超高效液相色谱-串联质谱法同时检测水中16种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂

吴春英，白 鹭，谷 风，陆文龙

(1．吉林化工学院资源与环境工程学院，吉林吉林132022;2．清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100084)

超高效液相色谱-串联质谱法同时检测水中16种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂

吴春英1，2，白 鹭1，谷 风1，陆文龙1

(1．吉林化工学院资源与环境工程学院，吉林吉林132022;2．清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100084)

采用固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)通过对固相萃取柱、洗脱液、流动相等的优化，建立了水中16种芳氧苯氧丙酸酯类(APP)除草剂的分析方法。确定以Oasis HLB为固相萃取柱、丙酮-正己烷(1∶1，V/V)为淋洗液、水-乙腈(3∶7，V/V)为流动相进行水样预处理，在最优条件下，各目标物在水中的回收率均达到74．5%～124．9%，相对标准偏差为4．2%～9．6%，线性范围为1～2 000 μg/L，各目标物标准品在UPLC-MS/ MS系统中有效的线性相关系数(R2)达到0．998以上。该方法具有检测限低、回收率高等优点，经实际样品测试，可适用于水中16种APP类除草剂的同时检测。

固相萃取;超高效液相色谱-串联质谱法;芳氧苯氧丙酸酯类除草剂;回收率

芳氧苯氧丙酸酯类(APP)除草剂系在2，4-滴的基础上进行优化合成，通过阻碍乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)，来抑制脂肪酸的合成［1-2］，干扰细胞膜形成，导致杂草生长停止、最终死亡，从而发挥药效作用。因其具有高效、低毒、高选择性的防除禾本科杂草的除草剂，对后茬作物安全，以及优异的活性和极高的选择性，因而在除草剂中占有重要地位。随着生产量和使用量的的增加，此类除草剂在环境中的残留量也逐年增加，以其水溶性较高的特点，易于进入水环境，且对生物体的影响和危害也越来越显著［3-7］。目前水中APP除草剂的检测方法主要有分光光度法、GC、LC、GC-MS、LC-MS法等［8-11］，大都为固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)等前处理与GC、LC或GC-MS、LC-MS法的结合，尽管其中GCMS、LC-MS法由于检测限低、精密度高等被广泛应用，但每种APP除草剂的前处理及检测过程的局限性使得检测工作耗时长，增加了原料及动力的消耗［4-9］。

本文在参考相关文献［4-5，8-12］的基础上，根据APP除草剂的生产量和使用量的报道，选取了水环境中具有代表性的16种APP除草剂进行试验，通过对固相萃取柱、洗脱液等的筛选进行固相萃取前处理，并通过对色谱及质谱条件的优化采用UPLCMS/MS法对16种APP除草剂目标物上样分析，在保证高回收率和低检测限的情况下，统一了预处理方法，减少了分析时间，有效降低了检测成本，可为APP类除草剂的检测和去除提供借鉴。

1 材料与方法

1．1 化学试剂

试验所用16种APP除草剂的标准品及内标物2，4-滴丁酯(见表1)均由德国Dr．Ehrenstorfer、Augsburg提供;各APP除草剂的标准品纯度均在97．8%以上，将其溶于丙酮配制成1 g/L的标准溶液，于－20℃避光保存;丙酮、乙腈、乙酸乙酯、正己烷等试剂均由Fisher(USA)提供，纯度为色谱纯以上;试验所用水为超纯水(Ultra Pure Water，UPW)。

1．2 试验仪器和设备

试验仪器和设备:SPE 小柱 OasisHLB (6 cc/200 mg)、净化用 Plus C18小柱(6 cc/300 mg，美国Waters公司);反相ACQUITY UPLCTMBEH C18柱(2．1 mm×100 mm，1．7 μm，瑞士Waters公司);Finnigan TSQ Quantum Discovery MAX型质谱分析仪(Thermo Electron co．美国);12通道半自动反相固相萃取装置(美国Supelco公司);N-EVAP12型氮吹仪(美国Organomation公司);CF16RXII型离心机(日本HITACHI公司);玻璃纤维滤膜GF/B(1 μm，英国Whatman)。

1．3 样品预处理

取水样300 mL经玻璃纤维滤膜(GF/B)过滤，进行固相萃取富集目标物。萃取前分别用丙酮和UPW活化SPE小柱，SPE流速控制在10 mL/min;结束后，串接Plus C18净化小柱进行洗脱，洗脱液为V(丙酮)∶V(正己烷)=1∶1(3 mL×3);将洗脱液收集于10 mL棕色玻璃试管中，向其中加入100 ng/L 2，4-滴丁酯作为内标，氮吹后，用1 mL丙酮溶解;再溶后离心(4℃ ×3 000 r/min×15 min)，取上清液置于200 μL内插管中进行UPLC-MS/MS分析。

1．4 色谱及质谱条件

超高效液相色谱(UPLC)所用的流动相A为水，流动相B为100%乙腈，流速为0．45 mL/min，无分流，采用梯度淋洗:0～5 min，55%A与45%B;5～15 min，45%A与55%B;15～20 min，35%A与65% B;20～30 min，100%B;30～35 min，55%A与45% B。柱温为50℃，进样量为10 μL。

质谱采用ESI源，用高纯氮作脱溶剂和雾化，氩气(99．998%)作碰撞气，脱溶剂温度为350℃，流速为550 mL/min，锥孔气流速为55 mL/min，源温设置为110℃，雾化器压力为310 kPa，检测方式为MRM。

2 结果与讨论

2．1 流动相的选择

流动相的选择参考了报道较多的丙酮、乙腈等与水的不同配比溶液的结果［10-12］。本试验丙酮作流动相时，目标物均得到了较好的分离和响应值，但有些物质的响应值略小，并且精恶唑禾草灵和精喹禾灵没有检出;乙腈作流动相时，尽管以上两种物质能够检出，但响应值很小，且分离不好;而水∶乙腈为3∶7(V/V)作流动相时，响应强度相对较小的精恶唑禾草灵和精喹禾灵在100 μg/L浓度时均能获得比较理想的响应值(5．62×103和2．08×104)，且所有物质分离非常理想。所以，试验以水∶乙腈为3∶7(V/V)作流动相。

2．2 色谱及质谱条件的优化

试验使用反相ACQUITY UPLCTMBEH C18柱，色谱峰峰形尖锐对称，且所有物质能够完全分离，信噪比较高，当流动相水∶乙腈=3∶7(V/V)时，分离效果最好，离子化效应最强，灵敏度最高。

质谱系统自动优化，用乙腈将16种APP除草剂配成混标进行全扫描，找出准确的［M+H］+分子离子峰，优化每一目标物的电离模式、母离子、子离子、锥孔电压(Cone voltage-CV)、碰撞能(Collision energy-CE)等MS/MS参数(见表1)，驻留时间为0．12 s，通道滞迟时间为0．25 s。

表1 目标物优化的MS/MS分析条件Table 1 Optimized conditions for MS/MS analysis of the target analytes

2．3 固相萃取条件的选择与优化

固相萃取主要选择2种小柱(Sep-Pak-C18和Oasis HLB)和3种萃取液［乙腈、乙酸乙酯和丙酮-正己烷(1∶1，V/V)］［10-13］，通过对目标物的回收率和相对标准偏差(RSD)的比较来进行优选。萃取小柱为 Oasis HLB，萃取液为丙酮-正己烷(1∶1，V/V)，得到目标物的回收率为85%(氰氟草酯)～125%(禾草灵)，RSD也非常理想，不大于9．7%。所以，本研究采用固相萃取柱Oasis HLB和丙酮-正己烷(1∶1，V/V)为萃取液来进行试验。

2．4 线性范围与检测限

为了消除基质效应对线性关系、检出限(LOD)、定量限(LOQ)等的影响，本研究通过标准曲线法验证了水样对目标物的检测具有基质抑制效应，并采用内标法进行定量，可得到目标物的准确测定结果。所得线性方程(R2＞0．998)见表2;校准采

表2 UPCL-MS/MS系统分析目标物的线性范围、检出限和定量限Table 2 Linear range，LODs and LOQs analysis of the target analytes in UPCL-MS/MS system

用1～2 000 μg/L(10点)混标进行，分别以各目标物色谱峰的信噪比S/N=3和S/N=10得到水样中16种APP除草剂的检出限和定量限(见表2)，将其与相关文献［10-15］比较，可见具有线性范围宽、检出限和定量限低的特点，其灵敏度可满足水中APP除草剂的同时检测。

2．5 方法学验证

本研究方法学验证是在超纯水、污水处理厂的进、出水等基质中加入标准品以确定其回收率。分别在0．05 μg/L、0．1 μg/L、1．0 μg/L添加水平下进行加标回收试验，测定平均回收率和精密度(RSD)。本试验共做4份平行样品，所得目标物的回收率均在74．5%～124．9%之间，且RSD均不大于9．6%，见表3。

2．6 实际样品检测

采用本方法对某自来水厂及某污水处理厂的进、出水和松花江水中的16种APP除草剂进行检测，其检测结果见表4。几种水样中均能检出恶唑禾草灵、吡氟禾草灵、氰氟草酯、禾草灵和乳氟禾草灵，且含量在所检出的目标物中较高，说明经处理后的水中仍含有一定量的某些APP除草剂，也说明在东北农业地区上述5种APP除草剂使用量比较大，所以在农业生产中应加强对这5种APP除草剂的管理和使用。

表3 不同基质中目标物的回收率和精密度(n=4)Table 3 Recoveries and precisions(REDs)of the target analytes in different matrix(n=4)

表4 实际水样中APP除草剂的浓度(μg/L)检测结果Table 4 Concentrations of APP herbicides in actual water samples(μg/L)

3 结 论

采用固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)建立了水中16种APP除草剂的分析方法。试验结果表明:以Oasis HLB为固相萃取小柱、丙酮-正己烷(1∶1，V/V)为洗脱液、水-乙腈(3∶7，V/V)为流动相，在最优条件下，各目标物在水中的回收率均达到74．5%～124．9%，相对标准偏差为4．2%～9．6%，线性范围为1～2 000 μg/L，各目标物标准品在UPLC-MS/MS系统中有效的线性相关系数R2达到0．998以上。该方法具有检测限低、回收率高、线性范围宽等优点，经实际样品测试，可适用于水中多种APP除草剂的同时检测。

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Simultaneous Determination of 16 Kinds of Aryloxyphenoxypropionate Herbicides in Water Using Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

WU Chunying1，2，BAI Lu1，GU Feng1，LU Wenlong1
(1．School of Resources and Environmental Engineering，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin132022，China;2．State Key Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control，School of Environment，Tsinghua University，Beijing100084，China)

This paper develops an analytical method for simultaneous determination of 16 aryloxyphenoxypropionate (APP)herbicides in water samples by solid phase extraction-ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometer(UPLC-MS/MS)．The paper determines the Oasis HLB as the solid phase extraction cartridge，acetone-hexane(1∶1，V/V)as the washing solution，water-acetonitrile(3∶7，V/V)as the mobile phase for water sample pretreatment and chromatographic separation．Based on the optimized sample pretreatment procedures and separation condition，the recovery rate of all the target analytes ranges from 74．5 to 124．9%in water with the relative standard deviation(RSDs)ranging from 4．2%to 9．6%and the linear ranging from 1 to 2000 μg/L with correlation coefficients(R2)above 0．998．The method can be applied to simultaneous determination of 16 kinds of APP herbicides in water due to low detection limit and high recovery．

solid phase extraction;ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(UPLC-MS/ MS);APP herbicide;recovery

X832

ADOI:10．13578/j．cnki．issn．1671-1556．2016．05．016

1671-1556(2016)05-0097-05

2016-01-19

2016-05-30

中国博士后科学基金项目(20080440374)

吴春英(1973—)，女，博士后，副教授，主要研究方向为环境工程。E-mail:18804320101@163．com