土壤样品中毒死蜱检测方法研究进展

基金项目：宁夏自然科学基金项目（2023AAC03733）

第一作者简介：陈青（1988-），女，硕士，农业工程师。研究方向为农产品质量安全检验检测。

DOI：10.20028/j.zhnydk.2024.11.021

摘" 要：毒死蜱的施用导致的环境问题引发越来越多的关注，随着对毒死蜱采取的进一步禁限用管理和检测技术的发展，其残留检测要求也越来越高。该文主要对种植环境里土壤中毒死蜱残留量的前处理和检测方法相关文献进行归纳，对比评述相关方法的优缺点及适用性，同时展望土壤中毒死蜱检测技术的发展趋势。

关键词：毒死蜱；土壤；前处理；检测；适用性

中图分类号：X592" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-9902（2024）11-0091-05

Abstract： The environmental concerns caused by the administration of chlorpyrifos have attracted a lot of attention. With the development of further prohibition and detection techniques for chlorpyrifos， the detection of chlorpyrifos residues has become more and more accurate. In this paper， the related literatures on the pretreatment and detection methods of chlorpyrifos residues in soil in planting environment were summarized， the advantages， disadvantages and applicability of these methods were compared and reviewed， and the development trend of soil chlorpyrifos detection technology was prospected.

Keywords： chlorpyrifos; soil; pre-treatment; detection; applicability

毒死蜱，即O，O－二乙基-O-（3，5，6-三氯-2-吡啶基）硫代磷酸酯，是一种中等毒性有机磷农药，稳定性好，易溶于有机溶剂，非内吸性，广泛用于粮油作物、水果等种植过程中咀嚼式、刺吸式口器等害虫的防治。

有研究表明，农业生产喷洒的农药除少数被农作物吸收和作用于靶向生物外，其余的80%～90%通过土壤吸附、大气挥发、降水淋溶以及生物富集等途径在土壤环境中积累[1]。由于毒死蜱广泛使用及具有较好的稳定性，在很多国家和地区的环境介质中均已检测到其残留[2]，通过环境和生物持久累积，放大进入食物链对人类健康造成威胁[3]，还会对生态环境造成威胁[4]。毒死蜱也是近年来蔬菜、水果中检出率较高的化学性残留危害物之一，为此，农业部第2032号公告规定，自2016年12月31日起对毒死蜱采取进一步禁限用管理措施，毒死蜱被禁止在蔬菜上使用。

环境中农残检测技术是农业环境安全监管的重要手段，随着提取和检测技术的发展，食品中毒死蜱残留检测限量越来越低，毒死蜱在环境介质特别是土壤中的检测方法也发展迅速。本文对土壤中毒死蜱检测的相关文献进行了归纳整理，分析了常见前处理和检测方法要点及存在问题，展望了毒死蜱检测技术的创新和发展前景，可为土壤环境中毒死蜱残留的监测提供参考。

1" 土壤样品前处理方法与技术

土壤中的毒死蜱往往都是痕量，样品检测前，通常要对样品进行必要的提取和净化处理，设法最大程度消除干扰，样品在浓缩后才能超过检测限被测定。

1.1" 液相萃取（Liquid-PhaseExtraction，LPE）

土壤中毒死蜱的提取是液相萃取的方法，利用毒死蜱与其他干扰组分在溶剂中的溶解度不同而达到提取的目的。常使用的提取剂有乙腈、丙酮、乙酸乙酯，烷烃类如重蒸石油醚，复合萃取剂如乙酸乙酯-乙酸、正己烷-丙酮等。常压下使用分液漏斗、索氏提取器、旋转蒸发器、三角瓶和鸡心瓶等进行萃取。张苑苓等[5]分别用乙腈、正己烷－丙酮（1∶1，V∶V）、乙腈－水（4∶1，V∶V）、丙酮和乙酸乙酯提取土壤样品中的毒死蜱，发现几种提取剂的回收率都大于80％。马琳等[6]在待测稻田土壤样品中使用乙腈提取毒死蜱，该法添加回收率82.25％～89.1％，相对标准偏差（RSD）0.63％～6.38％。为提高提取效率可选取不同萃取剂叠加萃取[7]、反向萃取或同一萃取剂重复萃取[8]，利用设备设施对萃取环境加热、加压、超生、震荡或减压等也是常用的辅助手段。谢慧等[9]选用索氏提取法提取土壤中毒死蜱，水浴锅回流4 h，分液漏斗中石油醚提取2次，此法平均回收率94.86%～102.59%，RSD小于4.05%。

可以看出，用LPE提取土壤样品中的毒死蜱，回收率高且重现性好，方法灵敏、准确。但传统方法分配时间长，操作繁琐，消耗量大，乙腈、乙酸乙酯、丙酮等溶剂有一定毒性，对环境、实验人员的影响较大。

1.2" 固相萃取（Solid-Phase Extraction，SPE）

SPE是土壤中毒死蜱的净化有效手段，SPE法萃取剂为固体，固相填料包含腈基、氨基、C18或C8等基团，因毒死蜱与干扰组分在固相萃取剂上的作用力不同，使其能够从基质中分离出来。冯妍等[10]用自制复合硅土固相萃取小柱萃取土壤中残留毒死蜱，发现对高添加量的毒死蜱回收率都超过80％。谭松林等[11]用弗罗里硅土固相萃取柱对土壤样品进行净化，样品回收率为77％～118％，RSD为5%～14%。施玉格等[12]采用加压流体萃取仪对土壤样品进行提取，以石墨化炭黑固相萃取小柱净化样品，发现平均回收率60.0％～104％，回收率与添加浓度正相关，RSD小于19.1％，与添加浓度负相关。多壁碳纳米管是一种特殊管状物，由碳环微结构单组成的一维量子材料，张苑苓等[5]以多壁碳纳米管为固相萃取材料提取土壤中的毒死蜱，条件优化后样品回收率在85.9％～103.8％，RSD小于5.4％。

可以看出，SPE所需溶剂少，几乎不引入杂质，除杂效果较好，萃取操作简便、省时，材料具有可回收、成本低廉等优点，比较适用于土壤样品的净化。但SPE净化效率受土壤中毒死蜱含量影响明显，与添加浓度正相关，目标物含量较低时检测稳定性不高，萃取效果受材质影响较大，萃取柱存在易穿透、吸附容量低、适应范围窄等问题。

1.3" 分散固相萃取（Dispersive solid-phase extraction，DSPE）

DSPE利用含MgSO4、PSA（乙二胺基-N-丙基）、硅胶、高分子材料和弗罗里硅土等吸附成分的分散固相吸附待测溶液中的杂质从而达到除杂净化的目的。

1.3.1" QuEChERS

QuEChERS是目前使用普遍的一种分散固相萃取前处理技术[13]。张祥喜等[14]在研究毒死蜱在大豆和土壤中的消解动态时用QuEChERS法进行样品前处理，发现在0.01～0.1 mg·kg-1添加水平下，毒死蜱在土壤中的平均回收率为70.6%～76.8%，RSD 4.3%～7.9%。杨敬坡等[15]用QuEChERS提取大棚种植土壤毒死蜱，平均回收率83.2%～92.1%，RSD为2.65%～4.23%。王旋[16]建立了QuEChERS提取土壤中毒死蜱并采用气相色谱-串联质谱法进行测定的方法，4.00～150 μg·L-1浓度范围内线性关系良好，检出限为2.0 μg·kg-1，加标回收率为 93.5%～103.5%，RSD为1.78%。

QuEChERS法对土壤中的毒死蜱进行前处理，萃取效率稳定，重现性好，相对于传统LPE和SPE等具有分析速度快、检测周期短、操作简便、装置简单和有机试剂消耗少等特点，选择合适的检测设备完全可以满足土壤样品中毒死蜱的检测要求。

1.3.2" 分子印迹基质固相分散萃取（MolecularlyImprinted Solid-phase Extraction，MISPE）

分子印迹技术（Molecular Imprinting Technique，MIT）是模拟酶与底物或抗原与抗体的特异性结合，制备出在功能位点和空间构型上与目标物相匹配的纳米材料，以此作为分散固定相选择性富集土壤中的毒死蜱。周梦春等[17]采用悬浮沉淀聚合技术，利用毒死蜱模版分子制备出毒死蜱分子印迹聚合物，以此作为MISPE固相分散萃取剂对土壤中的毒死蜱进行前处理，此法平均回收率82.0%～106.8%，RSD为1.16%～7.37%，最低检测限达到0.571 μg·kg-1。

MISPE具有提取简单高效、快速稳定、反应灵敏和检出限低等特点，能进行复杂基质样品中痕量毒死蜱的前处理和分析，但此法印迹聚合物制作技术成本大、技术要求较高。

2" 毒死蜱检测方法

我国针对土壤中农药残留量的检测发布了诸多相关检测标准，常用的仪器多为气相色谱仪、液相色谱仪等，随着检测精度要求的提升，检测分析主要向色谱及其质谱联用、色谱-多级质谱或高分辨质谱联用技术快速发展，实现了土壤毒死蜱准确定量的分析要求。

2.1" 气相色谱法（Gas Chromatography，GC）

GC是色谱法的一种，以气体作为流动相，常用作有机磷农药、有机氯农药及拟除虫菊酯杀虫剂类的化学残留检测，也是土壤中毒死蜱检测最普遍的一种方法。詹红林等[18]运用气相色谱-电子俘获器（GC-ECD）测定稻田土壤中的毒死蜱，回收率为95.26％，RSD为4.83％。彭思雅等[19]建立了气相色谱-火焰光度检测器（GC-FPD）检测甘蔗土壤中的毒死蜱残留分析方法，平均回收率86.2%～107.6%，RSD为3.1%～5.9%，检出限和定量限均为10 μg·kg-1。周丹辉[20]用QuEChERS-GC测定土壤中毒死蜱残留量，平均添加回收率为89.5%。左珍光等[21]用CG-FPD测定甘蓝土壤中的毒死蜱残留量，添加回收率85.37%～118.27%，RSD为2.88%～10.81%，检出限10 μg·kg-1，最小检出量为1.0×10-11 g。吴爱美[22]研究分析毒死蜱在薏苡仁及其土壤中的残留时，用CG-ECD检测器检测毒死蜱，平均回收率为86.88%～97.43%，RSD低于5%，该法最低检测浓度0.1 μg·kg-1，最小检出量为1.0×10-12 g。黄素芳等[23]采用气相色谱研究毒死蜱在蕹菜及土壤中的残留，平均回收率分别为95.33%～110.39%，RSD为1.76%～5.83%。

可以看出，GC选择合适的前处理方法和检测器，能有效消除干扰、检测灵敏度高、样品用量少、分析速度快、操作简单，是土壤中毒死蜱测定的理想方法。但检测器提供的信息有限，只反应分析柱上的保留时间和检测器的响应情况，不能对样品直接定性。

2.2" 高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）

HPLC是色谱法的重要分支，采用高压输液系统，将单一溶剂或混合溶剂、缓冲液等流动相泵入色谱柱，在固定相中分离后进入检测器进行检测。韩智广等[24]研究毒死蜱在玉米等作物田土壤中的降解及环境风险时，采用HPLC测定毒死蜱含量。Zhang等[25]建立了苹果和土壤样品中毒死蜱残留的HPLC分析方法，平均添加回收率为92.9%～100.3%。刘寒冰等[26]采用HPLC研究土壤中毒死蜱的降解与生态风险，加标回收率80.38%～103.28%，RSD为2.52%～9.28%，检出限为40 μg·kg-1。

HPLC操作简单、设备成本相对低廉，但流动相在柱子以外，如进样器、柱接头、连接管和检测池等若流型发生变化，目标物质发生扩散或滞留，都会显著导致色谱峰变宽，降低柱效率，从检出限量值可以看出，HPLC检测器灵敏度不及GC。

2.3" 酶联免疫吸附法（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）

ELISA是将抗原或抗体固定在固定相上，以抗原和抗体的特异性结合引发的酶催化反应，实现目标物定量检测。魏茂琼等[27]优化了可快速检测环境中毒死蜱的间接竞争ELISA试验条件，抗体与抗原决定簇结构相近的甲基毒死蜱交叉反应率为62.58%，回收率在70%～110%之间，RSD在11%以内，检出限5.1 μg·L-1。

ELISA可测至皮摩尔（pmol）级别，特异性强、灵敏度高，操作简单，对检测专业性及反应环境要求不高，反应迅速，是实现快速毒死蜱残留检测的有效方法，更适合大批量样品筛查，实现对基质中毒死蜱残留的现场监测。但反应体系中抗体浓度、反应时间、提取溶剂和酶的影响等都对结果影响较大，需要优化反应条件来达到检测要求。

2.4" 气相色谱-质谱法（Gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）

GC-MS由气相色谱仪和质谱仪串联组成，样品混合物经GC气化、分离后由载气按保留时间顺序依次输送进入质谱仪，经离子源电离后，在加速电场作用下形成不同质荷比的带电离子束，再由质量分析器按质荷比进行分离，最终形成用于定性和定量分析的色谱图。余磊等[28]建立了基于全二维气相色谱-四极杆飞行时间质谱法检测土壤中毒死蜱的方法，实现了杂质与目标物的有效分离，该法回收率为93.0%，RSD为6.9%，检出限0.3 μg·L-1。

GC-MS兼具了GC分离效率高和MS定性能力强的优势，GC作为进样系统，能有效控制质谱进样量，避免质谱仪受污染。GC-MS分析快速、性能稳定、易于操作、检出限低，是最通用的、灵敏度极高的色谱检测方法，能够准确分析土壤中毒死蜱农药残留，可以实现土壤中农药残留的高通量快速筛查。缺点是定量分析是在定性分析的基础上进行，定量前要建立好准确的定性离子，选好保留时间段，提取离子色谱峰进行积分，易受线性范围、基质效应导致的保留时间漂移等影响。

2.5" 液相色谱-质谱法（High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，HPLC-MS）

HPLC-MS以液相色谱作为分离系统，质谱为检测系统，同时具备了液相色谱优异的分离能力与质谱高灵敏度、高选择性的检测能力。张皓然等[29]采用液相色谱质谱联用仪检测土壤样品中的毒死蜱，检出限26.9 μg·kg-1，证明此方法可用于土壤中毒死蜱的定性、定量检测。

液质联用同样体现了色谱和质谱的优势互补，但HPLC-MS用于土壤中农药残留的检测，抗干扰能力相对较差，操作过程相对繁琐，且仪器成本较高。

2.6" 气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）

GC-MS/MS将GC与MS联合使用，依据各组分相对分子量和分子结构的差异进行检测的方法。经一级质谱扫描后形成的子离子进入二级质谱，使目标离子进入检测器进行检测。张文童等[30]通过GC-MS/MS同时分析白蚁预防工程土壤中毒死蜱残留，平均添加回收率为81.8%～89.9%，RSD为6.85%～10.54%，检出限2 μg·kg-1。姚杰等[31]运用GC-MS/MS分析了土壤中19种农药残留，毒死蜱平均回收率分别为103％，RSD为3.3％，方法定量限5 μg·kg-1。

运用两级或多级的串联质谱系统，操作简单，快捷方便，是目前最具有选择性、有最高灵敏度的色谱检测方式之一，所以应用时优于其他色谱检测，在土壤中毒死蜱的定性、定量方面更有优势。GC-MS/MS可建立高通量农药残留检测方法，有助于开展农药残留快速检测[32]。

2.7" 液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）

LC-MS/MS利用液相色谱系统将待测物质分离后接入质谱体系。秦信先等[33]研究毒死脾在小麦土壤中的消解动态时，采用LC-MS/MS同时测定毒死脾及其代谢物在土壤中的残留量，该方法回收率73.7%～80.5%，RSD为2.3%～3.8%，定量限和检出量分别为10 μg·kg-1， 3.3 μg·kg-1。

LC-MS/MS可以有效地消除内源性物质、同分异构体、其他代谢物的干扰，具有灵敏度高、选择性强、准确性好等特点，更适合样品种小分子物质的定量检测。

2.8" 超高压液相色谱－静电场轨道阱高分辨质谱法（UHPLC-Orbitrapa MS）

UHPLC在HPLC的基础上对扩散体积、耐受压力、色谱柱等进行了优化，使之能够匹配2.5～3.5 μm颗粒度色谱柱，结合Orbitrapa MS使检测分辨率更好、稳定性更强、灵敏度更高，能满足痕量检测需求。师荣光等[34]研究毒死蜱施药前后，土壤中毒死蜱等11种常见农药的残留变化趋势，采用超高压液相色谱－静电场轨道阱高分辨质谱进行分析，毒死蜱添加回收率68.4％～102.4％，RSD小于10.5％，方法定量限范围为0.6～4 μg·kg-1。

UHPLC-Orbitrapa MS仪器稳定性好，采用颗粒更小的固相色谱柱不仅可以实现更高的分辨率，还能缩短分析耗时，具有较宽的动态定量范围，能够完成低浓度和高浓度含量样品的精确定量。

3" 结论

目前，对毒死蜱等农药的准确定量分析只能依赖大型仪器在实验室内进行，但色谱法检测成本高、检测速度慢、不适合快速初筛，随着对毒死蜱等农药残留的检测要求的不断提高，绿色、高效、简便、高通量以及微型化将是检测手段的努力方向。

富集效果更好的前处理技术的开发和选择，对复杂的环境样品中痕量农药的准确定性和定量至关重要。通过选取安全、高效、特异性强的萃取方法，优化反应环境，集成设备设施，更有利于实现样品的快速处理，更适合进行现场监测，环境样品前处理方法还有很广阔的发展空间。

现有的毒死蜱等农药残留的检测方法稳定性好，检测灵敏度高，样品用量少，在精度上能够满足农产品质量安全监测需求，但检测技术要逐渐向现场规模化监测靠近，要实现食品安全中污染物的快速和现场高通量监测，首先需要在设备设施上有更大的突破，能够满足现场检测的环境条件，要有更高的检测效能，缩短分析耗时，还要能达到更宽的动态定量范围，为农业高质量发展服务。

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