加速溶剂萃取-凝胶渗透色谱法净化-气相色谱-串联质谱法测定农作物土壤中5种有机磷类农药的残留量

毕春磊

(核工业二〇三研究所，西安 710086)

有机磷类农药是世界上使用最广泛的一类农药[1]，该类农药能够与昆虫体内的胆碱酯酶反应，生成磷酰化胆碱酯酶，该物质能够分解乙酰胆碱，从而中断昆虫神经传导，起到杀虫的作用[2]。目前全球使用的有机磷类农药约100多种，这类农药杀虫效果好、成本低。据统计，2019年全球有机磷类农药销售额约33 亿美元，约占农药总销售额的1/3 以上；我国是农药使用大国，有机磷类农药约占总使用量的70%[3]。研究表明，农药在喷洒使用过程中，约65%未起到杀虫作用的农药散落到土壤中，造成土壤板结、污染等状况，使土壤生态系统失衡，严重影响了人们赖以生存的土壤环境[4-6]。

农药残留的提取方法主要有超声辅助提取法、固相萃取法和加速溶剂萃取法(ASE)等[7-9]。超声辅助提取法根据相似相溶原理，采用不同极性的溶剂为提取剂，通过超声装置将待测物提取出来，但该方法提取效果较差，共提物较多，基质干扰严重；固相萃取法需要经过富集、净化、洗脱等步骤，操作复杂，且整个过程易造成待测物的损失，准确度较低；ASE通过选择合适的溶剂，在适当的压力和温度下，反复多次萃取，提取效果好，准确度高，且环境污染小。农药的测定方法有气相色谱法(GC)、液相色谱法(LC)、液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)、气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)等[10-13]。其中GC和LC专属性较差，易出现假阳性检测结果，且灵敏度较低；LC-MS/MS专属性好，但对于易挥发的有机磷类农药检测灵敏度较差，且仪器价格昂贵，方法不易推广。

基于此，本工作提出了一种ASE-凝胶渗透色谱法(GPC)净化-GC-MS/MS测定农作物土壤中甲基内吸磷、辛硫磷、蝇毒磷、灭线磷和二溴磷等5种有机磷类农药残留量的分析方法，为土壤中极微量有机磷类农药的测定提供了方法参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

2010 PLUS型气相色谱-TQ 8040型三重四极杆质谱仪；Quintix125D-1CN 型电子天平；J2 preplinc型凝胶净化色谱/浓缩系统；SP-600型加速溶剂萃取仪；Milli-Q Elenent型纯水系统；TD-4M型高速冷冻离心机。

混合标准储备溶液：分别移取甲基内吸磷、辛硫磷、蝇毒磷、灭线磷和二溴磷标准溶液各1.0 mL 于同一10 mL 容量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻度，配制各目标物质量浓度均为10 mg·L－1的混合标准储备溶液，冷藏保存。

100 mg·L－1甲基内吸磷标准溶液，SB05-052-2008；100 mg·L－1辛硫磷标准溶液，GBW(E) 081790；100 mg·L－1蝇毒磷标准溶液，GBW(E) 081895；100 mg·L－1灭线磷标准溶液，GBW(E) 082473；100 mg·L－1二溴磷标准溶液，GBW(E)081819。

乙腈、甲醇均为色谱纯；其余试剂均为分析纯；试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 ASE条 件

萃取剂为体积比1∶1的丙酮-正己烷混合液；萃取温度85 ℃；压力10 k Pa；加热时间10 min，静态提取时间8 min；萃取次数3次；冲洗体积60%；氮气吹扫时间3 min。

1.2.2 GPC条 件

洗脱剂为体积比1∶1的丙酮-正己烷混合液；流量4 mL·min－1；收集100～3 000 s的淋洗液。

1.2.3 GC-MS/MS条 件

1)GC 条件 Rtx-5MS 色谱柱(30 m×250μm，0.25 μm)；载气为氦气；进样口温度230℃；进样量1μL；流量1.27 mL·min－1；进样方式为不分流进样。柱升温程序：初始温度50 ℃，保持1 min；以速率15 ℃·min－1升温至140 ℃，保持5 min；以12 ℃·min－1升温至200 ℃，保持4 min；以8 ℃·min－1升温至240 ℃，保持7 min。

2)MS/MS条件 仪器开启后，采用全氟三丁胺(PFTBA)对仪器进行自动调谐。电子轰击离子(EI)源；离子源温度250 ℃，接口温度250 ℃；电子轰击能量70 e V；碰撞气为氩气，载气为氦气；扫描方式为多反应监测(MRM)模式；溶剂延迟时间3.2 min。其余质谱参数见表1，其中“*”为定量离子。

表1 质谱参数Tab.1 MS parameters

1.3 试验方法

随机采集农作物土壤样品，去除植物根茎残体和石块等杂质，自然风干。将风干后的样品用粉碎机粉碎，过0.3 mm 筛网。称取过筛后的土壤样品10 g，置于加速溶剂萃取池中，加入硅藻土12 g，按照ASE条件进行萃取。收集全部萃取液并转移至GPC净化瓶中，按照GPC 条件浓缩净化。将收集到的淋洗液置于50℃水浴式氮吹仪中氮吹至近干，用1 mL甲醇溶解，0.45μm 滤膜过滤，滤液按GCMS/MS条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

按照仪器工作条件对10 mg·L－1混合标准储备溶液进行测定，所得总离子流色谱图见图1。

图1 总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram

2.2 萃取剂的选择

农药基质复杂，因此要求萃取剂对目标物有足够的溶解性和一定的选择性。试验考察了丙酮、正己烷、体积比为1∶1的丙酮-正己烷混合液为萃取剂时对阴性加标样品(加标量为0.5 mg·L－1)中5种农药回收率的影响，结果见表2。

表2 萃取剂对5种农药回收率的影响Tab.2 Effect of extraction agent on recovery of 5 pesticides

结果表明：以丙酮、正己烷为萃取剂时，杂质较多，色谱和质谱系统污染严重，基线干扰较大，各目标物回收率较低；以体积比为1∶1的丙酮-正己烷混合液为萃取剂时，各目标物的回收率均明显增大，且共提物减少。因此，试验选择以体积比为1∶1的丙酮-正己烷混合液为萃取剂。

2.3 质谱条件的优化

采用全扫描模式对10 mg·L－1混合标准储备溶液进行一级质谱扫描，得到5种农药的母离子和相应的保留时间。选择产物离子扫描(production scan)模式对母离子进行二级质谱扫描，得到各前体离子对应的多个碎片离子。选择丰度值较高的1个碎片离子为定量离子，另外选择2个碎片离子为定性离子。对选择的3个碎片离子进行碰撞能量的优化，得到各目标物的最佳碰撞能量和离子丰度比值。优化后的质谱参数见表1。

2.4 标准曲线、检出限和测定下限

移取适量的混合标准储备溶液，用甲醇逐级稀释，配制成各目标物质量浓度为0.02，0.05，0.20，0.50，2.00，5.00，10.00 mg·L－1的混合标准溶液系列。按照仪器工作条件对上述混合标准溶液系列进行测定，以各目标物的质量浓度为横坐标，其对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果显示，5种农药的质量浓度在0.02～10.00 mg·L－1内与其对应的峰面积呈线性关系，线性参数见表3。

以3倍信噪比(S/N)计算方法的检出限(3S/N)，以10倍信噪比计算方法的测定下限(10S/N)，结果见表3。

表3 线性参数、检出限和测定下限Tab.3 Linearity parameters，detection limits and lower limits of determination

2.5 回收试验

按照试验方法对阴性样品进行低(0.02 mg·L－1)、中(0.20 mg·L－1)、高(2.00 mg·L－1)等3个浓度水平的加标回收试验，计算回收率，结果见表4。

表4 回收试验结果Tab.4 Results of test for recovery

2.6 重复性试验

按照试验方法对6份阴性样品的加标溶液(加标量为0.05 mg·L－1)进行测定，计算测定值的相对标准偏差(RSD)。结果显示，甲基内吸磷、辛硫磷、蝇毒磷、灭线磷和二溴磷测定值的RSD 分别为3.2%，3.0%，4.2%，3.6%和2.8%，表明方法的重复性良好。

2.7 样品分析

按照试验方法对实际农作物土壤样品进行分析，结果见表5。

表5 样品分析结果Tab.5 Analytical results of the samples mg·kg-1

本工作采用ASE提取土壤中的甲基内吸磷、辛硫磷、蝇毒磷、灭线磷和二溴磷，通过GPC 净化处理，提出了GC-MS/MS 测定土壤中5 种有机磷类农药残留量的方法。该方法自动化程度高、净化效果好、检出限低，可用于土壤中极微量有机磷类农药残留的分析，为土壤污染情况的监测提供了一定的技术支撑。