懸浮固化液相微萃取-氣相色譜聯(lián)用測定水樣中酰胺類除草劑殘留
2012-04-12 00:00:00常青云周欣高書濤臧曉歡王春王志
分析化學 2012年4期
摘 要 將懸浮固化液相微萃取技術(shù)（SFOLPME）與氣相色譜電子俘獲檢測（GCECD）聯(lián)用，建立了高靈敏分析水樣中7種酰胺類除草劑殘留的新方法。對影響萃取效率的諸因素，如萃取劑的種類及其體積、萃取時間和攪拌速率等進行了優(yōu)化。在優(yōu)化條件下， 7種酰胺類除草劑的富集倍數(shù)達875～1546倍，以α六六六為內(nèi)標，甲草胺、乙草胺、異丙甲草胺、丁草胺和丙草胺濃度在0.50～100.0 g/L（S/N＝3）范圍內(nèi)。本方法已應(yīng)用于河水、自來水和水庫水等實際水樣的分析，平均加標回收率在89.5%～112.5%之間，相對標準偏差在4.5%～7.3%之間。本方法操作簡便、靈敏、富集倍數(shù)高，可滿足水樣中酰胺類除草劑殘留的檢測要求。
關(guān)鍵詞 氣相色譜； 懸浮固化液相微萃取； 酰胺類除草劑； 水樣
1 引 言
酰胺類除草劑對多種禾本科雙子葉植物具有較強的殺毒作用\\，主要防治作物田中一年生禾本科雜草及小粒種子闊葉雜草。由于該類藥劑具有殺草譜廣、效果突出、價格低廉和施用方便等優(yōu)點， 近年來使用十分廣泛，其中乙草胺、甲草胺和丁草胺在國際市場中的銷售量最大\\。然而，乙草胺和丁草胺具有弱的基因毒性\\，乙草胺被美國環(huán)境保護局定為B2類致癌物；大鼠體內(nèi)實驗研究表明，酰胺類除草劑通過一系列酶反應(yīng)會生成具有致癌作用的二烷基醌亞胺\\。由于酰胺類除草劑具有相對較高的水溶性和相對較低的土壤吸附常數(shù)，所以施到農(nóng)田的酰胺類除草劑容易通過滲透轉(zhuǎn)移到淺層地下水，或隨農(nóng)田排水、雨水徑流進入地表水，破壞生態(tài)環(huán)境和危害人類健康。我國2007年7月1日開始實施的《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB57492006）已將甲草胺列為檢測項目，其限值為0.02 mg/L。世界衛(wèi)生組織（WHO）制定的《飲用水水質(zhì)標準》中規(guī)定飲用水中丙草胺濃度應(yīng)低于10 g/L。
目前，酰胺類除草劑殘留量的分析方法主要有氣相色譜法（GC）\\、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法（GCMS）\\，液相色譜法（HPLC）\\和免疫分析法\\等。常用于酰胺類除草劑樣品的前處理方法有液相萃取法\\、固相萃取法\\、加速溶劑萃取法\\ 、固相微萃取法\\ 、懸滴微萃取法\\ 和分散液相微萃取法\\等。但是，這些傳統(tǒng)的或新興的方法均存在一些缺陷，如固相微萃取法使用的萃取頭較昂貴，多次使用存在交叉污染的問題；懸滴微萃取法的液滴在萃取過程中易損失，需要精確的人工操作，準確度較差；分散液相微萃取法的萃取劑不易收集，且使用的萃取劑大多是毒性較大的鹵代烴等。
2007年，Yamini\\等首次提出懸浮固化液相微萃取（Liquidphase microextraction method based on solidification of floating organic droplet， SFOLPME）技術(shù)，在樣品溶液中加入適量萃取劑，恒溫攪拌一定時間后，轉(zhuǎn)移至冰水浴中，使萃取劑固化，取出萃取劑待其液化后直接進樣分析。該方法是一種操作簡單、靈敏度高、富集效果好，且環(huán)境友好的新型樣品前處理方法，并迅速得到廣泛應(yīng)用\\。本研究將懸浮固化液相微萃取與氣相色譜聯(lián)用建立了測定水樣中7種酰胺類除草劑甲草胺、乙草胺、異丙甲草胺、丙草胺、丁草胺、敵稗和殺草丹（結(jié)構(gòu)見圖1）殘留的新方法，將其應(yīng)用于河水、自來水和水庫水等實際樣品分析，結(jié)果令人滿意。 圖1 7種酰胺類除草劑的化學結(jié)構(gòu)
Fig．1 Chemical structure of seven herbicides studied
2 實驗部分
2.1 儀器與試劑
GC9790Ⅱ毛細管氣相色譜儀（中國福立公司），配有電子俘獲檢測器（ECD）；恒溫磁力攪拌器（浙江省金壇市醫(yī)療儀器廠）。
α六六六、甲草胺、乙草胺、異丙甲草胺、丙草胺、丁草胺、敵稗、殺草丹（濃度均為100.0 mg/L， 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所）。丙酮、正十二醇、正十一醇和十六烷等有機溶劑均為國產(chǎn)分析純，水為二次蒸餾水。將7種100.0 mg/L的酰胺除草劑標樣溶液用水稀釋成5.0 mg/L的混合標準溶液。內(nèi)標α六六六用水稀釋成濃度為1.0 mg/L的儲備液。
2.2 色譜條件
KB5石英毛細管色譜柱（30 m×0.32 mm×0.25 m，5%苯基二甲基聚硅氧烷柱）；進樣口溫度270 ℃；檢測器溫度280 ℃；柱溫采用程序升溫，初始溫度70 ℃，保持1 min，以15 ℃/min升至200 ℃，保持1 min，又以5 ℃/min升至270 ℃，保持12 min；載氣：高純N2 （≥99.999%），流速3.0 mL/min，尾吹氣30 mL/min；進樣模式：前1 min采用不分流模式，然后再采用分流模式，分流比 1:10，進樣量為1
L正十二醇加到樣品溶液中，在50 ℃下以1400 r/min密封攪拌15 min，使待測物充分富集到萃取劑中，萃取結(jié)束后將樣品瓶轉(zhuǎn)移至冰水浴中，冷卻，待萃取劑固化之后用特制的藥匙將其取出，在室溫下即可融化，用微量進樣器吸取1
3 結(jié)果與討論
3.1 萃取劑及其體積的選擇
在懸浮固化液相微萃取中萃取劑的選擇非常重要。一般萃取溶劑需滿足以下基本條件：（1）萃取溶劑與水不互溶并不易揮發(fā)；（2）待測物在萃取溶劑中有較高的溶解度；（3）萃取溶劑與待測物的色譜峰有良好的分離度；（4）萃取溶劑的熔點要接近室溫（10～30 ℃）。基于以上考慮，本實驗分別考察了正十一醇（熔點13～15 ℃）、正十二醇（熔點23～25 ℃）及十六烷（熔點17～19 ℃）對水樣中7種酰胺類除草劑的萃取能力，結(jié)果表明，正十二醇的萃取效果最好。
考察了正十二醇的體積在5～25 L范圍內(nèi)對萃取效率的影響。結(jié)果表明：萃取效率隨萃取劑體積的增加而略有提高，但是萃取劑體積增加后使得到的萃取相中被分析物的濃度降低，導致萃取過程的富集倍數(shù)的下降，而當萃取劑體積低于10
L。
3.2 萃取溫度的影響?yīng)?/p>
從動力學角度分析，萃取溫度的升高有利于待分析物從樣品溶液向萃取劑擴散，因此可以提高萃取速度。本實驗考察了在20～60 ℃范圍內(nèi)溫度對萃取效率的影響，結(jié)果表明，溫度在60 ℃時的萃取效率比50 ℃略高； 但是溫度越高樣品瓶內(nèi)壓力越大， 萃取體系越不穩(wěn)定。因此， 本實驗選擇萃取溫度為50 ℃。
3.3 攪拌速率的影響?yīng)?/p>
攪拌速率是影響萃取效率和萃取時間的一個重要因素。有效的攪拌可加速分析物的擴散速度并減小擴散層的厚度，從而可縮短達到平衡的時間而提高萃取效率。本實驗考察了不同攪拌速率（400～1400 r/min）對萃取效率的影響。結(jié)果表明攪拌速率越高萃取效果越好，所以攪拌速率選擇為1400 r/min。
3.4 萃取時間的選擇
液液萃取是分析物在樣品溶液與萃取溶劑之間的分配平衡過程。為了保證在萃取時間內(nèi)待測物在有機溶劑和樣品溶液中達到或接近平衡，使待測物最大程度地進入到萃取溶劑中，本實驗考察了萃取時間（3～20 min）對萃取效率的影響。結(jié)果表明，萃取時間超過15 min， 萃取效率增加緩慢。綜合考慮萃取效率與萃取時間，選擇的萃取時間為15 min。
3.5 離子強度的影響?yīng)?/p>
通過向待測溶液中加入NaCl（1%～5%）的方法考察了離子強度對萃取效率的影響。NaCl加入量對萃取效率基本沒有影響，而且鹽含量的增加會延長萃取溶劑固化的時間。但是， 不加鹽時每次萃取后得到的十二醇體積不穩(wěn)定，加鹽后得到的體積基本保持一致，所以，增加離子強度有利于提高萃取的穩(wěn)定性。這可能主要是由于鹽析的作用，加鹽后降低了萃取溶劑的溶解度，有利于萃取溶劑與水相的分離。綜合考慮，選擇加入2% NaCl。
3.6 溶液pH值的影響?yīng)?/p>
溶液的pH值是影響萃取效率的重要因素之一。本實驗用HCl和NaOH調(diào)節(jié)樣品溶液的pH值，在pH 2～10的范圍內(nèi)考察了pH值對萃取效率的影響。如圖3所示，pH值的變化對各種除草劑的萃取效率影響各不相同：在考察的pH范圍內(nèi)，乙草胺、異丙甲草胺和丙草胺的萃取效率隨pH的增大而小幅下降；丁草胺和敵稗的萃取效率在pH值2～5范圍內(nèi)逐漸升高，在pH值5～7范圍內(nèi)基本不變，在pH 7～10范圍內(nèi)下降；甲草胺和殺草丹的萃取效率在pH 2～7范圍內(nèi)基本不變，而后開始下降。綜合考慮7種酰胺類除草劑的萃取效率，選取pH 5～7較為合適。考慮到實驗所測水樣的pH值通常在6～7范圍內(nèi)，所以本實驗無需調(diào)節(jié)溶液的pH值。
3.7 方法的準確度、線性范圍、富集倍數(shù)和檢出限
在優(yōu)化的實驗條件下，對系列濃度標準溶液進行萃取和測定，結(jié)果見表1。
