超高效液相色譜法測定水中的6種三嗪類農藥

王來梁，秦興秀，高翔云

（江蘇省地質調查研究院，江蘇南京 210018）

0 引言

目前，固相萃取技術應用尚未發展成熟，自主研發的固相萃取填料還處于探索階段，大部分樣品的分析處理主要依靠進口填料［1］。而進口填料工藝復雜，制作成本高，應用范圍受到很大限制。因此，尋求一種合成方法更簡單、合成耗時更短的固相萃取填料十分重要［2］。本實驗預采用耗時短、操作簡單的回流沉淀法，以苯乙烯、丙烯酰胺為單體，二乙烯基苯為交聯劑、偶氮二異丁腈為引發劑，在乙腈溶劑中，制備單分散的聚合物微球，控制單體、引發劑、反應溫度、反應時間等變量找尋制備該微球的最佳反應條件，對該微球進行形貌、結構的表征。并且將聚苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酰胺作為固相萃取填料，通過超高效液相色譜儀萃取富集甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、利谷隆、草達津等6種農藥，溶劑洗脫后進行分離測定，檢測其性能［3］。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

本實驗所采用的儀器包括：數控超聲波清洗器、集熱式磁力攪拌器、電熱鼓風干燥箱。本實驗所采用的試劑包括：苯乙烯、丙烯酰胺、二乙烯基苯等。

1.2 實驗方法

1.2.1 苯乙烯、二乙烯基苯的去阻

將氫氧化鈉5 g溶于水95 mL中，配制成5%的氫氧化鈉溶液，備用。準備兩個分液漏斗，向兩個分液漏斗中分別加入苯乙烯和5%氫氧化鈉溶液及二乙烯基苯和5%氫氧化鈉溶液，將分液漏斗下口擰緊，上口蓋好，上下多次翻覆，待內部溶液充分混勻后靜置，直至出現分層現象，由于苯乙烯和二乙烯基苯的密度均比水小，分層后，打開活塞讓下層的氫氧化鈉溶液全部流出，上層的苯乙烯由上口倒出。

1.2.2 聚苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酰胺微球的制備

稱量丙烯酰胺0.748 5 g，并用移液管移取二乙烯基苯0.2 mL及苯乙烯0.4 mL。將三者溶于乙腈溶液20 mL中，備用。稱量偶氮二異丁腈0.105 9 g，溶于乙腈溶液10 mL中，備用。將上述溶液均加入圓底燒瓶中，并加入磁力攪拌子，將該圓底燒瓶與球形冷凝管相連，用鐵夾將圓底燒瓶和球形冷凝管固定在鐵架臺上，加水，使水浴鍋液面沒過圓底燒瓶的瓶頸處，連接并接通冷凝水，開啟通風櫥，將水浴鍋升溫至85℃。從第一滴冷凝液回流時開始計時，恒溫反應8.5 h，并且在反應中多次觀察水浴鍋水位變化，適時加入85℃以下的熱水以防止水浴鍋燒干。待反應完全后，關閉冷凝水、通風櫥、磁力攪拌，自然冷卻0.5 h。將反應完全的樣品置于超聲波清洗器中超聲0.5 h，取兩個等重的離心管，將所得溶液倒入其中的一個離心管中，另一個離心管加水配平，放入離心機中離心5 min。離心結束后，倒掉樣品中的乙腈，用無水乙醇潤洗后重復配平以及離心兩次。洗凈乙腈后將所得樣品液倒入干凈的表面皿中，置于80℃恒溫烘箱中恒溫烘干3 h，即得到聚苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酰胺微球。

1.2.3 聚合物的紅外光譜及掃描電鏡的表征

打開紅外光譜儀，待儀器與電腦連接成功后，向瑪瑙研缽的缽體中放入少量干燥的粉末狀樣品，并加入適量的溴化鉀，沿同一方向用力研磨6 min以上。在研磨過程中多次將研缽內周邊上的固體刮聚在中心位置，保證該微球樣品被研磨得更均勻、顆粒較小。然后將該微球樣品粉末轉移至經過酒精擦拭干凈的模具內，使樣品平整均勻地鋪在模具內表面，隨后進行壓片。加壓10個大氣壓，30 s后，移出模具，輕輕旋轉分開模具的上下兩部分，取出溴化鉀樣品窗片，將其放入紅外光譜儀的樣品室中進行紅外掃描。將該樣品置于掃描電子顯微鏡下，通過掃描電子顯微鏡觀察聚苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酰胺微球的形貌及粒徑大小，調節放大倍數得到不同比例的微球形貌圖。

1.2.4 制備固相萃取小柱

取長65 mm，內徑13 mm聚丙烯管，水平放置萃取小柱的柱體，用推桿將篩板裝入柱體底部，將一長頸漏斗傾斜插入柱體內，通過該漏斗將填料0.5 g（精確到0.000 1 g）倒入聚丙烯管中，然后緩慢使聚丙烯管豎直，輕敲管壁從而保證填料上表面平齊，取另一塊篩板放于填料上表面，制成固相萃取小柱。

1.2.5 色譜條件的選擇

色譜柱選用Eclipse Plus C18柱（50 mm×2.1 mm，1.8 μm），柱溫為30℃，檢測波長為240 nm，進樣量為1 μL，流動相為甲醇-1%乙酸水溶液（55∶45），流速為0.5 mL/min。

1.2.6 配制標準溶液

取若干個同一批次的100 mL量瓶，向其中分別加入稱量好的甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、草達津、利谷隆0.01 g，加入少量甲醇溶解，若不易溶可用超聲波清洗器振蕩溶解，定容，即得質量濃度為1 mg/L的6種農藥樣品的混合標準溶液。分別將該樣品溶液0.1 mL，0.5 mL，1 mL，1.5 mL，2.0 mL放入5個100 mL量瓶中，用同樣的方法定容，得到標準系列溶液的質量濃度為1 μg/L，5 μg/L，10 μg/L，15 μg/L，20 μg/L。用超高效液相色譜測定農藥樣品溶液的峰面積，以峰面積對該農藥樣品溶液的質量濃度作圖，繪制標準曲線。

1.2.7 繪制工作曲線

用超高效液相色譜依次測定該農藥樣品溶液，根據峰面積和質量濃度作圖，確定標準曲線并繪制。

1.2.8 樣品分析

固相萃取小柱連接固相萃取儀，先用甲醇5 mL使固相萃取小柱活化，再用水10 mL平衡固相萃取小柱。取含有6種三嗪類農藥樣品的水樣100 mL，用0.45 μm玻璃纖維濾膜過濾，調整固相萃取裝置的真空度，使樣品溶液以1.0 mL/min的流速通過小柱，在氮氣保護下吹干固相萃取小柱，用甲醇10 mL以0.5 mL/min流速洗脫，并定容然后用超高效液相色譜進行分析檢測。

1.2.9 填料吸附量的測定

準確稱取自制填料0.02 g移至6個20 mL小玻璃瓶中，分別加入質量濃度為500 μg/mL的甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、利谷隆和草達津的甲醇-水溶液，超聲振動1 h。用針管吸取上層清液1.5 mL，取下針頭，安裝上水相濾膜，先過濾，過濾后將其移至頂空瓶。然后使用超高效色譜儀測定過濾后的6種組分上層清液中的質量濃度，根據樣品溶液質量濃度在經固相萃取小柱吸附前后的改變量，算出固相萃取填料的吸附量，根據吸附量與化合物質量濃度的關系，通過公式推求出其吸附量的理論最大值。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的選擇

使用超高效液相色譜分析6種農藥樣品，在色譜柱為Eclipse Plus C18柱（50 mm×2.1 mm，1.8 μm）、柱溫30℃、檢測波長240 nm、進樣量1 μL的條件下，考察流動相的組成對固相萃取填料吸附及分離效果的影響。乙腈和甲醇都是反相液相色譜主要的流動相，但二者在部分性質上存在差異，如吸收度、柱壓、洗脫能力、分離選擇性、組分峰形、價格和毒性等方面。因此，將流動相設定為甲醇-1%乙酸水溶液（55∶45），流速為0.5 mL/min。

2.2 檢出限及標準曲線

據測試數據顯示，以縱坐標為峰面積（A），以橫坐標為質量濃度（C），進行線性回歸分析，在1～20 μg/L范圍內，甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、利谷隆和草達津的色譜峰面積與濃度線性關系良好。儀器檢出限為3倍信噪比所對應的濃度，根據濃縮倍數和回收率計算方法檢出限。標準曲線回歸方程及檢出限如表1所示。

2.3 固相萃取小柱的吸附性能

已制備好固相萃取填料后，稱取10 mg加入燒杯中，同時加入100 mL質量濃度為100 μg/mL的甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、利谷隆和草達津混合水溶液，在磁力攪拌下或電動攪拌機下進行吸附實驗。利用超高效液相色譜，每隔5分鐘測定溶液中6種農藥樣品的濃度，根據所測農藥樣品濃度的變化，計算固相萃取填料的吸附量（mg/g），繪制濃度與吸附量對應關系的吸附等溫線，由此得到甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、利谷隆和草達津的吸附量分別為：71.5 mg/g，84.1 mg/g，77.9 mg/g，85.7 mg/g，75.2 mg/g，83.1 mg/g。

表1 線性回歸方程和檢出限

2.4 回收率及精密度

用100 mL含有1 μg/L甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、利谷隆和草達津混合溶液水平下進行回收率試驗，通過計算得到6種農藥樣品的回收率和測定結果的相對標準偏差，計算結果如表2所示。由表2可知，樣品中6種農藥的回收率（R）在89.0%～94.5%之間，相對標準偏差在2.96%～4.46%（n=5）之間，說明本方法較精確，回收率較高，符合農藥殘留分析要求。

表2 回收率和精密度測試結果（n=5）

3 結語

（1）本研究以苯乙烯、丙烯酰胺為單體，二乙烯基苯為交聯劑，偶氮二異丁腈為引發劑，采用回流沉淀法在乙腈回流中制備聚合物微球，其制備工藝相對簡單，反應安全且易于控制，能極大地節約成本。制得的聚合物微球的粒徑較小（3～5 μm）。通過紅外光譜分析，制備的聚合物微球表面含有苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酰胺的特征官能團。苯乙烯-二乙烯苯聚合物具有親油性，經丙烯酰胺修飾后具有親水性，因此該聚合物材料作為固相萃取填料具有親油和親水雙重性能。

（2）利用該填料裝填的固相萃取小柱與超高效液相色譜聯用，測得該填料對水中的甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、草達津、利谷隆的最大吸附量分別為：71.5 mg/g，84.1 mg/g，77.9 mg/g，85.7 mg/g，75.2mg/g，83.1mg/g。甲基磺草酮、戊炔草胺、莠去津、西瑪津、利谷隆和草達津的最低檢出限分別為：0.26 μg/L，0.51 μg/L，0.28 μg/L，0.27 μg/L，0.33 μg/L和0.17 μg/L。本方法精密度高，檢測限低。