全自動加速溶劑萃取-超高效液相色譜-串聯質譜法測定土壤中7種殺線蟲劑的殘留量

孔凡華,曹俊萍,葛偉偉

(1.山東省臨沂生態環境監測中心, 臨沂 276001;2.臨沂市生態環境綜合執法支隊, 臨沂 276001;3.臨沂市生態環境監控中心, 臨沂 276001)

線蟲病是由線形動物門線蟲綱多種線蟲引起的一類蠕蟲病[1-2]。我國較為嚴重的植物線蟲病有根結線蟲病、甘薯莖線蟲病、松材線蟲病等。其中:根結線蟲病侵入后會造成作物地上部分生長減弱、變黃;甘薯莖線蟲病主要危害甘薯塊根、莖蔓及秧苗;松材線蟲病對松樹等針葉類植物具有毀滅性危害,具有傳播迅速、致病性強、防治難度大等特點[3-5]。常用于防治線蟲病的農藥有棉隆、噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環磷、除線磷等[6-8],如采用低劑量棉隆熏蒸、10%(質量分數)噻唑膦溶液噴灑等可以有效防治根結線蟲病等。在施用這些殺線蟲劑時,絕大部分農藥會殘留在土壤中,不僅造成土壤生態環境的破壞,而且會進一步被作物吸收。當人們誤食被污染的作物時,輕者引起頭暈等癥狀,嚴重時會導致身體麻痹、嘔吐等,甚至死亡[9-10]。因此,加強對土壤中殺線蟲劑的監測,對于指導農藥投入品的合理使用,保護人們賴以生存的環境具有重要意義。

現階段暫無關于土壤中殺線蟲劑的國家標準,地方標準為DB37/T 643-2006 《土壤中滅線磷殘留量測定 氣相色譜法》。相關文獻報道較少,如文獻[11]報道了滅線磷在稻田土壤和田水中的降解動態和殘留分析,文獻[12]報道了噻唑膦在甘蔗和土壤中的殘留消解動態及風險評估,但是這些文獻方法研究的殺線蟲劑種類單一,不能全面地反映土壤中殺線蟲劑殘留的水平和種類。為較為全面的監測當地殺線蟲劑的使用情況,有效保護土壤資源和環境,本工作以棉隆、噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環磷、除線磷為研究對象,提出了全自動加速溶劑萃取聯合固相萃取法提取、凈化,超高效液相色譜-串聯質譜法(UHPLC-MS/MS)測定土壤中7種殺線蟲劑含量的方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Waters XEVO TQ-XS型超高效液相色譜-三重四極桿串聯質譜儀;Thermo ASE300型全自動加速溶劑萃取儀;Fotector-02HT高通量型全自動固相萃取儀;AB104-S型電子天平(精度0.1 mg);SIGMA 3K15型高速冷凍離心機;Milli-Q Direct-Q10型超純水器。

單標準儲備溶液:10 mg·L-1,取棉隆、噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環磷、除線磷標準溶液各1.0 mL置于10 mL容量瓶中,用乙腈稀釋,搖勻。

混合標準溶液系列:取單標準儲備溶液,用乙腈稀釋,配制成各殺線蟲劑質量濃度為0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 2.0 mg·L-1的混合標準溶液系列。

棉隆標準溶液編號為SPL-BD-090,噻唑膦標準溶液編號為A13944500AL-100,滅線磷標準溶液編號為A13300000ME-100,豐索磷標準溶液編號為SH-22853XM,殺線威標準溶液編號為SH-24635XA,丁硫環磷標準溶液編號為GBW(E)081355,除線磷標準溶液編號為SH-26025XC,各標準溶液的質量濃度均為100 mg·L-1。甲醇、乙酸乙酯、三氯甲烷、乙腈均為色譜級;試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

Shimadzu Venusil MP C18色譜柱(50 mm × 2.1 mm, 3.0 μm);柱溫40 ℃;流量0.3 mL·min-1;進樣量10 μL;流動相A為0.1%(體積分數,下同)甲酸溶液,B為甲醇。梯度洗脫程序:0～3.0 min,A由81%降至45%,保持1.0 min;4.0～8.0 min,A由45%降至11%,保持3.0 min;11.0～11.1 min,A由11%跳轉至81%,保持1.9 min。

1.2.2 質譜條件

電噴霧離子(ESI)源,正離子(ESI+)掃描模式;噴霧電壓550 V;離子源溫度450 ℃;輔助氣壓力0.414 MPa;離子傳輸管溫度450 ℃;氣簾氣壓力0.138 MPa;碰撞氣為氮氣;多反應監測(MRM)模式。其他質譜參數見表1。

表1 質譜參數

1.3 試驗方法

隨機采集土壤樣品,風干后挑去土壤中的雜物,置于鋼制粉碎機中粉碎,反復粉碎使樣品全部通過120目(孔徑0.125 mm )篩,置于廣口瓶中,于2～8 ℃儲存。分取10.0 g,置于加速溶劑萃取池中,加入硅藻土15.0 g,按照以下條件萃取:萃取溶劑為體積比2…1的甲醇和三氯甲烷混合溶液,加熱溫度為90 ℃,加熱時間為10 min,萃取壓力為10 MPa,萃取時間為20 min,沖洗體積為70%池體積,循環次數為3次。萃取完畢后,取萃取液待凈化。取HLB固相萃取柱,依次用 8 mL水、8 mL甲醇、8 mL三氯甲烷活化。將上述萃取液以15 mL·min-1流量過活化好的HLB固相萃取柱,用10 mL體積比1∶1的甲醇和乙腈混合溶液洗脫。收集洗脫液,置于水浴氮吹儀中,于45 ℃氮吹至近干,加入乙酸乙酯1 mL,溶解后過0.22 μm濾膜,所得樣品溶液用UHPLC-MS/MS測定。

2 結果與討論

2.1 萃取方法的選擇

用于萃取土壤樣品中農藥的方法主要有超聲輔助萃取法、索氏提取法、全自動加速溶劑萃取法等。其中,超聲輔助萃取法較為簡單,但提取率偏低;索氏提取法提取率較高,但加熱過程易造成丁硫環磷損失,導致其回收率偏低,同時該方法操作較為繁瑣,耗費有機試劑較多,環境友好度偏低;全自動加速溶劑萃取法不僅提取率高,而且整個萃取過程均在密閉環境中進行,對環境污染小。以加標土壤樣品(加標量0.05 mg·L-1)為待測對象,試驗比較了上述3種方法對7種殺線蟲劑的萃取效果,萃取時間分別為35, 45, 20 min,回收率結果見表2。

表2 萃取方法的比較

由表2可知,全自動加速溶劑萃取法所得7種殺線蟲劑的回收率最高,且其耗時也最短,因此試驗選擇的萃取方法為全自動加速溶劑萃取法。

2.2 凈化方法的選擇

凈化土壤萃取液的方法主要有固相萃取法、凝膠凈化色譜法和QuEChERS等。凝膠凈化色譜法凈化效果較好,但試劑用量大,且儀器較為昂貴,方法適用性較差;QuEChERS操作簡單,但凈化效果較差,準確度和靈敏度差;固相萃取法操作較為簡單,凈化效果好,且試劑用量較少,環境友好度高。以加標土壤樣品(加標量0.05 mg·L-1)為待測對象,試驗比較了上述3種方法對7種殺線蟲劑的凈化效果,回收率結果見表3。

表3 凈化方法的比較

由表3可知,固相萃取法所得7種殺線蟲劑的回收率最高,因此試驗選擇的凈化方法為固相萃取法。

2.3 質譜條件的優化

取1.0 mL 棉隆單標準儲備溶液,用乙腈稀釋,配制成100 μg·L-1棉隆標準溶液,設定儀器模式為MS only,注入上述溶液,進行一級全掃描,得到棉隆母離子;對母離子進行產物離子掃描,選擇響應值最大的子離子作為定量離子,次大的子離子作為定性離子。根據選定的2個子離子,分別優化碰撞電壓和去簇電壓,即建立棉隆的MRM質譜方法。同法建立噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環磷、除線磷的MRM質譜方法。詳細參數見表1。

在上述優化的儀器工作條件下,混合標準溶液的典型色譜圖見圖1。

1-棉隆; 2-噻唑膦;3-滅線磷;4-豐索磷;5-殺線威;6-丁硫環磷;7-除線磷

2.4 標準曲線和檢出限

按照儀器工作條件測定混合標準溶液系列,以各殺線蟲劑的質量濃度為橫坐標,其對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結果顯示,各殺線蟲劑標準曲線的線性范圍均為0.005～2.0 mg·L-1,其他線性參數見表4。

表4 線性參數和檢出限

以3倍信噪比(S/N)計算檢出限(3S/N),結果見表4。

2.5 精密度和回收試驗

按照試驗方法對土壤樣品進行3個濃度水平的加標回收試驗,每個濃度水平平行測定6次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結果見表5。

表5 精密度和回收試驗結果(n=6)

由表5可知,7種殺線蟲劑的回收率為87.2%～101%,測定值的RSD為1.5%～3.8%,說明此方法的準確度和精密度良好。

2.6 樣品分析

經查閱,關于液相色譜-串聯質譜法檢測涵蓋本法所測的7種殺線蟲劑的國家標準為GB/T 20769-2008 《水果和蔬菜中450種農藥及相關化學品殘留量的測定 液相色譜-串聯質譜法》,按照本法前處理隨機采集的土壤樣品,平行制備兩份樣品溶液,分別采用國家標準方法和本法測定,所得結果見表6。

表6 樣品分析結果

由表6可知:在隨機采集的5個土壤樣品中,有4個樣品均有不同程度的殺線蟲劑檢出;相比較國家標準方法,本法檢出的殺線蟲劑的種類更多,檢出量更高。

本工作采用全自動加速溶劑萃取法提取土壤樣品中棉隆、噻唑膦、滅線磷、豐索磷、殺線威、丁硫環磷、除線磷等7種殺線蟲劑,HLB固相萃取柱凈化萃取液,UHPLC-MS/MS進行定性、定量檢測。方法具有自動化程度高、檢測結果準確等特點,適用于土壤樣品中微量殘留殺線蟲劑的監測。