固相萃取—气相色谱法检测水体中11种农药残留

李为民

摘要：采用固相萃取法（SPE）进行样品前处理，经气相色谱带电子捕获检测器（GC-ECD）进行检测，建立了水体中11种农药的多残留检测方法。将水样上样活化过的SPE小柱，经正己烷和丙酮依次洗脱，氮吹仪吹干，丙酮定容，经GC-ECD检测。结果表明，11种农药在0.05～2.00 mg/L内线性良好，R2大于0.993 9；在水体中添加水平为0.05～10.00 μg/L时，平均添加回收率为67.9%～112.3%，RSD为2.6%～13.8%。该方法准确、快速、方便，适用于水体中的残留检测。对流经长沙的湘江和浏阳河进行了11种农药残留的检测，11种农药的残留的不大于0.22 μg/L。

关键词：固相萃取；气相色谱；水体；残留

中图分类号：O656.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）19-4818-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.19.042

Abstract： A rapid analytical method for simultaneous determination of 11 pesticides in water was established based on SPE with GC-ECD. Water samples were added into SPE， and eluted using ethyl acetate and acetone，analyzed by GC-ECD. The results showed that a good linearity ranged from 0.05～2.00 mg/L was obtained and correlation coefficient was higher than 0.993 9， the average recoveries of the 11 pesticides in water samples were in the range of 67.9%～112.3% at spiked levels 0.05～10.00 μg/L， the relative standard deviations were 2.6%～12.3%. The method is simple and applicable to confirm the residues of pesticides in water samples. 11 kinds of pesticide residues were not more than 0.22 μg/L in flowing through Changsha Xiangjiang river and Liuyang river.

Key words： SPE； gas chromatography； water； pesticides residue

农药的使用大大提高了农业的经济效益，然而随着农药的长期大量使用也造成了环境污染，给人们健康带来巨大的威胁，也引起了人们的广泛关注。水体环境中的农药污染问题近年来研究的热点。目前大量报道发现水体中存在各种不同浓度的农药，不同地域的水体农药种类和残留量也有差异[1，2]。因此，在分析水环境中的农药残留时，不仅要求分析方法具有较高的灵敏度，还要求前处理方法要有良好的富集和净化效果。传统的萃取方法为液液萃取，该方法溶剂消耗量大，不绿色环保。

固相萃取（SPE）技术是是近年发展起来一种样品前处理技术，其原理是样品中的目标物与杂质在固体吸附剂上相互作用（分配、吸附、离子交换）的差异，通过选择合适的洗脱溶剂，从而达到目标物与干扰物质的分离和富集。与传统的萃取方法比较，SPE具有使用溶剂量少、集浓缩和净化于一体、减少样品预处理过程，操作简单、省时、省力。SPE已经成为环境水体等样品农药残留提取、富集和净化的主要方法之一[3-7]。目前开发的各种包括C18、Carbon/NH2、ENVI-Carbon和HLB固相萃取小柱等不同填料固相萃取小柱，使固相萃取的应用范围更广泛。本研究以SPE方法为基础，结合GC-ECD检测方法，探索建立了水体中11种农药残留检测方法。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与药剂

7890A气相色谱仪（美国安捷伦公司），配电子捕获检测器（GC-ECD）；DB-17毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）及色谱工作站；C18 SPE小柱（500 mg/6 mL）和Carbon/NH2、SPE小柱（500 mg/6 mL），ENVI-Carbon（500 mg/6 mL）和HLB固相萃取小柱（500 mg/6 mL）；十万分之一天平（北京赛多利斯有限公司）；VORTEX-6涡旋器（杭州陆恒生物科技有限公司）。

甲醇、丙酮和乙酸乙酯（色谱纯，美国Fisher Scientific公司）；氨水（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；α-六六六、γ-六六六、β-六六六、δ-六六六、甲草胺、乙草胺、丁草胺、甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、氯菊酯-Ⅰ、氯菊酯-Ⅱ（纯度≥98.0%，德国Dr.Ehrenstorfer公司）。

1.2 标样溶液的配制

准确称取一定量的12种农药标准品于10 mL容量瓶中定容，配制成1 000 mg/L储备标准溶液， -20 ℃条件下保存。采用逐级稀释法配制成浓度为0.05、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00 mg/L的混合标准液，4 ℃下保存，待测。

1.3 样品前处理

取1 L水样过0.45 μm的水相滤膜，调节至pH 7.0，待上样。SPE小柱依次用5 mL正己烷淋洗两次，再用5 mL丙酮淋洗两次，真空抽干，之后用5 mL去离子水淋洗两次保持柱子湿润，待上水样。将水样以5 mL/min的流水通过SPE小柱，过柱完毕后用5 mL去离子水淋洗，真空抽干。用5 mL正己烷洗脱两次，用5 mL丙酮洗脱两次，收集洗脱液，氮气吹干，正己烷5 mL定容，待测。

1.4 气相色谱检测条件

进样口温度为250 ℃；不分流进样；检测器温度为280 ℃；载气为高纯氮气（纯度>99.999%），流速为1.5 mL/min；进样量为1 μL；柱温为程序升温：初始温度150 ℃，保持2 min，以15 ℃/min升温至200 ℃，保持5 min，再以20 ℃/min升温至240 ℃，保持5 min。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

分别取浓度为0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 mg/L的标准混合标准溶液，将溶液按照上述方法进行检测，以标准溶的液浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，计算各线性方程、相关系数（表1）。

2.2 SPE小柱的选择

本研究比较了C18、Carbon/NH2、ENVI-Carb 和HLB固相萃取小柱在添加0.1 μg/L水平时，发现C18和Carbon/NH2均满足农药残留分析要求，这与多数文献报道相似。李宏亮等[8]、刘春阳等[9]采用C18固相萃取柱净化富集饮用水中有机氯等12种农药，气相色谱检测，并优化了不同的洗脱溶剂、盐度等条件，取得了满意的结果[8-10]。章虎等[11]使用C18固相萃取柱（500 mg/6 mL）对水中的拟除虫菊酯类农药和一些杀菌剂农药进行了富集研究。采用甲醇预淋洗，丙酮∶正己烷（3∶2，V/V）混合洗脱，结果在添加浓度在0.5～10.0 μg/L时，平均回收率在77.2%～98.2%，回收率和精密度均符合农药残留分析要求。任丽萍等[12]使用C18固相萃取柱对环境水体中的农药进行富集净化，同时研究了影响固相萃取效率的因素，发现不同的洗脱溶剂对回收率影响很大。Carbon/NH2是石墨化炭黑与NH2复合材料，对弱极性到中等极性的农药均有较高的吸附率，本研究中也取得了比较好的结果，回收率在69.8%～84.7%，但因为成本较高，不利于推广使用。ENVI-Carbon对大部分药剂吸附力较强，比较难洗脱，除β-六六六外，回收率均偏低。HLB固相萃取小柱为N-乙烯基吡咯烷酮和亲脂性二乙烯基苯聚合物，具有亲水及亲脂的特性。对非极性到极性化合物均具有很好的保留能力[13-15]，但是本研究发现对拟除虫菊农药回收率较低。本研究同时比较了几种不同溶剂进行洗脱，发现依次用正己烷、乙酸乙酯和丙酮洗脱后回收率较为满意。

2.3 添加回收试验

量取1 000 mL空白水样，添加一定量的混合标准工作溶液，使添加浓度达到为0.05、1.00、10.00 μg/L添加水平，混匀，每个浓度设置5个重复，然后按照上述“1.3”方法进行样品前处理，并以添加同体积溶剂样品做为空白对照，结果见表3。从表3可以看出，在3个添加水平下，各农药在水体中的添加回收率为67.9%～112.3%，RSD为2.6%～12.3%，其回收率和精密度数据均符合农药残留检测要求。

2.4 实际样品的检测

水样采集于长沙浏阳河和湘江两地点，采用本研究建立的方法对水样中11种农药残留量进行分析。

结果表明，采集的样品中均含有β-六六六，从表4可以看出1月至4月有机氯农药（α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六）在水体中的含量整体在上升，这可能于这段时间降雨量较大，把土壤中残留的有机氯农药随雨水带入到水体中。随着水位的上升，在5-7月份有机氯农药含量整体在下降。同时β-六六六的含量较高，推测有机氯农药可能是历史残留所致。9月至12月有机氯的农药含量整体在上升，可能是湘江和浏阳河进入枯水期，水位在不断的下降，导致水体中的有机氯含量在上升。乙草胺和丁草胺在6-9月份这个时期含量较高，可能因为该时期农田使用量较大残留所致。其余在月份含量较低，可能是乙草胺与有机氯农药相比较容易分解，不易在水体中残留。所有样品中均未检出本方法中的拟除虫菊酯类农药，可能因为拟除虫菊酯类农药容易光解水解，且这几种农药使用量不是很大。

从表4可以看出，在长沙浏阳河和湘江抽取的样品中发现。浏阳河的农药残留的整体水平要高于湘江，这可能是由于浏阳河水位较低，水流较慢所致。同时，可以看出降雨量较大时期，可能会把较难降解的有机氯农药带入到水体中，导致水体中农药残留含量的上升。

3 小结与讨论

本研究建立了采用SPE方法结合GC法检测水体中11种有农药残留检测的方法，各农药在0.05～2.00 mg/L内线性关系良好，平均回收率为67.9%～112.3%，RSD为2.6%～13.8%。该方法简便、准确，满足农药残留分析的要求，可以应用于水体中农药残留检测。

有机氯农药作为一种难降解的农药，可以长时间的存在于水体中，应该加强对其使用和监督的管理，一旦高浓度的有机氯农药进入了水体，就极有可能长时间的危害人体。

参考文献：

[1] 王铭琦，叶 非.水环境中残留农药的检测[J].农药，2007，46（1）：14-17.

[2] 李权龙，袁东星.多壁碳纳米管用于富集水样中有机磷农药残留的研究[J].厦门大学学报（自然科学版），2004，43（4）：531-536.

[3] 张金玲，谢文明.多壁纳米碳管固相萃取测定水中有机氯农药[J].分析测试学报，2004，23（S1）：258-261.

[4] CARABIAS-MARTINEZ R， RODRIGUEZ-GONZALO E， HERRERO-HERNONDEZ E， et al. Determination of herbicides and metabolites by solid-phase extraction and liquid chromatography evaluation of pollution due to herbieides in surface and ground waters[J]. J Chromatogr A， 2002，950：157-166.

[5] TOLOSA J， READMAN J W， MEE L D. Comparison of the performance of solid phase extraction techniques in recovering organophosphorus and organochlorine compounds from water[J]. J Chromatogr A，1996，725：93-106.

[6] 王红斌，谭 伟，吴晓波，等.水环境中16种农药残留的SPE-HPLC分析方法研究[J]分析试验室，2010，29（7）：42-45.

[7] 杨 元，高 玲，景 露，等.SPE-GC/MS法测定水中有机磷和氨基甲酸酯农药.[J].中国测试，2009，35（2）：86-89.

[8] 李宏亮，詹 铭，蒋志华，等.固相萃取-气相色谱法测定饮用水中12种农药[J].理化检验，2014，50（12）：1513-1516.

[9] 刘春阳，云 霞，那广水，等.HPLC-MS-MS法测定水体中残留的氨基甲酸酯类农药[J].分析实验室，2010，29（11）：36-40.

[10] 汪夏霞，庄婉娥，姚文松，等.河口及近岸海水中20种农药的固相萃取小柱富集-气相色谱测定方法研究[J].分析仪器，2010，（6）：64-71.

[11] 章 虎，李 振，徐 浩，等.固相萃取法测定水中百菌清和拟除虫菊酷[J].浙江农业学报，2004，16（5）：279-281.

[12] 任丽萍，田 芹，刘丰茂，等.用固相萃取和气相色谱技术测定环境水体中痕量农药[J].中国农业大学学报，2004，9（2）：93-96.

[13] ARCHIVIO A A D，FANELLI M，MAZZEO P，et al.Comparison of different sorbents for multiresidue solid-phase extraction of 16 pesticides from ground water coupled with high-performance liquid chromatography[J].Talanta，2007，71（1）： 25-30.

[14] HLADIK M L，SMALLING K L，KUIVILA K M.A multiresidue method for the analysis of pesticides and pesticide degradates in water using HLB solid phase extraction and gas chromatography-ion trap mass spectrometry[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2008，80（2）：139-144.

[15] 宋 伟，林姗姗，孙广大，等.固相萃取-气相色谱-质谱联用同时测定河水和海水中87种农药[J].色谱，2012，30（3）：170-173.