草甘膦及氨甲基磷酸残留量测定方法的研究进展

草甘膦及氨甲基磷酸残留量测定方法的研究进展

一、导型从草甘膦aca残留污水中的应用草甘草，商品名：镇草宁、昭达。化学名:N-(膦羧甲基)甘氨酸。分子式:C3H8NO5P。是美国Monsanto公司于20世纪60年代筛选合成的一种内吸传导型除草剂,因其广谱、高效、低毒、安全而被广泛应用于农业生产中。近年来,草甘膦在全球的使用正以每年5%的速度递增,目前各国还在扩大生产能力,以满足全球草甘膦的需求。随着对草甘膦使用范围的不断扩大,草甘膦及其最主要的代谢产物氨甲基磷酸(AMPA)残留量检测方法的研究也越来越受到学者们的关注。由于草甘膦及AMPA具有易溶于水,难溶于一般有机溶剂,难挥发,缺少发色团和荧光团,强极性等物理化学特质,使得对草甘膦及AMPA残留量的检测具有一定的挑战性。近年来,国内外学者通过大量的实验探索了多种残留草甘膦及其代谢物的检测方法,现将方法总结如下。二、前处理方法(一)吸持蛋白在提取净化过程中的作用草甘膦及AMPA易溶于水,不易溶于一般的有机溶剂,因此基本上是利用水溶液进行提取。水和土壤样品,由于其干扰测定的共存杂质较少,净化相对简单。而植物和肉制品,因其含有较多干扰成分,其净化方法就要相对复杂一些。张培志等人用去离子水溶解土壤样品,经超声震荡、离心、分出水层,再过0.45μm滤膜。司友斌等人用0.6mol/L的KOH溶液溶解土壤样品,离心后,上清液用0.6mol/L的HCl调节pH至中性,再过0.45μm滤膜。苏宇亮等人在检测自来水中的草甘膦时,先用5mg/L硫代硫酸钠脱氯,再将水样过0.45μm滤膜。对于植物和肉制品等样品,由于含有脂肪,在提取净化过程中除了液液萃取外,许多学者往往同时采用固相萃取的方法,以使净化更为完全。马为民等人将苹果、桃、胡萝卜样品匀浆,准确称取20g,分别加入50mL去离子水震荡,取提取液5mL,加入0.5mL酸调解液[10%KH2PO4∶甲醇=4∶1(V∶V),用浓HCl调pH=2]。用15ml去离子水淋洗阳离子净化柱,将经酸液调节后的提取液倾倒入柱,用20ml洗脱液[水∶甲醇=4∶1(V∶V),用浓HCl调pH=6]洗脱,在60℃水浴减压蒸干,残留物溶解在0.05ml三氟乙酸中。支建梁等人将粮食样品粉碎,过20目筛。称取12.5g均匀试样置于150mL锥形瓶中,加入125mL水,在高速匀浆机上高速浸提3min。转移约50mL匀浆到125mL聚丙烯离心管离心10min,取上清液20.00mL到另一50mL聚丙烯离心管。加入15mLCH2Cl2,振摇,离心,取上清液4.50mL于10mL具塞试管中,加入0.50mL酸调节液,混匀。用10mL水预淋活化SCX固相萃取柱,当溶剂液面到达柱吸附层表面时,立即加入上述1.00mL样品溶液,并用15mL离心管收集洗脱液,用10mL淋洗液洗离心管后过柱。将滤液置于≤40℃水浴中用氮气缓慢吹干后,用淋洗液溶解残渣并定容至2mL,振摇后,过0.22μm滤膜待测。马为民等人用体积比为100∶50的水-氯仿溶液提取捣碎了的草莓样品中的草甘膦和AM-PA,之后水相又分别用正己烷、乙酸乙酯洗涤,活性炭过滤,于60℃浓缩,用6mol/mL盐酸调pH=2.1并进一步浓缩。使用阳离子交换柱净化,上样后,用pH值为2.1的酸性水2lmL淋洗,弃掉滤洗液,洗脱液用250mLpH值为7.0的去离子水,弃掉前5mL,收集。收集液首先在60℃旋转蒸发器中浓缩,再于真空旋转蒸发器中蒸干。Martins-JúniorHA等人在测定黄豆中草甘膦含量时,首先对蛋白质进行沉淀,然后再用水来萃取。(二)诱导法1.提高草甘膦挥发性由于草甘膦与其代谢物分子中含有羟基和氨基等极性基团,使草甘膦的极性非常大,挥发性极低,不利于直接应用气相色谱法进行测定,故需要进行衍生化,将分子中的极性基团封闭起来,大部分学者利用酯化、酰化两种方法对草甘膦及其代谢物进行衍生,来提高草甘膦的挥发性。马为民等人用GC测定草莓中草甘膦残留量时,在蒸干样品中加入200μL色谱纯水,加入1mL异丙醇与三氟乙酸酐(体积比为1∶1)在100℃水浴中衍生lh。过量试剂在40℃条件下用N2气吹干,蒸干物用500μL乙酸乙酯定容。胡继业等人在用GC-NPD测定土壤和苹果中残留草甘膦量的时候,也是用三氟乙酸和三氟乙醇与净化后的样品在100℃油浴下反应,产物冰水冷却至室温,氮气吹干,再用水溶解,用二氯甲烷反复萃取,有机相用无水硫酸钠干燥后,于40℃减压浓缩,氮气吹干,乙酸乙酯定容,供GC分析。WatanabeS.等人用原乙酸三甲酯与草甘膦反应进行衍生化。HoriY等人用N-甲基-N-(特丁基二甲基硅烷)三氟乙酰胺做衍生化试剂,与草甘膦在80℃下反应30min。2.柱后衍生化反应目前利用高效液相色谱法测定草甘膦残留量时,多利用荧光、紫外检测器检测。但草甘膦分子不具有荧光团,无紫外吸收,若用高效液相色谱进行检测,一般要对其进行衍生化后才能使用紫外-可见检测器或荧光检测器。(1)柱前衍生所使用的衍生化试剂大多是9-芴基甲基氯仿(FMOC-C1)。FMOC-C1作为柱前衍生试剂既可以与伯胺进行反应,又可以与仲胺反应,能够在柱外很好地控制衍生反应的进行,不受流动相搭配的影响。但是这个反应的缺点是FMOC-C1与水反应生成FMOC-OH副产物,为了充分得到反应产物,可以加入过量的衍生试剂。TakahashK、deLlaseraMP、HogendoornEA等人都是用FMOC-C1作为柱前衍生化试剂与草甘膦反应,LB等人以FMOC-C1为衍生化试剂,在硼酸盐缓冲溶液中进行衍生化反应。国内的周艳明、马为民、李波等人也同样是以FMOC-C1为衍生化试剂,以硼酸-硼酸盐为缓冲剂在室温下进行反应,上机前过0.45μm滤膜。KhrolenkoMV、SatoshiKawai、司友斌等人以磷酸盐为缓冲液(pH11,由0.4mol·L-1磷酸二氢钠与0.4mol·L-1磷酸钠等量混合而成),用对甲基苯磺酰氯溶液(100mol·L-1于乙腈溶液中)与草甘膦在50℃下反应。QianK等人用4-氯-3、5-二硝基三氟甲苯(CNBF)为衍生化试剂,用pH为9.5的H3BO3-Na2B4O7为缓冲溶液,与草甘膦在60℃下反应30min。LeeEA等人用丁二酸酐做衍生化试剂与草甘膦反应。(2)柱后衍生一般是用两种试剂,一种是氧化试剂混合溶液,另一种是邻苯二醛与巯基乙醇混合溶液。支建梁等人参考PickeringLaboratories公司的方法,先是草甘膦被次氯酸钠(NaC10)氧化成氨基乙酸,接着氨基乙酸与邻苯二甲醛(OPA)和巯基乙醇反应生成高荧光产物。氨甲基磷酸不需要初始的氧化反应,而与邻苯二甲醛和巯基乙醇直接反应,生成高荧光产物,均被荧光检测器所检测。侯占伟等人也用相同的方法对草甘膦进行柱后衍生化反应。3.通过反相流动注射技术测定草甘膦草甘膦在酸性介质中还可以与亚硝基化合物发生反应,得到其亚硝基化产物N-亚硝基N-膦酸甲基甘氨酸。范顺利等人利用草甘膦与过量的NO2-反应生成稳定的N一亚硝胺,而剩余的NO2-快速氧化亚铁氰化钾为轶氰化钾,与鲁米诺-铁氰化钾化学发光反应相耦合。据此,建立了反相流动注射化学发光法测定草甘膦的新方法。孙楠等人也是利用草甘膦的亚硝基化产物在盐酸-醋酸钠(pH0.7)介质中该衍生物于-0.81V(vs.SCE)处产生一个灵敏的极谱波,从而建立了草甘膦的亚硝基化单扫描示波极谱法。董文庚等人将草甘膦与过量的NO2-反应,生成稳定的亚硝基化合物,而过量部分的NO2-氧化I一成I2,I2与可溶性淀粉生成蓝色络合物,该络合物的最大吸收波长为550nm,从而建立了废水草甘膦测定的吸光光度法。三、分析方法及检出限草甘膦及其代谢物经过衍生化以后其气化性提高,可用于气相色谱检测。衍生化后的产物极性很弱,故应该采用中等极性至弱极性的色谱柱。同时,由于草甘膦分子中含有氮原子和磷原子,氮磷检测器(NPD)、火焰光度检测器(FPD)、氢火焰离子化检测器(FID)均可用于测定。马为民等人采用1.5%SE-30的色谱柱、FPD检测器,草甘膦残留量的最低检测限达0.01mg/kg,相关系数r=0.9945。胡继业等人用毛细管(supelcoequity-5)色谱柱,氮磷检测器测土壤和苹果样品中草甘膦的最小检出量为9×10-12g,最低检出浓度为0.02mg/kg,线性范围是0.1μg～20.0μg/mL,相关系数r=0.9999。马为民等人在测定几种蔬菜水果中草甘膦残留的时候采用DB-17毛细管柱和ECD检测,最低检测限为0.05mg/kg,线性范围为0.1μg～10μg/mL,相关系数r=0.992。WatanabeS.用硅酸镁填充柱,FPD检测检测限为0.01μg/g。高效液相色谱是较为普遍地测定草甘膦的方法,通过对草甘膦进行柱前或柱后衍生,使草甘膦具有紫外和荧光吸收基团,所以高效液相色谱法测定草甘膦多选用紫外检测器或者荧光检测器。侯占伟等人选用WatersSAX阴离子交换色谱柱,经柱后衍生化用荧光检测器(激发波长339nm,发射波长445nm)检测,流动相为KH2PO4水溶液和甲醇,用浓磷酸调PH1.9。该方法测得草甘膦最小检出限为5ng/ml。马为民等人选用聚合氨基柱,荧光检测器(发射波长为266nm,激发波长为315nm),第一流动相为乙腈:5OMm磷酸缓冲溶液(pH10)(55∶45,V/V),第二流动相为乙腈:水(6O∶40,V/V),最低检测限为0.3mg/kg。周艳明等人通过柱前衍生,经强碱性阴离子交换色谱柱,利用荧光检测器(激发波长254nm,发射波长315nm)检测,流动相为0.1M磷酸二氢缓冲溶液:乙腈(65∶35)。此方法草甘膦的检出限为0.005μg/ml,通过添加草甘膦标样,草甘膦回收率为82.4%。司友斌等人采用紫外检测器(检测波长为235nm),C18HypersilODS色谱柱,流动相为0.05mol/L磷酸氢二钠缓冲液(pH5.5)∶甲醇=65∶35(V∶V)。用该方法测定土壤中草甘膦的最低检出浓度为0.02mg/kg,平均回收率及变异系数分别为81.3%～98.3%和0.66%～5.63%。SatoshiKawai等也是用类似的方法,用ODS-5色谱柱,240nm紫外吸收,流动相为0.2M磷酸盐缓冲液(pH2.30),方法的最低检出限为10ng/ml(glyphosate)和8ng/ml(AM-PA),线性范围为100ng～4μg/ml,相关系数分别为0.9960(glyphosate)和0.9997(AMPA)。胡宝祥等人通过蒸发光散射检测器(ELSD)与高效液相色谱仪联用,用反相C18色谱柱,以甲醇∶0.1%三氟乙酸水溶液=10∶90(V∶V)为流动相检测草甘膦制剂中草甘膦含量,其相对标准偏差、平均回收率、线性范围分别为1.3%(n=9)、100.3%(n=5)、0.5mg～2.5mg/ml(r=0.9994)。(三)亚硝基化前后的草甘膦衍生物的检测气相色谱和高效液相色谱是两种比较普遍的检测草甘膦的方法,除此之外,气-质联用、液-质联用、离子色谱法等分析方法也曾被用于草甘膦的检测。孙楠等人采用单扫描示波极谱法对亚硝基化后的草甘膦衍生物进行测定,其最低检测限为9.6×10g/L,草甘膦质量浓度在1.2×10-4g～6.0×10-2g/L范围内呈良好的线性关系(r=0.9965,n=9)。董文庚等人利用褪色分光光度法、吸光光度法间接测定草甘膦,加标回收率为94%～101%。方黎等人采用离子色谱法测定饮用