超高效液相色谱法测定水中的6种三嗪类农药

王来梁，秦兴秀，高翔云

（江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018）

0 引言

目前，固相萃取技术应用尚未发展成熟，自主研发的固相萃取填料还处于探索阶段，大部分样品的分析处理主要依靠进口填料［1］。而进口填料工艺复杂，制作成本高，应用范围受到很大限制。因此，寻求一种合成方法更简单、合成耗时更短的固相萃取填料十分重要［2］。本实验预采用耗时短、操作简单的回流沉淀法，以苯乙烯、丙烯酰胺为单体，二乙烯基苯为交联剂、偶氮二异丁腈为引发剂，在乙腈溶剂中，制备单分散的聚合物微球，控制单体、引发剂、反应温度、反应时间等变量找寻制备该微球的最佳反应条件，对该微球进行形貌、结构的表征。并且将聚苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酰胺作为固相萃取填料，通过超高效液相色谱仪萃取富集甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、利谷隆、草达津等6种农药，溶剂洗脱后进行分离测定，检测其性能［3］。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

本实验所采用的仪器包括：数控超声波清洗器、集热式磁力搅拌器、电热鼓风干燥箱。本实验所采用的试剂包括：苯乙烯、丙烯酰胺、二乙烯基苯等。

1.2 实验方法

1.2.1 苯乙烯、二乙烯基苯的去阻

将氢氧化钠5 g溶于水95 mL中，配制成5%的氢氧化钠溶液，备用。准备两个分液漏斗，向两个分液漏斗中分别加入苯乙烯和5%氢氧化钠溶液及二乙烯基苯和5%氢氧化钠溶液，将分液漏斗下口拧紧，上口盖好，上下多次翻覆，待内部溶液充分混匀后静置，直至出现分层现象，由于苯乙烯和二乙烯基苯的密度均比水小，分层后，打开活塞让下层的氢氧化钠溶液全部流出，上层的苯乙烯由上口倒出。

1.2.2 聚苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酰胺微球的制备

称量丙烯酰胺0.748 5 g，并用移液管移取二乙烯基苯0.2 mL及苯乙烯0.4 mL。将三者溶于乙腈溶液20 mL中，备用。称量偶氮二异丁腈0.105 9 g，溶于乙腈溶液10 mL中，备用。将上述溶液均加入圆底烧瓶中，并加入磁力搅拌子，将该圆底烧瓶与球形冷凝管相连，用铁夹将圆底烧瓶和球形冷凝管固定在铁架台上，加水，使水浴锅液面没过圆底烧瓶的瓶颈处，连接并接通冷凝水，开启通风橱，将水浴锅升温至85℃。从第一滴冷凝液回流时开始计时，恒温反应8.5 h，并且在反应中多次观察水浴锅水位变化，适时加入85℃以下的热水以防止水浴锅烧干。待反应完全后，关闭冷凝水、通风橱、磁力搅拌，自然冷却0.5 h。将反应完全的样品置于超声波清洗器中超声0.5 h，取两个等重的离心管，将所得溶液倒入其中的一个离心管中，另一个离心管加水配平，放入离心机中离心5 min。离心结束后，倒掉样品中的乙腈，用无水乙醇润洗后重复配平以及离心两次。洗净乙腈后将所得样品液倒入干净的表面皿中，置于80℃恒温烘箱中恒温烘干3 h，即得到聚苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酰胺微球。

1.2.3 聚合物的红外光谱及扫描电镜的表征

打开红外光谱仪，待仪器与电脑连接成功后，向玛瑙研钵的钵体中放入少量干燥的粉末状样品，并加入适量的溴化钾，沿同一方向用力研磨6 min以上。在研磨过程中多次将研钵内周边上的固体刮聚在中心位置，保证该微球样品被研磨得更均匀、颗粒较小。然后将该微球样品粉末转移至经过酒精擦拭干净的模具内，使样品平整均匀地铺在模具内表面，随后进行压片。加压10个大气压，30 s后，移出模具，轻轻旋转分开模具的上下两部分，取出溴化钾样品窗片，将其放入红外光谱仪的样品室中进行红外扫描。将该样品置于扫描电子显微镜下，通过扫描电子显微镜观察聚苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酰胺微球的形貌及粒径大小，调节放大倍数得到不同比例的微球形貌图。

1.2.4 制备固相萃取小柱

取长65 mm，内径13 mm聚丙烯管，水平放置萃取小柱的柱体，用推杆将筛板装入柱体底部，将一长颈漏斗倾斜插入柱体内，通过该漏斗将填料0.5 g（精确到0.000 1 g）倒入聚丙烯管中，然后缓慢使聚丙烯管竖直，轻敲管壁从而保证填料上表面平齐，取另一块筛板放于填料上表面，制成固相萃取小柱。

1.2.5 色谱条件的选择

色谱柱选用Eclipse Plus C18柱（50 mm×2.1 mm，1.8 μm），柱温为30℃，检测波长为240 nm，进样量为1 μL，流动相为甲醇-1%乙酸水溶液（55∶45），流速为0.5 mL/min。

1.2.6 配制标准溶液

取若干个同一批次的100 mL量瓶，向其中分别加入称量好的甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、草达津、利谷隆0.01 g，加入少量甲醇溶解，若不易溶可用超声波清洗器振荡溶解，定容，即得质量浓度为1 mg/L的6种农药样品的混合标准溶液。分别将该样品溶液0.1 mL，0.5 mL，1 mL，1.5 mL，2.0 mL放入5个100 mL量瓶中，用同样的方法定容，得到标准系列溶液的质量浓度为1 μg/L，5 μg/L，10 μg/L，15 μg/L，20 μg/L。用超高效液相色谱测定农药样品溶液的峰面积，以峰面积对该农药样品溶液的质量浓度作图，绘制标准曲线。

1.2.7 绘制工作曲线

用超高效液相色谱依次测定该农药样品溶液，根据峰面积和质量浓度作图，确定标准曲线并绘制。

1.2.8 样品分析

固相萃取小柱连接固相萃取仪，先用甲醇5 mL使固相萃取小柱活化，再用水10 mL平衡固相萃取小柱。取含有6种三嗪类农药样品的水样100 mL，用0.45 μm玻璃纤维滤膜过滤，调整固相萃取装置的真空度，使样品溶液以1.0 mL/min的流速通过小柱，在氮气保护下吹干固相萃取小柱，用甲醇10 mL以0.5 mL/min流速洗脱，并定容然后用超高效液相色谱进行分析检测。

1.2.9 填料吸附量的测定

准确称取自制填料0.02 g移至6个20 mL小玻璃瓶中，分别加入质量浓度为500 μg/mL的甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、利谷隆和草达津的甲醇-水溶液，超声振动1 h。用针管吸取上层清液1.5 mL，取下针头，安装上水相滤膜，先过滤，过滤后将其移至顶空瓶。然后使用超高效色谱仪测定过滤后的6种组分上层清液中的质量浓度，根据样品溶液质量浓度在经固相萃取小柱吸附前后的改变量，算出固相萃取填料的吸附量，根据吸附量与化合物质量浓度的关系，通过公式推求出其吸附量的理论最大值。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的选择

使用超高效液相色谱分析6种农药样品，在色谱柱为Eclipse Plus C18柱（50 mm×2.1 mm，1.8 μm）、柱温30℃、检测波长240 nm、进样量1 μL的条件下，考察流动相的组成对固相萃取填料吸附及分离效果的影响。乙腈和甲醇都是反相液相色谱主要的流动相，但二者在部分性质上存在差异，如吸收度、柱压、洗脱能力、分离选择性、组分峰形、价格和毒性等方面。因此，将流动相设定为甲醇-1%乙酸水溶液（55∶45），流速为0.5 mL/min。

2.2 检出限及标准曲线

据测试数据显示，以纵坐标为峰面积（A），以横坐标为质量浓度（C），进行线性回归分析，在1～20 μg/L范围内，甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、利谷隆和草达津的色谱峰面积与浓度线性关系良好。仪器检出限为3倍信噪比所对应的浓度，根据浓缩倍数和回收率计算方法检出限。标准曲线回归方程及检出限如表1所示。

2.3 固相萃取小柱的吸附性能

已制备好固相萃取填料后，称取10 mg加入烧杯中，同时加入100 mL质量浓度为100 μg/mL的甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、利谷隆和草达津混合水溶液，在磁力搅拌下或电动搅拌机下进行吸附实验。利用超高效液相色谱，每隔5分钟测定溶液中6种农药样品的浓度，根据所测农药样品浓度的变化，计算固相萃取填料的吸附量（mg/g），绘制浓度与吸附量对应关系的吸附等温线，由此得到甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、利谷隆和草达津的吸附量分别为：71.5 mg/g，84.1 mg/g，77.9 mg/g，85.7 mg/g，75.2 mg/g，83.1 mg/g。

表1 线性回归方程和检出限

2.4 回收率及精密度

用100 mL含有1 μg/L甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、利谷隆和草达津混合溶液水平下进行回收率试验，通过计算得到6种农药样品的回收率和测定结果的相对标准偏差，计算结果如表2所示。由表2可知，样品中6种农药的回收率（R）在89.0%～94.5%之间，相对标准偏差在2.96%～4.46%（n=5）之间，说明本方法较精确，回收率较高，符合农药残留分析要求。

表2 回收率和精密度测试结果（n=5）

3 结语

（1）本研究以苯乙烯、丙烯酰胺为单体，二乙烯基苯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，采用回流沉淀法在乙腈回流中制备聚合物微球，其制备工艺相对简单，反应安全且易于控制，能极大地节约成本。制得的聚合物微球的粒径较小（3～5 μm）。通过红外光谱分析，制备的聚合物微球表面含有苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酰胺的特征官能团。苯乙烯-二乙烯苯聚合物具有亲油性，经丙烯酰胺修饰后具有亲水性，因此该聚合物材料作为固相萃取填料具有亲油和亲水双重性能。

（2）利用该填料装填的固相萃取小柱与超高效液相色谱联用，测得该填料对水中的甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、草达津、利谷隆的最大吸附量分别为：71.5 mg/g，84.1 mg/g，77.9 mg/g，85.7 mg/g，75.2mg/g，83.1mg/g。甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西玛津、利谷隆和草达津的最低检出限分别为：0.26 μg/L，0.51 μg/L，0.28 μg/L，0.27 μg/L，0.33 μg/L和0.17 μg/L。本方法精密度高，检测限低。