痕量残留分析技术(新)

1、有机污染痕量残留分析技术有机污染痕量残留分析技术 授课老师：王学东第一章持久性有机污染物简介Persistent Organic Pollutants（POPs）：指具有高毒性、进入环境后）：指具有高毒性、进入环境后难以降解、可生物积累、能通过空气、水难以降解、可生物积累、能通过空气、水和迁徙物种进行长距离越境迁移并沉积到和迁徙物种进行长距离越境迁移并沉积到远离其排放地点的地区，随后在那里的陆远离其排放地点的地区，随后在那里的陆地生态系统和水域生态系统中积累起来，地生态系统和水域生态系统中积累起来，对当地环境和生物体造成严重负面影响的对当地环境和生物体造成严重负面影响的天然或人工合成的有机物。

2、天然或人工合成的有机物。特性持久性环境持久性：环境持久性：POPsPOPs结构非常稳定，对于结构非常稳定，对于光、热、微生物、生物代谢酶等各种作光、热、微生物、生物代谢酶等各种作用具有很强的抵抗能力，在自然条件下用具有很强的抵抗能力，在自然条件下很难发生降解。一旦进入环境中，它们很难发生降解。一旦进入环境中，它们将在水体、土壤和底泥等环境介质以及将在水体、土壤和底泥等环境介质以及生物体中长期残留，这个时间可长达数生物体中长期残留，这个时间可长达数年、甚至数十年时间年、甚至数十年时间。 特性生物累积性POPs具有很强的亲脂憎水性，即：不溶或者具有很强的亲脂憎水性，即：不溶或者微溶于水、而易分配在

3、脂肪中。由于野生动物微溶于水、而易分配在脂肪中。由于野生动物及人体中都含有相当数量的脂肪组织，当及人体中都含有相当数量的脂肪组织，当POPs通过各种接触途径为生物体所摄入后，通过各种接触途径为生物体所摄入后，就会在脂肪组织中累积而形成就会在脂肪组织中累积而形成“生物蓄积生物蓄积”，其浓度一般远高于周围环境介质中的其浓度一般远高于周围环境介质中的POPs浓浓度，形成所谓的度，形成所谓的“生物浓缩生物浓缩”。在食物链中由。在食物链中由于捕食关系的存在，处于更高营养级的生物因于捕食关系的存在，处于更高营养级的生物因不断地捕食体内含有不断地捕食体内含有POPs的低营养级生物，的低营养级生物，其体内将会

4、蓄积更高浓度的其体内将会蓄积更高浓度的POPs。由于人类。由于人类处于食物链的最高级，这种沿食物链的生物放处于食物链的最高级，这种沿食物链的生物放大作用无疑意味着人类将可能受到更高浓度大作用无疑意味着人类将可能受到更高浓度POPs的毒害。的毒害。特性长距离迁移能力POPs具有半挥发性，这使得它们能具有半挥发性，这使得它们能够通过蒸发进入大气中，以游离气够通过蒸发进入大气中，以游离气体存在或者吸附在大气颗粒物上，体存在或者吸附在大气颗粒物上，并能够随着大气流动、水体流动以并能够随着大气流动、水体流动以及生物体的迁徙等实现长达数百、及生物体的迁徙等实现长达数百、数千公里之遥的远距离迁移数千公里之遥

5、的远距离迁移特性高毒性“对生物体的负面效应对生物体的负面效应”：POPs大大多具有强烈的多具有强烈的“三致（致癌、致畸、三致（致癌、致畸、致突变）致突变）”效应，人类和动物通过效应，人类和动物通过饮食和环境污染等途径摄入或接触饮食和环境污染等途径摄入或接触到到POPs，将可能导致生殖、遗传、，将可能导致生殖、遗传、免疫、神经、内分泌等系统等受到免疫、神经、内分泌等系统等受到严重的负面影响，危害身体健康。严重的负面影响，危害身体健康。与难降解有机污染物的差别POPs（持久性有机污染物）与（持久性有机污染物）与“难降解难降解有机污染物有机污染物”有联系，但并非一回事。有联系，但并非一回事。从概念来

6、看，从概念来看，“难降解有机污染物难降解有机污染物”仅仅仅反映出了污染物的环境持久性，可以仅反映出了污染物的环境持久性，可以认为认为POPs是其一个子集是其一个子集那些除了持那些除了持久性以外，还同时具有生物富集性、长久性以外，还同时具有生物富集性、长距离迁移能力和对生物体的负面效应的距离迁移能力和对生物体的负面效应的污染物。污染物。 与、的差异POPs：persistent organic pollutants，即，即同时具有环境持久性、生物累积性、长距离迁同时具有环境持久性、生物累积性、长距离迁移能力和对生物体的负面效应的有机污染移能力和对生物体的负面效应的有机污染物。物。 PTs：per

7、sistent toxics，即持久性有毒物质。，即持久性有毒物质。与与POPs相比，它未强调生物累积性和长距离相比，它未强调生物累积性和长距离迁移能力，同时它不一定是指有机物。迁移能力，同时它不一定是指有机物。 PBTs：persistent, bioaccumulative toxics，即具有持久性、生物累积性的有毒物，即具有持久性、生物累积性的有毒物质。与质。与POPs相比，它未强调长距离迁移能力，相比，它未强调长距离迁移能力，同时它不一定是指有机物。同时它不一定是指有机物。 因此，因此，POPs相对于相对于“难降解有机污染物难降解有机污染物”、PTs、PBTs等概念，实际上相当于是从

8、它们中等概念，实际上相当于是从它们中抽取出的一小部分性质更为独特、对生态环境抽取出的一小部分性质更为独特、对生态环境和人类健康危害更大的一部分有机污染物。和人类健康危害更大的一部分有机污染物。斯德哥尔摩公约全称是全称是关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约公约，它是国际社会鉴于，它是国际社会鉴于POPs对全人类可对全人类可能造成的严重危害，为淘汰和削减能造成的严重危害，为淘汰和削减POPs的生的生成和排放、保护环境和人类免受成和排放、保护环境和人类免受POPs的危害的危害而共同签署的一项重要国际环境公约。而共同签署的一项重要国际环境公约。截至截至2005年年1月月

9、31日，已有日，已有151个国家或组个国家或组织签署了织签署了斯德哥尔摩公约斯德哥尔摩公约，其中有，其中有92个国个国家或组织已正式批准了该公约。家或组织已正式批准了该公约。 公约初期规定的种n有机氯农药：艾氏剂、氯丹、滴滴涕、狄氏有机氯农药：艾氏剂、氯丹、滴滴涕、狄氏剂、异狄氏剂和七氯、六氯苯（同时是工业剂、异狄氏剂和七氯、六氯苯（同时是工业化学品和非故意排放副产品）；化学品和非故意排放副产品）；n工业化学品：多氯联苯（工业化学品：多氯联苯（PCBs）（同时是）（同时是非故意排放副产品）；非故意排放副产品）；n非故意排放副产品：多氯代二苯并非故意排放副产品：多氯代二苯并-对对-二噁二噁英（英

10、（PCDDs）、多氯代二苯并呋喃）、多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。）。种简介艾氏剂（艾氏剂（Aldrin）：属有机氯农药。用于防治地下害虫和某些大田、饲）：属有机氯农药。用于防治地下害虫和某些大田、饲料、蔬菜、果实作物害虫，是一种极为有效的触杀和胃毒剂。料、蔬菜、果实作物害虫，是一种极为有效的触杀和胃毒剂。 狄氏剂（狄氏剂（Dieldrin）：属有机氯农药。用于控制白蚊、纺织品类害虫、）：属有机氯农药。用于控制白蚊、纺织品类害虫、森林害虫、棉作物害虫和地下害虫，以及防治热带蚊蝇传播疾病。森林害虫、棉作物害虫和地下害虫，以及防治热带蚊蝇传播疾病。异狄氏剂（异狄氏剂（Endrin）：属有机氯农药

11、。用于喷洒棉花和谷物等大田作物）：属有机氯农药。用于喷洒棉花和谷物等大田作物叶片的特效杀虫剂。叶片的特效杀虫剂。 滴滴涕（滴滴涕（DDT）：属有机氯农药。曾用于防治棉田后期害虫、果树和蔬）：属有机氯农药。曾用于防治棉田后期害虫、果树和蔬菜害虫，具有触杀、胃毒作用。目前用于防治蚊蝇传播的疾病。菜害虫，具有触杀、胃毒作用。目前用于防治蚊蝇传播的疾病。 六氯苯（六氯苯（HCB）：用于种子杀菌、防治麦类黑穗病和土壤消毒，以及有）：用于种子杀菌、防治麦类黑穗病和土壤消毒，以及有机合成。同时，某些化工生产中的中间体或副产品。机合成。同时，某些化工生产中的中间体或副产品。 七氯（七氯（Heptachlor）

12、：属有机氯农药。用于防治地下害虫、棉花后期害）：属有机氯农药。用于防治地下害虫、棉花后期害虫及禾本科作物及牧草害虫，具有杀灭白蚊、火蚊、蝗虫的功效。虫及禾本科作物及牧草害虫，具有杀灭白蚊、火蚊、蝗虫的功效。 种简介氯丹（氯丹（Chlordane）:属有机氯农药。用于防治高梁、玉米、小麦、大豆及林业属有机氯农药。用于防治高梁、玉米、小麦、大豆及林业苗圃等地下害虫，是一种具有触杀、胃毒及熏蒸作用的广谱杀虫剂。同时因具有苗圃等地下害虫，是一种具有触杀、胃毒及熏蒸作用的广谱杀虫剂。同时因具有杀灭白蚁、火蚁的功效，也用于建筑基础防腐。杀灭白蚁、火蚁的功效，也用于建筑基础防腐。灭蚊灵（灭蚊灵（Mirex）

13、：属有机氯农药。具有胃毒作用，广泛用于防治白蚊、火蚊等）：属有机氯农药。具有胃毒作用，广泛用于防治白蚊、火蚊等多种蚊虫。多种蚊虫。 毒杀芬（毒杀芬（Toxaphene）：属有机氯农药。用于棉花、谷物、坚果、蔬菜、林木）：属有机氯农药。用于棉花、谷物、坚果、蔬菜、林木以及牲畜体外寄生虫的防治，具有触杀、胃毒作用。以及牲畜体外寄生虫的防治，具有触杀、胃毒作用。多氯联苯（多氯联苯（PCBs）：一般多是混合物，在常温下，随所含氯原子的多少，可能）：一般多是混合物，在常温下，随所含氯原子的多少，可能为液状、水饴液或树脂状，是一种化学性质极为稳定的化合物。由于性能稳定，为液状、水饴液或树脂状，是一种化学性

14、质极为稳定的化合物。由于性能稳定，不易燃烧，绝缘性能良好，不易燃烧，绝缘性能良好，PCBs在工业上应用较广，可用于电力电容器、变压在工业上应用较广，可用于电力电容器、变压器、胶粘剂、墨汁、油墨、催化剂载体、绝缘电线等；同时也用于天然及合成橡器、胶粘剂、墨汁、油墨、催化剂载体、绝缘电线等；同时也用于天然及合成橡胶的增塑剂，使胶料具有自粘性和互粘性。胶的增塑剂，使胶料具有自粘性和互粘性。 多氯代二苯并多氯代二苯并-对对-二噁英（二噁英（PCDDs）：是一组有）：是一组有75种异构体的化学品。在制造种异构体的化学品。在制造氯酚过程中的副产品，一些杀虫剂、除草剂农药中含有氯酚过程中的副产品，一些杀虫剂

15、、除草剂农药中含有PCDDs。今年研究发现，。今年研究发现，在固体废物焚烧、汽车排气、煤炭和木材燃烧时也产生在固体废物焚烧、汽车排气、煤炭和木材燃烧时也产生PCDDs；氯碱和钢铁工业；氯碱和钢铁工业排气与废渣中也含有排气与废渣中也含有PCDDs。 多氯代二苯并呋喃（多氯代二苯并呋喃（PCDFs）：是一组有）：是一组有135种异构体的化学品，其产生过程同种异构体的化学品，其产生过程同PCDDs。热点残留有机污染物介绍：苯环上有一定数目的氢为氯原子所取代而形成。共有种同系物。 Aroclor（亚老哥尔）是一种典型的（亚老哥尔）是一种典型的PCBs（亚老格尔）是一种商品化的一般按照混合物中含氯百分数

16、，用Aroclor 12来表示，最后两位数字代表了含氯的百分数。例如：Aroclor 1221中约含有21%的氯元素。 Aroclor 1254是应用最普遍的一种Aroclor同时也能作为其它同系物的一个很好的代表。Aroclor 1254中含有联苯和54%的氯，它由11%的四氯代、49%的五氯代、34%的六氯代和6%的七氯代联苯所组成的。Aroclor 1254已被用于电容器、电力变压器、真空泵、气体传输涡轮机、电线的高温绝缘层和电力设备中，热交换液体、涂料、墨水、杀虫剂、填料、添加剂、涂料和用在复写纸中。它亦用作纤维素塑料、苯乙烯树脂和氯化橡胶的可塑剂，也用作液压油、阻燃剂、蜡添加物、除尘

17、剂、杀虫剂添加物、滑润剂、切削油、密封剂和堵漏剂。 多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ethers）属于溴系阻燃剂（brominated flame retardants，简称BFRs）的一种，由于其阻燃效率高，热稳定性好，添加量少，对材料性能影响小，价格便宜，因而作为一种添加型阻燃剂被广泛地应用在电子、电器、化工、交通、建材、纺织、石油、采矿等领域中。结构式共有种同系物常用的为，个溴原子的取代物和全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonates-PFOS，分子式：)以阴离子形式存在于盐、衍生体和聚合体中，因其防油和防水性而作为原料被广泛用于纺织品、

18、地毯、纸、涂料、消防泡沫、影像材料、航空液压油等产品中全氟辛酸PFOA（Perfluorooctanoic acid）具有同PFOS 相似的用途，也被怀疑具有同PFOS 相同的化学毒性，目前也被列入被排斥化学物名单 钾盐的结构式Pharmaceutical and Personal Care Products (药物和个人护理品)药物：各种处方药和非处方药（如抗生素、类固醇、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药等）个人护理品：肥皂、香波、牙膏、香水、护肤品、防晒霜、发胶、染发剂等等。环境雌激素、雄激素雄激素：睾酮、表睾酮、雄酮、苯胆烷醇酮、脱氢表雄酮、双氢睾酮、雄烯二酮有机污染事件（二恶英鸡

19、污染事件）1999年年2月，比利时养鸡业者发现饲养母鸡产蛋率下月，比利时养鸡业者发现饲养母鸡产蛋率下降，蛋壳坚硬，肉鸡出现病态反应，因而怀疑饲料有降，蛋壳坚硬，肉鸡出现病态反应，因而怀疑饲料有问题。据初步调查，发现荷兰三家饲料原料供应厂商问题。据初步调查，发现荷兰三家饲料原料供应厂商提供了含二恶英成分的脂肪给比利时的韦尔克斯特饲提供了含二恶英成分的脂肪给比利时的韦尔克斯特饲料厂，该饲料厂料厂，该饲料厂1999年年1月月15日以来，误把上述含二日以来，误把上述含二恶英的脂肪混搀在饲料中出售。已知其含二恶英成分恶英的脂肪混搀在饲料中出售。已知其含二恶英成分超过允许限量超过允许限量200倍左右。据悉

20、，被查出的该饲料厂倍左右。据悉，被查出的该饲料厂生产的含高浓度二恶英成分的饲料已售给超过生产的含高浓度二恶英成分的饲料已售给超过1,500家养殖厂，其中包括比利时的家养殖厂，其中包括比利时的400多家养鸡厂和多家养鸡厂和500余家养猪厂，并已输往德国、法国、荷兰等国。比利余家养猪厂，并已输往德国、法国、荷兰等国。比利时其它畜禽类养殖业也不能排除使用该饲料的可能性。时其它畜禽类养殖业也不能排除使用该饲料的可能性。比利时的调查结果显示，有的鸡体内二恶英含量高于比利时的调查结果显示，有的鸡体内二恶英含量高于正常限值的正常限值的1,000倍，危害极大。倍，危害极大。二恶英（TCDD） 2,3,7,8-

21、四氯二苯并对二恶英2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo化学式：C12H4Cl4O2 美国多溴联苯污染事件1973年夏季的一天，美国密执安化学公司下属的一个工厂把十几袋重年夏季的一天，美国密执安化学公司下属的一个工厂把十几袋重50磅的多溴联苯（磅的多溴联苯（PBBs）装上车。该货车内还装有多袋饲料添加剂氧）装上车。该货车内还装有多袋饲料添加剂氧化镁，准备开往密执安州农场局服务公司的一个大型饲料厂。装化镁，准备开往密执安州农场局服务公司的一个大型饲料厂。装PBBs的口袋标记本来应该是红色的，但因红色口袋不够用，就临时改用油印的口袋标记本来应该是红色的，但因红色口袋不够用，就临时改用

22、油印黑色标记。而氧化镁口袋上的标记也是黑色的，造成二者容易混淆的客黑色标记。而氧化镁口袋上的标记也是黑色的，造成二者容易混淆的客观条件。加之观条件。加之PBBs与氧化镁外观上相似，货物运到饲料厂后，这数百与氧化镁外观上相似，货物运到饲料厂后，这数百磅磅PBBs便当作氧化镁添加剂混入饲料。然后，这批饲料广泛出售和分便当作氧化镁添加剂混入饲料。然后，这批饲料广泛出售和分配到密执安州各农场，以致使大量禽畜吃进了配到密执安州各农场，以致使大量禽畜吃进了PBBs。可是当时大家都。可是当时大家都被蒙在鼓里，直到家畜家禽纷纷病倒和死亡，人们仍然一无所知。被蒙在鼓里，直到家畜家禽纷纷病倒和死亡，人们仍然一无所

23、知。 后经后经7个月的调查才弄清，扼杀禽畜的凶手是个月的调查才弄清，扼杀禽畜的凶手是PBBs。PBBs的毒性相当的毒性相当于于PCBs的的5倍，人吃了被倍，人吃了被PBBs污染的猪肉后，会出现剧烈头痛，严重污染的猪肉后，会出现剧烈头痛，严重倦怠，肠胃难受，关节僵硬或肿胀等各种症状。这桩污染事故的代价是：倦怠，肠胃难受，关节僵硬或肿胀等各种症状。这桩污染事故的代价是：损失损失3万头牛、万头牛、6千头猪：千头猪：1,500只羊，只羊，150万只鸡。至于鸡蛋、奶酪、万只鸡。至于鸡蛋、奶酪、奶油和饲料报废数量则更加惊人。奶油和饲料报废数量则更加惊人。尤先科事件属人为投放二恶英中毒事件市场上常用的亚老格

24、尔（、）上述产品含有机氯的含量分别为、二恶英简介Dioxin最初是特指2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二恶英（2,3,7,8-TCDD），后来被扩大为对75种PCDDs和135种PCDFs的总称，常缩写为PCDD/Fs。二恶英类似物()指具有二恶英活性的更广泛的卤代芳烃指具有二恶英活性的更广泛的卤代芳烃化合物的统称，除了化合物的统称，除了PCDDs和和PCDFs外，外，还包括部分还包括部分PCBs、多氯联苯醚（、多氯联苯醚（PCDEs）和多氯代萘（和多氯代萘（PCNs）等）等. 除了氯代化合物外，多溴代二苯并除了氯代化合物外，多溴代二苯并-对对-二二恶英（恶英（PBDDs）、多溴代二苯并呋喃

25、）、多溴代二苯并呋喃（PBDFs）、部分多溴联苯（）、部分多溴联苯（PBBs）及）及其它混合卤代化合物（如氯与溴的混合其它混合卤代化合物（如氯与溴的混合取代物）也包括在内。取代物）也包括在内。第二章 农药学的基本概论 基本概念 农药：是指用于防治农林牧业的病虫杂草、鼠害及其有害生物以及调节植物或昆虫生长的药剂，包括提高这些药剂的辅助剂、增效剂等。n农药的定义随时代的发展，各国定义也不尽相同：Agricultural chemicals, insecticide, pesticide nPesticide 除指一般意义上的杀虫、杀菌、除草、杀鼠剂以外，还包括：生长调节剂，特异性杀虫剂（如保幼激素

26、、不育剂、引诱剂、拒食剂、驱避剂等）及提高这些药剂效力的增效剂，有机溶剂、助溶剂等各种辅助剂型。 基本概念农药商品：是指进入流通或消费领域的农药产品。处于研究领域，未进入市场流通领域的不属于农药商品农药商品管理学：研究农药商品的使用价值及其在流通、消费过程中安全地实现其价值或使用价值的一门科学。农药是一种特殊商品，如果使用不合理，将会给人、畜、环境带来严重的或潜在的危害。如“三致”作用等。因此农药的生产、经营要受到国家、地方行政机关的法规监督和制约。 农药商品的发展历史：大致分为四个时期 天然药物利用时期（1850年以前）n天然矿物质：硫磺、砒霜（As2O3）n天然有毒物质：烟草、除虫菊、鱼藤

27、的粉末或浸出液无机合成农药的利用时期（1850-1930）n1851年法国人格里森制取了格里森水（等量石硫合剂）（原料：生石灰：硫磺：水=1:1：10）19世纪末期已大规模应用n1865年法国人合成了巴黎绿（亚砷酸铜与醋酸铜的络合物）用于防治马铃薯甲虫 无机合成农药的利用时期（1850-1930）无机合成农药的利用时期（1850-1930） n1882年合成波尔多液，（Cu2SO4和石灰的混合物）在法国的波尔多城，当地农民防治霜霉病n1892年美国人开始使用砷素杀虫剂（砷酸铅）， 1906年开始使用砷酸钙与砷酸铅相比，药效高，成本低。n1910年硫酸烟碱商品化。主要用于防治蚜虫等， 是烟叶中的

28、主要生物碱。天然药物与无机合成农药的显著特点是：n作用单一;n药效特别低，用量特别大，对环境影响大。 有机合成农药发展时期（1940-1970） 1930年瑞士的米勒发现DDT，对蚊蝇等的传播，媒介昆虫效果非常显著。避免了恶性传染病的流行。故在1948年获NOBEL和平奖。666等有机氯农药及西维因，拉维因等氨基甲酸酯类杀虫剂及代森类杀菌剂等。二战以后，有机磷杀虫剂、杀菌剂和除草剂。有机合成农药发展时期（1940-1970）1942年美国人发现了2，4-D的特殊生理活性，从此除草剂和植物生长调节剂也得到了快速的发展。1945-1960年，农药产量增长了40多倍。此时期的特点：n作用多样化；n药

29、效高；n易产生残留毒性，大量使用给环境带来严重污染。新型农药发展时期（70年代至今） 1962年，美国海洋生物学家Carlson发表Silent spring，人们开始研究高效、低毒、低残留的农药包括天然生物活性物质（拟除虫菊酯类，苦楝树），激素类农药如昆虫保幼激素，蜕皮激素等特异性杀虫剂。如：超高效除草剂苯磺隆每亩用量不超过1g。杀菌剂中的三唑酮用量每亩0.01kg左右，约为代森锌的1/10。 农药的分类 杀虫剂 n按成份分：无机，有机及微生物杀虫剂等n按作用方式分：胃毒、内吸、熏蒸、拒食、不育、粘捕剂等杀菌剂n按成份分：无机杀菌剂，有机合成杀菌剂，农用抗菌素（井冈霉素），植物性杀菌剂 （4

30、02 ）等n按作用方式分：保护性杀菌剂，内吸性杀菌剂杀鼠剂n按作用方式分：速效、缓效、熏蒸剂、驱避剂等农药的分类植物生长调节剂：生长抑制剂和生长促进剂等。杀螨剂：有机磷，有机氯，有机锡，杂环类等除草剂n作用方式： 触杀性、内吸性n作用范围：选择性，灭生性除草剂n作用时间：播种，芽前，芽后，n作用方法：土壤处理剂，叶面喷施剂等。第三章农药残留分析概论农药残留的基本概念 农药残留： 指农药使用后残存于生物体、农副产品和环境中的微量农药原体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称。 残留的数量称为残留量，常以每千克样品中有多少（毫克或微克、纳克）来表示。 农药残留的分类可提取态残留：能用一种或多种常规有机试

31、剂提取出来的残留。结合态残留：不能用常规的农药残留分析方法萃取得到的，故又称之为不可萃取态残留。1986年国际原子能机构委员会规定：用甲醇连续萃取24小时后仍残存于样品中的农药残留物为结合残留。土壤中结合残留的形成机理形成机理：与土壤中的腐殖质（富里酸、胡敏酸和胡敏素）结合。n离子交换或静电结合：以离子交换机理被土壤腐殖质所吸附n氢健作用：土壤腐殖物质与非极性农药发生氢健作用n范德华力n疏水分配作用n电荷转移n配位体交换n共价健作用n镶嵌作用农药残留的基本概念和特点结合残留的环境危害：土壤中的结合残留是土壤中农药的一种缓慢释放机制，土壤中结合态的农药母体及降解中间产物，在一定条件下可因土壤动物

32、、微生物的活动或其它原因逐渐转化为游离态残留物，影响动物、后茬作物的正常生长，构成一种迟发性的环境问题。 农药残留分析：指对待测样品中的微量农药残留进行定性和定量的方法。研究农药残留的意义：对残留农药 进行分析和监测，评价农药残留的危害性，保障人体的健康，防止环境污染。农药残留分析的发展 50年代-60年代初 主要使用无机农药和有机氯农药，常用化学法、比色法和生物测定法，特点是缺乏专一性,灵敏度太低。仅能检测 mg/kg的水平。60年代根据有机磷和氨基甲酸酯类农药的毒杀作用机制，使用胆碱酯酶抑制法，灵敏度高，适应性广，但缺乏专一性，仅可以检测出“有毒”成分。60年代末到70年代初，主要使用薄层

33、色谱法 在计量方法上，从薄层板上原位斑点目测定量法发展到原位斑点扫描仪定量法，灵敏度和准确度均有所提高。农药残留分析的发展7080年代，气相色谱的大量推广使用，推动了农药残留分析的进展，解决了早期检测不到的微量农药、代谢物和降解产物的分析。80年代后期，液相色谱的推广使用解决了不具备特殊元素基团，在气相色谱条件下不易气化或易热分解的农药，大大提高了检测的灵敏度。90年代发展起来的ELISA 技术，使残留分析速度大大加快。农药残留分析的特点所提取的农药含量极低，不能使用常量分析方法。土壤中的含量一般在m g / k g 、 u g / k g 、ng/kg级，而水中和大气中的含量仅为pg/kg、

34、fg/kg、ag/kg级。单位名单位名称称代代号号折合折合克数克数克g毫克mg10-3g微克ug10-6g纳克ng10-9g皮克pg10-12g飞克fg1015g阿克ag10-18g克以下计量单位及其换算 农药残留分析的特点常用农药的性质差异很大，残留分析应根据各类农药特点而定。农药残留分析中的前处理方法差异很大，而且是最重要的。对极微量农药一般对方法的准确度和精密度要求不高，但灵敏度要高。即能检测出样品中的微量农药。农药残留分析的步骤 样品的采集 采样必须具有随即性和代表性，注意采集不同的代表性点和土壤中不同层次及植株不同部位。样品的制备土壤要除去大的石块并过筛，植株样品要首先打碎，小麦等要

35、去掉外皮等。样品的贮藏一般应放在-20度的冰箱中保存。农药残留分析的步骤提取和净化 根据农药的不同性质选取不同的提取剂和净化方法。检测方法以气相色谱和液相色谱，气质和液质方法为主。残留农药的确证薄层色谱：靠比移值（Rf）来分析， 色谱靠保留时间来定性。第四章农药残留分析的前处理技术第一节提取技术w残留的提取原则：尽可能完全地提取试样中所含的农药，而尽量少地提取出干扰物质。提取方法水样可直接用溶剂提取或用吸附剂吸附后提取。土样、作物及动物组织的提取方法：n振荡浸取法：将样品切碎后加入适当溶剂，在振荡器中通过一定时间的振荡浸泡，而将农药残留提取出来的方法。n组织捣碎法：将样品放入捣碎机中，加入适当

36、的提取剂后高速捣碎，使溶剂与细微试样反复紧密接触的提取方法。 提取方法n消化法：主要用于动物组织样品，用消化试剂将样品组织破坏分解后，再用溶剂提取检测成份的方法n索式提取器提取：将样品放入提取器中，用适当的提取溶剂连续提取检测成分的方法n超声波提取法：快速、且操作简便；提取仅需数十秒至几分钟的时间索式提取器：提取瓶、提取管和冷凝器组成消化法酸消化法： 高氯酸和冰醋酸混合液（1：1）碱消化法： 乙醇钾（10%氢氧化钾乙醇溶液） 消化试剂的用量为样品量的2-3倍。酸消化的控制温度为80-90度， 碱消化要求比酸消化调节严格，消化温度在65度，消化时间控制在30分钟。 消化法：只适用于动物性组织样品

37、的处理，不适合于含淀粉较多样品的残留分析。 提取溶剂的选择 溶剂的纯度：一般在提取中用色谱级试剂，特殊情况下才能用分析级试剂，但是在样品定量时，必须使用色谱级试剂。常用溶剂的处理方法正己烷或石油醚n主要成分为脂肪簇烃类化合物，杂质为芳香簇不饱和化合物n正己烷或石油醚提纯方法 正己烷或石油醚提纯方法通过中性氧化铝柱吸附，然后再经全玻璃系统蒸馏器蒸馏。将试样在氢氧化钠存在下回流20分钟，再进行重蒸，一般要求去掉10%前馏分和10%后馏分，正己烷也可用6090石油醚代替，同上处理后，收集60-75 馏分。 C 以1：10的比例加入浓硫酸，充分混匀后，弃去硫酸层，重复2-3次，用无水硫酸钠干燥，经全玻

38、璃系统蒸馏器蒸馏。提取溶剂的选择丙酮 主要含有醛类和其它杂质，加少量高锰酸钾回流到紫色不褪为止。再用碳酸钾干燥，过滤，重蒸收集56馏分，置于棕色瓶中保存。乙腈 4升乙腈中加入1毫升磷酸、30克五氧化二磷，进行蒸馏，收集81-82 馏分。乙酸乙酯 1升乙酸乙酯 ，加入100毫升乙酸酐和10滴浓硫酸，加热回流4h，蒸出后，再用碳酸钾干燥，过滤，再蒸馏，收集77 馏分。 提取溶剂的选择苯主要含有噻吩等物质，用浓硫酸洗涤。 取500ml苯于1000ml的分液漏斗中，加入50ml浓硫酸，用力振荡后，静止分层，弃取硫酸层，重复操作，直至分出的硫酸层不显黄色，经无水氯化钙干燥后蒸馏，收集80-81馏分。二氯

39、甲烷和三氯甲烷均可直接重新蒸馏后使用 提取溶剂的选择甲醇 重蒸馏，收集65 的馏分，如欲除去少量的丙酮。可于500毫升甲醇中加入25毫升呋喃甲醛核60ML NaOH溶液，加热回流8小时，蒸馏。最后的检验标准：取300500毫升，在浓缩器中浓缩到3毫升，然后在GC上取2ul进入色谱柱，以不出现杂质峰为合格。 溶剂的极性 原则：相似相溶极性小：用正己烷，石油醚等，如有机氯农药 极性大：用二氯甲烷、氯仿、丙酮等，如有机磷农药和强极性的苯氧类除草剂溶剂的沸点提取剂的沸点要在45-80 之间为宜。 沸点太高，不易浓缩；沸点太低，容易挥发。 提取条件的选择 “相似相溶”原则。对含水量高的样品，用极性溶剂。

40、例如丙酮、乙腈、甲醇等 然后用硫酸钠水溶液稀释，并转溶于二氯甲烷等溶剂中。许多样品多用混合溶剂，如氯仿-甲醇、 己烷-丙酮。含糖量高的样品，一般可适当加水后，用热的乙腈或丙酮提取。 提取条件的选择含水样品，提取时常加入无水硫酸钠，用研磨法提取。植物样品，在弱酸性条件下提取，提取物容易与植物成分和腐殖质分开。所以在提取时，首先调整为酸性，再用有机溶剂提取。高脂肪样品，用石油醚提取，加入适量石油醚饱和的乙腈，去除石油醚层，再用乙腈提取三次，合并乙腈溶液，加入40%饱和氯化钠和少量水，用石油醚提取、脱水和净化处理。 提取条件的选择OCs：丙酮提取后加20 毫升正己烷，提出正己烷，提出正己烷层加无水硫

41、酸钠干燥。Ops：如蔬菜1KG 加0.1N盐酸3ml，甲醇定溶，二氯甲烷层萃取。含水量高的样品：35%水和乙腈的混合液提取效果好。超声波提取：50g样品加200毫升丙酮进行超声波提取。有机氯效果好，但对农药稳定性要求高。直接球磨法：5g样品加2-8毫升无水硫酸钠，20毫升正己烷放在球磨机上磨碎提取。丙酮和已腈具有非机性物质和极性物质均能相溶的特殊性，故在提取时常用到这两种溶剂。超声波提取的时间1967年Johnson提出强力超声波：30秒，作用相当于索氏提取器8小时。一般超声波：1-10分钟，强力超声波对狄氏剂提取效率比较：苯-甲醇：78.9%；乙醇：93.6%己烷-丙酮：92.3%；石油醚：

42、15.0%；丙酮：99.1%结论：由于土壤为湿样，所以石油醚提取效率非常低，而其它极性溶剂的效率接近或超过索氏提取器。通用提取剂：邻-丙二醇碳酸酯 （Propylenearbonate）1967年由Schnorbus提出，是一种极性溶剂，但与一般的极性溶剂又有许多不同点。适合于提取高脂肪含量的样品，如蔬菜、水果、谷物、肉奶制品等。显著特点：用Acetonitrile or DMF（二甲基甲酰胺）做提取剂时，易将较多的脂肪同时提出，而PC则克服了上述缺点。通用性提取剂的提取方法简介水果、蔬菜、谷物、肉及奶制品：将样品切碎、混合，1g样品加2ml PC，浸泡1min， 用玻璃棉和1.5cm厚的无水

43、硫酸钠的布氏漏斗过滤，滤液用无水硫酸钠干燥，（50-100g样品用20g无水硫酸钠）。此法不能用于牛奶。土壤和脱水样品：将100g样品放入500ml锥型瓶中，加200ml PC，机诫振摇2 h， 加无水硫酸钠干燥。通用性提取剂的提取方法简介脂肪和油：20g熔化脂肪或油加20ml PC在125ml分液漏斗中摇30秒，分层后分开，如发生乳浊则用离心分离，底层PC通过玻璃棉过滤到100ml瓶中，脂层再用20mlPC提取，合并两次提取液，加5g无水硫酸钠干燥。上述方法提取后，再用Florisil土净化。提取条件的选择 溶液分配中乳化现象的抑制和消除 加入饱和硫酸钠的溶液，由于盐析现象，可使乳化层破坏。

44、加入一定量的硫酸溶液，可使乳化程度 得以减轻。采用离心机离心，破坏乳化层。n特殊办法 ：蜂蜜加入草酸钾；茶叶加入丙酮或甲酸；含糖试样加入热的丙酮。 提取条件的选择提取效果的考察 用公认的索式提取法提取12小时后测定， 将提取后的样品，再用同样的方法提取1-2次，测定是否还有农药。 用不同溶剂提取、比较。 添加回收率要达到80-120%。 第二节浓缩技术w常用的浓缩方法： 自然蒸发法；w 通气（空气或氮气）吹出法；w 仪器浓缩法。w前两种只适用于体积小、易挥发的样品。 仪器浓缩法K-D浓缩器特点n目前最广泛使用的一种方法；n省去了定溶这一步；n使用比较方便。使用中要注意的问题n提取液仅能加到K-

45、D瓶的1/3高度，不能过高；n水浴温度一般不超过80。仪器浓缩法旋转蒸发器 使用注意事项： n样品不能浓缩干；n操作步骤一定要小心。如关机时，首先关闭旋转开关，然后握住圆底烧瓶的颈，再打开真空开关。否则容易损害仪器。第三节净化技术净化 概念： 从待测样品提取液中将农药与杂质分离开并除去杂质的步骤。杂质：脂肪、蜡质、色素、有机酸和糖等 此外，净化的要求和检测方法密切相关，如使用FPD时，测定有机磷和有机硫，由于专一性强，不需要复杂的净化步骤，而使用ECD、NPD时，检测有机氯和菊酯类时，对净化要求严格。净化方法：液-液分配法、 柱层析法、吹蒸法、磺化法、薄层色谱法等。 液液分配法液液分配法：利用

46、农药和干扰物质在互不相溶的两种溶剂中分配系数的差异而进行分离的净化方法。通常采用极性和非极性离子对进行。常用的溶剂： 丙酮-正己烷、乙腈-正己烷（石油醚）、二甲基甲酰胺（DMF）-正己烷、二甲基亚砜（DMSO）-正己烷（石油醚）等。 液液分配法溶剂对选配原则：（1） 含水量高的样品用丙酮、甲醇等极性溶剂提取，可首先用减压蒸去部分溶剂，加入食盐或硫酸钠水溶液，再用石油醚、苯、二氯甲烷等非极性溶剂多次分配提取。（2） 含油量高的样品，先用石油醚提取后，用极性溶剂如乙腈或DMF多次分配萃取，由于农药的极性通常比油脂、蜡纸、色素等杂质强，因而转入极性溶剂中，从而达到分离的目的。 柱层析法柱层析法：利用

47、色谱原理将农药与杂质分离的净化方法，包括吸附柱法和凝胶柱法。吸附柱法：以吸附剂作色谱柱填料的柱层析法 而脂肪、蜡质和色素等杂质则留在吸附柱上常用的吸附剂：氧化铝、弗罗里硅土、硅胶和活性炭等。 常用的吸附剂氧化铝：有酸性、中性和碱性之分，在使用时，根据农药的性质而定：如有机氯和有机磷在碱性溶液中易分解，故用中性或酸性；均三氮苯类除草剂则使用碱性的。弗罗里硅土：有硫酸镁和硅酸钠作用生成的沉淀物，经干燥过滤而得的硅酸镁，故也叫硅镁吸附剂。使用前的处理：一般在650温度下加热1-3小时，进行活化处理。处理后的样品仅能在干燥器中放置4天，之后应在130温度下，加热4小时活化处理，然后加入5-10%蒸馏水

48、脱活处理。活性炭：一种非极性吸附剂，主要对植物色素具有极强的吸附作用。一般与上述吸附剂混合使用凝胶柱法凝胶柱法以不同孔径的多孔凝胶为柱填充剂的柱层析法。又称凝胶排阻色谱法：利用不同的孔径 ，将分子量胶大的干扰物质如油脂、蛋白质和叶绿素等排阻在凝胶颗粒之外，被较早流出。而农药等小分子则扩散进入凝胶孔内，较晚流出色谱柱，而与杂质分离。吹蒸法 1965年有storherr和watts提出的一种方法。取 1毫升样品分四次进入storherr管中，管中填充玻璃棉、沙子等物，一般将管加热到180-250度，然后吹N2 600毫升/分钟，每次进样后，吹3分钟，最后，再用250毫升乙酸乙酯吹洗1次，每个样品净

49、化时间20分钟，农药中的脂肪、蜡纸、色素等高沸点杂质就留在storherr管中，而农药样品随N2流被带出，经冷螺旋管收集到玻璃管中，就达到了净化的目的。 磺化法磺化法：主要是利用浓硫酸和样品提取液中的脂肪、蜡质的磺化反应，生成极性很强的物质，从而与农药分离。常用于有机氯农药的净化。又分：硫酸硅燥土柱法：将浓硫酸加入硅藻土装柱。直接磺化法：将浓硫酸和样品提取液直接在分液漏斗中进行磺化处理。凝结剂沉淀法：使用凝结剂将杂质沉淀的净化方法。主要应用于极性较强的农药品种，使用凝结剂，使样品中的大分子蛋白质等干扰物质沉淀下来，经过滤达到分离净化的目的。 凝结处理凝结液能够与一些大分子杂质结合形成絮状物而沉

50、淀下来，或溶于水中，而被分离下来。配凝结液：20g氯化胺+40ml （85%磷酸）+360ml蒸馏水，使用时再稀释10倍。牛奶乳蛋白沉淀剂：甲醇和85%磷酸混合体积比6：12002年11月24日做中草药残留分析检测DDT、666含量用100ml石油醚对添加中草药样品进行索氏提取，水浴60-70度，时间；10-12小时。用旋转蒸发仪浓缩至20ml左右。加2-3次总计约5ml，每次约2ml左右的浓硫酸进行磺化处理，弃去磺化产物。用2%硫酸钠进行反萃取，分别用60ml*1-2次，弃去水层。浓缩，蒸发近干，用石油醚定溶至5ml 或用K-D浓缩器定溶至5ml，水浴40-50度。第五章近年来开发的绿色环保

51、分析技术固相萃取（Solid-phase Extraction）由液固萃取和柱液相色谱技术结合发展而来，开始于1978年美国WATERS 公司首先将产品sep-pak投放市场。是一种填充固定相的短色谱柱，用以浓缩被测组分或除去干扰物质。LLE SPE的特点LLE 需要大量有机溶剂;样品处理步骤复杂;样品回收率和精密度不理想;处理过程中样品损失量大SPE:减少了溶剂用量，简化了样品预处理过程,所需时间仅为LLE的1/12,费用为LLE的1/5固相萃取所要达到的目标富集痕量组分，提高分析灵敏度；变换试样溶剂，使之与分析方法相匹配；原位衍生，试样脱盐，便于试样的存储和运送；主要的作用：富集和净化。S

52、PE的操作过程活化:创造一个与样品溶剂相溶的环境包括初溶剂（净化固定相）和终溶剂（建立合适的固定相环境）上样:要求溶解样品的溶剂较弱,否则易发生穿漏现象;淋洗:用有机溶剂洗脱杂质;洗脱:用有机溶剂把分析样品洗脱下来.固定萃取柱的组成筛版固定相：用硅胶微粒作原材料，然后将各种官能团键合上去。柱管：一般用血清级的聚丙烯制成。固定相的选择正相反相固定相极性中至大固定相极性小至中等洗脱液非极性洗脱液极性中至大淋洗和活化溶剂 极性中至大淋洗和活化溶剂极性小至中等样品溶剂极性小样品溶剂极性大目的用来保留极性物质目的用来保留或萃取非极性物质SPE操作程序固定相活化：创造一个与样品溶剂相容的环境并除区柱内所有

53、杂质。通常需要两种溶剂来完成。初溶剂：用于净化固定相，终溶剂用于建立一个合适的固定相环境使样品分析物得到适当的保留。用量：1-2 mg 固定相。固相萃取技术（SPE）在农药残留分析中的应用 规范化的聚四氟乙烯塑料微型柱管中装入多孔固体介质，其上键合了特有的固定相。柱中填料分为：n吸附型：硅胶、大孔吸附树脂等 ；n分配型： C18、C8、苯基柱（主要以反相柱聚多）。 上样将样品加入到固相萃取柱并迫使样品溶剂通过固定相的过程。为了保留分析物，溶解样品的溶剂必须较弱。如果溶剂较强，分析物不被保留，结果回收率将会很低，这一现象叫穿漏（BREAKTHROUGH）常用的固相萃取固定相及其保留机理固定相简称

54、常用的正相和反相主要机理乙 基C2反相非极性辛烷基C8反相非极性十八烷基C18（ODS）反相非极性环己烷基CH反相非极性苯基PH反相非极性腈基CN正相非极性而醇基2OH（Diol）正相非极性胺基NH2正相极性硅胶Si正相极性一元和二元胺基PSA极性苯丙磺酸SCX极性丙磺酸PRS阳离子交换甲羧酸CBA阳离子交换二乙基丙基胺DEA阳离子交换二甲基丙基胺SAX阳离子交换洗脱将分析物从固定相上洗脱。用量：0.5-0.8 ml/100mg固定相溶剂极性不能太强或太弱太强：一些更强保留的不必要组分将被洗脱出来。太弱： 需要更多的洗脱液来洗出分析物。淋洗分析物得到保留后，需要淋洗固定相以洗掉不需要的样品组分

55、，淋洗溶剂的强度是等于或稍强于上样溶剂。溶剂体积：0.5-0.8 ml/ 100 mg 固定相。正相及反相的常用固定相CN，DIOL（二醇基），Si，NH2，反相：C18（十八烷基），C8（辛烷基），C2（乙基），CH（环己烷基），PH（苯基）SPE中溶剂的相对强度正相固定相溶剂相对强度反相固定相己烷水异辛烷甲醇甲苯异丙醇氯仿乙腈二氯甲烷丙酮四氢呋喃乙酸乙醚乙醚乙酸四氢呋喃丙酮二氯甲烷乙腈氯仿异丙醇甲苯甲醇异辛烷水弱强己烷EXAMPLE样品溶剂为正己烷时，用反相柱不合适，因正己烷在反相柱中为强溶剂，分析物不会有保留，当样品溶剂为水时，就可以使用反相柱，不影响分析物的保留。柱活化：用甲醇5ml作

56、初溶剂，用5ml水作为终溶剂。上柱：将1ml0.1M醋酸钠加到4ml血浆中淋洗：加3ml 水到柱内，真空抽滤，然后在1500rpm离心。洗脱：加3ml丙酮于柱内，用真空抽滤，浓缩，用甲醇定溶。EXAMPLE： 从血浆中提取安定C18柱，多孔真空萃取装置水中的多环芳烃（PAHs）测定设备：SPE柱，C18 多管真空萃取装置样品储存器24ml试剂：水、甲醇、异丙醇、甲醇/水（50/50）二氯甲烷PAHs的测定步骤柱活化：加5ml二氯甲烷于柱内，真空抽滤，到掉洗脱液。再分别用5ml甲醇和5ml水重复一次。在这一步骤中不允许填料抽干。上样：将样品储液器连接SPE柱的顶端，加2ml异丙醇到20ml水样中

57、，混合后加入柱内，真空抽滤，到掉洗脱液。淋洗：加3ml甲醇/水（50/50）到柱内，真空抽滤，到掉洗脱液。在淋洗液通过柱子后真空抽滤继续保持30秒，将柱子在1000-1500rpm离心5分钟。洗脱：将一支收集管置于SPE柱下。加3ml二氯甲烷至SPE柱，真空抽滤并收集到洗脱液，在干燥氮气流下，浓缩到50-200ul，在浓缩期间样品不允许加热，因为这会造成许多小分子丢失。加二 氯甲烷至体积200ul，用2ul注入GC分析。SPME（固相微萃取）由加拿大WATERLOO大学，Pawlisyn 1990年提出，美国1993年商品化。主要用于检测水中残留，起浓缩作用，可直接在GC 上进样。构造：手柄（

58、holding）纤维头（ fiber ）：涂固定相的溶融纤维。操作步骤将SPME针管插入样品，推受柄杆使纤维头伸出针管，纤维头可浸入水溶液中，萃取时间2-30分钟。缩回纤维头，将 SPME针管插入GC仪进样口，推手柄杆，伸出纤维头，热脱附样品进色谱柱缩回纤维头，移去针管。SFE（超临界流体萃取）1986年开始用于环境分析，1988年推出第一台SFE仪器。概念：利用超临界条件下的流体作为萃取剂，从环境样品中萃取出待测组分的分离技术。超临界流体：处于临界温度和压力以上的物质。超临界流体萃取装置超临界流体的特点既不是气体，也不是液体，兼具气体和液体的共同特点。密度大，容易溶解其它物质，具有较强的渗透

59、力，粘度小，传质速度高，常用的超临界萃取剂及装置乙烯，二氧化碳，乙烷，丙烯，氨，水，丙烷，己烷等。装置气流泵抽提器限流器收集器ASE（加速溶剂萃取）通过改变萃取条件，以提高萃取效率和加快萃取速度的新型高效的萃取方法。主要是改变萃取剂的温度和压力条件，特点：有机溶剂用量少，快速，回收率高，能以自动化方式进行。ASE基本组成溶剂N2抽提器收集器MAE（微波萃取）在微波能的作用下，用有机溶剂将样品基体中的待测组分溶出的过程。特点：快速与节能，而且有利于萃取热不稳定物质，可以避免长时间的高温所引起的样品分解，有助于被萃取物质从样品基体上解吸。故特别适合于处理大量的样品。过程：样品粉碎，与溶剂混合，微波

60、辐射，分离萃取液注意事项：（1）常用极性和非极性混合溶液，不能单独使用非极性溶液（不吸收微波），（2）萃取时间：10-15min，（3）温度不能过高，否则，农药易分解，对有机氯农药的试验表明，萃取温度在120度左右比较合适。微波萃取仪装置绿色环保分析技术研究绿色环保分析技术研究a空心纤维膜微萃取（HFMME）分散液液微萃取（DLLME）单滴萃取（SDME）分散液液微萃取-固相萃取联用技术（DLLME-SPE）循环流动微萃取（CFME）syringeneedlemicrodropmagneticstirrersyringeorganicsolventextractionchambersample