液相色谱-质谱法同时快速测定地表水中13种农药残留

贾 静

广东省环境监测中心，广东 广州 510308

液相色谱-质谱法同时快速测定地表水中13种农药残留

贾 静

广东省环境监测中心，广东 广州 510308

通过实验建立了一种同时、快速测定地表水中13种农药残留的液相色谱-质谱分析方法。该方法采用水样直接进样，样品仅需0.5 mL，8 min完成1个样品13种农药的同时分析。方法检出限为0.1～11.5 μg/L，当样品个数为7，加标量依次为10.0、40.0、100.0 μg/L时，方法RSD为2.51%～12.9%、2.09%～11.4%、1.24%～9.79%，方法准确度为82.1%～112%、92.2%～114%、93.7%～127%。对珠江三角洲地区典型的农业面源、湖泊、地表水饮用水源地等共3大类65个监测点位取样分析，以验证方法的实际可行性，监测结果符合污染物分布规律，水质整体状况良好。除甲基对硫磷外，该方法可以完全满足国家对于地表水、生活饮用水相关指标标准限值的要求，适合地表水水质农药污染状况的快速筛查监测。

农药；液相色谱-质谱法；直接进样；快速筛查

农药包括有机磷类农药、有机氯类农药、拟除虫菊酯类农药、氨基甲酸酯类农药、除草剂等十几类几百种化合物，每种农药的水溶性、极性、化学稳定性、毒性等性质差异很大[1-2]。在环境水质分析领域，长期以来，由于无统一的标准分析方法、仪器灵敏度低和仪器更新滞后等原因，农药只能按照不同的化学性质，分别采用不同的样品富集浓缩方法、各种仪器分析手段进行单化合物或几种化合物的分析[3-8]。样品富集浓缩不仅耗费了大量的时间、人力、物力，而且对于像甲胺磷这类大极性、水溶性的农药萃取富集回收率很低(小于50%)，准确度无法保证[6]；多数有机磷类农药采用气相色谱法测定，对于敌百虫这类热不稳定的农药在气相色谱进样口处加热发生分解，也很难保证分析结果的准确度，还有氨基甲酸酯类除草剂(如甲萘威、呋喃丹)虽然容易萃取富集，但需要采用液相色谱在线柱后衍生化的方法检测，衍生化试剂的纯度、衍生的反应温度等条件都会对测定结果产生很大的影响，并且衍生化试剂极不稳定，每次分析都要新鲜配制，也大大增加了分析工作量。

中国幅员辽阔，是典型的农业大国，耕地面积广阔，农药的生产量和使用量也居世界前列。大量农药喷洒在作物上势必会通过降雨、刮风等多种形式扩散到空气、沉降到土壤、渗透到地下水以及通过地表径流等途径汇入江河湖泊，对环境造成污染[9-10]。中国《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中对一些特定农药的排放限值都有要求。

笔者结合上述环境水质分析中农药类化合物分析遇到的困难和存在的问题，分析目前地表水和生活饮用水中农药残留限值的环境质量管理需求；应对当前环境突发应急事件频发，且需要快速准确确定污染物类型及污染物含量的严峻环境监测形势，建立了一种可以同时、快速测定水中13种农药的直接进样液相色谱-串联质谱测定方法[11-12]。该方法可以同时测定的化合物有13种(甲胺磷、甲萘威、阿特拉津、敌敌畏、呋喃丹、乐果、敌百虫、内吸磷、甲基对硫磷、对硫磷、马拉硫磷、毒死蜱、乙硫磷)，把以前需要用气相色谱不同检测器、液相色谱、液相色谱在线衍生化等十几次分析才能完成的测定指标一次进样就可实现全部化合物的定性定量分析。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ACQUITY 超高效液相色谱仪(英国)配API 3200 质谱仪(配备ESI+电离源，美国)；甲醇、甲酸均为色谱纯；水为Millipore纯水机制备的超纯水；0.22 μm 进口水相聚醚砜针式过滤器，用于过滤实际水样；标准品为13种农药的进口单标(浓度为100 mg/L，溶于甲醇)，使用前，分别取一定量的各个农药的单标配制成浓度为1.0 mg/L的13种农药的混标标准储备液，溶剂为甲醇-水溶液(体积比为1∶1)，于-20 ℃冰箱避光保存。

1.2 样品前处理

水样过0.22 μm滤膜，准确称取0.5 mL用甲醇稀释至1.0 mL，混匀。

1.3 仪器条件

1.3.1 色谱条件

色谱柱为ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱(1.8 μm×2.1 mm×100 mm，美国)；柱温为35 ℃；进样量为5.0 μL。流动相梯度见表1。

表1 流动相梯度表

1.3.2 质谱条件

质谱参数见表2。

表2 质谱参数

注：离子源为电喷雾电离源(ESI+)；源参数为CUR:20.0;IS:5500;TEM:600.0;GS1:50.0;GS2:50.0;CAD:6.0;EP:10.0;CXP:2.00。

2 结果与讨论

2.1 样品稀释溶剂的确定

分别用甲醇、0.1%甲酸-甲醇、乙腈3种溶剂稀释样品，配制成水样-溶剂(体积比为9∶1)样品溶液，添加13种农药混标使得样品溶液浓度为500 μg/L，进行测定，结果表明：选用甲醇作为稀释溶剂时各化合物的色谱峰响应最高。

又分别配制体积比为9∶1、4∶1、1∶1的水样-甲醇样品溶液，添加13种农药混标使得样品溶液浓度为500 μg/L，按照上述仪器条件进行测定，结果表明：体积比为1∶1的水样-甲醇样品溶液的色谱峰响应最高。因此，最终确定水样的稀释溶剂为甲醇，稀释比例为体积比1∶1。

2.2 色谱柱的选择

分别使用ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱(1.8 μm×2.1 mm×100 mm)和ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(1.7 μm×2.1 mm×50 mm)，测试样品溶液浓度为100 μg/L，进行测定，结果表明：应用HSS T3色谱柱时，大极性的甲胺磷的色谱峰形相对于使用常规的BEH C18色谱柱时得到很大的改善，色谱保留加强，并且其他12种化合物的色谱分离度和响应也有不同程度的提高，因此最终确定色谱柱为ACQUITY UPLC HSS T3。

2.3 保留时间和标准曲线的确定

取质量浓度为1.0 mg/L的13种农药的混标标准储备液，采用逐级稀释的方法，用甲醇-水溶液(体积比为1∶1)作为稀释溶剂，依次配制浓度为0.20、0.40、0.80、1.20、2.40、3.20、10.0、20.0、50.0、100.0 μg/L的系列标准溶液，分析测定，采用MRM(多反应监测)的模式，每个化合物选择1个母离子，2个碎片离子(1个定量、1个定性)，以此来定性，外标校正曲线法定量。13种农药的保留时间和标准曲线范围见表3。

2.4 方法检出限、准确度、精密度

以超纯水作为样品空白，加入适量13种农药的混标标准储备液，使得每种农药的色谱峰响应值为预期方法检出限的1～5倍，13种农药的加标浓度为0.10～7.0 μg/L，平行测定10份样品，计算方法检出限(表4)。

以超纯水作为样品空白，加入13种农药的混标标准储备液，加标浓度水平分别为5.0、20.0、50.0 μg/L，每个浓度水平平行测定7份样品，计算方法准确度和精密度(表5)。

表3 保留时间和线性范围

表4 方法检出限 μg/L

注：“—”表示无相应化合物限值。

表5 方法准确度、精密度 %

注：“—”表示无相应值。

表4、表5结果表明：13种农药的方法检出限除甲基对硫磷无法满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)限值(2 μg/L)要求外，其余均可满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)对于相应化合物限值要求。样品加标量为5.0、20.0、50.0 μg/L 3种浓度水平时，13种农药的平均回收率依次为82.1%～112%、92.2%～119%、93.7%～127%，RSD依次为2.51%～12.9%、2.09%～11.4%、1.24%～12.8%，该方法检出限低，准确度和精密度良好，满足地表水(包括生活饮用水)中农药残留的快速筛查监测要求。

2.5 方法应用

应用该方法对珠江三角洲地区典型的农业面源、农药厂工业面源，广州市周边主要的湖泊、人工湖，广州市地表水饮用水源地省控断面进行实地采样监测。采样时间为2014年11—12月。珠江三角洲地区典型的农业面源、农药厂工业面源监测结果见表6；广州市周边主要的湖泊、人工湖监测结果见表7；广州市地表水饮用水源地省控断面监测结果见表8。

表6 珠江三角洲地区典型农业面源、农药厂工业面源监测结果 μg/L

注:“ND”表示未检出(下同)。

表7 广州市周边主要湖泊、人工湖监测结果 μg/L

表8 广州市地表水饮用水源地省控断面监测结果 μg/L

表6～表8结果表明：珠江三角洲地区典型的农业面源、农药厂工业面源中，只有甲胺磷、阿特拉津、呋喃丹3个化合物在部分监测点位有检出，其中有12个点位检出阿特拉津，占所有32个监测点位的37.5%，浓度为0.1～2.4 μg/L，最高点位为广州市番禺区海鸥岛沙笔村田沟(2.4 μg/L)；有1个点位(珠海市斗门区莲州镇石龙村河道)检出甲胺磷，占所有32个监测点位的3.13%，浓度为1.9 μg/L；在珠海市斗门区莲州镇莲江村中草药种植基地2个点位检出呋喃丹和马拉硫磷，占所有32个监测点位的6.25%，呋喃丹浓度为0.5～1.0 μg/L，马拉硫磷浓度为1.9～2.8 μg/L。广州市周边主要的湖泊、人工湖中，只有阿特拉津、呋喃丹2个化合物在部分监测点位有检出，其中有9个点位检出阿特拉津，占所有19个监测点位的47.4%，浓度为0.1～0.3 μg/L，含量较低；有1个点位(东莞观澜湖高尔夫球会)检出呋喃丹，浓度为0.2 μg/L。广州市地表水、饮用水源地省控断面中，只有阿特拉津1个化合物在9个点位有检出，占所有14个监测点位的64.3%，浓度为0.1～0.3 μg/L，含量较低。

综上所述，在上述3类主要监测断面中，珠江三角洲地区典型的农业面源、农药厂工业面源中都存在典型的农药污染源，污染程度相对较大；而广州市地表水、饮用水源地省控断面均位于主要的江河干流上，水量充沛，且属于饮用水源地流域，水质控制标准严格，污染最轻；广州市周边主要的湖泊、人工湖主要用于市民观光休闲，主要的污染源来自环湖草坪的日常修葺和维护，此外无其他典型的农药污染源，水质污染也相对较轻。在监测的3类共65个监测断面中，13种化合物中仅有甲胺磷、阿特拉津、呋喃丹、马拉硫磷4种化合物有检出，浓度值均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)对于相应化合物的限值要求，广州市周边主要的湖泊、人工湖和广州市地表水、饮用水源地省控断面水质状况良好。

3 结论

通过实验建立了一种同时、快速测定水中13种农药的液相色谱-质谱分析方法。首先考察了甲醇、乙腈2种稀释溶剂以及与水样的不同稀释比例对目标物色谱峰响应的影响，最终确定水样稀释溶剂为甲醇，稀释比例为体积比1∶1；考察了2种不同极性的色谱柱：ACQUITY UPLC HSS T3(1.8 μm×2.1 mm×100 mm)和ACQUITY UPLC BEH C18(1.7 μm×2.1 mm×50 mm)在相同色谱条件下对目标物色谱峰响应的影响，最终选择极性较强的ACQUITY UPLC HSS T3(1.8 μm×2.1 mm×100 mm)色谱柱；通过线性曲线、方法检出限、准确度和精密度等一系列方法学实验验证方法的可行性，该方法的线性范围为0.2～100.0 μg/L(其中甲基对硫磷为3.2～100.0 μg/L)，线性相关系数均大于0.99，方法检出限除甲基对硫磷无法满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)限值(2 μg/L)要求外，其余完全满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)对于相应化合物限值要求，样品加标量为5.0、20.0、50.0 μg/L 3种浓度水平时，平均回收率为82.1%～127%，RSD为1.24%～12.9%之间，准确度和精密度良好。应用该方法选取了珠江三角洲地区典型的农业面源、农药厂工业面源，广州市周边主要湖泊、人工湖和广州市地表水、饮用水源地省控断面3大类共65个地表水监测断面采样分析，采样断面涵盖了农药典型污染源、自然水体湖泊、人工湖、地表水和饮用水源地江河水、自来水厂进水和出水，类型全面，13种农药中仅有甲胺磷、阿特拉津、呋喃丹、马拉硫磷4种化合物有检出，浓度值均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)对于相应化合物的限值要求。该方法在地表水(包括饮用水)水质农药残留的快速筛查方面具有较大优势，可以为环境管理部门提供技术支持，也适用于地表水(包括饮用水)水质农药残留的突发应急事故监测。

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Simultaneous Determination of 13 Pesticides Residue in Water and Its Application

JIA Jing

Guangdong Environmental Monitoring Centre,Guangzhou 510308,China

A simultaneously and quickly LC-MS-MS method for the determination of 13 kinds of pesticide-residues in surface water was established through experiment. It could complete a sample analysis in 8 minutes by driect-injection, and sample dosage was only 0.5 mL.The method detection limit(MDL) was 0.1-11.5 μg/L.When the sample number (n) is 7 and sample plus scalar was 10.0，40.0，100.0 μg/L in turn, the method precision (RSD)was 2.51%-12.9%，2.09%-11.4% and 1.24%-9.79%,also at the same time the recovery was 82.1%-112%，92.2%-114%，93.7%-127%,which reflected the accuracy of the method. Including typical agricultural surface source, lake, surface water and drinking water source etc. three monitoring sites with totally 65 monitoring points in the Pearl River Delta region in Guangdong province were sampled and analyzed for verifing the method. The monitoring result was in line with pollutant distribution, and the water quality on the whole was in good condition. The method could completely meet the requirement of standard limit in China law for 12 kinds of pesticides excepted methyl parathion. in surface water and drinking water, and it was very suitable for the rapid screening of pesticide pollution in surface water.

pesticide;LC-MS-MS method;direct injection;rapid screening

2015-08-18；

2015-12-01

贾 静(1983-)，女，河北衡水人，硕士，工程师。

X832.02

A

1002-6002(2016)05- 0105- 06

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.05.20