地表水中有機磷農殘測定的前處理方法比較

陳 燁，許秀艷，王 超，滕恩江，呂怡兵

（中國環境監測總站，北京 100012）

地表水中有機磷農殘測定的前處理方法比較

陳 燁，許秀艷，王 超，滕恩江，呂怡兵

（中國環境監測總站，北京 100012）

分別采用液液萃取法和固相萃取法提取地表水樣品中的有機磷農藥殘留。液液萃取法的方法檢出限為0.05～0.2ng/mL，加標回收率為86%～103%，相對標準偏差為2%～7%；固相萃取法的方法檢出限為0.03～0.05ng/mL，加標回收率為49%～118%，相對標準偏差為5%～18%。液液萃取法處理不同類型基體水樣的測試穩定性較好，固相萃取法則對于潔凈環境水體中痕量有機磷農藥殘留的富集更為適用。

地表水；有機磷農藥；液液萃取；固相萃取

0 引言

自20世紀80年代我國禁止有機氯農藥的生產和使用后，有機磷農藥因其價格低廉、高效廣譜等特點，在農業生產中的使用量大增，從而使得有機磷農藥成為了主要的環境污染物之一。早在90年代初，有機磷農藥就被列入了我國“水中優先控制污染物”黑名單[1]。

目前，國內外有關水體中有機磷農藥殘留分析的研究報道很多，涉及到的前處理方法也越來越多、越來越先進，但是液液萃取法和固相萃取法作為比較簡單易行的前處理方法，在實際工作中仍具有不可替代的重要地位。

液液萃取法適用性強、不需要復雜設備，因此在基層環境監測工作中應用的時間最長、范圍最廣[2-4]。固相萃取法有機溶劑用量少、自動化程度高，可同時對樣品中的目標物進行萃取、富集及純化，在環境水體樣品前處理中也得到了廣泛應用[5-7]。

現在關于前處理方法的研究大多針對單獨的某一種方法開展，而針對不同方法提取效果的比對研究很少。本研究分別采用液液萃取法和固相萃取法測定地表水樣品中的有機磷農藥殘留量，并對兩種方法的處理效果進行了初步比較，為地表水樣品測試過程中前處理方法的選取提供參考依據。

1 實驗材料與方法

1.1 儀器與試劑

7890氣相色譜儀及火焰光度檢測器（美國Aglient

公司）；Autotrace workstation固相萃取儀（美國Caliper公司）；Oasis HLB固相萃取小柱（6cm3/500mg，美國waters公司）；N-EVAP 111氮吹儀（美國Organomation公司）；RE-111旋轉蒸發儀（瑞士Buich公司）；EYELA MMV-1000W振蕩器（日本東京理化器械株式會社）。

敵敵畏、內吸磷、樂果、甲基對硫磷、馬拉硫磷、對硫磷（100μg/mL，百靈威公司）。敵百蟲（100μg/mL，農業部環境保護科研監測所）；二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮和甲醇等有機溶劑均為農殘級；氯化鈉、無水硫酸鈉為分析純（400℃焙燒6h后備用）。

1.2 儀器分析條件

DB-35MS（30 m×0.32 mm×0.25 μm）和HP-5（30 m×0.32mm×0.25 μm）色譜柱；載氣為高純氮氣；柱流速1.0 mL/min；進樣口溫度200℃；程序升溫方式為35℃保持0.75min，以15℃/min升溫到250℃并保持4min。FPD檢測器：溫度250℃，氫氣75mL/min，空氣100mL/min。不分流進樣；進樣量1μL；外標法定量。

1.3 樣品前處理

1.3.1 液液萃取法

調節水樣pH至6.50，并轉移至分液漏斗中，加入60mL二氯甲烷，振蕩后靜置分層，有機相經無水硫酸鈉脫水后收集于潔凈容器中。合并二次的萃取液，氮吹濃縮，定容至1mL，待測。

上述經過萃取的水相調節pH至9.60后，于50℃水浴中振搖反應15min。待水樣冷卻至室溫后，調節pH至6.50，轉移至分液漏斗中，同上述步驟萃取濃縮后，待測[8-9]。

1.3.2 固相萃取法

固相萃取柱的選擇：由于涉及的目標物極性差別較大，故選用了具有親水-親脂平衡化學結構的HLB柱。這種特別的結構為增強小柱對極性物質的保留提供了優異的反相保留容量。

活化：依次用10 mL乙酸乙酯、甲醇和水活化小柱。

上樣：保持水流以5mL/min的速度連續通過活化后的小柱，然后用高純氮氣吹干小柱。

洗脫：用12mL的乙酸乙酯浸泡、洗脫小柱。洗脫液濃縮定容后，待測。

2 結果與討論

2.1 敵百蟲的特殊性

本研究涉及的幾種有機磷農藥組分中，敵百蟲具有其特殊性。

首先，敵百蟲的極性大、水溶性強。表1列出了各目標組分的溶解度[10-11]。對于在水中溶解度大的組分，直接用二氯甲烷液液萃取的提取率為零[12]。其次，敵百蟲具有熱不穩定性，在氣相色譜分析過程中極易發生分解，且分解產物之一為敵敵畏，影響敵敵畏和敵百蟲兩種組分的定量準確性[13-14]。

表1 有機磷農藥的溶解度（25℃）

鑒于上述原因，在液液萃取法測定敵百蟲時，采取間接方法，將敵百蟲轉化成敵敵畏后再進行測定。固相萃取法時，即使選用了對極性物質保留能力大大增強的HLB小柱，仍無法有效富集敵百蟲[15]。因此，后續固相萃取法中將不再涉及該物質的測定。

2.2 分離效果

經DB-35MS柱測定得到的有機磷農藥標準品的色譜圖如圖1所示。其中，內吸磷存在內吸磷-O和內吸磷-S兩種異構體。敵百蟲采用間接測定的方法，其在譜圖上不再單獨出峰。由于單柱氣相色譜法易出現假陽性誤判的情況，必要時可選用HP-5柱作為確證柱，以保證定性定量的準確性。

圖1 有機磷農藥標準品的色譜圖

2.3 校準曲線

以峰面積（y）對質量濃度（x）繪制校準曲線，目標組分的校準曲線的線性關系良好。內吸磷定量時取兩種異構體之和。敵百蟲經下式換算后得到其含量。

式中：C2——樣品中敵百蟲的含量，μg/mL；

C1——樣品中由敵百蟲轉化生成的敵敵畏的含量，μg/mL；

0.86 ——敵敵畏、敵百蟲的分子量之比[8-9]。

2.4 檢出限

液液萃取法和固相萃取法的方法檢出限如表2所示。兩種方法的檢出限基本相當，且都遠低于國家標準中的限值規定。

表2 方法檢出限（LOD）

2.5 精密度和準確度

向空白水樣中添加兩個濃度水平的有機磷農藥標準樣品，分別按“1.3”所述的兩種前處理方法進行實驗，得到的結果如表3和表4所示。液液萃取法的加標回收率為86%～103%，相對標準偏差為2%～7%；固相萃取法的加標回收率為49%～118%，相對標準偏差為5%～18%。

比較兩個加標濃度水平，液液萃取法的精密度和準確度均優于固相萃取法的結果。說明液液萃取雖然有著步驟繁瑣、溶劑用量大等缺點，但是作為經典的前處理方法，其測定結果的穩定性較好。

表3 空白水樣中有機磷農藥的加標回收率（R）和相對標準偏差（RSD）（加標量0.1mg·L-1）

表4 空白水樣中有機磷農藥的加標回收率（R）和相對標準偏差（RSD）（加標量1.0mg·L-1）

2.6 實際水樣測定

選取了3種不同類型的地表水樣品進行前處理方法的比對實驗。水樣中均未檢出目標物，對樣品進行加標回收實驗，結果如表5所示。不考慮敵百蟲，液液萃取法的加標回收率為70%～120%，固相萃取法的加標回收率為51%～124%。

水樣基體的差異性會對實驗結果產生重要影響。

液液萃取法處理實際樣品的過程中，常會出現乳化現象。樣品基體越復雜，出現乳化現象的幾率越大、程度越嚴重。如果不能進行有效地破乳，則會直接影響目標物的提取富集效果。

固相萃取處理過程雖然避免了乳化現象的出現，但也存在影響目標物富集效果的樣品基體因素。實際水樣中微小的顆粒物、懸浮物都可能造成萃取柱中吸附劑的有效表面積大大減少，從而降低或阻礙吸附劑和目標組分之間的相互作用，導致小柱對目標物的富集能力變差，更嚴重的情況則會堵塞固相萃取裝置中液體運輸管路。對于潔凈的地表水樣品，一般可不經預處理直接固相萃取。否則就需要進行離心、過濾等預處理，但與此同時也可能帶來一定問題，如目標物損失、干擾物引入等。因此，固相萃取法更適用于潔凈地表水樣品的分析。

表5 實際地表水樣品加標回收率的測定結果（加標量0.4mg·L-1）

3 結束語

液液萃取法和固相萃取法均可用于地表水樣品中有機磷農藥殘留的測定。水樣基體會對實驗結果產生重要影響，測試前需根據樣品基體的情況選擇適宜的前處理方法。作為經典的前處理方法，液液萃取法處理不同基體地表水樣品的測試穩定性較好，而固相萃取法則對于潔凈環境水體中痕量有機磷農藥殘留的分析更為適用。

[1]周文敏，傅德黔，孫宗光.中國水中優先控制污染物黑名單的確定[J].環境科學研究，1991，4（6）：9-12.

[2]龔建中，車春玲.巖溶地下水中微量有機氯、有機磷農藥的氣相色譜測定[J].環境化學，1988，7（6）：52-57.

[3]季玉玲，王圣田，張喬，等.氣相色譜法測定水中有機氯、有機磷和氨基甲酸酯多農藥殘留[J].色譜，1992，10（2）：94-96.

[4]于鴻，黃聰，甘平勝，等.氣相色譜法測定水中7種有機磷農藥[J].中國衛生檢驗雜志，2008，18（1）：2258-2259.

[5]陳燁，許秀艷，呂怡兵，等.固相萃取-雙柱氣相色譜法測定水中多種有機磷農藥殘留[J].中國測試，2011，37（5）：53-55.

[6]Zhu X L，Yang J，Su Q D，et al.Selective solid-phase extraction using molecularly imprinted polymer for the analysis of polar organophosphorus pesticides in water and soil samples[J].Journal of Chromatography A，2005（2）：161-169.

[7]Angelo A D，Maria F，Pietro M，et al.Comparison of different sorbent for multiresidue solid-phase extraction of 16 pesticides from groundwater coupled wtih high-performance liquid chromatography[J].Talanta，2007，71（1）：25-30.

[8]國家環境保護總局.水和廢水監測分析方法[M].4版.北京：中國環境科學出版社，2002.

[9]GB 13192—1991水質 有機磷農藥測定 氣相色譜法[S].北京：中國標準出版社，1991.

[10]蔡道基.殺蟲劑環境毒理研究[M].北京：中國環境科學出版社，1998.

[11]祝海珍.敵百蟲殘留的萃取、分離與檢測的研究和重金屬離子的芯片毛細管電泳分離檢測[D].南京：南京農業大學，2008.

[12]江蘇省環境監測中心.地表水環境質量80個特定項目監測分析方法[M].北京：中國環境科學出版社，2009.

[13]于慧娟，蔡友瓊，李慶，等.色譜-質譜法研究敵百蟲在氣相色譜分析過程中產生的分解產物[J].色譜，2006，24（1）：23-25.

[14]于慧娟，蔡友瓊，沈曉盛，等.氣-質聯用技術研究敵百蟲在氣相色譜分析過程中的分解產物 [J].分析科學學報，2005，21（6）：655-657.

[15]Zhu H Z，Cui Y M，Zheng X W，et al.Determination of trace trichlorfon by high performance liquid chromotagraphy with UV detection based on its catalytic effect on sodium perborate oxidizing benzidine[J].Analytica Chemica Acta，2007（584）：166-171.

[16]GB 3838—2002地表水環境質量標準[S].北京：中國標準出版社，2002.

[17]GB 5749—2006生活飲用水衛生標準[S].北京：中國標準出版社，2006.

圖6 品質因數與信噪比之間的仿真曲線

參考文獻

[1]吳德剛，張宇波，曹立波.一種改進的模糊邊緣檢測算法[J].激光與紅外，2010，40（12）：1374-1377.

[2]Alshennawy A A，Aly A A.Edge detection in digital images using fuzzy logic technique[J].World Academy of Science，Engineering and Technology，2009（39）：178-186.

[3]張喜平，薛麗霞，王麗，等.一種改進的基于模糊推理的邊緣檢測算法[J].計算機工程，2010，36（14）：187-189.

[4]干宗良，齊麗娜.基于模糊推理的圖像放大算法[J].中國電子科學研究院學報，2010，5（5）：492-502.

[5]Aborisade D O.Novel fuzzy logic based edge detection technique[J].International Journal of Advanced Science and Technology，2011（29）：75-81.

[6]Kaur K，Mutenja V，Gill I S.Fuzzy logic based image edge detection algorithm in Matlab[J].International Journal of Computer Applications，2010，1（22）：57-60.

[7]賀忠海，王寶光.利用曲線擬合方法的亞像素提取算法[J].儀器儀表學報，2004，24（2）：195-197.

[8]Jin L H，Li D H.A switching vetor median filter basedon theCIELAB colorspaceforcolorimage restoration[J].Signal Pressing，2007，87（6）：1345-1356.

[9]徐旭東，周源華.基于小波距不變量的模式識別方法[J].紅外與毫米波學報，2000，19（3）：215-219.

[10]林海，姚蓓，張工力，等.閘瓦磨耗的圖像檢測方法[J].計算機工程與科學，2005，27（8）：38-40.

[11]Luthon F，Lievin M，Faux F.On the use of entropy power for threshold selection[J].Sinal Processing，2004，84（10）：1789-1805.

Comparison of pretreatment methods for determining organophosphorous pesticide residues in surface water

CHEN Ye，XU Xiu-yan，WANG Chao，TENG En-jiang，Lü Yi-bing
（China National Environmental Monitoring Centre，Beijing 100012，China）

Organophosphorous pesticides were extracted from surface water with liquid-liquid extraction（LLE）and solid-phase extraction（SPE）respectively.The limits of detection LLE were 0.05～0.2 ng/mL.And recoveries and relative standard deviations of spiked samples of LLE were 86%～103%and 2%～7%.Limits of detection SPE were 0.03～0.05 ng/mL.And recoveries and relative standard deviations of spiked samples of SPE were 49%～118% and 5%～18%.LLE method was suitable for determining trace organophosphorous pesticide residues in water samples with different matrix，while SPE was suitable for clean environmental water samples.

surface water；organophosphorous pesticide；liquid-liquid extraction；solid phase extraction

X824；X830.2；O657.7+2；TQ265.1

：A

：1674-5124（2014）01-0051-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.01.014

2013-01-03；

：2013-03-15

陳 燁（1983-），女，碩士，專業方向為環境監測分析技術及方法研究。