饮水中有机磷农药GC-MS分析.doc

水中14种有机磷农药固相萃取-GC/MS测定方法研究 高玲1 杨元1 景露1 谯斌宗2(成都市疾病预防控制中心，成都，610041)（成都市食品药品检验中心，成都，610045）摘 要本文采用固相萃取（SPE）技术，对水样中14种有机磷农药提取、净化、浓缩前处理，建立了水样中14种农药的气相色谱 /质谱(GC/MS)分析方法，本法回收率在94.14%-105.0%之间 ，测定精密度RSD在3.20%12.52%之间，检出限在0.000133-0.00135 mg/L之间（SIM模式）。本法简便、快速、灵敏度、可靠性强。主题词：水，农药残留，气相色谱/质谱技术Study on method of 14 kinds pesticide in water using SPE-GC/MS1Gao Ling 1Yang Yuan 1Jing-lu 2Qiao Bin-zong1(Chengdu Center for Disease Control and Prevention, Chengdu,610041,China)2(Chengdu Testing Center for Food and Drug, Chengdu,610045,China)Abstract In this paper,To setup a method of the water samples of 14 kinds of pesticide analysis using solid phase extraction- gas chromatography / mass spectrometry (SPE-GC/MS). The method in the recovery of 94.14% -105.0% ，RSD of 3.20%12.52%， detection limit 0.000133-0.00135 mg / L .the method is simple, rapid, sensitive, reliability.Keywords: water, pesticides remaining, Authentication,GC/MS 水是生命之源，是人类的生存和社会经济发展不可或缺的战略资源，水的安全直接关系到人类的健康、社会的稳定和经济的可持续发展。世界卫生组织调查表明，发展中国家各类疾病有80%是因为饮用了不安全、不卫生的水而传播的，每年约有2000万人死于饮用不卫生的水，饮水安全问题严重地威胁着人类生命和健康。我国由于经济的快速发展和安全防范措施的滞后，重大的水污染事件多次发生，造成了重大的社会与经济损失。其中滥用农药、交通运输事故、工厂违规排放、地震次生灾害等是导致水体污染进而危及饮水安全的主要来源。目前，水源水和饮用水中农药含量的测定主要采用气相色谱法，该方法简便、使用的气相色谱仪普及率高。但干扰因素多，定性确认困难，不符合国际上对有机残留物或污染物的确认方法的要求。本文报道了一种采用固相萃取浓缩净化，GC/MS定性定量分析的水源水、饮用水中14种有机磷农药的检验方法。本法最低检出浓度SCAN检测模式在0.0003-0.003mg/L之间，SIM检测模式在0.000133-0.00135 mg/L之间。本法简便、快速、定性定量准确，经实际样品测定，结果满意。1. 实验部分1.1 仪器与试剂 HP6890GC/5973MS；DB-1701P弹性石英毛细柱（30m 0.25mm0.25m）；HP-5MS弹性石英毛细柱（30m 0.25mm0.25m , 5%二苯基-95%二甲基硅氧烷聚合物）二氯甲烷（HPLC专用）；丙酮（HPLC专用）；正己烷（HPLC专用）；甲醇（HPLC专用）；HCl（AR）；NaCl(AR)；农药标准：所有农药标准品由Dr.Ehrenstorfer GmbH公司提供，准确称取一定量的标准品，用适宜的溶剂配制成浓度约1000mg/L的单标储备液，置棕色瓶中，4下密闭保存，临用时取各种用丙酮稀释，配制混合标准使用液 。1.2 色谱质谱条件 炉温： 程序升温，起始温度50(保持2分钟)， 以20/min升至150, 以3/min升至235, 以30/min升至280(保持12分钟)；进样口温度：280；进样方式：脉冲不分流进样；脉冲：45psi ，保持1min，进样量1l；载 气：氦气，恒流模式，1.2ml/min，线速度42cm/sec；溶剂延迟：6.0min；EI：70eV；接口温度：280； 1.3 实验方法 取石墨化碳/氨基复合型小柱，置SPE萃取装置上，加入5ml甲醇润湿活化小柱，加去离子水10ml冲洗，保持液面在固相以上，取水样200ml，按5%加入NaCl，混匀，以3ml/分钟速度通过活化过的石墨化碳/氨基复合型小柱，抽干，用10ml二氯甲烷洗脱，定容至20ml，工作曲线按同样方式操作。 按1.2色谱-质谱工作条件稳定好仪器，调谐合格后进样分析。2 结果与讨论2.1样品前处理方法的研究：前处理是气相色谱-质谱分析的重要组成部分，气相色谱-质谱分析成功与否很大程度依赖于样品前处理。目前，环境水样中农药的提取、净化、浓缩主要采用液液萃取、固相萃取和固相微萃取技术。其中，固相萃取简便、萃取效率高,本文采用固相萃取技术对水样中农药进行萃取、净化、浓缩。2.1.1 小柱的选择：选择固相萃取小柱的固定相遵循相似相溶原则。分析物的极性与固定相极性相近时，可以得到较好的保留效果。由于本文涉及的农药种类较多，极性差别较大，所以选用三种不同极性的小柱进行实验，分别是弗罗里硅小柱，C18小柱，石墨化碳/氨基复合型小柱。实验结果表明， C-18柱和石墨化碳/氨基复合型小柱对有机磷农药吸附效率高。考虑石墨化碳/氨基复合型小柱去除干扰物比较有利，因此选用石墨化碳/氨基复合型小柱。2.1.2水样过柱流速的优化实验表明，水样过柱流速直接影响吸附效率与工作效率。本文研究了不同流速下同一样品中各组分的固相萃取回收率的变化。当流速在10ml/min-3ml/ min变化时，回收率随流速的降低而升高；当流速小于3ml/分钟时各组分回收率变化不大。考虑到尽量缩短分析时间，本课题选择3ml/分钟，此时固相萃取的回收率较高，水样过柱时间相对较短。2.1.3 洗脱液的优选洗脱溶剂的种类较多，有丙酮、乙腈、二氯甲烷、正己烷、甲醇、乙酸乙酯、石油醚、异丙醇及苯等。实验选用了不同的单个溶剂和混合溶剂进行洗脱实验。有机磷农药极性有一定差异，实验观察到不同比例的正己烷-丙酮溶液随着极性溶剂丙酮比例升高，极性组分洗脱率升高，随着丙酮比例降低极性组分洗脱率降低。不同比例的正己烷-二氯甲烷有类似现象。若采用单一组分溶剂洗脱，实验观察到丙酮、乙腈、甲醇等极性溶剂对极性强的组分洗脱效果较好，正己烷、石油醚、乙酸乙酯对弱极性和中等极性组分洗脱效果较好，只有采用二氯甲烷为洗脱溶剂时，绝大部分农药组分洗脱效果较好，因此，本文选择二氯甲烷为洗脱溶剂。2.1.4 各种改进剂的加入对提取效果的影响文献报道，在待测溶液中加入少量NaCl、甲醇、盐酸有提高农药固相萃取效率作用。本实验没有观察到加入甲醇、盐酸对提高萃取效率的明显作用。实验观察到在待测水样中加入一些盐类有利于防止乳化，提高固相萃取效率的作用。本实验选取了在200ml水样中分别加入0%、5%、10%、20%的NaCl,研究最佳盐浓度.实验结果表明,水样中含有5%的盐对于提高萃取效率作用最佳。2.2 气相色谱/质谱条件的优化2.2.1 色谱柱的优选：本文比较了DB-1701P弹性石英毛细柱（30m 0.25mm0.25m ,14%氰丙基-苯基-甲基聚硅氧烷）和HP-5MS弹性石英毛细柱（30m 0.25mm0.25m 5%苯基-甲基聚硅氧烷），实验比较后发现，DB-1701P弹性石英毛细柱分离效果比HP-5MS更好，本文选用DB-1701P弹性石英毛细柱为分析柱。2.2.2 进样口温度的优选：进样口温度过高，可导致部分有机磷农药分解，温度过低，灵敏度下降。实验表明，进样口温度为280时，农药分离效果良好，灵敏度高，考虑更高的进样口温度会对色谱柱产生一定程度的损伤，故本法选用进样口温度为280。2.2.3 炉温的优选：本文涉及的农药种类多，部分农药理化性质比较接近，采用等温程序无法得到有效的分离。故本法采用程序升温模式。实验了多种程序升温条件，实验表明，当程序升温模式为起始温度50，保留2min,以20/min升至150，以3/min升至235, 以30/min升至280,保持12min，在此条件下，灵敏度、分离效果、峰形、耗用时间的综合效果良好，故本法选用此升温程序。2.2.4 柱流量的优选：实验表明，当柱流量1.2ml/min,线速度40cm/sec时，农药的分离效果良好，灵敏度高，本法选用柱流量为1.2ml/min。2.2.5 进样量及进样模式优选：为保证方法灵敏度，本方法采用不分流进样，在280时，可观察到部分有机磷农药分解，采用脉冲不分流进样技术，可使农药分解率减小，色谱峰变得更窄。2.3方法学指标考察2.3.1方法灵敏度考查：GC/MS具有SCAN和SIM两种检测模式，SCAN模式多用于定性，SIM模式多用于定量。2.3.1.1 采用SCAN检测模式时方法检出限：在SCAN检测模式下，扫描质量范围55-550，测得的结果以3倍噪声所对应的浓度（mg/l）计算仪器检出限，结果见表1。因固相萃取时样品浓缩了10倍，所以方法检出限比仪器检出限低10倍。表1 采用SCAN时方法检出限表编号农药名称仪器检出限（mg/L）方法检出限（mg/L）1敌敌畏0.01810.001812速灭磷0.02900.002903甲拌磷0.01200.001204二嗪磷0.01030.001035赛福丁已胺磷0.01220.001226乐果0.01840.001847甲基对硫磷0.01760.001768马拉硫磷0.007600.0007609杀螟硫磷0.01410.0014110对硫磷0.008800.00088011稻丰散0.01470.0014712杀扑磷0.01610.0016113乙硫磷0.002940.0002942.3.1.2采用SIM检测模式时方法检出限：在SIM检测模式下，设定不同化合物的检测离子，测得的结果以3倍噪声所对应的浓度（mg/l）计算仪器检出限，结果见表2。因固相萃取时样品浓缩了10倍，所以方法检出限比仪器检出限低10倍。表2：采用SIM时方法检出限编号农药名称仪器检出限（mg/L）方法检出限（mg/L）1敌敌畏0.004940.0004942速灭磷0.01350.001353甲拌磷0.009640.0009644二嗪磷0.007320.0007325赛福丁已胺磷0.006030.0006036乐果0.01840.001847甲基对硫磷0.02160.002168马拉硫磷0.003370.0003379杀螟硫磷0.01140.0011410对硫磷0.005850.00058511稻丰散0.01190.0011912杀扑磷0.007700.00077013乙硫磷0.002590.0002592.3.2方法准确度、精密度 取相同样品5份，每份200ml，分别加入农药混合标准溶液，使待测样品中农药含量为0.025 mg/l，按实验项下分别进行固相萃取，上机测定（SIM模式）结果见表表3 样品测定结果农药名称Rt（min）加标量(mg/l)单次测定值(mg/L)均值(mg/L)RSD(%)回收率(%)敌敌畏9.3820.0250.0240.02290.0250.02480.02870.02518.72100.49速灭磷12.9090.0250.02540.02730.0250.02010.02670.024911.3899.76甲拌磷18.0950.0250.02090.02560.0250.02330.02350.02377.6094.81二嗪磷20.1610.0250.02210.02560.0250.02280.02290.02376.4494.82赛福丁21.9480.0250.01950.02580.0250.02410.02550.024010.8196.09乐果23.6740.0250.02450.02580.0250.02210.02200.02397.1395.71甲基对硫磷26.4250.0250.02220.02550.0250.02310.02170.02357.1294.14马拉硫磷27.3960.0250.02580.02690.0250.02510.01750.02413.20102.2杀螟硫磷27.6010.0250.02190.02620.0250.02410.02460.02436.4197.55对硫磷28.7480.0250.02240.02450.0250.02260.02390.02374.8594.84稻丰散29.9610.0250.02410.02520.0250.02310.02290.02414.3996.42杀扑磷31.970.0250.02270.02850.02500.02260.02010.0234125293.60乙硫磷35.5480.0250.02590.02650.0250.02910.02480.02636.59105.02.3.3 仪器重现性考察取200ml加标浓度5mg/l的水样一份，按实验部分和实验方法调试好仪器，重复测定6次，分别计算各种出峰农药的保留时间及峰面积相对标准偏差，测定保留时间的相对标准偏差都在0.0014-0.0373%之间，可见本方法具有高度的时间重现性。2.3.4工作曲线及线性范围表4 SCAN标准曲线农药名称Rt（min）0.10.250.512.55敌敌畏9.38238870183254572045219653955163020.9962速灭磷12.909899053003200976124148734755190.9915甲拌磷18.095787790030317532937600379202983264590.9978二嗪磷20.161179458255283522982083416366496635050.9966赛福丁21.948344835395202200773344349475481920080.9960乐果23.67451029277760721919002447956256163158350.9980甲基对硫磷26.4252154186644281843218675056646850.9932马拉硫磷27.3961941923293855380914329386571913131513350.9976杀螟硫磷27.60123819128050482965292766070700160.9959对硫磷28.748146341357677854454635543113563950.9952稻丰散29.96139098199225711722292492567899030.9982杀扑磷31.9737573140653503192262177862171090.9968乙硫磷35.5483002385369366409252996768057890.9924SIM工作曲线农药名称Rt（min）0.050.10.250.512.5R敌敌畏9.382139683762411916132042188735622120780.9990速灭磷12.9097822338719621130214411921560.9913甲拌磷18.0957894149054933513661744287114125400.9948二嗪磷20.1619403207686366017903558675118581210.9950赛福丁21.9489138214236748719496971023924180450.9926乐果23.674154872673379322739568043823711480.9934甲基对硫磷26.425649019699522661980667941820.9900马拉硫磷27.3962098342521127913362521124675037853940.9955杀螟硫磷27.601276259122374833628312579860.9925对硫磷28.748149617310918289271603627219820.9917稻丰散29.96126667355283839338636080911281780.9945杀扑磷31.974880149484904514359554969919609970.9912乙硫磷35.5488726232526616293330.99548参考文献 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