气相色谱-质谱法测定土壤中的异丙隆

舒翠霞 赵嘉祥 董 颖 华炜婕 龚 丹

（1 苏州市公安局刑侦支队 江苏 苏州 215131；2 公安部物证鉴定中心 北京 100038）

1 引言

异丙隆是德国Hoechst公司于1972年研制并推广使用的取代脲类除草剂，化学名为N，N-二甲基-N-4-异丙基苯基脲，化学结构式见图1，纯品为白色无臭粉末，可溶于大多数有机溶剂。其主要适用于玉米、小麦、棉花、花生等一年生的农田防除禾本科杂草及大多数阔叶杂草[1-3]，由于这类物质对人和动物具有毒性和致癌性，已被欧洲列入危险物质的“黑名单”。欧盟规定饮用水中的除草剂含量不得大于 0.1μg /L，欧盟法规规定单个苯脲类农药在水中的残留量不得大于 0.1μg /L ，茶叶中异丙隆最大残留限量（MRL）标准为 0.1mg/kg。目前关于异丙隆残留检测报道多见于食品和水体[4]，关于土壤中异丙隆残留分析报道较少[5-8]。由于异丙隆热稳定性差，其微量检测分析一般采用高灵敏度的液相色谱法，或是经衍生化后采用气相色谱法检测[7-11]，直接采用气相色谱-质谱法测定土壤中的异丙隆未见报道。

图1 异丙隆化学结构式

土壤中的异丙隆检测分析不仅在农残研究方面具有重要意义，在法庭科学领域同样也具有重要的作用。土壤作为物证常常出现于微量物证的检验中，除了对土壤物证的形态检验、pH值检验、无机成分检验、夹杂物检验等，土壤中有机成分检验也是一项常见检验内容。通过对土壤物证的相关检验，可为案件侦破提供方向或线索、缩小侦查范围、证明犯罪嫌疑人与现场或案件的联系等，甚至在一定条件下可起到直接物证的作用。目前，在法庭科学领域还未检索到有关土壤中异丙隆检测分析的文献。因此，研究土壤中异丙隆的气相色谱-质谱检测分析方法，对于农药残留检验及法庭科学领域具有积极的现实意义。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪：Agilent7890B-5977A，配7693自动进样器（美国安捷伦公司），miVac旋转蒸发仪（英国GeneVac公司），SB-5200DT超声波清洗机，Eppendorf台式高速离心机，

异丙隆（纯度大于99%），购于北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司，所用其他试剂均为分析纯

2.2 仪器工作条件

色谱条件：HP-5MS弹性毛细管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；进样口温度260℃，程序升温：70℃保持1min，20℃/min的升温速率升至180℃保持2min，再以10℃/min的升温速率升至275℃，保持20min。载气：高纯氦气，流量：1mL/min，进样方式：分流进样，分流比：20∶1，进样量：1.0μL。

质谱条件：离子轰击：EI；电离能：70eV；离子源温度：230℃；四级杆温度：150℃；检测模式： SCAN；质量扫描范围：50～550。

2.3 样品前处理与净化

将15cm的定性滤纸两次对折后置于7.5cm的三角漏斗中，再加入50g无水硫酸钠作为净化脱水装置备用。

采集的空白土壤样品在通风橱风干7天，磨碎过筛后，准确称取25g土样置于250mL玻璃三角烧杯中，加入40mL乙腈超声10min，静置15min，转移上层液体置于50mL塑料离心管，5000r/min离心5min，将离心后的上清液过上述无水硫酸钠装置，过滤、脱水，收集滤液，循环2次。合并2次收集的滤液置于旋转蒸发仪浓缩至干，加入100μL甲醇定容，转移至装有内衬管的进样瓶内供GC/MS分析。

3 实验结果

3.1 专属性实验

采用GC/MS法分析异丙隆标准溶液（20μg/mL），异丙隆保留时间为10.33min，特征离子碎片为m/z=72（基峰）、m/z=146、m/z=206、m/z=191，选取m/z=72作为定量离子，总离子流图和质谱图如图2～3所示。取空白土壤样品25g，经上述萃取方法萃取后，采用GC/MS法检测，色谱图如图4所示，结果显示空白土壤中无杂质干扰目标物的测定。取空白土壤25g，添加50μg异丙隆，制得2μg/g的土壤添加样品，经上述萃取方法萃取后，在相同的色谱条件下进行分析，见内源性杂质与目标物分离良好，提取离子流图如图5所示。

4-异丙基苯异氰酸酯

图2 异丙隆的标样总离子流图

图3 异丙隆的标样质谱图

图4 土壤空白对照总离子流图

图5 泥土添加提取离子流图

综上，土壤样品中添加异丙隆的色谱峰保留时间与标准溶液中异丙隆的保留时间相似，具有相同的特征离子碎片，且无杂质干扰，基线平稳。

3.2 标准曲线的制备

将异丙隆标准品储备液用甲醇分别稀释成5、10、20、50、100μg/mL的系列标准溶液，各取1μL进样，按上述分析方法供GC/MS分析。以标准品溶液浓度（X）为横坐标，提取离子m/z=72的峰面积（Y）为纵坐标做线性回归，回归方程为Y =28182x-4362，相关系数R2=0.998，线性范围是5～100μg/mL，仪器灵敏度为 2μg/mL。

3.3 工作曲线的制备

分别配置25g空白土壤中含异丙隆标准品1.25、2.5、12.5、25、50、125μg，充分混匀，分别制得土壤中异丙隆含量为0.05、0.1、0.5、1、2、5μg/g的系列添加样品，按本文所述方法萃取、净化，GC/MS检测分析。以异丙隆的峰面积（Y）对土壤中异丙隆的添加含量（X）作线性回归，得土壤中异丙隆的回归方程为：Y=4*106X+26371。结果显示土壤中异丙隆含量在0.05～5μg/g范围内线性关系良好，相关系数R2=0.998，最低检出限是0.03μg/g。

3.4 回收率与精密度

配制含异丙隆0.1、1、5μg/g的低、中、高3种含量的标准土壤添加样品25g，每种含量各做3份平行样品，按本文方法提取净化并经GC/MS检测分析，结果表明，本方法的低、中、高3种浓度的加标回收率分别为：102.4%±7.8、84.2%±3.7、71.9%±4.6，平均回收率为86.2%。

配制含异丙隆0.1、1、5μg/g的低、中、高3种含量的标准土壤添加样品25g，每种含量各做3份平行样品，按本文方法提取净化并经GC/MS检测分析，同一天用相同方法分析5次计算日内精密度，连测3天，每天1次，计算日间精密度，结果如表所示。

表 日内及日间精密度（RSD）

4 讨论

4.1 异丙隆的分解

本实验在采用GC/MS分析过程中，异丙隆标准品和实际土样的分析图谱中均出现4-异丙基苯异氰酸酯和异丙隆，4-异丙基苯异氰酸酯是异丙隆光降解的一个产物，异丙隆光降解主要通过降解胺基端、氧化、羟基化三种方式，4-异丙基苯异氰酸酯是异丙隆通过胺基端降解，失去一个H原子后再消除末端胺基（-N（CH3）2）产生的异氰酸酯[12]。但本实验中异丙隆标准品纯度大于99%，加之有文献报道[10]异丙隆热稳定性差，异丙隆在氮气氛围下168℃时开始分解，推测4-异丙基苯异氰酸酯也有可能是异丙隆在GC/MS分析时受热分解产生。因此，采用GC/MS法分析土壤中的异丙隆进行定量分析时，建议采用标准对照法定量。

4.2 提取条件的选择

本实验分别使用40mL正己烷、40mL丙酮、40mL乙腈作为萃取溶剂，对萃取效果进行比较，结果显示乙腈萃取目标物的回收率较正己烷、丙酮高；3种溶剂萃取目标物后经相同的净化处理，三者去除杂质效果区别不明显，故本实验采用乙腈作为萃取溶剂。

4.3 样品净化脱水

由于土壤中含有大量杂质，主要包括无机成分、有机成分和夹杂物等。有机溶剂在对土壤中的目标化合物进行萃取的同时，土壤中夹杂的一些杂质也会被一同萃取出来，从而给净化带来很大困难。本实验通过高速离心能使萃取液中混合的细小颗粒粉沙、黏土等组分沉淀析出。无水硫酸钠结合滤纸过滤，不仅起到脱水作用，还能起到物理净化作用，将提取液中的固体颗粒、悬浮物、腐殖质等进行净化去除，从而达到净化土壤中杂质的效果。

4.4 升温程序的优化

土壤基质复杂，经萃取净化后仍存在一定数量的低沸点有机化合物杂质，由于这些低沸点化合物杂质常常干扰目标化合物测定，加之异丙隆热稳定性差，受热易分解，影响目标物测定，故本实验选用程序升温法，且采用较低的初始温度及较慢的升温速率。这不仅可避免目标化合物分解，还能最大限度地使低沸点有机化合物在待测目标化合物出峰前流出，从而减少干扰。

4.5 小麦基地实际土壤样品分析

利用上述建立的萃取、净化及检测分析方法，对江苏省苏州市某小麦基地农田的耕作层土壤随机采样5份土壤样品进行检测分析，结果5份土壤样品中均检出异丙隆及4-异丙基苯异氰酸酯，且杂质与目标物之间能很好分离。土壤样品色谱图如图6所示。

图6 实际土壤样品谱图

除此之外，也有文献报道4-异丙基苯异氰酸酯也存在于除草剂灭草隆的光降解过程中[13-14]，因此，不能通过检出4-异丙基苯异氰酸酯来推断异丙隆的存在。

综上所述，采用气相色谱-质谱联用检测法检测土壤中微量除草剂异丙隆，该方法的样品前处理快速、简单，去除杂质效果好、回收率较高等特点，为农药残留相关研究及法庭科学领域中的相关检测提供了可行性参考。