加速溶剂萃取-GC-MS/MS法测定土壤中18种农药残留

刘昌运，兰玉贤*

1. 毕节市生态环境突发事件应急中心（毕节 551700）；2. 龙里县龙山镇农林水综合服务中心（黔南 522730）

耕地是农民赖以生存的根基，更是确保广大人民群众粮食供给安全的重要保障[1]。近年来，由于部分生产者违规、超量、不合理施用农药兽药，导致市售各类商品中的农药、兽药残留超标等问题不断浮现，给消费者生命财产安全、市场消费信心、企业生产效益带来严重影响[2-3]。土壤中的农药残留可能会带来作物富集的风险，同时也能较为客观地反映作物施用农药的情况[4]。因此，建立土壤中农药残留量的快速检测方法，对于保障农产品品质、提高市场信心、助推乡村振兴具有重要意义。目前，农药提取常见的方法有加速溶剂萃取、超声提取、固相萃取及QuEChERS方法。因加速溶剂萃取技术具有萃取速度快、溶剂用量少、选择性高、受基体影响小等特点[5]，在农药残留分析检测中得到广泛应用。试验采用加速溶剂萃取技术（ASE）结合气相色谱-三重四极杆串联质谱技术对土壤中18种农药残留同时检测分析。该方法具有抗干扰能力强、灵敏度高、检出限低等特点，为土壤中农药残留检测提供了一种简单、高效、可靠的定量检测方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

土壤，采样自贵州省六盘水市某农户；乙腈，色谱纯，美国TIDE公司；正己烷，色谱纯，美国Fisher公司；甲苯（优级纯）、二氯甲烷（色谱纯），德国Merck公司；WondaPak QuEChERS（WQ）提取盐试剂包Ⅱ，美国Agilent公司；环氧七氯标准品、18种农药混合标准品，纯度≥98.0%，德国Dr. Ehrenstorfer公司；0.22 μm有机相微孔滤膜，天津博纳艾杰尔科技有限公司；WQ净化管Ⅰ（150 mg PSA，900 mg MgSO4）、WQ净化管Ⅱ（150 mg PSA，15 mg GCB和885 mg MgSO4）、WQ净化管Ⅲ（400 mg PSA，400 mg C18和1 200 mg MgSO4）、WQ净化管Ⅳ（400 mg PSA，400 mg C18，200 mg GCB和1 200 mg MgSO4），美国Agilent公司。

TQ 8050气相色谱-三重四极杆串联质谱仪（配AOC-20i+s自动进样器），日本岛津公司；Nimbus系列分析天平，英国艾德姆公司；ST-M 200组织研磨仪，北京旭鑫仪器设备有限公司；XHF-D新芝高速均质器，上海泰坦科技股份有限公司；NACHTC-18通用高速离心机，杰懋万得福（中山）生物科技有限公司；RV 3艾卡旋转蒸发仪，艾卡（广州）仪器设备有限公司；Biotage全自动氮吹浓缩仪，拜泰齐贸易（上海）有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 标准溶液配制

以内标溶液配制方法为例：称取10 mg环氧七氯标准品，用正己烷定容至100 mL，得到100 μg/mL的标准品A液；取1 mL标准品A液，用正己烷定容至10 mL，即得10 μg/mL的标准品B液。内标溶液和混合标准品溶液均置于2~4 ℃冷藏备用。

18种混合农药标准储备液的配制：分别称取10 mg农药标准品于100 mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度，即得质量浓度100 μg/mL混合农药C液，取1 mL混合农药C液于10容量瓶中，用正己烷定容至刻度，即得质量浓度10 μg/mL混合农药标准储备液，于2~4 ℃冷藏保存。

1.2.2 样品的制备

1.2.2.1 样品的预处理

将土壤样品自然风干，去除植物残体（如杂草、植物根茎叶等）、碎石等杂物，用土壤研磨仪粉碎后，过0.180 mm直径筛，备用。

1.2.2.2 样品加速溶剂萃取

称取10 g（精确至0.001 g）土壤粉末，与7 g氟罗里硅藻土混合，移入34 mL的加速溶剂萃取池中，再向萃取池中加入WQ提取盐试剂包Ⅱ（4 g无水MgSO4，1.5 g醋酸钠），在10.34 MPa压力、80 ℃条件下，加热5 min，用乙腈静态萃取3 min，循环2次，然后用池体积60%的乙腈（20.4 mL）冲洗萃取池，并用氮气吹扫100 s，萃取完毕后，将萃取液混匀，待净化。

1.2.2.3 样品净化

取8 mL上述待净化液，转移到WQ净化管Ⅱ（400 mg PSA，400 mg C18，200 mg GCB和1 200 mg MgSO4）中，涡旋5 min，在6 000 r/min转速下离心10 min，取2 mL上清液，氮吹至近干，加入0.1 mL质量浓度为10 μg/mL环氧七氯内标溶液（ISTD），用乙酸乙酯定容至1 mL，过0.22 μm有机相微孔滤膜，供GC-MS/MS分析。

1.2.3 色谱-质谱条件

VF-1701ms毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），初始温度70 ℃，保持1 min，以15 ℃/min的速率升温至180 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min的速率升温至270 ℃，保持8 min。载氦气（纯度≥99.999%），流速1.15 mL/min，进样口温度280 ℃，不分流，溶剂延迟时间3 min，进样量1 μL。色谱-质谱接口温度285 ℃，电子轰击源70 eV，离子源温度290 ℃，载氩气（纯度≥99.999%），检测器电压（相对于调谐结果）0.5 kV，多反应离子监测参数见表1。

表1 环氧七氯及18种农药组分CAS号、MRM参数

接表1

1.2.4 提取条件优化

由于提取溶剂、净化材料、提取液体积等因素对土壤样品前处理的效果影响较大，因此对提取溶剂（三水平：正己烷、乙腈和二氯甲烷）、净化材料（四水平：WQ净化管Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ）、提取液体积（三水平：4，6和8 mL）开展单因素试验。以加标回收率、净化率（以加标回收率计算）为主要考察指标，选择回收率较高、易操作、危害低、污染轻的提取溶剂、净化材料、提取液体积作为提取、净化条件。

1.2.5 标准曲线绘制

为消除基质影响，以1.2.2所得的阴性土壤提取液，将质量浓度为10 μg/mL的混合农药标准液稀释至质量浓度0.05，0.10，0.20，0.50和1.00 μg/mL。由于提取液中环氧七氯的质量浓度为1 μg/mL，因此5种浓度标准液中环氧七氯的质量浓度均为1 μg/mL。以空白基质产生的3倍信噪比（S/N=3）计算检出限，标准曲线如式（1）所示。

式中：Cn为目标物的质量浓度；C1为内标物的质量浓度；An为目标物的峰面积；A1为内标物的峰面积。

2 结果与分析

2.1 环氧七氯与18种农药混合标准溶液总离子流色谱图

图1 内标环氧七氯与18种农药混合标准溶液总离子流色谱图

2.2 提取溶剂对回收率的影响

由图2可知，针对不同农药，正己烷、乙腈、二氯甲烷的加标回收率分别为77.45%~96.23%，81.02%~92.36%和77.55%~93.44%，平均回收率分别为85.40%，85.77%和86.39%。3种试剂均符合GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》要求，但正己烷对有机磷类农药提取率较低，二氯甲烷毒性较高，长期接触影响实验人员的健康[6-7]；乙腈对农药回收能力较强，且对土壤中作物残留的色素和油脂提取率低，可有效降低基质干扰，因此选择乙腈作为提取溶剂。

图2 不同提取溶剂对18种农药回收率的影响

2.3 净化管对净化率的影响

由图3可知，针对不同农药，净化管Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ的加标回收率分别为75.25%~91.23%，72.25%~94.26%，75.12%~102.36%和78.21%~91.25%，平均回收率分别为83.11%，84.18%，93.63%和84.64%。同时，经查阅文献得知，净化管Ⅲ中的PSA可有效去除样品提取液中的色素等杂质[8]。因此，选择净化管Ⅲ处理样品提取液。

图3 不同净化试剂盒处理后土壤中农药回收率

2.4 提取液对净化率的影响

由图4可知，针对不同农药，4，6和8 mL的加标回收率分别为74.02%~90.12%，78.99%~102.65%和80.11%~103.23%，平均回收率分别为81.09%，88.17%和89.49%。在净化剂计量固定的情况下，大部分农药的回收率与样品净化液的体积变化呈正相关，但增速逐渐降低。试验发现，净化后液体颜色的深浅也与净化液的体积变化呈正相关，可能会污染检测设备中的离子源、色谱柱。因此，选择吸取6 mL提取液进行净化。

图4 不同体积净化液对土壤中农药回收率的影响

2.5 线性关系及方法检出限

由表2可知，18种农药在0.05~1.00 μg/mL质量浓度范围内线性关系良好，相关系数R2≥0.998，检出限为0.011 40~0.521 4 μg/kg，均符合GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》要求。

表2 18种农药的线性回归方程及检出限

2.6 准确度与精密度

取土壤阴性样品进行加标试验，加标质量分数分别为0.01，0.10和0.50 mg/kg，每个水平做6次平行试验，以加标回收率、相对标准偏差（SRSD）考察方法的准确度、精密度。由图5可知，分别向土壤阴性样品中添加0.010，0.10和0.50 mg/kg的3水平加标质量分数，其18种农药平均回收率为76.25%~101.22%，SRSD为1.25%~9.12%，符合GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》及农业部公告2386号《农药残留检测方法国家标准编制指南》要求。因此，试验所建立的检测方法科学可行，可用于实际样品的检测。

图5 土壤中农药的加标回收率和δRSD（n=6）

2.7 实际样品的检测

采用试验建立的方法测定土壤样品中的18种农药残留，结果见表3。样品中有5种农药呈阳性，分别是敌敌畏（0.025 mg/kg）、对硫磷（0.019 mg/kg）、马拉硫磷（0.241 mg/kg）、δ-六六六（0.028 mg/kg）和杀螟硫磷（0.035 mg/kg），其余13种农药未达检出限。

表3 土壤样品中18种农药的检测结果

3 结论

试验采用加速溶剂萃取结合QuEChERS法净化土壤样品，联合气相色谱-串联质谱-内标法，建立了快速检测土壤中的18种农药残留的定量检测方法。萃取溶剂采用乙腈，净化条件为净化管Ⅲ（400 mg PSA，400 mg C18和1 200 mg MgSO4），净化体积为6 mL。在此条件下，0.01，0.1和0.50 mg/kg的加标质量下，回收率为76.25%~101.22%，SRSD为1.25%~9.12%，检出限为0.011 40~0.521 4 μg/kg。该方法具有净化效果好、重复性强、灵敏度高等优势，在分析土壤等复杂样品时，能有效地消除基质干扰，减少假阳性的检出率，简化样品前处理过程，降低分析成本。