气相色谱质谱法检测土壤中4种嘧啶类杀虫剂

2020-07-24陈立军

食品工业 2020年7期

陈立军

甘肃省张掖生态环境监测中心（甘肃 734000）

嘧啶类杀虫剂[1-6]是指含有嘧啶环化学结构，具有广谱、低毒、高效等特点的一类新型杀虫剂，其作用机理为通过植物根、茎、叶等吸收，作物害虫吸收后，抑制腺嘌呤核甘脱氨酶，从而起到杀虫的作用；该类杀虫剂系由英国卜内门公司于20世纪70年代研发，最为突出的嘧啶类杀虫剂是由美国礼来公司开发的氯苯嘧啶醇，由此世界上许多杀虫剂厂商开发了大量的嘧啶类杀虫剂，如嘧菌环胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺等产品；嘧啶类杀虫剂不仅对白粉病有特效，对炭疽病、黑星病等也十分有效，杀菌更为广谱，用量更少，因此得到大规模的使用；我国是杀虫剂使用大国，嘧啶类杀虫剂主要用于棉花、蔬菜及其他作物中多种害虫的防治，杀虫剂在使用过程中，仅15%起到杀虫的作用，其他大部分通过水循环、空气循环等进入到土壤系统中，因此加强对土壤中嘧啶类杀虫剂的监测，具有十分重要的意义。

土壤中杀虫剂残留监测的方法主要有气相气谱法[7-8]（GC法）、液相色谱法[9]（HPLC法）、气相色谱-质谱法[10-12]（GC-MSMS法）和液相色谱-质谱法（HPLC-MSMS法）等方法[13-14]。GC法和HPLC法定性能力较弱，易出现假阳性结果，且灵敏度差，不适用土壤中微量杀虫剂残留的检测；HPLC-MS/MS法对于沸点较高的化合物更适用，但仪器昂贵，尤其对低沸点的杀虫剂检测准确度偏低；试验开发QuEChERS[15-16]联合GC-MSMS法测定土壤中4种嘧啶类杀虫剂（嘧菌环胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺）残留的检测方法，结果证明，方法具有简便、准确、重复性好等优点，适用于土壤中嘧啶类杀虫剂残留的监测。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

岛津GCMS-2010 PLUS型气相色谱仪，日本岛津公司；岛津TQ-8040型串联质谱，日本Shimadzu公司；AB135-S电子天平（精度0.01 g），瑞士梅特勒公司；色谱柱：HP-5ms石英毛细管柱（规格：30 m×0.25 mm、0.25 μm），美国安捷伦科技公司；JC-WD-24S氮吹仪，山东聚创环保科技公司；H205 R台式高速冷冻离心机，湖南湘仪有限公司；Milli-Q超纯水系统，美国Milli Pore公司。

标准物质：嘧菌环胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺，质量浓度均为100 μg/mL，农业部环境保护科研监测所。丙酮、正己烷：色谱纯，美国默克公司。25 mL净化管（1.2 g MgSO4，500 mg PSA和500 mg C18）：浙江合谱试剂公司。氯化钠：分析纯，上海国药化学试剂公司。

1.2 检测条件

1.2.1 色谱条件

进样口温度：230 ℃。色谱柱：HP-5ms质谱专用柱（30 m×0.25 mm、0.25 μm）。载气：氦气（纯度＞99.999%）。流速：1.2 mL/min。进样方式：不分流进样。进样量：1 μL。升温程序见表1。

表1 升温程序

1.2.2 质谱条件

离子源：电子轰击源（EI）。电离温度：240 ℃。轰击能量：70 eV。碰撞气：氩气（纯度＞99.999%）。接口温度：270 ℃。溶剂延迟时间：4 min。进样方式：脉冲不分流进样。脉冲压力：20 psi；延迟0.75 min后开阀。扫描方式：多反应监测（MRM）。

1.3 溶液配制

1.3.1 标准溶液的配制

精密量取100 μg/mL的嘧菌环胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺标准溶液各1.0 mL，用丙酮定容至10.0 mL容量瓶中，摇匀，即得；于2～8 ℃储存、备用（嘧菌环胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺标准的质量浓度均为10 μg/mL）。

1.3.2 标准曲线绘制

取适量1.3.1项下标准储备溶液，用丙酮稀释，依次配制质量浓度分别为0.04，0.1，0.5，1.0，1.5和2.0 μg/mL的系列标准工作溶液。

1.3.3 样品溶液制备

将采集到的土壤样品自然风干粉碎，过50目筛后放入干净的容器内，密封备用。

提取：称取5 g土壤样品于50 mL聚四氟乙烯离心管中，加入10 mL的水、20 mL正己烷丙酮溶液（1∶1）、3 g氯化钠，旋涡混合后，强力振摇1 min，在离心机中以5 000 r/min的速度离心6 min。

净化：将有机层溶液转移至25 mL净化管（1.2 g MgSO4，500 mg PSA，500 mg GCB和500 mg C18）中，强力振摇1 min，在离心机上以5 000 r/min离心6 min；取10 mL上清液，于水浴氮吹仪上50 ℃浓缩至近干，残渣用1 mL的丙酮溶液定容，0.2 μm滤膜过滤，进样GC-MS测试。

2 结果与讨论

2.1 前处理方法的改进

在QuEChERS前处理方法的基础上加以改进。QuEChERS前处理样品的前提是样品有足够高的含水量，而土壤样品含水量低，不利于待测物的提取，因此，试验中在称取土壤样品后加入一定量的水溶液，增加了待测物的比表面积，一定程度上加大了样品的分散；用正己烷丙酮溶液（体积比1∶1）替换乙腈溶液提取，减少了共提物的提取；加入氯化钠，促进了水相与有机相的分离。此次试验前处理方式得到的四种嘧啶类杀菌剂的样品加标回收见表2。由表2可知，方法改进后四种嘧啶类回收率均有了一定的提高，保证了检测结果的准确性。

表2 前处理方法比较结果

2.2 提取溶剂的选择

提取溶剂的选择一般依据“相似相溶”原理。一种理想的溶剂既能保证检测结果的准确性，又能降低共提物的干扰。丙酮、乙酸乙酯、正己烷、乙腈是提取农药残留常见的溶剂，以4种嘧啶类农药的样品加标回收率为考核指标，考察了这几类溶剂对嘧啶类杀菌剂提取效率的影响。结果发现，选用乙酸乙酯与乙腈两类溶剂提取时，共提物较多；采用丙酮提取时共提取较少，回收率也不高，可能由于丙酮和水互溶，从而不能将目标物提取完全的缘故；采用正己烷提取时回收率较高。研究发现：采用正己烷和丙酮混合溶剂（体积比1∶1）提取时，回收率较单个溶剂提取高，且共提物低，对4种嘧啶类农药无干扰。

因此选择体积比1∶1的正己烷-丙酮溶液作为萃取溶剂。

2.3 净化剂的选择

QuEChERS前处理方式是基于基质分散萃取的净化模式。常用的分散吸附剂有PSA、GCB和C18。土壤样品基质复杂，选择净化剂时既要保证对共提物有很好的净化作用，又要注意防止净化剂对目标农药的吸附。分别考察了以上三种吸附剂对嘧啶类杀菌剂检测的影响情况。结果发现，GCB萃对4种嘧啶类杀菌剂吸附作用明显，回收率较低；PSA和C18对嘧啶类农药的吸附性较小，且两种吸附剂的去除基质效应较好；这可能与吸附剂本身的结构有很大关系。C18是亲脂性分散剂，主要用于净化脂类及脂溶性强的醇类；而PSA为碱性固相吸附剂，对样品中有机酸、脂类和糖类有很好的吸附作用。因此，选择PSA和C18净化样品。

2.4 质谱参数的优化

取10 μg/mL的嘧菌环胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺混合标准溶液，以全扫描模式（Q3SCAN）分析，得到4种嘧啶类杀菌剂对应的母离子及相应的保留时间；再对母离子进行产物离子扫描（Production SCAN），得到各杀菌剂的子离子。选择丰度比较高的作为定量离子对，保证定量检测结果的灵敏度，再选择两对离子对定性。保留时间、特征离子对以及丰度比使串联质谱定性更加准确，排除了假阳性样品的判定。最后采用多反应检测模式（MRM），分别对碰撞电压、碰撞时间等参数进行优化，进一步提高了方法灵敏度和定量准确性。4种杀菌剂的质谱参数见表3，典型标准谱图见图1。

表3 4种杀菌剂质谱参数

图1 标准图谱

2.5 标准曲线方程及检出限

取1.3.2项下已配制好的0.04，0.1，0.5，1.0，1.5和2.0 μg/mL的系列标准工作溶液，按1.2仪器条件分别进样气相色谱质谱仪，以MRM模式分析，采集相应的色谱数据。以嘧菌环胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺农药对应的质量浓度为横坐标，色谱峰面积响应值为纵坐标，绘制工作曲线；以3倍信噪比（S/N）对应的质量浓度计算各农药的检出限。4种嘧啶类杀菌剂对应的线性方程、回归系数及检出限见表4。