微波消解-HPLC测定敌草快在土壤中的残留

李新安,李广领,谢兰芬,陈锡岭

（河南科技学院,河南新乡453003）

敌草快（diquat）,又名杀草快、利农、双快,化学名称1,1'-乙撑-2,2'-联吡啶二溴盐,分子式为C12H12N2Br2.敌草快是一种高效、中毒、持效期长的联吡啶类除草剂,广泛用于防除水生杂草,其对阔叶杂草也有很强的防除能力[1].联吡啶类化合物与土壤的结合能力较强,易形成轭合物[2].农药在土壤中的残留及消解动态,以及其对土壤中无脊椎动物、植物、微生物的影响,都是关系到农药污染环境的重要问题[3].彭娟莹等[4]采用高效液相色谱法研究了敌草快的水解动力学,覃东立等[5]报道了高效液相色谱法测定渔业水域中百草枯和敌草快,王静等[6]采用固相萃取-液相色谱/紫外法,研究测定了地表水中百草枯和敌草快.曹慧等研究了粮谷中矮壮素和敌草残留测定方法[7].关于土壤样品中敌草快的测定方法,文献报道多采用回流法提取土壤中的敌草快[8-9],此方法过程繁琐、费时、用酸量较大.微波消解技术是一种利用微波辐射的内加热作用加快消解速度、提高消解效率的新型样品预处理方法,密闭消解罐内的样品和酸溶剂可在短时间内升温、升压至设定值,并自动保持一段时间,在最佳消解条件下可使固态样品完全消解成为液态[10].微波消解技术多在环境样品分析中应用[11-13],用于提取土壤中联吡啶类除草剂的尚未见报道.本文采用微波消解技术进行前处理,高效液相色谱法测定敌草快在土壤品中的残留量,该方法快速、简便、准确度高.

1 材料与方法

1.1 主要仪器、试剂和材料

Agilent-1260型HPLC（带自动进样器和紫外检测器）；Satorious型超纯水系统（德国Satorious公司）；CEM-MARS 40位高压微波消解仪（美国CEM公司）；EA10048型电子分析天平（上海佑科仪器仪表有限公司）；KH19A型离心机（湖南凯达科学仪器有限公司）.

乙腈、六氟磷酸钾、三乙胺为优级纯；浓硫酸、磷酸均为分析纯.敌草快标准品（国家农药质量检测中心提供）.试验用水为超纯水.

1.2 试验方法

1.2.1 标准溶液配置 配置100 mg/L的标准液,4℃避光保存、待用.

1.2.2 样品前处理 称取土壤10.0 g于微波消解罐中,加入25 mL体积分数50%的H2SO4进行微波提取,微波条件（200℃,30 min,800 W）,待温度降至100℃以下,取出反应罐,转入50 mL离心管中,离心（10 000 r/min,3 min）,取上清液 1 mL,用超纯水稀释至 20 mL,调 pH=7.0,过 0.22 μm 膜,待进样.

1.2.3 仪器条件 Agilent-1260高效液相色谱仪（带DAD检测器）,HYPERSILBDS C18色谱柱（5 μm×250 mm×4.6 mm）,流动相：乙腈+缓冲盐（20 mmol/L六氟磷酸钾+20 mmol/L三乙胺,用磷酸调pH=3.0）=5+95（V+V）,流速：1.0 mL/min,检测波长：307 nm,柱温：20 ℃,进样体积：20 μL,敌草快相对保留时间为5.15 min.

1.2.4 实际样品测定 将从试验田所采土样按1.2.2确定的样品前处理程序处理,再在1.2.3的色谱条件下进样分析,测定敌草快在土壤中的残留.

2 结果与分析

2.1 仪器条件优化

通过选择流动相种类、比例、pH值、流速、柱温,来改善分离分析效果,最终确定土壤样品中敌草快的最佳色谱分离、分析条件.经过反复试验,选择在检测波长307 nm,流动相为乙腈+缓冲盐（20 mmol/L六氟磷酸钾+20 mmol/L三乙胺,用磷酸调pH=3.0）=5+95（V+V）,流速1.0 mL/min,柱温20℃.在此条件下,组分峰和杂质峰的峰形良好,基线稳定,分离效果理想,可以满足分析要求（见图1）.

图1 敌草快色谱图Fig.1 Chromatogram of diquat

2.2 消解程序优化

通过设定不同的消解体系、消解时间、消解温度、消解功率来确定最佳的消解条件.经试验,称取10.00g左右土壤样品,采用微波法消解,需加入25mL体积分数50%的H2SO4,消解耗时30 min,功率800 W,消解温度200℃为最佳消解程序,回收率较高.而采用回流法提取土壤中的敌草快,需要加入100 mL一定体积分数的硫酸提取液,耗时4 h[8-9].由此可见,采用微波消解技术进行土壤样品前处理,比传统的回流法大大节约了时间和提取液用量.

2.3 线性范围

将敌草快标准贮备液用流动相分别稀释为0.1、0.5、1.0、5.0、10 mg/L系列质量浓度,分别进样检测,各质量浓度分别重复进样3次,得对应色谱图.以峰面积（3次重复的平均值）为纵坐标,以进样浓度为横坐标进行线性回归,得回归方程为y=50.150x+0.784 4（R2=0.999 6）,表明敌草快在0.1～10.0 mg/L质量浓度范围内线性响应良好（见图2）.

图2 优化色谱条件下敌草快的响应曲线Fig.2 Calibration curve of diquat under optimal chromatographic conditions

2.4 方法的准确度与精密度

添加不同水平的敌草快（10.0、20.0、50.0 mg/kg）于空白土壤样品中,按上述前处理步骤,进行添加回收率试验,重复5次,敌草快在土壤中的平均回收率为80.69%～89.52%,相对标准偏差（RSD）为3.79%～5.22%（见表 1）.

表1 敌草快在土壤样品中的添加回收率Tab.1 Recovery rates of diquat in soil sample（n=5）

由表1可知,土壤样品中敌草快3个添加水平的平均回收率均在80%以上,且各添加水平5次重复处理间的RSD均小于10%,均在农药残留测定允许的范围内.以3倍信噪比（S/N）计算得出仪器检出限（LOD）为2×10-9g,以10倍S/N计算方法检测限（LOQ）为10 mg/kg.试验结果表明,该方法准确性、重复性均符合农药残留分析要求.

2.6 实际样品测定

在河南科技学院试验田进行了土壤中敌草快的残留动态试验,采用所建立的方法,对土壤样品进行前处理和检测.结果表明：敌草快在土壤中的残留动态方程为C=164.72e-0.2862T,R2=0.940 5,半衰期为2.42 d.

3 小结

建立了微波消解土壤,高效液相色谱色谱法测定土壤样品中敌草快残留量的方法.与传统的回流法比较,大大减少了前处理提取液用量,缩短了处理时间,方法快速、简便、准确度高.

[1]刘志俊,韩红梅.敌草快：一个国内重视的除草剂[J].山东农药信息,2004,5（7）：15-16.

[2]彭娟莹,杨仁斌.联吡啶类除草剂的作用机制及环境行为[J].农业环境科学学报,2006,25（增刊l）：435-437.

[3]吴春先,吕潇,慕卫,等.环境条件和微生物对灭线磷降解的影响[J].农药学学报,2002,4（1）：45-51.

[4]彭娟莹,杨仁斌,袁芳,等.敌草快的水解动力学研究[J].农药学学报,2006,8（4）：349-352.

[5]覃东立,吴松,郑敏,等.高效液相色谱法测定渔业水域中百草枯和敌草快[J].分析试验室,2013,32（2）：54-57.

[6]王静,刘铮铮.固相萃取-液相色谱/紫外法测定地表水中百草枯和敌草快[J].中国环境监测,2011,27（4）：50-54.

[7]曹慧,陈小珍,张东雷,等.液相色谱-串联质谱法快速测定粮谷中矮壮素和敌草快残留量[J].理化试验：化学分册,2013,49（4）：425-427.

[8]朱光艳,秦冬梅,龚勇.敌草快和百草枯在马铃薯中残留检测方法[J].农药科学与管理,2008,29（7）：11-13.

[9]彭娟莹,杨仁斌,郭正元.敌草快在甘蔗及土壤中的残留动态[J].生态与农村环境学报,2007,23（4）：76-77.

[10]靳丹虹,梁芳慧,李敬筠,等.微波辅助提取-HPLC测定决明子中的5种蒽醌类化合物[J].分子科学学报,2007,12（6）：429-433.

[11]关晓彤,于大伟,李良,等.微波消解在环境样品分析中的应用[J].江苏地质,2014,32（1）：55-59.

[12]魏向利,雷用东,马小宁,等.微波消解-AAS法测定土壤中铅铬镉元素的研究[J].安徽农业科学,2014,42（11）：3243-3244,3247.

[13]吴庆梅,张瑜龙,余海,等.微波消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤中的锶[J].中国环境监测,2013,29（1）：120-122.