气相色谱联合三重四级杆串联质谱法检测地表水中苯达松、乙草胺、异丙隆等7种常用除草剂残留

张文锦，李志华，陈晓琴，盖建功，后小龙，李学科

(甘肃省定西生态环境监测中心，甘肃 定西 743000)

0 引 言

农药种类较多，主要有杀菌剂、杀虫剂、除草剂等多种类型。其中除草剂[1-3]的使用可以上溯到19世纪。20世纪40年代，随着2,4-滴[4]的出现，促进了农药除草剂的快速发展。我国是种植业大国，农药除草剂使用量居世界前列，尤其在夏季，农田的杂草生长繁茂，也是农药除草剂使用的高峰时期。除草剂类型较多，主要有：茎叶处理除草剂、土壤封闭处理剂等。苯达松是典型的茎叶处理除草剂，异丙隆、乙草胺是典型的土壤封闭处理剂。据统计，除草剂在使用的过程中，约60%～80%未起到除草的作用，进入到土壤、空气、地表水中，而随着大气循环、水系统循环作用，最终大部分进入到地表水系统中[5-6]。因此加强对地表水中常用除草剂残留的研究，有利于保护环境，合理指导当地农药除草剂的使用。

刘军研究了气相色谱法检测生活饮用水中灭草松和2,4-二氯苯氧乙酸的残留水平[7]；王霄等，研究了高效液相色谱与质谱联用法测定饮用水中的乙草胺[8]。查阅国内外期刊，关于地表水中除草剂残留的研究较少。上述学者的研究对象分别为灭草松、2,4-二氯苯氧乙酸和乙草胺，除草剂种类研究较少，且采用的检测方法分别为气相色谱法[9-10]和高效液相色谱-质谱联用法[11-14]，其中气相色谱法灵敏度较差，易出现假阳性的检测结果；高效液相色谱-质谱联用法，因乙草胺沸点低，因此气相色谱-质谱法[15-19]具有更好的灵敏度。实验建立气相色谱联合三重四级杆串联质谱法检测地表水中苯达松、乙草胺、异丙隆等7种常用除草剂残留的分析方法，实验证明，此方法专属性好、灵敏度高，适用于地表水中微量除草剂残留的监测。实验设计以常用的7种除草剂为研究对象，除草剂种类覆盖面更大，后续还将研究更多种类，包括除草剂、杀菌剂等在地表水中残留的检测。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：2010plus-TQ8050型气相色谱三重四级杆串联质谱仪：购于日本岛津公司；HP-5 MS毛细管色谱柱：购于美国安捷伦公司；Fotector-02HT高通量全自动固相萃取仪：购于睿科集团股份有限公司；Millipore 纯水仪，购于美国密理博公司。HLB固相萃取柱（500 mg/6 mL）：购于浙江合谱科技公司；Florisil固相萃取柱（500 mg/6 mL）购于浙江合谱科技公司；ENVI-Carb柱（500 mg/6 mL）：购于浙江合谱科技公司。

标准物质：苯达松（编号：SB05-107-2008，质量浓度：100 µg/mL）、乙草胺（编号：GSB05-2344-2008，质量浓度：100 µg/mL）、异丙隆（编号：GBW(E)081906，质量浓度：100 µg/mL）、丁草胺（编号：GSB05-2314-2008，质量浓度：100 µg/mL）、嗪草酮（编号：SPL-BG-019a，质量浓度：100 µg/mL）、扑草净（编号：GSB05-2350-2008，质量浓度：100 µg/mL）、禾草灵（编号：SPL-BG-021a，质量浓度：100 µg/mL）标准溶液，均购于北京海岸鸿蒙标准物质有限公司；正己烷、二氯甲烷：均为色谱纯，购于美国默克试剂公司）；盐酸：分析纯，购于中国国药化学试剂有限公司；纯化水：公司自制。

1.2 仪器条件

色谱参数 进样口温度：220 ℃；检测器温度：240 ℃；色谱柱：HP-5 MS（Size:30 m×0.25 mm，0.25 µm）；进样方式：不分流进样；进样量：1 µL；柱流量：1.5 mL/min；载气：高纯氦气（纯度：99.999%）；升温程序：初始温度 65 ℃，以 30 ℃/min 升至 180 ℃，保持 6 min；再以 20 ℃/min 升至 230 ℃，保持 10 min。

质谱参数 离子源：EI源；电子轰击能量：70 eV；离子源温度：240 ℃；接口温度：260 ℃；溶剂延迟时间：4.2 min；碰撞气：高纯氩气（纯度：99.999%）；调谐方式：DFTPP调谐；离子监测模式：多反应监测。

1.3 样品处理

样品预处理 水样以本地养殖池塘、耕地周边地表水为主，随机采集2 000 mL地表水样品，置于干净的试剂瓶中。对水质较差的水样经分液漏斗过滤以去除肉眼可见杂质（如悬浮物、沉淀、水生藻类等）。由于大部分农药在酸性条件下较碱性条件更稳定，因此，用盐酸溶液（1+1）调节水样pH至弱酸性或中性，备用。

量取500 mL上述已预处理好的水样至预先用10 mL的二氯甲烷、10 mL的正己烷和10 mL的纯化水活化的HLB固相萃取柱中。上样完毕后用10 mL纯化水润洗小柱。最后用10 mL的正己烷将吸附在萃取柱上的农药洗脱下来，于45 ℃水浴中氮气吹至近干，用正己烷定容至1 mL，待进样气相色谱质谱系统。

2 结果与讨论

2.1 质谱参数的确定

由于水样中农药残留量较低，若是直接进样处理后的水样，三重四级杆质谱检测不到母离子。本文选择10 µg/mL的7种农药残留的混合标准溶液以全扫描模式扫描，得出苯达松、乙草胺、异丙隆、丁草胺、嗪草酮、扑草净和禾草灵7种农药的保留时间和母离子。选择产物离子扫描方法（Production ion），对7种农药的母离子分时间、分时段进行二级扫描。得到各母离子对应的碎片离子。一般选择丰度比较高的一对离子对定量，另选择两组离子对定性。设定一定范围内的碰撞电压范围和电压间隔，打开“ MRM_Optimization_Tool ”表中的“ MRM Optimization ”工作表，设定 MRM Transition 数（MRM 定量离子和定性离子对数）及产物离子质量数范围，点击“开始”按钮对以上参数进行优化，得到最佳优化电压及高灵敏度下的离子丰度比。对以上方法参数进行保存，确立7种除草剂的MRM扫描方法。具体质谱参数见表1；定量离子图见图1。

表1 7种除草剂的保留时间和监测离子

图1 典型标准谱图

2.2 萃取方法的选择

地表水样品中的苯达松、乙草胺、异丙隆等7种常用除草剂含量较低，因此选择高效率的萃取方法对于分析结果的准确可靠和灵敏度具有决定性的作用。目前，常用于水样中除草剂提取的方法主要有：液液萃取法、全自动固相萃取法等方法。液液萃取法，是通过选用合适的萃取溶剂，根据相似相溶原理，将除草剂从地表水样品中萃取出来的方法，此方法通常适用地表水基质中除草剂含量较高的样品；全固相萃取法，是通过选用合适的固定相，将除草剂富集在固定相上，再利用不同极性的溶剂，将吸附在固定相上的待测物净化、洗脱的方法，将待测物从地表水样品中提取出来的方法，因此更适用于地表水基质中待测物含量较低的样品。因实验对象为地表水样品，且待测物含量较低，故实验选择提取方法为全自动固相萃取法。

2.3 固相萃取柱的选择

固相萃取柱的核心在于吸附材料。吸附材料中亲水性和亲脂性差异的选择应根据待测农药和干扰基质的性质来确定。常用的萃取小柱为C18柱、NH2柱和HLB柱。C18固相萃取柱的吸附材料为非极性，同时兼具亲水和亲酯性(亲脂性大于亲水性），适用于富集亲脂性农药。NH2柱填料的主要结构为氨丙基，该结构亦同时兼具亲水亲酯性，对氨基甲酸酯类的富集效果最好。HLB柱由于其填料结构的特殊性，不但对极性农药有很好的萃取效果，对多类型农药残留也能很好地富集。本文在保持其他检测条件不变的情况下，对相同浓度水平的加标水样进行萃取，考察以上三种萃取小柱对加标回收结果的影响。研究发现；选择C18柱萃取时，嗪草酮和扑草净回收率偏低；NH2柱萃取时，7种农药回收率均较低；HLB柱柱萃取时，7种农药加标回收均得到满意的结果。因此，实验选择HLB柱萃取样品。比较结果见表2。

表2 三种萃取柱的回收率测试结果

2.4 线性范围及检出限

将100 µg/mL的苯达松、乙草胺、异丙隆、丁草胺、嗪草酮、扑草净和禾草灵标准液配制成浓度均为10 µg/mL的混合标准溶液。移取该混合标准溶液适量，配制成质量浓度依次为 0.02，0.1，0.5，1.0，2.0，5.0 µg/mL的标准曲线溶液。待色谱质谱条件准备就绪后，进样以上标准曲线溶液各1 µL，采集相应的色谱质谱图。以谱图中除草剂响应值为纵坐标（Y），对应的质量浓度为横坐标（X）绘制7种除草剂工作曲线。以3倍信号噪声的比值（S/N）定义方法检出限。具体结果见表3。

表3 线性方程、相关系数及检出限

结果表明： 7种杀虫剂在0.02～5.0 µg/mL范围内线性关系良好，对应检出限均在0.046～0.087 µg/L 范围内。

2.5 回收率和精密度测试

取500 mL预处理后的空白水样，加入已知浓度的标准溶液，使其最终浓度处在线性浓度内低（0.1 µg/mL）、中（0.5 µg/mL）、高加标量（2.0 µg/mL）三个不同浓度点。加标样品中按照1.3.1同法处理样品，做加标回收测试。每个浓度点做6个平行样，考察7种杀虫剂精密度6次测定结果的相对标准偏差( RSD )(n=6 ) 。加标回收与精密度测试结果见表4。

表4 加标回收和精密度测试结果（ n=6 ）%

由表4可以看出：3浓度水平的加标情况下，7种杀虫剂的平均加标回收率均在90.2%～102.3%之间，精密度6次测定结果的相对标准偏差在1.58%～4.18%之间。说明该方法的准确度和精密度均满足分析测试的要求。

2.6 实际样品检测

随机采集本地养殖池塘、耕地周边地表水样品，按1.3方法进行处理，制备样品溶液，每个样品制备2份；按1.2方法条件，分别取上述溶液进样，采集谱图。根据谱图中苯达松、乙草胺、异丙隆、丁草胺、嗪草酮、扑草净和禾草灵的响应值，计算样品中7种待测除草剂的含量。结果见表5，典型谱图见图2。

表5 样品检测结果

图2 典型样品谱图

3 结束语

本文利用全自动固相萃取技术，建立了气相色谱联合三重四级杆串联质谱法检测地表水中苯达松、乙草胺、异丙隆等7种常用除草剂残留的分析方法。文中对前处理方法和固相萃取柱的选择进行了相关讨论，优化了质谱参数，考察了方法的线性、灵敏度、准确度与精密度等参数。研究表明：该方法前处理简单、自动化程度高，结合气相色谱串联质谱联用技术，定性定量结果更加准确可靠，适用于地表水中微量除草剂残留的监测。