超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法同時檢測水中16種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑

吳春英，白 鷺，谷 風，陸文龍

(1．吉林化工學院資源與環(huán)境工程學院，吉林吉林132022;2．清華大學環(huán)境學院環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室，北京100084)

超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法同時檢測水中16種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑

吳春英1，2，白 鷺1，谷 風1，陸文龍1

(1．吉林化工學院資源與環(huán)境工程學院，吉林吉林132022;2．清華大學環(huán)境學院環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室，北京100084)

采用固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法(UPLC-MS/MS)通過對固相萃取柱、洗脫液、流動相等的優(yōu)化，建立了水中16種芳氧苯氧丙酸酯類(APP)除草劑的分析方法。確定以Oasis HLB為固相萃取柱、丙酮-正己烷(1∶1，V/V)為淋洗液、水-乙腈(3∶7，V/V)為流動相進行水樣預處理，在最優(yōu)條件下，各目標物在水中的回收率均達到74．5%～124．9%，相對標準偏差為4．2%～9．6%，線性范圍為1～2 000 μg/L，各目標物標準品在UPLC-MS/ MS系統(tǒng)中有效的線性相關系數(shù)(R2)達到0．998以上。該方法具有檢測限低、回收率高等優(yōu)點，經(jīng)實際樣品測試，可適用于水中16種APP類除草劑的同時檢測。

固相萃取;超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法;芳氧苯氧丙酸酯類除草劑;回收率

芳氧苯氧丙酸酯類(APP)除草劑系在2，4-滴的基礎上進行優(yōu)化合成，通過阻礙乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)，來抑制脂肪酸的合成［1-2］，干擾細胞膜形成，導致雜草生長停止、最終死亡，從而發(fā)揮藥效作用。因其具有高效、低毒、高選擇性的防除禾本科雜草的除草劑，對后茬作物安全，以及優(yōu)異的活性和極高的選擇性，因而在除草劑中占有重要地位。隨著生產量和使用量的的增加，此類除草劑在環(huán)境中的殘留量也逐年增加，以其水溶性較高的特點，易于進入水環(huán)境，且對生物體的影響和危害也越來越顯著［3-7］。目前水中APP除草劑的檢測方法主要有分光光度法、GC、LC、GC-MS、LC-MS法等［8-11］，大都為固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)等前處理與GC、LC或GC-MS、LC-MS法的結合，盡管其中GCMS、LC-MS法由于檢測限低、精密度高等被廣泛應用，但每種APP除草劑的前處理及檢測過程的局限性使得檢測工作耗時長，增加了原料及動力的消耗［4-9］。

本文在參考相關文獻［4-5，8-12］的基礎上，根據(jù)APP除草劑的生產量和使用量的報道，選取了水環(huán)境中具有代表性的16種APP除草劑進行試驗，通過對固相萃取柱、洗脫液等的篩選進行固相萃取前處理，并通過對色譜及質譜條件的優(yōu)化采用UPLCMS/MS法對16種APP除草劑目標物上樣分析，在保證高回收率和低檢測限的情況下，統(tǒng)一了預處理方法，減少了分析時間，有效降低了檢測成本，可為APP類除草劑的檢測和去除提供借鑒。

1 材料與方法

1．1 化學試劑

試驗所用16種APP除草劑的標準品及內標物2，4-滴丁酯(見表1)均由德國Dr．Ehrenstorfer、Augsburg提供;各APP除草劑的標準品純度均在97．8%以上，將其溶于丙酮配制成1 g/L的標準溶液，于－20℃避光保存;丙酮、乙腈、乙酸乙酯、正己烷等試劑均由Fisher(USA)提供，純度為色譜純以上;試驗所用水為超純水(Ultra Pure Water，UPW)。

1．2 試驗儀器和設備

試驗儀器和設備:SPE 小柱 OasisHLB (6 cc/200 mg)、凈化用 Plus C18小柱(6 cc/300 mg，美國Waters公司);反相ACQUITY UPLCTMBEH C18柱(2．1 mm×100 mm，1．7 μm，瑞士Waters公司);Finnigan TSQ Quantum Discovery MAX型質譜分析儀(Thermo Electron co．美國);12通道半自動反相固相萃取裝置(美國Supelco公司);N-EVAP12型氮吹儀(美國Organomation公司);CF16RXII型離心機(日本HITACHI公司);玻璃纖維濾膜GF/B(1 μm，英國Whatman)。

1．3 樣品預處理

取水樣300 mL經(jīng)玻璃纖維濾膜(GF/B)過濾，進行固相萃取富集目標物。萃取前分別用丙酮和UPW活化SPE小柱，SPE流速控制在10 mL/min;結束后，串接Plus C18凈化小柱進行洗脫，洗脫液為V(丙酮)∶V(正己烷)=1∶1(3 mL×3);將洗脫液收集于10 mL棕色玻璃試管中，向其中加入100 ng/L 2，4-滴丁酯作為內標，氮吹后，用1 mL丙酮溶解;再溶后離心(4℃ ×3 000 r/min×15 min)，取上清液置于200 μL內插管中進行UPLC-MS/MS分析。

1．4 色譜及質譜條件

超高效液相色譜(UPLC)所用的流動相A為水，流動相B為100%乙腈，流速為0．45 mL/min，無分流，采用梯度淋洗:0～5 min，55%A與45%B;5～15 min，45%A與55%B;15～20 min，35%A與65% B;20～30 min，100%B;30～35 min，55%A與45% B。柱溫為50℃，進樣量為10 μL。

質譜采用ESI源，用高純氮作脫溶劑和霧化，氬氣(99．998%)作碰撞氣，脫溶劑溫度為350℃，流速為550 mL/min，錐孔氣流速為55 mL/min，源溫設置為110℃，霧化器壓力為310 kPa，檢測方式為MRM。

2 結果與討論

2．1 流動相的選擇

流動相的選擇參考了報道較多的丙酮、乙腈等與水的不同配比溶液的結果［10-12］。本試驗丙酮作流動相時，目標物均得到了較好的分離和響應值，但有些物質的響應值略小，并且精惡唑禾草靈和精喹禾靈沒有檢出;乙腈作流動相時，盡管以上兩種物質能夠檢出，但響應值很小，且分離不好;而水∶乙腈為3∶7(V/V)作流動相時，響應強度相對較小的精惡唑禾草靈和精喹禾靈在100 μg/L濃度時均能獲得比較理想的響應值(5．62×103和2．08×104)，且所有物質分離非常理想。所以，試驗以水∶乙腈為3∶7(V/V)作流動相。

2．2 色譜及質譜條件的優(yōu)化

試驗使用反相ACQUITY UPLCTMBEH C18柱，色譜峰峰形尖銳對稱，且所有物質能夠完全分離，信噪比較高，當流動相水∶乙腈=3∶7(V/V)時，分離效果最好，離子化效應最強，靈敏度最高。

質譜系統(tǒng)自動優(yōu)化，用乙腈將16種APP除草劑配成混標進行全掃描，找出準確的［M+H］+分子離子峰，優(yōu)化每一目標物的電離模式、母離子、子離子、錐孔電壓(Cone voltage-CV)、碰撞能(Collision energy-CE)等MS/MS參數(shù)(見表1)，駐留時間為0．12 s，通道滯遲時間為0．25 s。

表1 目標物優(yōu)化的MS/MS分析條件Table 1 Optimized conditions for MS/MS analysis of the target analytes

2．3 固相萃取條件的選擇與優(yōu)化

固相萃取主要選擇2種小柱(Sep-Pak-C18和Oasis HLB)和3種萃取液［乙腈、乙酸乙酯和丙酮-正己烷(1∶1，V/V)］［10-13］，通過對目標物的回收率和相對標準偏差(RSD)的比較來進行優(yōu)選。萃取小柱為 Oasis HLB，萃取液為丙酮-正己烷(1∶1，V/V)，得到目標物的回收率為85%(氰氟草酯)～125%(禾草靈)，RSD也非常理想，不大于9．7%。所以，本研究采用固相萃取柱Oasis HLB和丙酮-正己烷(1∶1，V/V)為萃取液來進行試驗。

2．4 線性范圍與檢測限

為了消除基質效應對線性關系、檢出限(LOD)、定量限(LOQ)等的影響，本研究通過標準曲線法驗證了水樣對目標物的檢測具有基質抑制效應，并采用內標法進行定量，可得到目標物的準確測定結果。所得線性方程(R2＞0．998)見表2;校準采

表2 UPCL-MS/MS系統(tǒng)分析目標物的線性范圍、檢出限和定量限Table 2 Linear range，LODs and LOQs analysis of the target analytes in UPCL-MS/MS system

用1～2 000 μg/L(10點)混標進行，分別以各目標物色譜峰的信噪比S/N=3和S/N=10得到水樣中16種APP除草劑的檢出限和定量限(見表2)，將其與相關文獻［10-15］比較，可見具有線性范圍寬、檢出限和定量限低的特點，其靈敏度可滿足水中APP除草劑的同時檢測。

2．5 方法學驗證

本研究方法學驗證是在超純水、污水處理廠的進、出水等基質中加入標準品以確定其回收率。分別在0．05 μg/L、0．1 μg/L、1．0 μg/L添加水平下進行加標回收試驗，測定平均回收率和精密度(RSD)。本試驗共做4份平行樣品，所得目標物的回收率均在74．5%～124．9%之間，且RSD均不大于9．6%，見表3。

2．6 實際樣品檢測

采用本方法對某自來水廠及某污水處理廠的進、出水和松花江水中的16種APP除草劑進行檢測，其檢測結果見表4。幾種水樣中均能檢出惡唑禾草靈、吡氟禾草靈、氰氟草酯、禾草靈和乳氟禾草靈，且含量在所檢出的目標物中較高，說明經(jīng)處理后的水中仍含有一定量的某些APP除草劑，也說明在東北農業(yè)地區(qū)上述5種APP除草劑使用量比較大，所以在農業(yè)生產中應加強對這5種APP除草劑的管理和使用。

表3 不同基質中目標物的回收率和精密度(n=4)Table 3 Recoveries and precisions(REDs)of the target analytes in different matrix(n=4)

表4 實際水樣中APP除草劑的濃度(μg/L)檢測結果Table 4 Concentrations of APP herbicides in actual water samples(μg/L)

3 結 論

采用固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法(UPLC-MS/MS)建立了水中16種APP除草劑的分析方法。試驗結果表明:以Oasis HLB為固相萃取小柱、丙酮-正己烷(1∶1，V/V)為洗脫液、水-乙腈(3∶7，V/V)為流動相，在最優(yōu)條件下，各目標物在水中的回收率均達到74．5%～124．9%，相對標準偏差為4．2%～9．6%，線性范圍為1～2 000 μg/L，各目標物標準品在UPLC-MS/MS系統(tǒng)中有效的線性相關系數(shù)R2達到0．998以上。該方法具有檢測限低、回收率高、線性范圍寬等優(yōu)點，經(jīng)實際樣品測試，可適用于水中多種APP除草劑的同時檢測。

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Simultaneous Determination of 16 Kinds of Aryloxyphenoxypropionate Herbicides in Water Using Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

WU Chunying1，2，BAI Lu1，GU Feng1，LU Wenlong1
(1．School of Resources and Environmental Engineering，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin132022，China;2．State Key Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control，School of Environment，Tsinghua University，Beijing100084，China)

This paper develops an analytical method for simultaneous determination of 16 aryloxyphenoxypropionate (APP)herbicides in water samples by solid phase extraction-ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometer(UPLC-MS/MS)．The paper determines the Oasis HLB as the solid phase extraction cartridge，acetone-hexane(1∶1，V/V)as the washing solution，water-acetonitrile(3∶7，V/V)as the mobile phase for water sample pretreatment and chromatographic separation．Based on the optimized sample pretreatment procedures and separation condition，the recovery rate of all the target analytes ranges from 74．5 to 124．9%in water with the relative standard deviation(RSDs)ranging from 4．2%to 9．6%and the linear ranging from 1 to 2000 μg/L with correlation coefficients(R2)above 0．998．The method can be applied to simultaneous determination of 16 kinds of APP herbicides in water due to low detection limit and high recovery．

solid phase extraction;ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(UPLC-MS/ MS);APP herbicide;recovery

X832

ADOI:10．13578/j．cnki．issn．1671-1556．2016．05．016

1671-1556(2016)05-0097-05

2016-01-19

2016-05-30

中國博士后科學基金項目(20080440374)

吳春英(1973—)，女，博士后，副教授，主要研究方向為環(huán)境工程。E-mail:18804320101@163．com