气相色谱法测定水中5 种有机磷农药的方法研究

马文娟， 董凤娟， 秦承刚， 张勇， 王旭东， 闫香香

（1 枣庄市科技信息研究所， 山东 枣庄 277000； 2 山东省枣庄生态环境监测中心， 山东 枣庄 277000）

有机磷农药残留易通过生物链富集在人体内，对人们身体健康造成极大的危害。 因此有机磷农药的监测， 尤其是饮用水中有机磷农药的监测对保证人类健康和生物的安全具有重要意义。 常用的水体中有机磷农药的检测方法有气相色谱法［1-2］、 液相色谱法［3-4］、 气相色谱－质谱联用法［5-7］、 液相色谱－质谱联用法［8-9］、 化学免疫发光法［10］等。 气相色谱－质谱法及液相色谱－质谱法所使用的仪器昂贵，操作繁琐， 检测时间长， 检测成本较高。 化学免疫发光法使用范围较窄， 主要用于快速检测试剂盒的开发。 气相色谱法因具有仪器购置费用适中、 操作简便快速、 定量准确且检测成本较低的优点， 在环境监测中应用较为广泛。

目前， 在水源水（包括地下水和地表水水源地）的有机磷农药监测中， 主要依据是GB／T 5750.9—2006《生活饮用水检验标准方法农药指标》［11］。 但实践中发现， 按照国标方法给定的色谱条件， 只能实现敌敌畏的分离， 乐果、 甲基对硫磷、 马拉硫磷、对硫磷4 种有机磷农药均不出峰， 无法实现待测的5 种有机磷农药的有效分离。 本研究通过优化色谱条件， 在15 min 内， 5 种有机磷农药及其他杂质均得到了较好分离， 本研究还对气相色谱仪使用的衬管进行了优选， 提高了方法精密度和准确度； 并对样品预处理中的萃取条件进行了优化， 减少了挥发性有机物对环境造成的二次污染； 且本研究的检出限较国标方法有所降低， 为水源水中有机磷农药的气相色谱法监测做出了有益的探索与尝试。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

气相色谱仪（Agilent 7890B， 配火焰光度检测器）， 自动进样器， OpenLAB CDS C.01.07 工作站，Elite－1701 色谱柱， 填料为14%氰丙基苯基（其中7% 氰丙基7% 苯基）二甲基聚硅氧烷（86%）， 旋转蒸发仪（Heidolph）， 分液漏斗振荡萃取器， 0.45 μm滤头。 色谱纯二氯甲烷， 超纯水（二级， 自制）， 分析纯硫酸钠， 三氯甲烷中5 种有机磷农药混标（（100±3）μg／mL）。

1.2 色谱分析条件

色谱柱为Elite－1701 色谱柱（柱长为30 m， 内径为0.32 mm， 填料粒径为0.25 μm）， 程序升温：120 ℃保持1 min， 再以20 ℃／min 升温至220 ℃，保持10 min。 载气流速为1.0 mL／min， 进样量为1.0 μL， 进样口温度为270 ℃， 检测器和辅助传输线温度为270 ℃， 燃烧室温度为150 ℃， 载气为氮气。

1.3 样品预处理

量取100 mL 水样于250 mL 分液漏斗中， 用20 mL 二氯甲烷置于分液漏斗振荡萃取器分2 次萃取， 每次10 mL， 每次萃取5 min， 萃取过程注意放气。 静置分层后， 将有机相分离至磨口瓶中， 加入无水硫酸钠干燥有机相。 将干燥后有机相用旋转蒸发仪浓缩至近干， 用二氯甲烷定容至1 mL， 用0.45 μm 滤头过滤后保存在4 ℃冰箱内备用。

2 结果与讨论

2.1 方法优化与选择

国标方法中推荐的程序升温方法为： 120 ℃保持1 min， 再以10 ℃／min 升温至190 ℃， 保持5 min。 该方法仅能将敌敌畏有效分离， 乐果、 马拉硫磷、 对硫磷、 甲基对硫磷4 种有机磷农药均不出峰， 通过对升温方法改进、 优化， 发现以120 ℃保持1 min， 再以20 ℃／min 升温至220 ℃， 保持10 min， 色谱柱载气流速为1 mL／min 进行色谱分析， 5 种有机磷农药及其他杂质均实现了较好分离， 5 种有机磷农药的色谱图见图1。

图1 5 种有机磷农药标准溶液色谱图Fig. 1 Chromatograms of standard solutions of 5 kinds of organophosphorus pesticides

此外， 研究还发现气相色谱衬管对有机磷农药有一定的吸附性， 衬管选择不当有可能导致分析的精密度和准确度变差。 因此， 在选择衬管时， 要特别注意选择没有玻璃毛的直型惰性不分流衬管［12］或者农残级别专用不分流衬管。 在使用过程中， 如精密度变差， 应及时更换新衬管。 研究表明， 直型惰性不分流衬管能够得到较好的精密度和准确度，能够满足分析要求， 且成本较低， 本研究推荐使用直型惰性不分流衬管进行样品分析。

国标方法给出的样品预处理方法中， 萃取剂用量较大， 易对环境造成二次污染。 本方法对水样体积和萃取剂用量进行了比例减量处理。 水样体积由250 mL 减为100 mL， 萃取剂二氯甲烷用量由50 mL减为20 mL， 大大减少了二氯甲烷使用量， 既节约了成本， 又减少了对环境造成的二次污染。

2.2 方法的检出限及定量限

以信噪比为3 时测定方法的检出限， 当取100 mL 水样时， 5 种有机磷农药的检出限在0.03 ～0.05 μg／L 之间。 以信噪比为10 时测定方法的定量限， 定量限在0.10～0.20 μg／L 之间。 其中， 敌敌畏的检出限与国标方法检出限相当， 其他4 种有机磷农药的检出限较国标方法检出限低2～3 倍。 5种有机磷农药的检出限及定量限见表1。

表1 方法检出限及定量限Tab. 1 Detection limits and quantitative limits of different methods

2.3 标准曲线绘制

将1 000 μg／mL 的有机磷农药标准溶液用二氯甲烷稀释为100 μg／mL 的混合溶液； 取不同量的100 μg／mL 混合溶液， 用二氯甲烷稀释， 配制成0.1、 0.2、 0.5、 1.0、 2.0、 5.0、 10.0 μg／mL 的标准系列， 根据优化后的色谱条件， 采用外标法测定。以5 种有机磷农药的浓度对峰面积绘制标准曲线。5 种有机磷农药标准曲线见表2， 标准曲线斜率、截距及相关系数见表3。 5 种有机磷农药的相关系数均在0.999 1 以上， 线性良好。

表2 标准曲线系列Tab. 2 Standard curve series list

表3 相关性Tab. 3 Correlation

2.4 方法的精密度

配制质量浓度约为0.1、 1.0、 5.0 mg／L 的低、中、 高3 种浓度的有机磷农药标准溶液， 平行测定7 次， 计算相对标准偏差， 结果见表4。 根据GB／T 27417—2017《合格评定化学分析方法确认和验证指南》［13］中规定， 样品浓度为10 mg／kg 时， 相对标准偏差小于7.5%。 本研究浓度均低于10 mg／kg（使用标准溶液是稀溶液， 10 mg／kg 相当于10 mg／L）， 相对标准偏差按低于7.5% 执行。 结果表明，该方法具有较好的精密度。

表4 方法的精密度Tab. 4 Accuracy of methods

2.5 方法的准确度

配制质量浓度为1.0 mg／L 的5 种有机磷农药标准溶液， 按上述条件进行测定， 计算相对误差，5 种有机磷农药相对误差在－5.0%～1.0%之间， 均在±10% 之内。 结果见表5。 本研究在试验用水、周村水库（地表水水源地）水样及丁庄水源（地下水水源地）水样中分别加入低、 中、 高3 个浓度的5种有机磷标准溶液， 将样品萃取浓缩后进样检测，测定5 种有机磷农药的含量， 计算样品的加标回收率， 5 种有机磷农药的加标回收率在65.8% ～113.0% 之间。 以周村水库的水样为例， 加标回收率结果如表6 所示。 GB／T 27417—2017 指出， 当检测物浓度小于0.1 mg／kg（使用的溶液为稀溶液，0.1 mg／kg 相当于0.1 mg／L）时， 方法的加标回收率应在60%～120% 之间。 因此， 该方法的加标回收率符合标准要求， 该方法具有较高的准确度。

表5 标准样品测试结果Tab. 5 Test data of standard samples

表6 周村水库加标回收率Tab. 6 Adding standard recoveries of Zhoucun reservoir

3 结论

色谱条件优化后， 较易实现敌敌畏、 乐果、甲基对硫磷、 马拉硫磷、 对硫磷5 种有机磷农药及其他杂质有效分离， 提高了分析方法的适用性。本研究通过对不同衬管的比较试验， 确定使用直型不分流惰性衬管， 降低了衬管吸附的影响， 提高了精密度和准确度， 且有利于降低检出限。 在样品前处理过程中， 同步等比例减少样品和二氯甲烷的用量， 对检出限未产生不利影响。

依据本研究优化后的方法对水源水进行分析，敌敌畏的检出限与国标方法GB／T 5750.9—2006 相当， 乐果、 甲基对硫磷、 马拉硫磷、 对硫磷较国标方法低2～3 倍。 方法的精密度、 空白加标回收率及水源地水样加标回收率均符合GB／T 27417—2017 的要求。 该方法具有精密度好、 准确度高、检出限低的特点， 为水源水中有机磷农药的测定提供了参考依据。