氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中甲拌磷和甲拌磷砜殘留量

王偉，童曉玲，俞璐萍，鐘寒輝，孫文閃，楊晨曦，趙月鈞

(綠城農(nóng)科檢測技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000)

我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)藥使用量位居世界首位，其中有機磷類農(nóng)藥使用量占農(nóng)藥總使用量的60%以上[1-3]。甲拌磷是一種典型的廣譜內(nèi)吸性有機磷農(nóng)藥，因具有高效、低價等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[4-5]。甲拌磷屬于高毒類農(nóng)藥，人體過量攝入會抑制膽堿酯酶活性，造成神經(jīng)生理功能紊亂，危害人類身體健康[6-8]。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已明確規(guī)定，禁止甲拌磷用于蔬菜、果樹、茶葉及中藥材生產(chǎn)。在甲拌磷施用過程中，未經(jīng)植物吸收利用的部分會滲透進(jìn)入土壤中，并長期殘留。研究表明，甲拌磷在國內(nèi)土壤中平均檢出率高達(dá)13.72%，濃度范圍為0～0.450 mg·kg-1[2]。土壤中殘留的甲拌磷還會代謝產(chǎn)生甲拌磷砜，其毒性更強、殘留更久[9]。土壤中殘留的甲拌磷、甲拌磷砜還會隨水轉(zhuǎn)移至地表水、河流和湖泊中，形成二次污染，對生命安全造成威脅。

目前，常見的甲拌磷、甲拌磷砜檢測方法主要有熒光光度法[10]、氣相色譜法[5]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[11-15]、高效液相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[16]、超高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜法[17]等，檢測樣品主要為果蔬、茶葉、地表水和飲用水。雖可通過氣相色譜法測定土壤中的甲拌磷，但氣相色譜儀存在定性效果差、容易產(chǎn)生干擾等缺點。因此，本研究建立了一種氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定土壤中甲拌磷和甲拌磷砜殘留的方法，以期為土壤中甲拌磷和甲拌磷砜的同時測定提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

Agilent-7890B氣相色譜儀；Agilengt-7000C質(zhì)譜儀(美國安捷倫公司)；ST 16R型高速離心機(美國Thermo Fisher 公司)；BSA 2202S型電子天平(德國Sartorius 公司)；Troemner渦旋振蕩儀(美國Henry Troemner公司)；全自動氮吹濃縮儀(杭州博睿科儀器有限公司)；KQ5200E超聲波清洗機(昆山市超聲儀器有限公司)；NH2固相萃取柱；0.22 μm有機膜。

乙腈、正己烷、丙酮、甲苯(色譜純，美國Baker公司)；氯化鈉(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；實驗室用水為一級水；甲拌磷(CAS：298-02-2)、甲拌磷砜(CAS:2588-04-7)(100 μg·mL-1，1 mL，天津阿爾塔科技有限公司)。

1.2 前處理方法

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制。準(zhǔn)確量取甲拌磷和甲拌磷砜液態(tài)混標(biāo)(100 μg·mL-1)各1.0 mL，轉(zhuǎn)移至10 mL棕色容量瓶中，丙酮定容至刻度，配制成濃度為10 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)儲備混合液。避光-18 ℃以下保存，有效期1 a。

樣品制備。采集具有代表性土壤樣品約500 g，經(jīng)冷凍干燥、研磨處理后，過0.85 mm篩，篩后將土壤裝入密封袋，于4 ℃冷藏備用。

提取。準(zhǔn)確稱取過篩后土壤樣品5.00 g置于50 mL塑料離心管中，加入10 mL一級水，2 500 r·min-1渦旋混勻1 min，靜置10 min后，加入15 mL乙腈，2 500 r·min-1渦旋混勻3 min，超聲20 min；加入5 g氯化鈉，2 500 r·min-1渦旋混勻3 min，8 000 r·min-1離心3 min，取出2 mL上清液置于10 mL刻度管中。

凈化。用4 mL乙腈-甲苯溶液(3+1)預(yù)淋洗NH2固相萃取柱，棄去淋洗液。下接15 mL刻度試管，放入固定架中，將2 mL乙腈溶解的待凈化樣品倒入固相萃取柱中，再用2 mL乙腈-甲苯溶液(3+1)洗滌樣液瓶，并將洗滌液移入柱中，重復(fù)3次。最后加入5 mL乙腈-甲苯溶液(3+1)洗脫，收集洗脫液，并在40 ℃水浴中氮吹至近干，用正己烷定容至2 mL，過0.22 μm有機相濾膜，待上機測定。

1.3 儀器工作條件

色譜條件。色譜柱為DB-5ms毛細(xì)管柱(15 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣量為1 μL；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣為氦氣。升溫程序：初始溫度80 ℃，以40 ℃·min-1升至190 ℃，保持0 min；20 ℃·min-1升至290 ℃，保持1.5 min。柱流量為2.3 mL·min-1，不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件。離子源為電子轟擊源(EI源)，離子源溫度300 ℃，四級桿溫度180 ℃，碰撞氣流1.5 mL·min-1，溶劑延遲時間1.95 min，多反應(yīng)監(jiān)測(multiple reaction monitoring，MRM)掃描模式。甲拌磷(C7H17O2PS3)保留時間為3.804 min，定量離子對為230.9>128.9(25 eV)，定性離子對分別為128.9>65.0(15 eV)、260.0>75.0(5 eV)；甲拌磷砜(C7H17O4PS3)保留時間為5.115 min，定量離子對為153.0>97.0(10 eV)，定性離子對分別為124.9>96.9(5 eV)、199.0>96.9(15 eV)、199.0>143.0(10 eV)。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件和質(zhì)譜條件的選擇

為滿足日常檢測需求，同時參考GB/T 14552—2003標(biāo)準(zhǔn)，本試驗選擇常用于農(nóng)殘檢測的DB-5MS石英毛細(xì)管色譜柱對甲拌磷和甲拌磷砜進(jìn)行分離。

質(zhì)譜條件優(yōu)化時，試驗首先選用全掃描模式(Q3 Scan)對甲拌磷和甲拌磷砜進(jìn)行一級質(zhì)譜分析，確定二者保留時間，并在質(zhì)譜圖中選擇質(zhì)荷比和絕對強度較大的離子為前體離子。設(shè)定3～45 eV(每3 eV為1個間隔)的碰撞能量，對選定的前體離子峰進(jìn)行二級質(zhì)譜分析(產(chǎn)物離子掃描)，根據(jù)二級質(zhì)譜圖，選擇強度最大的離子為定量離子，強度次之的為定性離子。圖1為甲拌磷、甲拌磷砜在MRM模式下的色譜圖。

圖1 MRM模式下甲拌磷、甲拌磷砜的色譜

2.2 提取溶劑的選擇

甲拌磷溶于乙醇、乙醚、丙酮和乙腈等多數(shù)有機溶劑。本試驗在選擇提取試劑時考慮到乙腈可溶解大部分有機物，且自身化學(xué)穩(wěn)定性高，不易造成揮發(fā)損失，在后續(xù)提取過程中加入氯化鈉后乙腈與水分層明顯，利于辨別有機相與水相，方便后續(xù)操作，并可減少基質(zhì)干擾物的溶出，保證較好的提取效率[18]。

試驗比較了乙腈用量為10、15和20 mL時對土壤樣品中甲拌磷及甲拌磷砜的萃取效果。由表1可知，當(dāng)乙腈用量為15 mL時，甲拌磷和甲拌磷砜的回收率最高。因此，選擇15 mL乙腈為提取溶劑用量。

2.3 提取方式的選擇

目前，對于甲拌磷的提取方式主要有勻漿提取法、超聲提取法和振蕩提取法等，土壤中甲拌磷多采用振蕩提取法。本試驗比較了超聲提取法、勻漿提取法和振蕩提取法3種提取方式對目標(biāo)物提取的效果，結(jié)果表明，超聲提取法振蕩對土壤中甲拌磷及其代謝產(chǎn)物的提取效果最優(yōu)異；其次為勻漿提取法，提取效果最差的為振蕩提取法。超聲提取法對甲拌磷和甲拌磷砜的平均回收率分別為98.2%和94.5%，勻漿提取法分別為94.9%和89.1%，振蕩提取法分別為68.4%和82.3%。勻漿提取過程中，當(dāng)土壤中混入細(xì)小石子時，會導(dǎo)致土壤樣品不能完全混勻，且極易損壞高速均質(zhì)機。振蕩提取過程中，需先將土樣浸泡6～8 h，振蕩1 h。綜上分析，超聲提取法具有操作簡便、重復(fù)性良好等優(yōu)點，可提高工作效率，保證檢測質(zhì)量。故本試驗選取超聲提取法提取土壤中的目標(biāo)化合物。

2.4 萃取柱的選擇

試驗選擇檢測常用于凈化、富集的固相萃取柱，即Florisil萃取柱和NH2萃取柱，考察其對甲拌磷及其代謝產(chǎn)物的凈化、富集效果。結(jié)果表明，經(jīng)Florisil萃取柱凈化后，土壤中的甲拌磷和甲拌磷砜均未出峰，究其原因，F(xiàn)lorisil萃取柱雖可去除土壤中的部分有機干擾物和色素，但其主要適用于有機氯、菊酯類等極性較小的農(nóng)藥[19]。經(jīng)NH2萃取柱凈化后，甲拌磷和甲拌磷砜均出現(xiàn)輪廓清晰的峰型，且雜質(zhì)峰較少，與此同時，進(jìn)行回收率試驗。NH2萃取柱凈化對甲拌磷、甲拌磷砜的回收率不會產(chǎn)生明顯的影響，故本試驗選用NH2萃取柱對土壤中甲拌磷和甲拌磷砜進(jìn)行凈化。

2.5 線性關(guān)系、定量限和檢出限

分別吸取對應(yīng)量的標(biāo)準(zhǔn)混合液，用正己烷配制成質(zhì)量濃度依次為0.01、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00 mg·L-1的系列標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行分析，分別以甲拌磷和甲拌磷砜的濃度為橫坐標(biāo)、以甲拌磷和甲拌磷砜的響應(yīng)值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。研究結(jié)果顯示，甲拌磷和甲拌磷砜的線性關(guān)系良好，線性方程分別為Y=872 342X+1 546、Y=4 318 026X-107 856；相關(guān)系數(shù)(R2)分別為0.999 7、0.999 1。

通過對甲拌磷及其代謝產(chǎn)物質(zhì)量濃度為1.5 mg·kg-1的土壤樣進(jìn)行分析測試，確定檢出限和定量限。經(jīng)計算，甲拌磷和甲拌磷砜的檢出限分別為0.000 473和0.049 8 mg·kg-1，定量限分別為0.001 57和0.166 mg·kg-1。綜上分析認(rèn)為，本方法的線性范圍廣，靈敏度高。

2.6 準(zhǔn)確度和精密度

按照本試驗提供的前處理方法，對添加不同濃度(1.5、3.0、7.5 μg·kg-1)的目標(biāo)化合物土壤樣品進(jìn)行測試，通過添加回收試驗，確定方法的準(zhǔn)確度和精密度，每個濃度6個平行。如表2所示，本方法的甲拌磷檢出限為0.000 473 mg·kg-1，低于GB/T 14552—2003中土壤甲拌磷的檢出限。綜上所述，本方法的靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度滿足土壤中甲拌磷測定方法的技術(shù)要求。

表2 甲拌磷、甲拌磷砜的回收率情況

2.7 實際樣品檢測

依據(jù)本文建立的方法對現(xiàn)有的不同類型土壤共計30個進(jìn)行檢測，并隨機挑選5個土壤進(jìn)行加標(biāo)試驗，考察實際檢測效果以及回收率情況。結(jié)果表明，30個土壤樣品中均未檢出甲拌磷和甲拌磷砜，5個加標(biāo)樣品回收率為88.7%～95.2%。

3 小結(jié)

本文采用超聲提取法和NH2固相萃取柱凈化，結(jié)合氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜對土壤中甲拌磷和和甲拌磷砜進(jìn)行分析，相比常見氣相色譜儀測定土壤中甲拌磷和甲拌磷砜的方法，本法具有檢出限低、線性范圍廣、精密度高、重現(xiàn)性好和定性效果好等優(yōu)點，可實際應(yīng)用于土壤中甲拌磷及其代謝產(chǎn)物的檢測。