萃取3次，合并正己烷相弃去水相；然后用0.1 mol/L的碳酸钾溶液10 mL提取正己烷2次，合并水相弃去正己烷相；向水相中加入2 mL乙酸酐，振摇5 min后加入5 mL正己烷，再振摇5 min，注意放气，静置15 min分层后收集萃取液。

其他有机农药的萃取：量取200.0 mL水样至500 mL分液漏斗中，加入20 g氯化钠和10 μL质量浓度为5 mg/L的替代物溶液，振荡溶解后加入20 mL正己烷-石油醚(V/V=1:1)混合液萃取2次，每次萃取均振荡15 min，注意放气，静置15 min分层后，收集萃取液。

合并五氯酚和其他有机农药萃取的萃取液，用少量正己烷洗涤收集萃取液的分液漏斗2 ～ 3次，收集洗涤液，将萃取液与洗涤液合并，经无水硫酸钠柱脱水后，于45 ℃氮吹浓缩至约1 mL；加入10 μL质量浓度为5 mg/L的内标液，正己烷定容至1.0 mL，待测。

如果萃取过程中乳化现象严重，宜采用机械手段完成两相分离，包括搅拌、离心、用玻璃棉过滤及冷冻等方法破乳。

1.3 仪器分析条件

气相色谱条件：VF-1701ms色谱柱(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)；载气He (99.999%)；恒流模式，流速1.0 mL/min；进样口温度280 ℃；脉冲不分流进样，进样量1.0 μL；程序升温，柱初始温度50 ℃，保持1 min，以25 ℃/min升温至160 ℃，然后以3 ℃/min升温至220 ℃，再以25 ℃/min升温至280 ℃，保持10 min。

质谱条件：电子轰击源(EI)；发射电子能量70 eV，采用选择离子扫描模式(SIM)；溶剂延迟4 min；接口温度280 ℃；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

27种有机农药、内标物及替代物的分组和特征离子见表1。27种有机农药、内标物及替代物分离效果见图1，图中各峰号对应物质同表1。由图1可知，27种有机农药具有较高的分离度，且峰形较好。

2.2 前处理条件优化

2.2.1 萃取溶剂的选择

为选取合适的萃取剂，比较了几种不同萃取溶剂[8-16]对27种有机农药的萃取效果，结果见表2。由表2可知，二氯甲烷-正己烷(V/V= 1∶1)与正己烷-石油醚(V/V=1∶1)作萃取剂时，27种目标化合物均有较好的回收率。由于石油醚毒性较二氯甲烷低，且来源广，价格便宜，故选取正己烷-石油醚(V/V= 1∶1)为萃取溶剂。其中，五氯酚采用的是单独反萃取，与其他有机农药不同，其萃取剂为正己烷。

表1 27种有机农药、内标物及替代物的分组和特征离子

图1 27种有机农药标准品、内标物及替代物的总离子流图(2.00 mg/L )

2.2.2 有机改性剂的影响

萃取过程中，通常会加入一定量的甲醇作为有机改性剂[3]，以改善目标化合物的溶解性能从而提高回收率。现配制各目标化合物质量浓度为0.100 μg/L的模拟水样32份，分成4组，分别加入0，5，10和20 mL甲醇，比较有机改性剂甲醇加入量对27种有机农药回收率的影响，结果见表3。

表2 萃取剂对27种有机农药回收率的影响 %

由表3可知，添加甲醇作改性剂会降低目标化合物的回收率。这可能是因为在液液萃取过程中，甲醇会与萃取剂竞争目标化合物，使少量目标化合物溶解于甲醇，而甲醇又与水互溶，故而少量溶解在甲醇中的目标化合物会随水相丢弃，从而导致回收率的降低。因此，液液萃取过程中，不须添加甲醇作改性剂。

表3 有机改性剂对27种有机农药回收率的影响

2.2.3 pH值的选取

pH值不仅会影响弱酸、弱碱性、两性化合物的分配系数及选择性，而且会影响目标化合物的稳定性，从而影响萃取效率[16]。

有机氯类、有机磷类、氯苯类、菊酯类和氯酚类在碱性条件下均会发生分解或者反应，因此本研究仅考察酸性及中性条件下pH值对萃取效果的影响，结果见图2。

图2 pH值对27种有机农药回收率的影响

由图2可知，pH值为2时，各目标化合物的回收率最高，故前处理时调节水样pH值<2。

2.3 方法性能指标

2.3.1 标准曲线、检出限及定量限

配制27种目标化合物和替代物质量浓度为0.010，0.025，0.050，0.100，0.250和0.500 mg/L的标准系列溶液，各标准溶液中内标物的质量浓度均为0.050 mg/L，按1.3条件进行测定。以目标化合物/替代物浓度与内标物浓度的比值为横坐标，目标化合物/替代物定量离子的响应值与内标物定量离子响应值的比值为纵坐标，绘制标准曲线，得到线性方程及其相关系数R2，结果见表4。

由表4可知，方法在各目标化合物质量浓度0.010～0.500 mg/L范围内线性良好，相关系数R2均>0.995。

以3倍信噪比(SIN)为检出限，以10倍信噪比(SIN)为定量限，结果见表4。结果显示，方法检测限为0.021 ～ 0.250 μg/L。

2.3.2 方法稳定性、精密度及回收率

取空白水样18份，配制成各目标化合物质量浓度为0.050，0.100和0.200 μg/L的模拟水样，每个样品重复进样6次，结果见表4。

由表4可知，各目标化合物的加标回收率为72.3%～113.6%，相对标准偏差RSD为4.0%～14.1%，满足准确度和精密度的相关检测要求。

2.4 实际样品检测

采集济南市周边农村、蔬果种植基地(营业≥5年)和化工厂周边的地下水等样品各3份，采用本文方法，检测其中的27种有机农药残留，共检测到10种有机农药，其中化工厂对周围地下水污染比较严重，具体结果见表5。

表4 27种有机农药和替代物的线性方程、相关系数、检出限、定量限、回收率及RSD

表5 实际样品检测结果 μg/L

3 结语

建立了测定水中27种有机农药残留的LLE-GC-MS法。样品中各组分标准曲线相关系数均>0.995，检测限为0.021～0.250 μg/L，加标回收率为72.3%～113.6%，相对标准偏差RSD为4.0%～14.1%，该法操作简单，消耗溶剂少，具有较好的准确度、灵敏度和精密度。

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Study on The 27 Kinds of Organic Pesticides in Water by LLE-GC-MS

WU Fa-wei1, DONG Shu-juan1, LIU Meng1, MENG Huan-mei1, YUAN Peng-hui1*, CHEN Ming-xiao2, DONG Jun1, GAO Shuai1

(1.ShandongGeologicalEngineeringInvestigationInstitute,Ji’nan，Shandong250014,China；2.StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

A new method was established for simultaneous determination of 27 kinds of pesticide residues in water by using liquid-liquid extraction (LLE). Firstly, we need to adjust the pH value of the water less than two(pH<2), hexane and petroleum ether mixture (V/V= 1:1) was used as extraction solvent to extract 27 kinds of pesticide residues, and then determinationed by gas chromatography mass spectrometry (GC-MS). In this method, the linear relationship of each target compound is good in the range of 0.010～0.500 mg/L, the correlation coefficients were greater than 0.995, and the detection limits ranged from 0.021 to 0.250 μg/L, the average recovery was among 73.6% to 113.6% with the relative standard deviation varied between 4.0% and 14.1%. The method is applicable to detection of pesticide residues in water.

Liquid-liquid extraction (LLE); GC- MS; Water; Organic pesticides

10.3969/j.issn.1674-6732.2017.03.008

2017-01-16；

2017-03-10

山东省地质勘查项目(SSDZS-2015-GTT01)

武法伟(1974—)，男，高级工程师，本科，从事实验室技术管理工作。

*通讯作者：袁鹏辉 E-mail：yuan19880120@163.com

X832;0657.7+1

B

1674-6732(2017)03-0035-06