農(nóng)藥分析實驗室儀器設備的使用、維護與管理要求

林 琎　張衛(wèi)光　趙春青　王開運　慕 衛(wèi)

1.山東農(nóng)業(yè)大學植物保護學院　山東泰安　271018 2. 山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)藥環(huán)境毒理研究中心　山東泰安　271018

農(nóng)藥分析實驗室儀器設備的使用、維護與管理要求

林 琎1，2張衛(wèi)光1趙春青1王開運1，2慕 衛(wèi)1，2

1.山東農(nóng)業(yè)大學植物保護學院山東泰安271018 2. 山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)藥環(huán)境毒理研究中心山東泰安271018

為提高農(nóng)藥分析實驗室儀器設備的管理水平，使實驗室儀器設備得以正常運行，為科研和教學提供更好的服務，從分析實驗室常用儀器設備使用方法、維護注意事項以及儀器檔案管理等角度入手，提出具體的管理要求和儀器維護等方面的建議。

農(nóng)藥分析；儀器設備；管理

儀器設備作為實驗室的硬件設施，是實驗室工作順利進行的保障，同時關系到相關實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的準確性與真實性。農(nóng)藥分析實驗室常用的儀器設備有氣相色譜、液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用、液質(zhì)聯(lián)用等，多為大型進口設備，且多是較為昂貴的儀器設備，不熟悉其使用方法和維護要點，則會故障頻出。本文介紹農(nóng)藥分析實驗室的常用儀器設備使用方法，并從維護管理要求方面給出合理建議。

1　農(nóng)藥分析實驗室常用儀器設備簡介

農(nóng)藥分析實驗室，常涉及的實驗有農(nóng)藥含量分析和農(nóng)藥在基質(zhì)中的殘留量分析兩類。農(nóng)藥含量分析較簡單，僅需用農(nóng)藥標準樣品標定農(nóng)藥制劑樣品的含量即可。而農(nóng)藥在基質(zhì)中的殘留量分析，則涉及目標物的提取、分離、凈化等前處理過程。所以農(nóng)藥分析實驗室常用的儀器設備有氣相色譜、液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用、液質(zhì)聯(lián)用等分析檢測儀器，還有固相萃取儀、固相微萃取、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、氮吹儀、漩渦混合器等樣品前處理儀器。

2　農(nóng)藥分析實驗室常用儀器設備使用方法

2.1氣相色譜儀

氣相色譜儀工作原理是將目標物由載氣攜帶通過裝滿填充劑的色譜柱，由于目標物的各組分在氣-液二相間的分配系數(shù)不同，在流動過程中得到相應的分配和分離，最后流出物的組分用檢測器測量獲得色譜峰。

測定農(nóng)藥殘留常用的GC檢測器主要有下列幾種：熱導檢測器TCD，電子捕獲檢測器ECD，氫火焰離子化檢測器FID，火焰光度檢測器FPD。目前，由于TCD檢測器靈敏度較低，一般不用來檢測痕量的殘留農(nóng)藥。ECD檢測器常用于有機氯農(nóng)藥的檢測，即鹵化物等電負性強的物質(zhì)用這種檢測器，能得到很好的檢測效果。FID檢測器對農(nóng)藥無特殊的選擇性，常量分析時常用該檢測器。FPD則是磷、硫化物專用檢測器。

氣相色譜儀一般由氣路提供裝置、氣化室（進樣口）、氣相色譜柱、檢測器、信號放大裝置、信號記錄儀等組成［1］。以GC-14B為例，儀器操作具體步驟如下：打開N2鋼瓶，空氣壓縮機和氫氣發(fā)生器，注意觀察N2鋼瓶壓力，當壓力小于2個壓力時，應及時換氣瓶。檢查各接口是否漏氣。打開主機電源，設定氣化室和檢測室溫的溫度，使之高于柱溫20 ℃～50 ℃。打開工作站，待儀器穩(wěn)定后進樣。試驗結(jié)束后，將柱溫升高20 ℃～30 ℃，燒色譜柱30 min以去除色譜柱中吸附雜質(zhì)。當柱溫、氣化溫、檢測室降至100 ℃以下時，關閉主機電源，半小時再將N2關閉。

2.2液相色譜儀

高效液相色譜儀的工作原理是用泵將流動相泵入裝有固定相的色譜柱，經(jīng)進樣閥注入的樣品被流動相帶入色譜柱內(nèi)分離進入檢測器，由記錄儀或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄色譜信號，進行數(shù)據(jù)處理而得到相應色譜圖，復雜的混合物分離還可采用梯度洗脫。

高效液相色譜儀一般由進樣系統(tǒng)、高壓輸液系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及自動控制單元組成。以安捷倫1200高效液相色譜儀為例，儀器操作具體步驟如下：打開電源、計算機、purge閥以及聯(lián)機工作站，進入泵編輯畫面，設流速為5 mL/ min進行清洗，直到所有通道清洗完畢，單擊 Pump 圖標，出現(xiàn)參數(shù)設定菜單，設流速為1.0 mL/min。單擊泵下面的瓶圖標，輸入溶劑的實際體積和瓶體積。也可輸入停泵的體積。單擊“OK”。數(shù)據(jù)采集及分析，編輯方法參數(shù)，保存，等儀器基線平穩(wěn)，進樣。數(shù)據(jù)分析，做譜圖優(yōu)化；關機前，用100%的水沖洗系統(tǒng)20 min，再用有機溶劑沖洗系統(tǒng)10 min，然后關泵。退出工作站及其他窗口，關閉計算機，關掉電源開關。

做液相分析需注意：（1）定期清洗溶劑過濾頭（35%濃硝酸浸泡1小時，不要使用超聲波清洗）；（2）流動相需經(jīng)過0.45 um濾膜過濾；（3）根據(jù)情況更換Purge閥內(nèi)的在線過濾頭（Purge閥打開，純水5 mL/min，壓力超過10 bar時需更換）；（4）注意清洗在線脫氣機及比例閥，尤其是長期使用水相或緩沖鹽的通路，使用純水沖洗后，再使用甲醇沖洗；（5）安裝有seal wash組件的設備，無論是否使用緩沖鹽，開泵之前都應該使之充滿流動的液體；（6）樣品進樣之前最好過濾，如果樣品量太少，可以適當抬高進樣針的位置。（7）流動相pH大于9.5或小于2.3時，進樣閥應更換轉(zhuǎn)子密封圈。（8）注意不同檢測器流通池耐壓問題，盡量避免使用pH＞9.5的流動相，以防腐蝕流通池石英窗，避免使用可能析晶的流動相，防止流通池堵塞。

2.3氣質(zhì)聯(lián)用儀

氣質(zhì)聯(lián)用儀指氣相色譜儀和質(zhì)譜儀的在線聯(lián)用技術，可用于農(nóng)藥殘留的快速分離與定性。氣相對各種農(nóng)藥進行分離，按時間順序依次進入質(zhì)譜離子源；質(zhì)譜儀是氣相色譜儀“理想”的檢測器，能獲得依次進入離子源的各種農(nóng)藥的質(zhì)譜圖，進而檢索分析確定其結(jié)構(gòu)或進行定量分析。

氣質(zhì)聯(lián)用儀由氣相色譜儀、接口、質(zhì)譜儀和計算機系統(tǒng)組成。這四大組件的功用是：氣相色譜儀是混合樣品組分的分離器；接口是樣品組分的傳輸線和氣相色譜（GC）、質(zhì)譜（MS）兩機工作流量或氣壓的匹配器；質(zhì)譜儀是試樣組分的檢測器；計算機是整機工作的指揮器、數(shù)據(jù)處理器和分析結(jié)果輸出器。

2.4液質(zhì)聯(lián)用儀

液質(zhì)聯(lián)用儀指高效液相色譜儀與質(zhì)譜儀的在線聯(lián)用。檢測器基本工作原理：待測離子打到打拿極上產(chǎn)生更多的粒子，這些粒子再打擊電子倍增器，使后者濺射出電子，電子通過電子倍增器的放大，轉(zhuǎn)換為電信號被檢測。液相色譜作為質(zhì)譜的特殊進樣器，適用于對熱不穩(wěn)定、難揮發(fā)等農(nóng)藥殘留的快速定性和定量分析。LC-MS由液相色譜和質(zhì)譜兩部分組成，質(zhì)譜包含離子源、離子透鏡系統(tǒng)、質(zhì)量分析器（即四級桿）和檢測器（即電子倍增器，打拿極）。

LC-MS-MS是高效液相色譜儀與三重四級桿質(zhì)譜儀的在線聯(lián)用，即在高效液相色譜儀分離待測物后，用串聯(lián)質(zhì)譜MS-MS方式進行再分析鑒定，以Waters公司的液質(zhì)聯(lián)用為例（如圖1所示），整套儀器由液相部分和質(zhì)譜部分兩部分組成。對于一種待測物，如果用LC-MS，可能只能得到簡單的碎片峰，而不能獲得分子離子峰。而采用LC-MS-MS聯(lián)用后，可以得到較為豐富的信息，如母離子峰、子離子峰等。

圖1　Waters Xero-TQS液質(zhì)聯(lián)用儀

液質(zhì)聯(lián)用在使用過程中應當注意以下幾點：（1）流動相需使用符合LC/MS等級的溶劑；（2）樣品必須是澄清溶液，若有顯著雜質(zhì)，需在進樣前用0.22μm濾膜處理，防止雜質(zhì)堵塞色譜柱和離子源的毛細管。進樣濃度不宜過高，優(yōu)化時樣品濃度一般為1～5μg/g，測樣時樣品濃度一般為1～5ng/g，不超過100 ng/g，否則容易對儀器造成污染，致使噪聲增大，靈敏度下降，影響測量結(jié)果；（3）質(zhì)譜部分的真空泵，建議連續(xù)工作每3 000小時更換一次泵油，或當泵油明顯變色或液面下降至1/2以下時更換；（4）離子源是易受污染的部分，因此進樣濃度不宜過大，否則會導致背景的升高和靈敏度的下降。每次樣品運行結(jié)束后，用純甲醇作為流動相沖洗離子源30 min以上［2，3］。

2.5農(nóng)藥分析前處理常用儀器設備

在基質(zhì)中存在的農(nóng)藥殘留，需要通過一定的前處理技術將目標物提取、分離、凈化，才能進行儀器分析，因而常用到固相萃取儀、固相微萃取、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、氮吹儀、漩渦混合器等樣品前處理儀器，下面分別介紹。

固相萃取儀由固相萃取柱、固相萃取裝置、真空泵三部分組成，通常用來除去雜質(zhì)或轉(zhuǎn)換溶劑。不同類型的填料，SPE操作方法略有不同。以C18填料為例，基本實驗步驟如下。（1）預處理。先用數(shù)毫升甲醇潤濕小柱，活化填料，以使固相表面易于和被分析物發(fā)生分子間相互作用，同時可以除去填料中可能存在的雜質(zhì)。再用水或緩沖液沖洗小柱，轉(zhuǎn)移過多的甲醇，以便樣本與固相表面發(fā)生作用。填料未經(jīng)預處理或者未被溶劑潤濕，會引起溶質(zhì)過早穿透，影響回收率。（2）加樣。使水樣經(jīng)過小柱，棄去費液。（3）除去干擾雜質(zhì)。用水或適當?shù)木彌_液沖洗小柱，轉(zhuǎn)移樣本中的內(nèi)源性雜質(zhì)和其他相關雜質(zhì)。（4）分析物的洗脫和收集。選擇適當?shù)南疵撊軇┫疵摫环治鑫?，收集洗脫液，揮干溶劑以后備用或直接進樣在線分析。

固相微萃取技術中的固相為一支覆蓋著一層高聚物固定相（聚甲基硅氧烷或聚丙烯酸酯）的熔融石英纖維。該纖維裝在一個微量注射器的針腔內(nèi)，使用時將針筒推出，則纖維露出，放入樣品液中一段時間，在轉(zhuǎn)子攪拌下，分析物被吸附，然后將纖維退回進樣針內(nèi)，當進樣針插入氣相色譜進樣口時，樣品發(fā)生熱解吸附，從而進入分析柱中，固相微萃取通常用來吸附揮發(fā)性物質(zhì)，然后進行檢測。

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀工作原理是讓蒸發(fā)瓶在水浴鍋中恒溫加熱，并通過一個轉(zhuǎn)軸帶動蒸發(fā)瓶在最適合速度下旋轉(zhuǎn)，通過真空泵使蒸發(fā)瓶處于負壓狀態(tài)，蒸發(fā)瓶內(nèi)的液體得以加熱擴散蒸發(fā)，是一種較為理想的大體積濃縮裝置，但旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀一次只能濃縮一個樣品。氮吹儀的工作原理是：通過將氮氣吹入樣品表面，使樣品中的溶劑快速蒸發(fā)、分離，從而達到樣品無氧濃縮的目的，得到的樣品更純凈。氮吹儀能同時濃縮幾十個樣品，較省時。

3　儀器設備維護

農(nóng)藥分析實驗室的儀器設備維護，需要首先保持實驗室內(nèi)的環(huán)境條件適合擺放儀器設備，因氣相、液相色譜連接管件中很多是不銹鋼材質(zhì)，所以一般溫度在19 ℃～25 ℃之間，相對濕度不要超過60%為宜。儀器擺放的位置要與墻壁間隔至少50 cm，并避免陽光直射，如必須靠窗擺放，則需安裝遮陽窗簾。實驗臺不能緊鄰其他熱源，如暖氣等。另外，氣質(zhì)聯(lián)用實驗室嚴禁明火，環(huán)境溫度≤ 25 ℃，因為質(zhì)譜本身要散熱，如果環(huán)境溫度太高，會燒壞電路板，當然溫度也不能太低，否則儀器無法啟動。濕度不能過大，潮濕的環(huán)境長時間不開機會使電路板受潮，且載氣管路里的水汽會很多［4］。

儀器設備的維護分為定期維護和日常維護，目的都是排查隱患故障。定期維護是固定期限維護保養(yǎng)，主要對儀器各單元內(nèi)部元件的工作狀態(tài)進行檢查優(yōu)化，對各參數(shù)進行核對校準，并檢查各易損件是否完好，對不良和可疑元件進行更換，儀器內(nèi)部積塵的清掃等。日常維護是每天對儀器設備的維護檢查，每臺儀器的工作要求不盡相同，所以應當根據(jù)儀器特點，對所用儀器逐項進行仔細檢查。如氣相部分的日常維護包括更換載氣、隔墊、密封圈、橡膠O型環(huán)，避免老化帶來的漏氣等狀況發(fā)生，更換色譜柱及柱接頭螺帽；更換和清洗襯管等。質(zhì)譜部分日常維護包括檢查真空狀態(tài)，清洗離子源等。另外，還需檢查自動進樣器和轉(zhuǎn)盤是否正常運轉(zhuǎn)，更換泵油等［5］。

總之，分析實驗室的儀器設備具體維護要點主要應從以下幾方面考慮：（1）確保進樣器功能正常；（2）確保管路輸送系統(tǒng)中的流動相流速得以精確控制；（3）確保色譜柱分離功能正常；（4）確保檢測器功能正常；（5）確保儀器設備存放環(huán)境清潔；（6）確保儀器設備輸入電源電壓穩(wěn)定［6］。

4　儀器設備管理

在設備管理方面應當確保每臺儀器都建立管理檔案，主要涉及該儀器的隨機原始資料、維護保養(yǎng)、期間核查、維修記錄等。另外，對于大型精密分析儀器，一定要專人專責，定人定崗的管理，細化儀器的管理制度，使用人員需要進行崗前理論和操作培訓，考試合格后才能上崗操作，要對儀器日常工作狀態(tài)進行要點核查，如液相色譜柱壓記錄等，定期進行儀器校準與期間核查，排查異常與隱患，并及時采購儀器易損件和備用件，及時通知維修人員等。

5　結(jié)束語

農(nóng)藥分析實驗室儀器大多比較精密，也比較貴重，所以為最大限度地使用好、維護好、管理好這些檢測儀器與設備，更好地發(fā)揮出它們的最佳能效，物盡其用，就要科學使用，做好維護。另外，實驗隊伍是建設、使用和管理好實驗設備、實驗室的基礎。在做好維護的基礎上，需進一步建立一支精通分析過程的專業(yè)的操作人員隊伍，完善相關管理體制和激勵機制，進一步探索創(chuàng)新更多靈活的共享模式，才能促進儀器共享工作的良性發(fā)展，更好地發(fā)揮其在科研創(chuàng)新、學科發(fā)展和人才培養(yǎng)中的重大作用。

［1］ 何風香.簡述氣相色譜分析儀的原理組成及使用［J］.黑龍江科學，2013（9）：134.

［2］ 宋乙峰.王孜一.液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的使用和保養(yǎng)［J］.計量與測試技術，2014（2）：58-62.

［3］ 周敬液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的使用與保養(yǎng)［J］.科技與企業(yè)，2014（22）：194.

［4］ 張紅.單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀的結(jié)構(gòu)、故障診斷及日常維護［J］.分析儀器，2014（4）：115-118.

［5］ 馬智玲.魏長賓.劉玉革.方佳大型儀器設備共享平臺中氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀的開放使用與維護［J］.科技創(chuàng)新導報，2015（16）：7-8.

［6］ 韓國.淺談農(nóng)產(chǎn)品理化實驗室色譜類儀器設備維護要點［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2012（4）：61-62.

The Use and Maintenance and Management of the Instrument and Equipment in Pesticide Analysis Laboratory

Lin Jin1，2， Zhang Weiguang1， Zhao Chunqing1， Wang Kaiyun1， Mu Wei1，2
1. College of Plant Protection， Shandong Agricultural University， Tai'an， 271018， China 2. Center for Pesticide Environmental Toxicology， Shandong Agricultural University， Tai'an， 271000， China

To improve management level of instrument and equipment in pesticide analysis laboratory， and let them to keep the normal operation， and to better service for scientific research and teaching， from the use， maintenance， attention items and instrument file management of commonly used laboratory equipment， the paper put forward some specific management requirements and equipment maintenance.

pesticide analysis； instrument and equipmens； management

2016-04-22

林琎，博士，實驗師。