MPFC-QuEChERS结合气相色谱/质谱法测定土壤中六六六和滴滴涕农药残留

雷春妮 王波 祁光增 孙苗苗 代路

（兰州海关技术中心 甘肃兰州 730010）

1 前言

六六六（BHCs）和滴滴涕（DDTs）的化学性质稳定、难降解，具有致突变、致癌、致畸的作用，严重危害到人体健康和环境[1]。20世纪50年代末至80年代初，有机氯类农药在我国大量使用，据统计，用于农业中的HCHs和DDTs的累计量超过500余万吨[2]。在1952—1984年间，甘肃省共使用HCHs达64991t；在1951—1984年间，共使用DDTs达15 589t[3]。土壤是农药在环境中迁移转化的重要介质，土壤中的HCHs和DDTs可被植物吸收富集，也可随挥发、扩散、对流、水土流失等途径，迁移至大气和水环境中，通过食物链危害人类健康[4]。虽然我国已于1983年禁用BHCs、DDTs，但由于其具有长期残留性和生物蓄积性，在土壤和食品中仍可被检出[5-7]，故对土壤中HCHs和DDTs残留量的监测仍是环境监测中的重要工作。

土壤中BHCs、DDTs的检测净化方法常见的有固相萃取和浓硫酸净化[8-11]。固相萃取法成本较高，需采用专用的萃取装置；浓硫酸净化耗时较长、效果较差，且具有一定的危险性。QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Safe）方法是一种用于食品检测的快速样品前处理技术，已被全球许多官方实验室广泛使用[12]。MPFC-QuEChERS方法是基于QuEChERS开发的一种快速样品前处理的新型净化柱，精确称取一定量试样，置于离心管内，加入提取液，涡旋混匀，振荡、离心，将上清液转入MPFC-QuEChERS柱内，缓慢推动柱塞杆，使上清液缓慢通过柱中的净化物（常见的净化物有C18、PSA等固相材料）后获得净化液，装进样小瓶可直接进样。该方法可降低基质干扰，提高检测灵敏度，对色素、脂类、部分糖类和甾醇类化合物的净化效果较好，与常见方法相比，具有操作简单、试剂消耗量小、结果准确等优点，能够极大地缩短处理时间。

目前，MPFC-QuEChERS前处理技术还处于起步阶段，尚未被用于土壤中的农药残留检测领域。本文拟采用超声萃取-MPFC-QuEChERS方法结合气相色谱/质谱法（GC/MS），检测土壤中的BHCs和DDTs农药残留，该法具有快速简便、耗时较短的优点，可应对大批量土壤样品的测试分析，适用于土壤环境的质量监测。

2 仪器与试剂

气相色谱—质谱联用仪（GC/MS QP2010Plus，日本岛津公司）；超声波仪（S300H，德国Elma公司）；蒸发浓缩仪（Rapidvap，美国Labconco公司）；MPFCQuEChERS柱（北京绿绵科技有限公司）。

BHCs、DDTs混合标准贮备液（质量浓度100 μg/mL，农业部环境保护科研检测所）；氘代菲标准贮备液（质量浓度4 000 μg/mL，北京曼哈格生物科技有限公司）；丙酮、正己烷（农药级）；无水硫酸镁、氯化钠（优级纯）。

3 样品处理

将土壤试样风干后研磨粉碎，取10.0 g试样置于50 mL离心管内；加入20 mL丙酮/正己烷（V/V=1∶1），涡旋混匀；加入1.0 g氯化钠、4.0 g无水硫酸镁，立刻涡旋混匀；超声提取5 min，4 000 r/min离心5 min（）；取上清液浓缩至浸干，用正己烷定容至2.0 mL；将定容液从MPFC-QuEChERS净化柱顶部加入，缓慢推动柱塞杆，过0.22 μm有机滤膜至进样小瓶，取净化液1 mL，加入内标后待GC/MS分析。

4 色谱条件

色谱柱：SH-Rxi-5Sil MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升温：初始温度80℃，以10℃/min的速率升至180℃，再以3℃/min的速率升至240℃，保持5 min；载气：高纯氦气（纯度≥99.999%）；进样口温度：260℃；载气流速：0.8 mL/min；分流比：10∶1。

5 结果与讨论

5.1 气相色谱-质谱参数的优化

4种六六六和4种滴滴涕在总离子流图中的保留时间较为接近，为实现对BHCs、DDTs的准确定量，提高目标物的分离效果，避免出现假阳性情况，本文对气相色谱仪的程序升温和载气流速参数进行优化，初始温度为80℃，以10℃/min升至180℃后，为改善p，p'-DDD与o，p'-DDT的分离效果，降低升温速率，故以3℃/min缓慢升至240℃，保持5 min；在这个程序升温参数下，可实现4种六六六和4种滴滴涕组分的完全分离。在其他仪器参数一致的情况下，分别对载气流速0.8 mL/min、1.5 mL/min、2.0 mL/min进行考察，结果显示，载气流速的降低可改善目标物的分离效果。当载气流速为1.5 mL/min和2.0 mL/min时，p，p'-DDD与o，p'-DDT的分离效果不理想；当流速设为0.8 mL/min时，p，p'-DDD与o，p'-DDT提取定量离子时可得到有效分离，故流速设定为0.8 mL/min。此外，了提高检测灵敏度，使检测限能够更低，本文对质谱参数中的检测器电压进行优化，在其他仪器参数一致的情况下，将BHCs、DDTs添加量为0.04 mg/kg的样品分别在检测器电压0.1 kV、0.2 kV、0.3 kV、0.4 kV条件下进样，结果显示，BHCs、DDTs的峰面积随检测器电压的升高而不断增大，在0.4 kV时目标物的峰面积最高，但在0.4 kV时，背景干扰较大，不利于目标物的定量；在0.3 kV时，目标物的峰面积明显高于0.1 kV和0.2 kV，且背景干扰较小，故检测器电压设置为0.3 kV。BHCs、DDTs标准物质的总离子流图见图1。

图1 六六六滴滴涕标准物质的总离子流图

5.2 基质效应考察

在农药残留量的检测分析中，对基质效应不明显的化合物，基质配标准工作液曲线与溶剂配标准工作液曲线基本重合，但存在基质效应时，使用溶剂配标准工作液曲线进行校准，会导致定量结果不准确。本文通过对比溶剂配标准工作溶液标准曲线（A）和基质配标准工作溶液曲线（B）的斜率，来确定该方法中BHCs、DDTs的基质效应，结果见表1。从表1可知，pp'-DDD斜率比（B/A）为1.08，接近于1，说明pp'-DDD的基质效应不明显，其余7种有机氯农药的斜率比均小于1，存在明显的基质减弱效应，故该方法采用基质配标准工作液曲线定量。

表1 六六六滴滴涕的基质效应对比

5.3 方法的线性范围、检出限和定量限

配制BHCs、DDTs农药的空白基质标准溶液曲线，标准系列浓度为0.02 μg/mL、0.05 μg/mL、0.10 μg/mL、0.20 μg/mL、0.50 μg/mL、1.00 μg/mL，分别加入氚代菲标准溶液作为内标，使其浓度均为0.20 μg/mL。以相应质量浓度和内标质量浓度的比值为横坐标x，其峰面积比值为纵坐标y，绘制标准曲线，见表2。结果表明，在0.02～1.00 μg/mL线性范围内，BHCs、DDTs具有良好的线性关系，相关系数（r2）均在0.999以上。通过独立测试10个加标浓度样品，计算检测结果的标准偏差，以3倍标准偏差作为检出限，以10倍标准偏差作为定量限[13]。结果表明，该方法的检出限和定量限能够满足土壤样品中农药残留限量的检测要求。

表2 六六六滴滴涕的线性关系、检出限和定量限

5.4 准确度与精密度

在土壤空白试样中加入BHCs、DDTs的标准混合溶液，使其加标水平分别为0.04mg/kg、0.10mg/kg、0.20mg/kg，获得3个加标水平的回收率在83.86%～106.80%之间，每个水平进行6次平行测定，其相对标准偏差在0.96%～4.80%之间，结果见表3。结果表明，该方法的准确度和精密度较为理想，能够满足实际土壤样品中BHCs、DDTs农药残留量的准确定量分析。

表3 添加回收率及相对标准偏差

（续表3）

5.5 MPFC-QuEChERS方法与标准方法HJ835-2016比较

将环境保护部标准方法HJ835-2016[14]中的BHCs、DDTs的回收率和定量限作为理论数值，考察MPFC-QuEChERS方法。HJ835-2016标准方法中，BHCs、DDTs的回收率为84%～102%，定量限为0.16～0.36mg/kg；MPFC-QuEChERS方法的回收率为83.86%～106.80%，定量限为0.005 5～0.040 0 mg/kg；2种方法的回收率基本一致，但MPFC-QuEChERS方法的定量限明显低于标准方法。在标准方法中，土壤样品采用固相萃取柱或凝胶色谱净化，实验步骤较为繁琐，试剂用量较大，样品前处理过程约3 h。而在本文采用的MPFC-QuEChERS方法的样品前处理时间仅需30 min，简单快速，污染较少，该方法既能够保证实验结果的稳定性，又可大大提升检测灵敏度和检测效率，可实现大批量样品的快速测定。

5.6 实际样品分析

本文对武威市石油企业土壤、金属矿山开采区及尾矿库土壤、非金属矿山开采区及尾矿库土壤和工业园区土壤进行BHCs、DDTs分析，共采集118个土壤样品，检测结果显示，BHCs、DDTs均未检出。这可能是由于近年来我国禁用BHCs、DDTs农药，且之前使用的BHCs、DDTs农药在环境中持续降解或经雨水冲刷、水体循环等，残留在土壤中的浓度已低于本方法的检出限。

6 结论

本文建立MPFC-QuEChERS-GC/MS法同时测定土壤中4种六六六、4种滴滴涕残留量的分析方法，8种待测组分均能得到很好地提取、净化和分离。该方法操作简单、检测成本低、净化效果好、工作效率高，方法的检出限、定量限、准确度和精密度均能够满足土壤基质的检测要求，可以应用于土壤中六六六滴滴涕的实际检测。