土壤中有机氯农药分析测定方法研究

董 儒

（广东省中山生态环境监测站，广东中山 528400）

农药在农业生产中虽有着重要的作用，但若不能合理控制农药使用量，就会带来农药污染问题，破坏生态平衡，进入人体后还会直接影响人体健康。有机氯农药曾是农业生产中使用最为广泛的杀虫剂，会在土壤等介质中长期残留且难以降解，属于典型的持久性有机污染物，对生物体具有致癌、致畸、致突变等风险。我国作为农药生产大国，农药生产占世界的1/3，但也有着严重的农药污染问题，据有关数据统计，我国农药污染场地就有1 200个以上。

土壤中有机氯农药分析测定是土壤环境监测过程中必要的手段。土壤作为一种重要的环境介质，是农业生产的重要基础，也是人类食物与生态环境安全的重要保障。因有机氯农药有易积累、不易降解、易导致慢性中毒、半衰期长等特征，会对生物体有巨大的危害，世界上许多国家已经禁用有机氯农药，我国也在1983年就禁用了有机氯类农药，但因这一类农药的残留时间较长，且降解速度慢，目前仍然能在土壤中检测出。

在有机氯农药检测中，主要经过样品预处理和检测两个环节。传统的处理方法在设备方面要求不高，适用于小型农业企业。但传统方法具有耗时长、操作繁杂、易受外界干扰等缺点，逐渐被淘汰。随着科技的进步，分析仪器不断更新换代，分析方法持续优化改进，对土壤中有机氯农药的分析测定也变得更加高效、准确。本文重点从预处理和检测两个环节对土壤中有机氯农药分析测定的方法进行研究总结。

1 样品预处理方法

对样品进行预处理的主要目的在于实现提取和净化，以最大限度地消除杂质的干扰，高浓度提取出样品中有效成分，减少对检测仪器损坏污染的同时，从源头上减少实验误差，保证检测结果的准确性。土壤中有机氯农药残留提取和净化方式有许多种，且通常这两个环节会同时进行。

1.1 固相萃取法

固相萃取法是一种集浓缩、提取、采集为一体的新兴技术，具有简单高效、回收率高、适用性广、重现性高、安全性高等特点，因此广受农药业的青睐。在使用这一方法后，可有效减少有机溶剂的含量，同时联合色谱仪一起使用，可实现绿色环保。这一方法的原理是：利用固体吸附剂对样品中的目标化合物进行吸附，实现目标化合物与杂质的分离，之后通过加热脱吸附等方式分离和富集目标化合物。固相萃取法的优势是消耗试剂量少，且预处理时间短，费用低，操作简单，可实现自动化处理。值得一提的是，固相萃取法的吸附剂，需要根据样品及目标化合物的特性来选择，吸附剂极性与目标化合物极性越接近，吸附效果越好。

1.2 基质固相分散萃取法

基质固相分散萃取法是基于固相萃取提炼原理上提出的一项技术，这一方法是将样品直接与适量反相填料进行研磨、混匀，制成半固态桩柱淋洗，之后根据分析物在聚合物或组织基质中分散和溶剂的极性，快速分离分析物。这一提取方法的优势是能一次性将样品净化、提取、匀化，因此在土壤农药残留提取中广泛应用，尤其是适用高毒性介质的提取。

由于混合使用弗洛里硅土与硅藻土可获得良好的土壤分散效果，因此也常用于基质固相分散萃取中。有研究学者将硅藻土与硅镁吸附剂搅匀使用，通过硅镁吸附剂的净化功能对弱极性化合物中的腐殖酸和色素等相关极性干扰物吸收，之后与硅藻土产生化学反应，形成基质分散器，可同时完成提取和净化。这一过程单一且自动化程度较高，可在萃取池中完成土壤介质的提取和净化，耗时短，适用于土壤介质的快速检测，同时也有助于提高样品初步分析的精度[1]。

1.3 凝胶渗透色谱法

凝胶渗透色谱法原理：利用不同分子量的待分离组分，借助具有分子筛选性质的固定相来实现分离。最初是用在蛋白质分离中，现如今也被广泛应用农药残留净化中，其具有适用范围广、净化时间短、净化容量大、循环使用等优势。另外，凝胶色谱渗透法的分离基础是溶质分子的大小、尺寸、填料柱的孔径、孔隙率等，与样品本身无关。因此，凝胶渗透色谱法对流动相的要求较低，实验条件稳定，分析速度快，溶质回收率高，与其他方法对比，具有独特的分离效果。有实验人员将凝胶渗透色谱联合固相萃取法对土壤中有机氯农药进行净化实验，实验结果表明，约95%的土壤样品有机氯农药经弗罗里硅土净化柱净化后可达到灵敏度的要求，但还有约5%的样品有较多的机质，经弗罗里硅土净化后值数仍然较高，但经凝胶渗透色谱法净化后有显著的降低，能够满足测定的要求[2]。

1.4 超声波提取法

超声波提取法原理：用高频率的声波对提取试剂进行振荡，使其产生大量的微小气泡，这些气泡在与样品表面接触后会破裂，并形成瞬时高压气流，从而使农药残留转变为游离状态，之后再通过提取试剂进行提取。这一方法主要是用超声清洗仪进行提取，其提取效率高，提取时间快，成本低。有研究学者利用超声波提取法对土壤进行了预处理，平均回收率为62.62%～95.40%，相对标准偏差为6.6%～12%，且在优化实验过程中发展，用40mL二氯甲烷超声萃取3min，重复4次，前三次可萃取的目标化合物量占总量的98.05%，要想减少试剂用量，用120mL二氯甲烷共萃取3次便可获得良好的回收率。

1.5 加速溶剂萃取法

加速溶剂萃取法是一种自动化的提取方法，其原理为：通过高温高压作用升高提取试剂的沸点，使其以液体形态存在，可有效提升其溶解和扩散的能力，使农药残余快速从样品中扩散至表面，进而获得良好的萃取效果。另外，在高温高压作用下，会减小表面张力，这样易于浸入样品内部，从而提高萃取的效率。这一方法的优势是萃取时间短、效率高，且提取试剂耗损小，可自动化进行样品前处理，因此目前广泛应用于土壤农药残留的分析前处理中。有实验人员考察了不同萃取溶剂、萃取温度、萃取次数对土壤中有机氯农药的影响，结果表明，二氯甲烷-正乙烷萃取液较干净，呈透明浅黄色，受色素共萃物的影响，含有丙酮的萃取液颜色较深，萃取2次，90℃条件下化合物回收率为65%～105%，100℃条件下化合物回收率为58%～95%。

2 农药残留检测方法

在科技进步的推动下，现如今农药类型多种多样，且成分迥异，随之也使得农药检测技术不尽相同。在对土壤中农药残留进行检测时，应保证所采用的检测方法快捷、简单、灵敏度高等。以下具体介绍几种常用的农药残留检测方法。

2.1 气相色谱法

传统的气相色谱法对各种介质中的有机氯农药分析测定，具有分离性强、仪器稳定、重现性好、灵敏度高、操作简便、定量准确、成本低等优势，但鉴于土壤中会存在大量的干扰物，若仅依靠保留时间来定性有机氯农药，容易导致检测结果出现假阳性。对此，就需要借助其他方法来进一步确认检测结果。全二维气相色谱可利用色谱柱之间的极性差异来实现待测物质的分离，可改善相似结果化合物的分离度。对比传统的一维色谱法，全二维气相色谱的定性可靠性高、容量大，尤其适用于复杂样品的分析测定中，且能节省大量的分析时间和成本。有实验人员使用全二维气相色谱检测仪对土壤中24种有机氯类农药进行分析测定，测得的回收率为80.7%～103.5%，测定值的相对标准偏差为1.84%～10.12%。

2.2 气相色谱质谱法

对比气相色谱法，气相色谱与质谱的联用，能够克服以往定性分析中的局限性，融合了气相色谱高效分离与质谱准确测定的优势，且质谱可选择性地检测目标化合物的特征离子，选择性高、干扰少的优势明显。但气相色谱质谱法也有其局限性，主要是难以实现复杂介质样品的准确定性和定量。随着同位素技术的不断发展，采用同位素稀释技术进行质谱确认，可实现对样品的准确定性和定量，有效弥补了气相色谱质谱法的不足，提高了这一方法的可靠性。有实验人员使用同位素气相色谱质谱法对土壤中23种有机氯农药进行测定，该方法的回收率为60%～110%，相对标准偏差为1.5%～18%，检出限为0.20～10.3μg/kg。

2.3 气相色谱法-三重四级杆质谱联用法

这一方法是目前有机测试分析中较为先进的技术，对比单级质谱法，其可通过多重反应监测模式进一步确认和区分一级质谱无法区分的化合物与同分异构体，且能有效消除基质干扰、背景干扰，尤其是在低浓度水平的定性定量中有着显著的优势。有实验人员就利用该方法对土壤中的有机氯农药进行了检测，有效排除了干扰，有良好的稳定性，灵敏度与精密性高，且检出限比国标规定的方法的检出限低。

2.4 高效液相色谱法

高效液相色谱法是在高沸点情况下对不稳定农药检测的方法。对比传统的气相色谱法，其检测速度更快，分离功能更强。应用这一方法进行检测时，待分离组分后，使样品能快速进入检测器中检测，之后从众多的数据信息中挖掘出更具有分析研究价值的样品信息。有实验人员采用高效液相色谱联用质谱法对土壤中的有机氯除草剂进行测定，检出限为0.002～0.25ng/mL，加标回收率为84.8%～104.1%。

3 实验分析

3.1 实验方法

采用气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）检测法，对土壤中20种有机氯农药进行检测。

3.1.1 样品预处理

取农田中土壤样品一份，用木棒压碎，将石块、草根等杂物去除后在搪瓷盘摊平，之后室温下风干，用玛瑙研体研细，过60目不锈钢筛，充分混匀，置于密闭容器中冷藏保存。

取10g土壤样品，加入10g无水硫酸钠，充分混匀后加入回收率指示物，装入索氏提取器中。用200mL丙酮和正己烷混合溶液（1∶1）浸泡加热提取样品，每小时提取4～6个，循环，并用活化铜片脱硫。用旋转蒸发仪将萃取液浓缩至2mL。在玻璃层析柱中自下而上依次装入石英棉、1～2cm高的无水硫酸钠、5g弗罗里硅土、1～2cm高的无水硫酸钠，制备成弗罗里硅土柱，用50mL正己烷浸润后将样品浓缩液转至层析柱，之后用50mL丙酮和正己烷混合溶液洗脱有机氯农药。洗脱液经过蒸发仪浓缩至6mL后加入6mL正己烷，再浓缩至2mL，用氮吹仪吹至0.5mL并加入内标化合物。对预处理后的土壤样品中的有机氯农药反复提取并净化后，供GC-ECD检测。

3.1.2 色谱条件

色谱柱：DM-5毛细管柱；载气：高纯氮气；柱流量：1.20mL/min；吹扫流量：3.0mL/min；尾吹流量：30.0mL/min；进样口温度：200℃；检测器温度：300℃。柱升温程序：初始温度60℃，保持2min。60℃至150℃速率为15℃/min；150℃至200℃速率为2℃/min，保持5min；200℃至206℃速率为2℃/min，保持5min；206℃至270℃速率为10℃/min，保持5min。定量方法：内标标准曲线法；进样体积：1.0μL。

3.2 实验结果

实验结果见表1。实验结果表明，土壤中20种有机氯类农药标准曲线方程线性相关系数是0.9992～0.9999，检出限为0.015～0.061ng/g，加标回收率为79.7%～93.3%，方法相对标准偏差为4.41%～7.87%。可见，该方法检出限较低，精密度和回收率较高，检测结果准确，适用于土壤中有机氯农药的测定分析。

表1 土壤中20种有机氯农药线性相关系数、检出限、加标回收率和相对标准偏差

4 结语

土壤中有机氯农药分析测定主要有预处理和检测两个环节，在这两个环节中可选用的检测分析方法多种多样，具体还需结合待测物性质和特征来选择，同时在选择检测方法时，也要充分考虑检测方法的可行性、可靠性，主要用精密度、准确度、灵敏度这三个指标来衡量，从而选用更加高效、便捷、准确的检测方法，提高对有机氯农药检测分析的效果。