气相色谱法测定淡水养殖环境中的4种拟除虫菊酯类农药残留

徐春娟， 刘永涛， 苏志俊， 余琳雪， 丁 浩， 艾晓辉*

(1.中国水产科学研究院长江水产研究所，湖北武汉 430223；2.武昌理工学院，湖北武汉430223；3.农业部水产品质量安全控制重点实验室，北京 100039；4.上海海洋大学水产与生命学院，上海 201306)

拟除虫菊酯类农药是由除虫菊酯合成的新型第三代农药[1]，为一类高效、广谱、低毒的杀虫剂[2]，己广泛应用于水产养殖及农业灭害中[3-4]。但随着这类杀虫剂在农业生产和水产养殖中的大量使用，其残留通过地表径流、雨水冲刷、生活废水等途径进入水环境，对水环境和水生生物及植物造成日益严重的危害[5-7]。因此，迫切需要建立一套淡水养殖环境，包括水体、鱼、沉积物及水生植物中拟除虫菊酯类杀虫剂的分析方法。

目前国内外关于拟除虫菊酯类农药在蔬菜及水产品中的检测[8-10]已有较多报道。本研究以甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯及溴氰菊酯为代表，建立了淡水养殖环境中以上4种拟除虫菊酯的气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)多残留检测方法，为淡水养殖环境中拟除虫菊酯的污染监测提供技术支持。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

Varian CP-3800气相色谱仪(美国，Varian 公司)，配ECD;AE-240精密电子天平(梅特勒-托利多(上海)有限公司)。

标准品：甲氰菊酯(FP，纯度98%)、氯氰菊酯(CM，纯度99%)、氰戊菊酯(FL，纯度97%)、溴氰菊酯(DM，纯度98%)，均购自Dr.Ehrenstorfer 公司。正己烷(色谱纯，美国 J.T Baker公司);质谱水、石油醚(色谱纯，美国CNW 公司);NaCl、无水Na2SO4(优级纯，国药集团化学试剂有限公司);丙酮(色谱纯，德山Duksan公司)。混合提取液：将石油醚和丙酮按体积比为3∶1进行配制，充分摇匀，备用。

1.2 实验材料

空白水样：采自长江水产研究所实验基地池塘；空白鱼样：健康团头鲂，购自长江水产研究所基地。团头鲂去鳞去皮后取肌肉部分，用高速匀浆机混匀；空白水生植物：空心莲子草，采自长江水产研究所实验基地，将植物根茎叶用蒸馏水洗净后用高速匀浆机混匀；空白沉积物：采自长江水产研究所实验基地池塘，去除动植物残体、碎石，混匀。将所有的空白样品置于-20 ℃冰箱中贮存。

1.3 实验方法

1.3.1样品前处理(1)水样 参照刘丽等[11]方法处理。将采集的水样静置后取200 mL于500 mL具塞分液漏斗中，加入12 g NaCl，振荡摇匀，再加入30 mL正己烷，振荡3 min，静置1 h，待分层后，收集正己烷于150 mL具塞三角瓶中，重复提取一次，合并提取液。将提取液转移至填充无水Na2SO4的砂心层析柱(干法填充8 cm)中，缓慢通过层析柱并收集于200 mL鸡心瓶中，再用正己烷淋洗两次，每次20 mL，合并洗涤液，35 ℃水浴后，于旋转蒸发仪上浓缩至干，用8 mL正己烷分两次洗涤鸡心瓶，合并溶液，于40 ℃ 在氮吹仪上氮吹至近干，用正己烷定容至1 mL，待测。

(2)鱼肉样品 取5 g匀质的鱼肉组织于50 mL离心管中，加入5 mL质谱水和20 mL混合提取剂，涡漩振荡后超声提取3 min(频率为100 Hz)；加入2 g NaCl，涡漩混合后，7 000 r/min离心5 min，收集上清液于250 mL鸡心瓶中，再加入10 mL混合提取剂重复提取一次，合并2次提取所得上清液，过无水Na2SO4柱并收集于150 mL鸡心瓶中，35 ℃旋蒸浓缩至近干，用6 mL正己烷分两次溶解鸡心瓶中的残渣；将所得溶液合并于10 mL离心管中，加入10% H2SO41 mL，振荡，7 000 r/min离心5 min，上层吸入10 mL离心管中，下层再用3 mL正己烷萃取一次，合并，35 ℃氮吹至干，用1 mL正己烷定容，待测定。

(3)水生植物 取5 g匀质的植物组织于50 mL离心管中，加入5 mL质谱水及20 mL乙腈提取剂，涡旋后超声3 min，加入2.1 g NaCl，涡旋混合后，8 000 r/min离心5 min，收集上清液，再用乙腈提取剂提取一次，合并提取液并过柱(柱子从上而下依次为2.3 cm的无水Na2SO4，0.03 g碳粉，1.15 cm的中性氧化铝，柱子用10 mL乙腈预淋洗，待液面下去后立即将样品溶液加入)，净化后的液体合并于鸡心瓶中，用25 mL乙腈再冲洗柱子使其充分洗脱，合并，50 ℃旋蒸至干，1 mL正己烷定容，待测。

(4)沉积物样品 参照吴萍等[17]方法处理。取5 g匀质的沉积物于50 mL离心管中，加入5 mL质谱水及20 mL乙腈提取剂，涡旋后超声3 min，加入2.1 g NaCl，涡旋混合后，8 000 r/min离心5 min，收集上清液于150 mL鸡心瓶中，再加入15 mL乙腈提取剂重复提取一次，合并上清液，50 ℃旋蒸至干，用3 mL 正己烷溶解，转移至10 mL离心管中，加入2 mL 95%的无水乙醇，缓缓加入1 mL浓H2SO4，涡漩离心后，8 000 r/min离心5 min，将上清液转至10 mL离心管中，再在残留液体中加入3 mL正己烷重复提取一次，合并提取液，35 ℃氮吹至干，1 mL正己烷定容，待测。

1.3.2气相色谱条件色谱柱：Agilent DB-5MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气：高纯氮气(99.999%)，流速1.0 mL/min；进样口温度：260 ℃；检测器温度：310 ℃；程序升温：初始温度：80 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升到200 ℃，保持4 min，然后再以10 ℃/min升到260 ℃，保持2 min，再以5 ℃/min升到280 ℃保持8 min；进样方式：不分流进样；进样量：1 μL。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

分别称取0.01 g的4种目标物标准品于100 mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度线，超声使其充分溶解后，置于储液瓶中保存，再分别吸取1 mL储存液用正己烷稀释至100 mL配制成中间标准混合溶液，4 ℃避光储存(有效期为6个月)。将中间混合标准溶液用正己烷依次稀释成1.0、5.0、10.0、25.0、50.0、100 μg/L的标准工作溶液进行气相色谱分析。以4种拟除虫菊酯的质量浓度(x)为横坐标，以测定的相应峰面积(y)为纵坐标，利用Excel 2013作标准曲线及线性回归方程。结果表明，各拟除虫菊酯组分在1～100 μg/L浓度范围内的线性关系良好，相关系数(R2)均≥0.998，见表1。拟除虫菊酯的标准品色谱图见图1。

表1 4种拟除虫菊酯的回归方程及其相关系数(R2)

图1 拟除虫菊酯类农药色谱图Fig.1 Chromatograms of pyrethriod standards1.Fenpropathrin;2.Cyermethrin;3.Fenvalerate;4.Deltamethrin.

2.2 回收率、精密度、方法检出限及定量限

分别取空白水样200 mL，空白鱼肉、空白水生植物和沉积物各5.0±0.05 μg/kg，分别加入3个浓度的菊酯混标(FP、CM、FL、DM)溶液做加标回收率实验，每种浓度的样品分别测定5次，求出其精密度。按照1.3.1项下的方法对样品进行处理后检测，以3倍信噪比(S/N=3)作为方法的检测限，以10倍信噪比(S/N=10)作为方法的定量限。结果见表2，拟除虫菊酯在水体中的检出限为0.005～0.015 μg/L，在鱼肉、水生植物和沉积物中的检出限均为1 μg/kg。当鱼肉、水生植物和沉积物加标浓度为2 μg/kg时，其回收率均大于62.3%，相对标准偏差(RSD)小于8.45%，因此方法的定量限均为2 μg/kg，而水体的定量限为0.05 μg/L。均能满足多残留分析要求。

表2 拟除虫菊酯的回收率、精密度(RSD)、方法检测限(LOD)及定量限(LOQ)(n=5)

2.3 提取溶剂的选择

拟除虫菊酯类农药常用乙腈[13]、石油醚-乙酸乙酯、丙酮-石油醚、丙酮-石油醚作为提取剂。本实验比较了上述4种常用的提取剂对样品的提取效果，结果发现鱼肉中的菊酯残留用丙酮-石油醚(1∶3，V/V)的提取效果最佳，且目标峰的出峰时间靠后，干扰峰的出峰时间靠前，分离较好。由于水生植物和沉积物中的色素较多，所以乙腈的提取效果较其他三种提取剂好，回收率较高，但基质效应较大，容易干扰目标物的分析，需要进一步的净化。水体中的菊酯残留用正己烷的提取效果较高，且操作简单。综上所述，水体采用正己烷作为提取剂，鱼肉选择丙酮-石油醚(1∶3，V/V)，而水生植物和沉积物选择乙腈作为提取剂。

2.4 净化方法的优化

样品的净化方法通常利用净化柱来对目标物进行分离纯化，常用的净化柱有Florisil固相萃取柱[2-3]、中性氧化铝柱[13-14]或C18柱等。常规的方法虽然净化效果较好，但净化过程(预淋洗、洗脱等)较为繁琐，且对装柱的技术要求较高，因此本实验中的沉积物采用浓H2SO4纯化的方法来对样品进行净化，也能有效的去除杂质，净化效果好。用浓H2SO4纯化鱼肉时发现样品的净化效果不理想，正己烷定容后呈现黑色浑浊状，对该方法加以改进，改用稀H2SO4(1+9)对样品净化以此来去除水溶性的杂质，结果表明，4种菊酯在样品中的添加回收率在62.30%～98.1%之间，净化后的样品基质干扰减少，目标物与干扰物分离的较好。水生植物的净化需采用安装净化柱的方法来达到去除干扰杂质的作用，加入少量碳粉的效果更佳，碳粉吸附样品中色素的同时也能吸附部分农药，故本实验仅用了少量的碳粉对样品进行净化。

2.5 样品的基质效应

基质效应在不同的基质种类间会存在差异[15]。在本实验中，水样、鱼肉、水生植物和沉积物的基质效应不同，水样的基质干扰最小，鱼肉和水生植物相当，沉积物的基质干扰最大，因此本实验利用不同的净化手段来降低样品中的基质干扰。水样中基质组分较单一，故基本不需要净化；鱼肉和水生植物中的主要组分分别为蛋白质和色素，分别用稀H2SO4和碳粉等去除；沉积物中的基质组分较为复杂，干扰较大，利用浓H2SO4净化能有效的去除样品中的干扰物，保证纯化及回收效果。

2.6 样品分析

将建立的方法对湖北省部分地区的淡水养殖水体、鱼体、水生植物和沉积物中的4种目标拟除虫菊酯类农药进行测定，其含量如表3所示。结果显示，养殖水体中未受到拟除虫菊酯的污染，而鱼体、水生植物和沉积物中均受到不同程度的污染，因此菊酯类农药对人类及水生生物的潜在威胁不可忽略。

表3 湖北省部分地区水体、鱼体、水生植物和底泥中拟除虫菊酯的含量

Note：ND represents undetectable(or under the limit of detection).

3 结论

本文采用气相色谱法测定淡水养殖环境，包括水体、水产品、水生植物及沉积物中4种拟除虫菊酯类农药残留，方法前处理过程操作简便快速，既节省了提取剂量也大大减少了处理时间，而且方法的回收率高，稳定性好，灵敏度和精密度均能满足水环境样品中拟除虫菊酯类农药的分析。