加速溶劑萃取-氣相色譜-負化學離子化質譜法測定土壤中有機磷農藥

林長青，張純淳，李鐘瑜，高 鵬

1．上海市普陀區環境監測站，上海 200062

2．島津企業管理(中國)有限公司，上海 200052

有機磷農藥具有廣譜高效、殘留期短、價格低廉等特點，是我國使用范圍最廣，使用量最大的一類農藥。土壤中的殘留農藥可以通過食物鏈的方式轉移，直接危害人類的健康［1］。因此，建立合適的土壤中有機磷農藥分析方法，具有非常重要的意義。

索氏提取、機械振蕩提取、超聲波萃取等［2］是目前從固態樣品中提取有機磷農藥的幾種主要前處理方法。傳統索氏提取或機械振蕩提取，操作煩瑣、耗時長、溶劑用量大、對人體健康造成危害［2-4］。加速溶劑萃取(ASE)是近幾年發展起來的一種新型前處理技術，它采用高溫高壓模式，增強溶劑的穿透能力，增加物質溶解度和溶質擴散效率，具有回收率高、用時短、選擇性好、干擾小、溶劑用量少及自動化程度高等優點，在環境樣品分析中得到了廣泛應用［4-7］。有研究表明［8-10］，對于敵敵畏、樂果、久效磷、二嗪農等幾種不穩定的農藥，ASE方法的回收率可達到80%以上。

氣相色譜法(GC)是有機磷農藥的常用檢測方法，但只能依據保留時間來定性，樣品基質復雜時，抗干擾能力較差［11-13］，會造成結果的假陽性。而使用氣相色譜-電子轟擊質譜法(GC-EI-MS)進行檢測時，雖然能較好地對有機磷農藥進行定性和定量分析，但容易受到試樣基體的干擾而降低方法的靈敏度［7，14-16］。尤其是當基質較為復雜的情況下，產生的碎片離子峰較多，所以檢測較低含量的農藥有一定困難。負化學電離(NCI)作為一種軟電離技術，通過將四級桿分析器的電壓反相，能夠選擇負離子，是一種靈敏度高、選擇性強的電離技術［17-21］。文章通過ASE萃取土壤中11種有機磷農藥，分別使用GC-EI-MS和GC-NCI-MS進行分析測定，并進行了2種方法的比較。

1 實驗部分

1.1 儀器

GCMS-QP2010 Ultra型氣相色譜質譜聯用儀，配電子轟擊電離(EI)和NCI離子源，日本;Rtx-5Sil MS石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，美國;ASE350型加速溶劑萃取儀，配34 mL萃取池，美國;Hei-VAP型旋轉蒸發儀，德國;載氣為99.999%氦氣，輔助氣為99.999%氮氣，NCI反應氣為99.999%甲烷氣。

1.2 標準溶液及試劑

丙酮、正己烷：農殘級，美國;無水硫酸鈉：分析純，江蘇;硅藻土：粒徑550μm，美國;11種有機磷標準溶液(敵敵畏、甲拌磷、樂果、二嗪農、甲基對硫磷、馬拉硫磷、對硫磷、殺撲磷、殺蟲畏、丙溴磷、乙硫磷)：質量濃度為1 000 μg/mL，美國。用丙酮配制成100 μg/mL儲備液，儲存于冰箱中，使用前用丙酮稀釋成適當濃度的標準溶液。

1.3 樣品前處理

稱取20 g土壤樣品，與適量硅藻土混合均勻后裝入萃取池中。萃取溶劑為正己烷-丙酮(體積比1∶1，下同)混合溶劑，萃取溫度為80℃，加熱時間為5 min，靜態時間為5 min，洗脫時間為120 s，循環次數為2次。按上述條件萃取后，加入少量無水硫酸鈉干燥。萃取液用旋轉蒸發儀在40℃水浴中旋蒸至近干，再用丙酮定容至1 mL，轉移至進樣小瓶，待測。

1.4 儀器條件

進樣口溫度250℃，進樣量1 μL，不分流進樣;載氣控制模式為恒線速度40 cm/s;柱溫程序為50℃保持1 min，以25℃/min的速率升溫至120℃，再以10℃/min的速率升溫至230℃，保持1 min，最后以20℃/min的速率升溫至300℃，保持2 min。

離子化方式為EI和NCI;離子源溫度230℃;色譜-質譜接口溫度280℃;溶劑延遲時間5 min;采集方式為選擇離子掃描模式(SIM)，外標法定量。

2 結果與討論

2.1 加速溶劑萃取條件的優化

2.1.1 萃取溶劑的選擇

分別選擇了丙酮、正己烷-丙酮(1∶1)、二氯甲烷-丙酮(1∶1)作為萃取溶劑。實驗結果表明，用二氯甲烷-丙酮(1∶1)與正己烷-丙酮(1∶1)分別作為萃取溶劑時，萃取效率基本相當，且均優于純丙酮。綜合考慮試劑毒性和萃取效率2個方面因素，以正己烷-丙酮(1∶1)混合溶劑作為萃取溶劑。

2.1.2 萃取溫度和時間的選擇

有機磷農藥的穩定性較差，較高溫度下(100℃)或加壓時間較長(10 min)時，會發生分解［22］。因此萃取溫度和靜態時間分別選取了60、80℃和5、8 min進行加標回收率比較，最終確定萃取溫度80℃，靜態時間8 min。敵敵畏的回收率均較低，即使降低萃取溫度至60℃，回收率提高也不明顯。這主要是由于敵敵畏極易揮發，在氮吹濃縮過程中造成了損失［23］。當改用旋轉蒸發儀在真空密閉條件下對萃取液進行濃縮時，敵敵畏的回收率可達到80%以上。

2.2 特征離子的選擇

EI法對大部分化合物都有響應，且在離子化過程中，樣品分子會碎裂成若干碎片離子，色譜圖較復雜。而NCI法主要生成分子離子峰，且NCI法只對含電負性基團的化合物有響應，對其他化合物沒有響應，選擇性較強，所以NCI法的色譜圖較純凈。分別用EI法和NCI法分析了質量濃度為10 μg/L的有機磷農藥的混合標準溶液，得到各自的總離子流圖，見圖1。

圖1 有機磷農藥標準溶液(10 μg/L)的總離子流圖

在選定的實驗條件下，首先通過全掃描方式得到總離子流圖，然后根據分析物的質譜圖選擇相應的特征離子進行選擇離子掃描，目標化合物的特征離子見表1?？梢钥闯觯瑢τ谕瑯訚舛鹊臉藴嗜芤?，NCI法的靈敏度高于EI法，基質的干擾也減少了。

表1 各組分名稱、保留時間及特征離子

2.3 反應氣的壓力調節

實驗選擇甲烷作為NCI法的反應氣。實驗結果表明，甲烷氣的壓力與儀器靈敏度關系密切。甲烷氣的壓力越大，儀器靈敏度越高。考慮到甲烷氣壓力升高，會降低質譜的真空度，最終調節反應氣的壓力為400 kPa。在此壓力條件下，儀器的靈敏度較高，質譜的真空度保持在2×10－3Pa左右。

2.4 線性回歸方程

將標準溶液配制成質量濃度為10、20、50、100、200、500 μg/L 的標準曲線，用 EI法進行分析，以各組分的峰面積(y)對質量濃度(x)繪制EI法的標準曲線。將標準溶液配制成質量濃度為0.5、1、2、5、10 μg/L 的標準曲線，繪制 NCI法的標準曲線。從表2可見，在相應的濃度范圍內，2種方法的線性良好，相關系數均大于0.998。

表2 有機磷農藥的線性方程、相關系數

2.5 方法檢出限

根據標準偏差計算方法檢出限(MDL)，平行實驗7次，按選定方法進行萃取和檢測，以5.0×10－4mg/kg的空白土壤加標計算EI法的檢出限，以2.5×10－5mg/kg的空白土壤加標計算NCI法的檢出限。從表3可以看出，對11種有機磷農藥，NCI法的最低檢出限為5.0×10－6～2.0×10－5mg/kg。與EI法相比，可降低一個數量級。

2.6 加標回收率測試

取空白土壤樣品20 g，以低、中、高3個水平，加入不同濃度有機磷農藥混合標準溶液，按照前處理步驟和儀器工作條件進行分析測定，每種濃度加標樣平行分析5次，計算加標回收率和標準偏差結果見表4、表5。

表3 方法檢出限的比較 mg/kg

表4 NCI法有機磷農藥的回收率及重現性結果 %

表5 EI法有機磷農藥的回收率及重現性結果

3 結論

采用EI法和NCI法分析有機磷農藥均能滿足分析需求。GC-EI-MS由于不需要甲烷作為反應氣，操作相對簡單，適用性強。GC-NCI-MS分析有機磷農藥，檢出限可降低一個數量級，且選擇性較強，特別適用于土壤中痕量有機磷農藥殘留的分析。由于分析成本較高，目前GC-NCI-MS的應用還不廣泛。但對于含有電負性基團的有機磷農藥來說，GC-NCI-MS可用于該類化合物的痕量檢測，是農藥殘留分析領域非常有發展前景的分析方法。

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