应用气相色谱法测定蔬菜中17种有机磷类农药残留量的研究

文 黄小芳 付志明 彭晓鲲 赣州市综合检验检测院

有机磷农药有着高效、快速等优点，在很长一段时间内，这种农药被广泛应用于当前农作物病虫害的防治工作中，但经过调查研究可以发现，有机磷农药的大量使用不仅会对自然环境造成危害，还会影响人体的免疫系统功能，增加人体器官的癌变概率。因此，在绿色化农业的发展过程中，人们对有机磷农药的使用进行了限制，在此背景下，可以通过气相色谱法对农作物中的有机磷类农药残留量加以测定，以便为农药使用情况的监管提供支持。

1.国内研究现状

作为农业大国，农业经济在我国国民经济中占有极为重要的地位。含磷类农药作为当前农药中的重要组成部分，尽管在实际使用过程中有杀虫效率高的优点，但在大量使用过程中，不仅会破坏自然环境，还会导致农作物表面出现有机磷农药残留，进而对人们的身体健康造成不利影响。现阶段，为了实现有机磷类农药使用情况的有效管控，应用气相色谱法对农作物中的有机磷含量进行检测，成为实现有机磷类农药使用情况有效监管工作中的重要工作内容。随着近年来人们对绿色蔬菜重视度的不断提升，国内实验室在进行有机磷残留情况测定时，会以《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸脂类农药多残留测定（NY/T 761-2008）》这一农业行业标准为基础，开展有机磷含量的检测工作，但这一农业行业标准在应用过程中仍存在着一定的测量不确定度。现阶段，为了实现测量结果准确度的有效提升，相关学者对不确定度评定工作进行了深入的研究。举例来说，王丽芳等人经过测定，了解到豇豆残留的甲胺磷扩展不确定度为0.0011mg/kg。王璐等人在测定蔬菜中残留有机磷类农药残留不确定度时发现，在k=2的情况下，甲胺磷的残留量测定相对扩展不确定度为5.07%、甲氰菊酯的残留量测定相对扩展不确定度为5.66%、甲萘威残留量相对扩展不确定度为6.30%。上述测定人员在研究蔬菜有机磷类农药残留量不确定度时，主要对某种或者某几种含磷类农药残留情况进行的测定，这种测定方式效率相对较低。现阶段，为切实提升测定工作的效率，对蔬菜中多种农药的残留量进行测定，并对测定不确定度进行评价，已经成为切实了解测定工作中各种不确定度分量对合成标准不确定度影响情况、提高测定结果准确度的重要工作内容之一。

2.材料与方法

本次测定以《检测和校准实验室能力认可准则》《测量不确定度评定与表示》《化学分析测量不确定度评定》等标准中的测定方法与要求为基础，在开展蔬菜有机磷类农药残留情况测定时，以《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸类农药多残留测定》第一部分中方法二的步骤对敌敌畏、甲胺磷等17种有机磷类农药的残留量进行测定。

2.1材料与仪器

本次测定所使用的材料包括乙腈、丙酮、氯酸钠、无水硫酸钠标准试剂；氮气、氢气纯度均为高纯99.999%；甲基对硫磷、倍硫磷、杀扑磷、三唑磷、甲拌磷、氧化乐果、二嗪磷、杀螟硫磷、甲胺磷、治螟磷、久效磷、对硫磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、乐果、马拉硫磷、亚胺硫磷标准溶液，浓度均为100μg/mL；白菜样品。本次测定使用的仪器包括气相色谱仪—FPD、超声波清洗器、粉碎机、匀浆机、干式氮吹仪、漩涡振荡器。

2.2实验方法

2.2.1试样配制

在配置使用溶液时，分别吸取17种农药残留标准液100μL，将其转移到10mL容量瓶中，然后用丙酮对溶液进行稀释，使农药残留标准液的浓度为1.00mg/L。在配置标准系列溶液时，应先准确吸取0mL、0.05mL、0.10mL、0.20mL、0.50mL、1.00mL的1.00mg/L的标准使用液，然后通过在使用液中掺入1.00mL、0.95mL、0.90mL、0.80mL、0.50mL、0的丙酮，最终得到浓度分别为0mL、0.05mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L的标准工作液，为后续测定工作的顺利开展提供有效的支持。

2.2.2色谱条件

在测定过程中，色谱柱为DB-17毛细柱，规格为30m×0.320mm×0.25μm；进样口的温度为220℃，进样方式为不分流进样，进样量为3μL，载气流速为每分钟6cm3；燃气为高纯度氢气，氢气流速为每分钟75cm3，压缩空气的流速为每分钟100cm3；柱温先升至130℃，并令温度维持两分钟，然后以每分钟升温6℃的速度，将温度升高到250℃，并使温度维持30s；检测器的温度为250℃，燃烧室的温度为150℃。

2.2.3标准曲线绘制

在绘制标准曲线的过程中，可以将17种有机磷类农药分为4组，混合后，按照色谱条件，建立每组混合农药的标准曲线。为了保留时间稳定性，可以分别取镉浓度的标准工作液1.0μL。

2.2.4样品预处理

准确称取25.0g白菜样品，将其与50.0mL的乙腈一起放置在均质机中，经过2min的高速匀浆处理后，用滤纸对样品进行处理，将分离得到的滤液转移至装有5g氯化钠的100mL具塞量筒中，盖上盖子，振荡1min，震荡工作完成后，将量筒放置在室温环境中静置0.5h，实现滤液中水相与乙腈的分离，然后从量筒中吸出10mL的乙腈溶液，并将其转移至鸡心瓶中，在40℃的环境下，对乙腈溶液进行旋转蒸发处理，然后用丙酮对溶液进行三次冲洗转移处理，最后定容为5.0mL，在旋涡混合器混合均匀后，用0.2μm的滤膜对样品瓶进行过滤，以便为上机测定工作的开展提供支持。

2.2.5不确定度评价

现阶段，蔬菜有机磷农药残留不确定度的主要来源包括有机磷农药标准溶液与样品制备不够标准、测量存在重复、工作曲线拟合与回收率等方面存在问题。在测定不确定度时可以以《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸类农药多残留测定》为基础。

3.结果与讨论

3.1样品预处理优化

为使有机磷农药残留量的提取率有所增长，在样品预处理过程中，应合理应用匀浆、超声与振荡等样品处理方式。在匀浆、过滤工作开展过程中，可以先用乙腈对匀浆器、漏斗等设备进行冲洗，然后再通过回收清洗液的方式，使残留农药的回收率有所增加。在样品预处理过程优化时，用乙腈作为农药提取剂与分配净化剂的目的在于，尽管乙腈与丙酮均可以与水进行互溶，但考虑到乙腈在食品样品中不会萃取大部分亲脂性物质，并且经过剧烈震荡的乙腈溶液，在过量氯化钠的作用下，可以与水进行有效的分离，因此，合理应用乙腈，可以进一步提升农药的萃取率。同时，为了便于乙腈从水相中分离出来，在进行振荡时，可以通过添加过量氯化钠的方式，进一步提升乙腈中有机磷农药的浓度。

3.2色谱条件分析

会对气相色谱分离效果、分析时间与方法应用灵敏度产生影响的因素包括：（1）色谱柱类型；（2）柱箱温度；（3）载气流量等。考虑到色谱柱类型主要与检测设备有关，并且大部分检测机构检测设备购置受经费有限的影响，色谱柱类型优化难度相对较大，现阶段，为了实现色谱条件的有效提升，可以从柱箱温度与载气流量方面入手。一方面，在有机磷农药残留量检测工作中，若选择恒温箱进行有机磷农药的分离，不仅会使有机磷农药的出峰时间被延长，降低峰形质量，还会降低分离工作的效果。为切实解决上述问题，可以通过将程序升温应用到分离工作中的方式，在保证出峰效果的同时，缩短出峰工作所需的时间。另一方面，在气相色谱监测工作中，若柱温较低，载气流量相对较小，尽管在短时间内分离效果较好，但分析耗时相对较长，并不利于检测工作的顺利推进；若柱温较高，载气流量相对较大，那么尽管分析时间会有所缩短，但分离的效果会有所下降。现阶段，为了保证分析效果能够切实满足分析工作的需要，在明确有机磷类农药分析工作实际需要的基础上，选择合适的柱温与载气流量成为了一项极为必要的工作。

3.3农药标准品保留时间

本次研究先在某一色谱条件下对农药分别进行了单一标准分析，然后依据农药的保留时间对其进行了分组，将保留时间相近的农药分配至提供一组，再在原有色谱条件的基础上，开展优化处理，保证每组的农药都能实现完全分离，最后将17种农药混合到一起，再对色谱条件进行优化。对色谱保留时间定性，可以发现，在25min内，17种有机磷农药均能达到良好的分离。

3.4标准曲线与最小检测浓度

将不同浓度水平的混合标准混合溶液分别注入到气相色谱仪当中，然后以有机磷农药的峰面积对农药的峰面积浓度为基础，制作标准曲线，并在产生3倍噪音信号的情况下，用检测器对不同浓度的农药最小检测浓度进行测定。经过分析可以了解到，17种有机磷农药中保留时间最短的为敌敌畏，其保留时间为2.589min，保留时间最长的为亚胺硫磷，保留时间为22.183min，所有物质在分析过程中的相关系数都在0.997以上，这一情况的存在说明有机磷类农药的线性较好，在实际分析过程中，这17种有机磷农药均能在色谱柱上高效、快速地分离与定性。

3.5不确定度评定结果

在置信水平为95%的情况下，令k=2，对17种农药残留测定不确定度进行计算，可以了解到，标准拟合曲线对不确定度的影响最大，并且样品溶液中目标农药浓度与标准曲线拟合引入不确定度之间存在着反比例关系。因此，在进行一些对准确度要求相对较高的有机磷农药残留情况进行测量时，应当选择合适的标准液制作标准曲线，以便降低不确定度对最终测定产生的影响。回收率也是不确定度的主要影响因素，考虑到当前较多蔬菜中农药残留含量并不高，但基质较为复杂，这就使得在测定有机磷残留量测定时，会对测定结果造成影响的因素相对较多。同时，部分组分可能存在性质不够稳定的问题，进而给测定结果的准确度产生不利影响。因此，在测定工作开始前，可以通过前处理的方式，对样品进行优化，降低基质效应，提升检测结果的准确性。

3.6回收率试验

本实验中主要以白菜为空白基底开展的回收率试验，添加的水平分别为0.02mg/kg、0.04mg/kg、0.08mg/kg，进行3组平行测定，对平均加标回收率进行分析可以了解到，白菜基质的平均加标回收范围在80.0%-116.7%之间。尽管在水平加标检测过程中，由于敌敌畏沸点相对较低，在吹氮过程中，敌敌畏蒸汽会随气流吹出，因此其回收率不够高，但考虑到白菜基质的平均加标回收范围在70%-125%的范围内，从总体上看，本次实验17种有机磷农药残留加标回收工作的效果较为理想。

结论

本文主要通过气相色谱法对蔬菜中的17种有机磷农药残留情况进行了评定，并通过对各种残留的不确定度进行量化分析评定的方式，可以了解到，在当前的农药残留测定的过程中，对不确定度产生影响情况从大到小的排序为：标准曲线拟合＞回收率＞标准溶液、样品制备与测量重复性。同时，在当前的蔬菜有机磷农药残留情况分析的过程中，为切实降低不确定度对测定结果产生的不利影响，首先，应保证测定工作所使用的测定材料均为国家认可的标准物质中心生产的质量达标的产品；其次，在配制相应溶液的过程中应保证使用的移液器与容量瓶质量均达标；再次，在有机磷农药残留情况分析过程中，应当保证样品前处理方法能够切实满足本次测定工作的开展需要，以便为后续工作的开展打下坚实的基础；最后，应保证参与测定工作的人员有着较高的工作水平、设备处于最佳工作状态，以便进一步提升测定数据的准确性。此外，在本次实验过程中，为了进一步提升检测的准确性，第一，在进行蔬菜前处理时，可以借鉴美国加州农业部门的处理方法，但为了进一步提升回收率，可以在加州农业部检测技术方法的基础上，添加无水硫酸钠去水步骤，提升检测工作的稳定性；第二，为了降低试样吸附有机溶剂给最终的检测结果造成不利影响，可以通过用有机溶剂直接萃取农药，并采用吹氮法实现部分萃取液有效浓缩的方式，降低操作的难度，提升工作的效率；第三，考虑到本次检测工作对测定结果准确度的需要，在进行柱温调控时，先降低柱温，避免低沸点农药的挥发，保证溶剂峰的清晰度，然后在保证分离度的情况下，适度调高升温速度，提升工作效率。