離子色譜法測定地下水中的草甘膦含量

蔣園園，施雨瑤，徐 蕾

（1.江蘇省徐州環境監測中心,江蘇 徐州 221000；2.南華大學核科學技術學院,湖南 衡陽 421001；3.江蘇省生態環境地下水監測監控與污染預警重點實驗室,江蘇 徐州 221000）

0 引言

草甘膦（英文簡稱GLY），是一種廣譜類有機磷除草劑，具有高效、低毒的特性，廣泛應用于農業。由于草甘膦極性大易溶于水，不溶于有機溶劑，易與人體內的膽堿酯酶結合，可引起神經系統類疾病，嚴重的話會導致昏迷、中樞神經系統麻痹甚至是死亡[1]，因此建立快速檢測地下水中草甘膦的方法具有重要意義。我國GB 5479—2006 《生活飲用水衛生標準》中規定飲用水中草甘膦的衛生標準限制為0.7 mg/L。

目前，文獻報道水中草甘膦的分析方法主要有高效液相色譜法[2－3]、分光光度法[4]、離子色譜－質譜聯用法[5]、離子色譜法[6]等。測定草甘膦主要采用的方法是高效液相色譜法，由于草甘膦化合物結構中無特征的吸收峰[7]，需要采取柱前或柱后衍生化，萃取和濃縮步驟，衍生化過程繁瑣、耗時且柱后生成物不穩定，衍生試劑對人體有害[1－8]，與離子色譜法測定水中草甘膦方法過程簡便易操作、快速、靈敏、準確相比，突出離子色譜法測定水中草甘膦的巨大優勢。本文根據GB 5759—2006 《生活飲用水衛生標準》[9]、HJ/T 141—2018 《城鎮供水水質標準檢驗方法》[6]和HJ 1071—2019 《水質 草甘膦的測定 高效液相色譜法》[10]的標準，選用瑞士萬通940 陰離子色譜儀，運用瑞士萬通英藍樣品前處理技術（MISP）和Dosino自動淋洗液配制系統開展了對地下水中草甘膦的測定方法研究，實驗結果該方法自動化程度高、靈敏度高、準確性好、分離速度快、干擾少、前處理方法簡單易操作。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

瑞士萬通離子色譜儀（型號：940），919 IC Autosampler plus 自動進樣器，色譜柱型號：Metrosep A Supp 5－250/4.0：陰離子保護柱型號：Metrosep A Supp 4/5 Guard 4.0；28509010 電導檢測器：抑制器：MSMⅡ化學抑制器+MCS 二氧化碳抑制器：英藍在線超濾裝置；800 Dosino 自動淋洗液模塊：FA1004電子天平(上海良平儀器有限公司)；Magic Net 3.0中文版色譜工作站；Na2CO3（日本東京nacalai tesque試藥特級）；NaHCO3(日本東京nacalai tesque 試藥特級)；H2SO4(國藥集團化學試劑有限公司，優級純)。

本實驗所有溶液均用電阻率≥1825MΩ·m（25℃）的超純水配制（艾科實驗室超純水機Exceed－Aa－32型），為無草甘膦的高純水；草甘膦分析標準品，純度99.5%（aladdin），草甘膦有證標準物質（北京壇墨質檢科技有限公司）。

1.2 試驗條件

色譜條件：瑞士萬通940 離子色譜儀；淋洗液c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）=6∶8，再生液為100 mmol/L的H2SO4：淋洗液流速0.80 mL/min：進樣體積250 μL；柱溫45℃；程序運行時間20 min；根據色譜峰的相對保留時間定性，峰面積定量。

1.3 標準溶液配制

先準確稱取0.100 g 草甘膦標準品于棕色100 mL 容量瓶中，標準溶液質量濃度為1 000 mg/L。將質量濃度為1 000 mg/L 的草甘膦標準溶液稀釋為10.0 mg/L 的草甘膦標準儲備液。吸取0.05，0.10，0.20，0.40，1.00，2.00，4.00，10.00 mL 的草甘膦標準使用液于100 mL 容量瓶中，加去離子水稀釋定容至標線、搖勻，配制成一系列不同濃度的草甘膦標準溶液，質量濃度分別為0.005，0.010，0.020，0.040，0.100，0.200，0.400，1.00 mg/L。

1.4 樣品采集、保存和儲藏

（1）樣品采集應按照HJ/T 91 和HJ/T 164 的相關規定進行樣品的采集。用棕色樣品瓶采集，樣品應滿瓶采集。

（2）樣品的保存和儲藏

地下水樣采集后應及時進行分析，如不能，應將樣品放于0～4℃冷藏環境下避光保存，7 d 內要完成對樣品的分析。

1.5 樣品測定

運用瑞士萬通英藍樣品前處理技術 （MISP）和Dosino 自動淋洗液配制系統對地下水樣品進行分析，將含有草甘膦的標準樣品色譜圖與實際樣品色譜圖進行對比，根據保留時間定性，根據峰面積或者峰高定量。草甘膦的標準樣品色譜圖見圖1。草甘膦的保留時間為16.50 min，峰形較好，無明顯拖尾，符合正態分布。

圖1 草甘膦標準樣品離子色譜(質量濃度為1.00 mg·L-1)

1.6 抗干擾試驗

按照GB/T 5750—2001《生活飲用水衛生規范》水質衛生規范常規項目限制要求3倍量加入地下水中常見的4種干擾陰離子，結果見圖2。由圖2可以看出，大于等于草甘膦3倍量的F－，Cl－，NO3－，SO42－4種陰離子均不干擾草甘膦的測定，且與草甘膦保留時間間隔較遠，說明本方法有較好的選擇性。

圖2 草甘膦和4種常見地下水陰離子F-，Cl-，NO3-，SO42-離子色譜

2 結果與討論

2.1 流動相濃度及流速的選擇

2.1.1 流動相濃度的選擇

萬通940 陰離子色譜儀主要采用抑制型電導檢測器測定水質中的陰離子，因此Na2CO3和NaHCO3是首選的淋洗液，在實驗過程中通過改變Na2CO3和NaHCO3的濃度比例來確定檢測草甘膦的最佳實驗條件。本次實驗中，首先固定了流動相流速0.80mL/min，嘗試改變c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）的比例，分別為0∶20，1∶18，2∶16，4∶12，6∶8，8∶4，10∶0，對比了系統壓力P、草甘膦保留時間、與其它幾種陰離子的分離度等條件，確定了c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）最佳比例為6∶8，草甘膦出峰時間為16.5 min，系統柱壓為13.1 MPa，很好避免了抑制器過飽和以及系統壓力過大引起管路泄露的問題[11]。

2.1.2 流動相流速的選擇

固定淋洗液c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）=6∶8，改變淋洗液流速為0.60，0.65，0.70，0.75，0.80，0.85，0.90 mL/min。系統柱壓大小與草甘膦在色譜柱中的保留時間見表1。實驗表明，當系統流速為0.80 mL/min，淋洗液c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）=6∶8 時，保留時間最短，柱壓適中，為最佳流速，從而避免了流動相濃度和流速過大導致的基線電導過大的問題，也避免了基線電導過大引起方法檢出限測定不準確的弊端[12－13]。

表1 系統、流速對柱壓和保留時間的影響

2.2 方法的線性關系及方法檢出限

按照上述測定草甘膦的最優實驗條件，配制不同質量濃度的草甘膦標準溶液0.005，0.010，0.020，0.040，0.100，0.200，0.400，1.00 mg/L。以草甘膦標準質量濃度為橫坐標，相應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線，見圖3。由于在空白去離子水中未檢出草甘膦，因此按照HJ 168—2010 《國家環境污染物監測方法標準制修訂技術導則》 方法檢出限的一般確定方法的規定，按上述測定草甘膦的最優實驗條件，對濃度值為估計方法檢出限值2～5倍的樣品進行7次平行測定（n≥7），計算7 次平行測定的標準偏差（S），計算檢出限公式為MDL=3.143S，檢出限為0.002 mg/L，以檢出限的4倍為方法的測定下限為0.008 mg/L。

圖3 草甘膦標準曲線

2.3 準確度和精密度試驗

對標準溶液為66.8 mg/L 的國家標準物有證物質草甘膦標準溶液稀釋100倍平行測定7 次，計算其相對誤差分別為0.30%，RSD為0.28%。對自配的草甘膦標準濃度1.00 mg/L 的標準點連續測定7 次，RSD為3.04%，說明離子色譜儀測定草甘膦的方法準確度和精密度都較高，符合GB/T 5750.4—2006標準，具體測試結果見表2。

表2 準確度和精密度測試結果

2.4 加標回收

對徐州市及市轄區的5 個點位的不同地下水水樣進行加標回收測試，按本實驗方法進行7 次重復測定，計算其RSD 和回收率，結果見表3。由表3可以看出，此方法的平均回收率在86.0%～96.0%，RSD 在0.510%～2.05%，表明此方法的重現性和準確度都較好，可以運用940 離子色譜儀開展對地下水中草甘膦含量的測定。

表3 樣品加標回收率測試結果 mg·L－1

2.5 結果與討論

本文運用了瑞士萬通英藍樣品前處理技術（MISP）和Dosino 自動淋洗液配制系統開展了對地下水中草甘膦的測定的方法研究工作，該方法表明MISP 技術和Dosino 自動淋洗液配制系統大大提高了草甘膦檢測工作的自動化程度，提高了實驗室工作效率。MISP 技術在樣品分析過程中展示了以下優點：①可完成對含有難過濾細小顆粒物的飲用水、地下水、地表水、工藝水、廢水等樣品的前處理過程；②避免樣品帶來的外源污染和不穩定性；③直接進樣，在線分析。該方法采用Dosino 自動淋洗液配制系統有效避免了淋洗液配制過程中的手工誤差、試劑氧化、不確定因素導致的錯誤的定性和定量分析，提高了分析數據的準確性和工作效率。

3 結論

本文通過優化實驗條件，選用了抗干擾能力好且分離度較好的Metrosep A Supp 5-250 陰離子分離柱，采用瑞士萬通英藍樣品前處理技術（MISP）和Dosino 自動淋洗液配制系統，選用最佳優化實驗條件c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）=6∶8 作為淋洗液，流速為0.80 mL/min，進樣量為250 μL，檢出限為0.002 mg/L，完全滿足CJ/T 141—2018《城鎮供水水質標準檢驗方法》標準要求，可以實現全程序自動化大規模地開展地下水中草甘膦的檢測工作。