GC-MS/MS測定地表水中32種農藥殘留

趙 悅，黃碧嘉，何秀琴，羅綺雯

（1. 拱北海關技術中心，廣東 珠海 519000；2. 中山海關技術中心，廣東 中山 528400）

農藥殘留是指農藥使用后一定時期內沒有被分解而殘留于生物體、收獲物、土壤、水體、大氣中的微量農藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質的總稱[1]。作為農業大國，合理的使用農藥，有助于我國的農業生產，保障我們的餐桌安全。但在實際生產中，亂用、濫用農藥造成的農藥殘留問題卻對我們的身體健康造成了巨大威脅。人們食用了含有農藥殘留的食物，嚴重者具有致畸性、致癌性、致突變性[2]。據調查，由于農藥殘留導致的癌癥占比高達 60%，人體內的農殘有10%通過空氣、飲用水進入[3]。

現在常用的農藥包括有機磷農藥、有機氯農藥和擬除蟲菊酯農藥等。其中水溶性大、吸附性能弱的農藥會隨水滲入地下，從而對水體和地下水體造成污染[4]。水污染又會影響到水生生物的養殖，造成魚蝦等產品的品質下降。為了保護人們的身體健康，強制性國家標準GB 3838—2002《地表水環境質量標準》對集中式生活飲用水地表水源地部分農殘項目的標準限值做出了明確的規定。

通過標準查新發現，國內目前指定水中農殘的測定方法主要為 GB/T 5750.9—2006《生活飲用水標準檢驗方法農藥指標》，標準中分為填充柱氣相色譜法和毛細管柱氣相色譜法[5]。但單純的氣相色譜法準確性、穩定性和靈敏度都不夠高，而且測定不同農殘項目不但需要不同的前處理，還需要更換不同的氣相色譜柱，耗費大量的時間成本和人力成本。

近些年，氣相色譜–三重四級桿質譜（GC-MS/MS）技術因為能夠實現農殘簡單快速、靈敏、準確的篩查，具有良好的重現性，能完成定性定量同步分析[6]。方法擬通過對前處理、標準溶液的配制、質譜參數等方面進行優化的方式，建立一種方便、快捷、高效的測定容易通過除草劑、殺蟲劑被代入地表水中常見 32種農殘 GC-MS/MS的檢測方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

農殘標準品：聯苯菊酯、毒死蜱、氟氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、嘧菌環胺、溴氰菊酯、二嗪磷、敵敵畏、苯醚甲環唑、樂果、烯唑醇、滅線磷、殺螟硫磷、甲氰菊酯、氰戊菊酯、氟氰菊酯、氟胺氰菊酯、地蟲硫磷、水胺硫磷、甲基異柳磷、馬拉硫磷、殺撲磷、對硫磷、甲基對硫磷、腐霉利、丙溴磷、五氯硝基苯、治螟磷、戊唑醇、三唑酮、三唑醇、三唑磷等32種農殘混標（質量濃度為 50 μg/mL）：曼哈格；環氧七氯 B（質量濃度為100.3 μg/mL）：安譜。

實驗試劑：乙酸乙酯：色譜純，上海安譜實驗科技股份有限公司；二氯甲烷：色譜純，默克股份兩合公司；石油醚、無水硫酸鈉：分析純，廣州化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

氣相色譜串聯質譜儀：賽默飛世爾TSQ-8000 EV；萬分之一天平：賽多利斯QUINTIX124-1CN；臺式冷凍離心機：賽默飛；自動濃縮儀：拜齊泰。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準溶液的配置

內標溶液：配制7 mg/L環氧七氯B內標溶液。

農藥混標：配制農殘混合標準的儲備液，于–20 ℃保存。使用地表水的基質空白液將儲備液逐級稀釋為 10、50、100、200 、400和 600 μg/L標準工作溶液。

基質匹配標準工作液[7]：移取上述各濃度標準工作溶液980 μL，加入20 μL內標溶液，渦旋混勻。

1.3.2 儀器條件

1.3.2.1 色譜條件 色譜柱：TG-WAXMS氣相色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持 1.5 min，以 25 ℃/min 升至 90 ℃，保持1.5 min；以 25 ℃/min 升至 180 ℃；以 5 ℃/min升至280 ℃；以10 ℃/min升至300 ℃保持5 min；載氣（He）流速1.2 mL/min，純度≥99.999%；進樣量1 μL；進樣方式：不分流進樣。

1.3.2.2 質譜條件 電子轟擊（EI）離子源；電子能量 70 eV；傳輸線溫度 300 ℃；離子源溫度300 ℃。

1.3.3 樣品處理

準確量取250.0 mL試樣于500 mL分液漏斗中，分別加入30 mL二氯甲烷，劇烈振蕩15 min，靜止10 min分層后收集上層萃取液；再用30 mL二氯甲烷重復提取一次，將兩次萃取液合并，離心吸去水分后，經無水硫酸鈉干燥后分批全部轉移至玻璃管，40 ℃水浴氮氣吹至近干，用980 μL乙酸乙酯定容，加入20 μL環氧七氯B內標溶液[8]，過0.22 μm有機相濾膜后，供GCMS/MS測定。

1.4 數據分析

數據差異顯著性通過 TraceFinder軟件和Xcalibur軟件對檢測結果進行分析。

2 結果與分析

2.1 最佳目標離子對的選擇

選擇合適的程序升溫條件，采用Fullscan方式測定待測農殘的總離子流譜圖，確定其各自保留時間和母離子。選擇 SRM 模式，為獲得最佳質譜條件，在0～70 eV調節碰撞能量，選取豐度較高的離子碎片作為母離子。將母離子進一步裂解；選取裂解離子為子離子，優化碰撞能量[9]。由于本方法具有高選擇性，可對目標化合物的母離子、產物離子、碰撞能量等質譜參數進行優化，可以篩選出多種定性離子進行確證，確保結果的準確性。32種待測農殘經優化后質譜分析條件見表1，SRM模式下氣相色譜串聯質譜圖見圖1。

表1 32種農殘和內標化合物的質譜條件Table 1 Mass spectrum conditions of 32 pesticide residues and internal standard compounds

圖1 400 ng/mL標準溶液譜圖Fig.1 Spectrum of 400 ng/mL standard solution

2.2 前處理過程的優化

本方法通過對前處理過程中的提取試劑選擇及提取次數進行優化。提取試劑選擇：實驗中將常見的水中農殘提取液二氯甲烷與石油醚分別作為提取液進行實驗，結果發現，二氯甲烷能有效的將32種農殘全部提取，而在同等情況下，使用石油醚作為提取液僅能提取二氯甲烷作為提取液時敵敵畏項目的30 %左右，而樂果項目在石油醚作為提取液時完全未能有效提取，相應的樂果項目定量離子及定性離子譜圖見圖2和圖3，因此本實驗最終選擇二氯甲烷作為提取液。提取次數：實驗發現，當提取一次時，農殘回收率很難穩定達到60%以上，提取兩次或者三次時，農殘回收率均能穩定達到60%，且兩種提取次數的回收率相近，因此，本實驗前處理采用兩次提取。

圖2 二氯甲烷作為提取液時標液中樂果項目SRM譜圖Fig.2 SRM spectrum of dimethoate in the time standard solution with dichloromethane as the extraction solution

圖3 石油醚作為提取液時標液中樂果項目SRM譜圖Fig.3 SRM spectrum of dimethoate project in petroleum ether as extraction solution

2.3 內標的引入

在多次進平行樣品的過程中，發現由于離子化效率的不穩定導致GC-MS/MS的重復性差，為了消除的離子化效率的不穩定影響，嘗試在乙酸乙酯定容后加入環氧七氯B，對環氧七氯B的響應值進行折算后定量，兩種方法對平行樣品的響應值如下圖4。通過對比可以發現，引入內標，能有效減小離子化效率的不穩定影響，避免偶然誤差的發生，提高實驗結果的重復性。

圖4 200 ng/mL標液中聯苯菊酯項目內標折算前后的響應值Fig.4 Response value of bifenthrin in 200 ng/mL standard solution before and after internal standard conversion

2.4 基質效應

在質譜中基質效應明顯，基質效應對不同農殘有不同的影響，部分農殘項目在不同基質效應影響下，響應值能偏差數倍，極易導致測定結果的偏差。本實驗對基質效應對目標農殘檢測的影響進行了探討。通過1.5步驟，提取到地表水的基質，并配制相應的基質標液，與相同濃度下使用乙酸乙酯配制的溶劑標液做對比（結果見圖5和圖6），發現此實驗基質標液對樂果、甲基對硫磷、殺螟硫磷、水胺硫磷、苯醚甲環唑、三唑磷有明顯的增強效應，對敵敵畏、五氯硝基苯、二嗪磷、對硫磷有明顯的抑制效應。為保證實驗結果的準確性，配制基質曲線，進行最后的結果定量。

圖5 乙酸乙酯配制的溶劑標準溶液譜圖Fig.5 Spectrum of solvent standard solution prepared with ethyl acetate

圖6 地表水基質溶液配制的標準溶液譜圖Fig.6 Spectrum of standard solution prepared by surface water matrix solution

2.5 線性范圍

本實驗采用基質匹配內標標液在相同檢測條件下進行定量。在10～600 μg/L范圍內，水中32種農殘的線性回歸方程、相關系數及最低檢出限如表2所示。結果表明該檢測方法的線性良好，R2≥0.995，滿足GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》要求[10]。

表2 水中32種農殘標準曲線Table 2 Standard curves of 32 kinds of agricultural residues in water

續表2

2.6 加標回收率、定量限及檢出限

取空白地表水，分別添加不同濃度的混合標準溶液，獲得0.2、0.4、0.8、2 μg/L添加水平樣品[11]，每個加標水平進行6平行實驗，計算各添加水平下的回收率及相對標準偏差，見表3。在0.2 μg/L添加水平下，各農殘回收率 73.9%～105.0%，相對標準偏差4.5%～17.9%；在0.4 μg/L添加水平下，各農殘回收率87.5%～107.5%，相對標準偏差1.9%～12.0%；在0.8 μg/L添加水平下，各農殘回收率 80.0%～108.8%，相對標準偏差3.6%～11.8%；在2.0 μg/L添加水平下，各農殘回收率76.0%～106.5%，相對標準偏差1.3%～13.7%。各項農殘在 0.2～2.0 μg/L添加水平下，均符合GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》要求，因此該方法各農藥定量限為0.2 μg/L。

表3 加標回收測定結果Table 3 Determination results of spiked recovery %

續表3

3 結論

本研究建立了同時測定地表水中 32種農殘氣相色譜–三重四極桿質譜（GC-MS/MS）檢測方法。本方法具有高選擇性，可對目標化合物的母離子、產物離子、碰撞能量等質譜參數進行優化，篩選出多種定性離子進行確證，確保結果的準確性；具有高重復性和靈敏度，一方面為避免基質效應對農殘檢測造成干擾，采用空白基質配制標準溶液的方式，對樣品完成定量分析，另一方面為了消除的離子化效率的不穩定影響，引入環氧七氯B內標，對樣品進行折算定量，因此即使方法的定量限和檢出限遠低于 GB/T 5750.9—2006《生活飲用水標準檢驗方法農藥指標》和 GB 3838—2002《地表水環境質量標準》要求的情況下，準確度和精密度均能滿足標準要求。同時，該方法前處理簡單，使用一種提取方式，能一次性提取32種農殘進行檢測，節約大量人力和時間，適用于地表水中多種農藥殘留的日常定量分析。