超高壓液相色譜—質譜法測定水中甲萘威的研究

姚宏武

（國家城市供水水質監測網西安監測站 陜西 西安 710082）

1 前言

甲萘威（又稱西維因）作為一種殺蟲劑用途廣泛，是一種廣譜高效低毒殺蟲劑，可用于水果、蔬菜、棉花、煙草等多種經濟作物，甲萘威具有觸殺及胃毒作用，能對人體免疫系統造成危害。作為農藥它很有可能隨著雨水進入地表徑流，以此水體作為飲用水水源就存在一定的風險，因此對其監測十分必要。

目前，我國地表水和生活飲用水中甲萘威的檢測手段中，國家標準方法為高壓液相色譜法和分光光度法。當水樣中甲萘威的濃度小于0.75mg/L時，高壓液相色譜法需要對樣品使用二氯甲烷溶劑進行多次萃取濃縮，然后進行分析測定，實驗過程中揮發在空氣中的二氯甲烷對操作者身體危害較大，并且隨之產生了大量的有機廢液。還有就是分光光度法，采用此法時，水樣中余氯對測定有干擾，水樣中甲萘威先要在堿性條件下水解成為1-萘酚，然后在酸性條件下，1-萘酚與對硝基氟硼化重氮鹽進行偶合反應生成橙色化合物，用分光光度法測定，分析過程復雜，分析步驟冗長，若水樣中甲萘威的濃度小于0.1mg/L，需先對水樣進行萃取濃縮（萃取濃縮過程和高壓液相色譜法相同），然后進行分析測定。這兩種方法都需要對水樣進行萃取濃縮處理，實驗過程中會產生大量有機廢液，而且實驗過程中使用大量的有機試劑會對操作人員身體健康造成危害，同時檢測過程復雜、步驟繁多、檢出限高。隨著經濟的發展，分析儀器科學技術的不斷進步，傳統分析方法包括一些國家標準參考方法已經不能適應當前分析領域對安全、高效、準確、環保等諸多方面提出的新要求，傳統分析方法的弊端日益明顯。本文采用超高壓液相色譜—質譜法測定水樣中甲萘威，采用對水樣進行膜過濾后直接進樣的方式，需要的樣品體積小，而且超高壓液相色譜—質譜儀器分析過程產生的有機廢液十分少，為普通液相色譜儀的1/10到1/5，分析速度快，分析所用時間為普通液相色譜儀的1/5到1/3。所有這些，較好地解決了傳統分析方法所面臨的問題，具有檢出限低、有機試劑用量少、分析時間短的優勢。加之，質譜分析是以物質的z/m為基礎，通過檢測未知物的特征碎片離子進行定性、定量分析。傳統高壓液相色譜法是通過對目標組分在系統中的保留時間和國家標準樣品在系統中的保留時間做對比，來進行定性、定量分析，當樣品中有未知組分和目標組分出現共流出現象時，會出現假陽性檢測結果，而當未知樣品中目標組分的保留時間由于種種原因提前或者推后時，由于色譜缺乏進一步的確認手段往往會出現假陰性的檢測結果。質譜分析很大程度上避免了假陽性或假陰性檢測結果的出現，因此，采用超高壓液相色譜—質譜法對水樣中有機物進行測定逐漸被廣泛認可，正在成為分析領域研究的熱門方向。

2 實驗部分

2.1 儀器和試劑

超高壓液相色譜-質譜儀（UPLC-MS）： 美 國 Waters Aquity UPLC+TQD液質聯用儀；超聲波清洗機；注射器（10mL）；內嵌0.22μm濾膜的過濾頭；棕色進樣小瓶及蓋（2mL）；移液槍：1mL一支、100μL一支；溶劑過濾裝置；99.99%高純氮氣。

試劑：乙腈（進口Fisher農藥殘留級試劑）；甲酸；純水（經0.22μm濾膜過濾后使用）

標準樣品：甲萘威標準物質（濃度100μg/mL）。

2.2 實驗方法

2.2.1 樣品采集與保存

水龍頭采樣應先打開水龍頭排水少頃，以保證采集的樣品具有代表性。用玻璃磨口瓶采集樣品，如不能馬上分析，需將樣品放入4℃冰柜中保存。

2.2.2 樣品前處理

用樣品清洗注射器2～3次，然后吸取5mL樣品，經0.22μm濾膜過濾頭過濾后置入2mL進樣小瓶中待測。

2.2.3 色譜條件

（1）色譜柱參數。Waters ACQUITY BEHC18,2.1x100mm,1.7μm；色譜柱溫度（Column temperature）20℃。

（2）流動相。A—0.1%的甲酸水溶液；B—乙腈。

（3）流動相梯度。0～3.0min，流動相流速：0.3mL/min，A∶B=80∶20；3.0min～4.0min，流動 相 流 速 ：0.3mL/min，A ∶B=50 ∶50；4.0min～4.5min，流動相流速：0.3mL/min，A∶B=0∶100；4.5min以后，流動相流速：0.3mL/min，A∶B=80∶20；

（4）樣品管理裝置。樣品室溫度：20℃；進樣體積：5μL；進樣方式：滿環進樣（Full loop）；進樣針溶劑清洗體積：200μL；進樣針溶劑清洗次數：3；強洗溶劑乙腈+水=9+1；弱洗溶劑乙腈+水=1+9。

2.2.4 質譜檢測器條件選擇

用1mg/L的甲萘威標準溶液從質譜檢測器進樣口進樣，根據甲萘威的一級電離特征碎片特性，將掃描質量范圍設置為：190～210。調整工作站調諧頁面相關參數，使得甲萘威的一級電離特征碎片掃描峰圖響應最大且峰圖穩定。確定質譜檢測器條件參數，以此作為后續測定時的質譜檢測器條件。

表1 精密度和準確度測試結果表

圖1 甲萘威標樣選擇離子流圖

圖2 甲萘威標準曲線圖

離子源：EI源，正離子掃描模式；離子源溫度：110℃；解離溫度：300℃；錐孔電壓（cone）:28 ；氮氣流速：600L/h。

確定質譜檢測器條件后，依此參數對標準樣品和未知樣品以202的m/z進行離子掃描，獲得目標組分離子流譜圖。

2.2.5 標準曲線

將標準樣品用0.1%甲酸水溶液稀釋成為1000μg/L的標準中間使用液。用移液槍分別準確吸取一定量標準中間使用液，配置成濃度分 別 為 20μg/L、40μg/L、80μg/L、120μg/L、200μg/L的標準系列，按照上面的實驗條件進行測定，以離子峰峰面積為響應值對濃度繪制標準曲線。

2.3 結果處理

2.3.1 定性分析

將1mg/L的甲萘威標準溶液按照選定的色譜條件進樣分析，根據目標組份的保留時間和扣除背景后的組份離子質譜圖，來確定未知樣品中的目標組份。

2.3.2 定量分析

將配置好的標準系列按照從小到大的順序進行測定，繪制標準曲線。相同條件下對未知水樣進行分析測定，得到定量離子的峰面積，通過上面得到的標準曲線，按照下式計算出未知物濃度：

式中，ρ——水樣中化合物的濃度（μg/L）；

A——色譜峰的峰面積；

K——標準曲線的斜率。

3 結果與討論

3.1 精密度和準確度測試

使用1000μg/L的標準中間使用液配置濃度為40μg/L的加標樣品，在盡可能短的時間內對標準系列樣品以及加標樣品進行測定。加標樣品進行10次的平行測定，其測定結果見表1。

3.2 最低檢測質量濃度

配置相當于檢出限濃度1～3倍的標準溶液，重復測定7次，按照公式MDL=t×SD進行計算。其中MDL為最低檢測質量濃度；t為自由度n-1時的t分布值（取置信水平為99%）；SD為標準偏差。計算出該組分的最低檢測質量濃度為：0.2μg/L。

3.3 注意事項

所用試劑、檢測樣品均要用0.22μm濾膜過濾，以去除試劑中氣泡和避免雜質堵塞色譜柱；甲醇、乙腈、甲萘威標樣均對人體有害，實驗時應做好防護。實驗過程中流動相的配制、標準樣品的配制要在通風柜內進行，并且做好防護工作。實驗產生的廢有機試劑要收集到一個可以密封的裝置中，由具有廢液處理資質的企業進行集中處理。

3.4 譜圖考察

目前，我國《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中，甲萘威作為集中式生活飲用水地表水源地特定項目要進行監測，其參考檢測方法為高效液相色譜法；生活飲用水標準檢驗方法（GB/T5750.9-2006）中，甲萘威的檢測方法為高效液相色譜法和分光光度法。這些分析方法的過程復雜冗長，本文研究的檢測方法簡單易操作，具有一定的實用性。

實驗結果表明，本方法適用于生活飲用水及其水源水中甲萘威的測定，樣品前處理簡單，較目前常用的分析手段，分析效率大幅度提高。由于設備條件限制，本法采用的是單四級桿質譜分析，單四級桿質譜分析在去除背景干擾、提高檢測靈敏度方面較多級質譜分析存在一定的不足，某種程度上限制了儀器檢測能力的擴展。作者建議在設備購置時，在費用允許的條件下，盡可能采購多級質譜，從長遠來看，多級質譜分析將逐漸成為分析領域的新寵。它所表現出的檢測準確度高、靈敏度高、檢測能力擴展性強等優點正受到推崇。陜西水利

[1]中華人民共和國國家標準生活飲用水標準檢驗方法（GB/T5750.9-2006）[S].

[2]《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）[S].

[3]中華人民共和國國家標準生活飲用水衛生標準（GB/T5749-2006）[S].

[4]《水和廢水監測分析方法》[M]（第四版.增補版）.