气相色谱质谱联用分析有机肥料中的植物生长激素2，4-二氯苯氧乙酸

杨 一，林振华，雷小瑞

（1上海化工研究院，上海200062；2上海应用技术学院化学与环境工程学院，上海201418）



气相色谱质谱联用分析有机肥料中的植物生长激素2，4-二氯苯氧乙酸

杨 一1，林振华2，雷小瑞2

（1上海化工研究院，上海200062；2上海应用技术学院化学与环境工程学院，上海201418）

摘 要：建立了气相色谱质谱联用法测定肥料中2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）的分析方法，主要分为样品的前处理过程和GC-MS分析过程。肥料样品中的2，4-D以酸性乙腈为提取剂用超声波辅助提取，甲酯化衍生处理后进行GC-MS分析。使用INERTCAP 5MS/NP毛细管柱程序升温分离，选择质荷比为199的碎片离子定量分析。以3种市售有机肥为样品，2，4-D的加标回收率为63.5%—78.0%，进样溶液浓度在1—80 μg/mL内线性良好；样品检出限为0.24 μg/g，定量限0.8 μg/g。该方法灵敏度高、方便快捷，可用于有机肥料中2，4-D的分析检测。

关键词：有机肥料；2，4-二氯苯氧乙酸；气相色谱质谱联用

2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）是一种人工合成的植物激素，也是最早研制和投入使用的植物生长促进剂，广泛应用于提高作物品质及水果保鲜等方面。但2，4-D不易降解，对人畜有一定的毒副作用，存在环境与健康问题［1］，对其使用量需要严格控制，有必要建立肥料中2，4-D的分析方法。

目前，2，4-二氯苯氧乙酸残留的检测主要采用GC-MS、GC以及LC-MS法等，其中GC-MS方法较多。吴平谷等［2］建立了豆芽10种植物生长调节剂（包括2，4-D）的分级净化与GC-MS分析方法，对10种生长调节剂的检出限为0.003 μg/g。李殷等［3］用气相色谱串联质谱法测定了市售豆芽中4-氯苯氧乙酸（PCPA）与2，4-D这2种生长调节剂的残留。LOPEZ-AVILA等［4］建立了GC-MS同位素稀释定量分析水和土壤中极微量浓度麦草畏及2，4-D的分析方法。水样和土壤样品在pH酸性条件下用有机溶剂萃取，对水样检测限达到0.1—1.0 ng/mL，土样达到1—10 ng/g。黄修柱等［5］用GC-MS方法研究了2，4-D丁酯原料药，得到2，4-D丁酯及其10个杂质质谱图，并推出各自的结构，可指导2，4-D类化合物常规分析和残留分析；试验同时对2，4-D丁酯原药的杂质进行了分析检测。常宇文等［6］利用GC结合电子捕获检测器，建立了豆芽中2，4-D残留量的凝胶渗透色谱净化-毛细管气相色谱测定的方法，检出限为2 ng/g。LOFTIS等［7］改进了气相色谱检测土壤中2，4-D含量的方法，用乙醚萃取酸化的土壤后再用含10%BCl3的二氯乙醇试剂进行酯化，该法干扰较少同时灵敏度没有损失。SHI等［8］采用液相色谱-串联质谱法同时测定五种植物生长调节剂，采用含有0.1%（v/v）乙酸-乙腈溶液来萃取这五种植物生长调节剂，定量限在0.5—16.5 ng/g。龚芳等［1］综述了2，4-D的毒性及残留检测方法进展，包括气相色谱法、免疫学检测法、高效液相色谱法以及联用技术方法等。目前未见在肥料中分析2，4-D含量的报道。

肥料中的成分复杂，对样品前处理提出了较高的要求。与肥料样品类似的土壤样品预处理可以提供部分借鉴。其方法主要包括超声波提取［9-11］、萃取分离净化［12-13］、固相微萃取［14］、索氏提取［15］等。本研究建立了GC-MS分析肥料中2，4-D的方法，在对方法评价的基础上将其用于几种肥料样品的分析。

1　材料与方法

1.1仪器

气相色谱质谱联用仪（GC-MS QP2010型，岛津，日本），电子天平（Sartorius BS224S，北京赛多利斯仪器系统有限公司），超声波清洗机（PS-20型，广东东莞洁康公司），不锈钢电热板（DB-1型，江苏金坛城东新瑞仪器厂），氮吹仪（DC-12型，上海安谱科学仪器有限公司）。

INERTCAP 5MS/NP毛细管气相色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，GL Sciences，日本）。

1.2试剂与样品

2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）购自东京化成工业株式会社，其他均为国产分析纯试剂，购自国药集团化学试剂有限公司。试验用水为屈臣氏蒸馏水。

三种肥料：有机肥料（黑色球状颗粒，山东恩宝生物科技有限公司）；有机无机混合肥料（黑色球状颗粒，天津市科密欧化学试剂有限公司）；腐植肥料［灰色颗粒，众德肥料（烟台）有限公司］。

1.3样品预处理

样品提取：将样品在研钵中研成细粉后，准确称取0.5 g肥料样品于8 mL具塞离心管中，移取8 μL甲酸溶液和4 mL乙腈溶液，漩涡混匀1 min，室温下超声辅助提取30 min，然后在4 000 r/min下离心5 min，将上清液移至另一8 mL具塞离心管中，残渣用2 mL含甲酸的乙腈溶液再次萃取，上清液合并后加入0.6 g氯化钠，涡漩混匀1 min，取乙腈层转移至另一离心管中，在通风橱中水浴加热蒸发至干，加入2 mL甲醇在超声辅助下复溶。

衍生化：移取1 mL三氟化硼乙醚-甲醇溶液（1∶9，v/v）加入上述提取得到的溶液中，涡漩混匀1 min后在70℃水浴下衍生反应30 min，取出后冷却后加入2 mL纯水和1 mL乙酸乙酯-正己烷（2∶8，v/v）混合液中，涡漩混匀1 min后在4 000 r/min下离心5 min，取上层有机相至进样瓶中，用于GC-MS分析。

1.4GC-MS分析

色谱柱为INERTCAP 5MS/NP柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

程序升温起始温度150℃，维持1 min后以10℃/min的速度升至270℃后维持5 min完成一次进样分析。

进样温度300℃，分流进样（分流比为1∶10），进样体积为1 μL，载气为氦气，离子源温度250℃，接口温度300℃，用选择离子检测（SIM）模式检测（选择质荷比为199）。

2　结果与分析

2.1样品预处理

文献［2，8］中的溶剂为酸性乙腈，在乙腈中分别加入了0.2%的甲酸和0.1%的乙酸来改善2，4-D的提取效率。本试验根据肥料中成分复杂的特点，采用含0.2%甲酸的乙腈为溶剂，以超声波辅助提取。

参考文献［2］的方法，使用三氟化硼乙醚-甲醇溶液（1∶9，v/v）为衍生化试剂，使2，4-D转化为极性较小的2，4-二氯苯氧乙酸甲酯。

2.2GC-MS试验条件

文献中检测2，4-二氯苯氧乙酸常用的色谱柱有DB-5MS［2］或HP-5MS［3］、HP-1MS［6］或DB-1［5］、填充柱［4，7］等。考虑衍生产物存在一定极性，故选取HP-5柱。进样口温度应接近于或略高于样品中待测组分的沸点，参考文献［3］方法，进样口温度设为300℃。分流进样适合于大部分可挥发样品，包括液体或气体样品，且2，4-D甲酯沸点较低，故采用分流进样。

程序升温进样适合于大部分样品的分析，尤其是在开发方法或筛选样品时，同时程序升温很适合分析多组分样品，通过温度随时间的改变，能够使相应组分在最佳的条件下进行出峰且分离，因为本试验所分析对象为肥料，干扰组分较多，故选择程序升温。

2.3GC-MS分析

从2，4-二氯苯氧乙酸甲酯全扫描色谱图（图1）和2，4-二氯苯氧乙酸甲酯全扫描质谱图（图2）可以看到，在5.0 min所出峰为2，4-D甲酯所响应的峰信号，当m/z为199时，2，4-D甲酯所响应的MS峰强度最大，故选择质荷比199为下面选择离子检测（SIM）定量分析的目标。

图1　2，4-D甲酯总离子流色谱Fig.1 Total ion flux chromatogram of 2，4-D methyl ester

图2　2，4-D甲酯峰的质谱Fig.2 Mass spectrogram of 2，4-D methyl ester

根据2，4-D甲酯的结构，可以推测出质荷比199为［M-Cl］+碎片离子，这与文献［2］的结果相似，但与文献［5］中2，4-D丁酯裂解时酯键先断裂的情况不同，可能甲酯中的酯键更稳定。

2.4方法的精密度、线性、定量限、检测限

2.4.1重复性

用甲醇配制0.2 g/L的2，4-D溶液作为贮备液，再稀释成质量浓度为40 μg/mL的2，4-D的甲醇溶液，按照1.3的方法衍生化后进行GC-MS分析，重复进样6次，结果单个样品溶液GC-MS重复进样的相对标准偏差为1.85%。

再取6份加入2，4-D相同含量的同种肥料，经提取、超声及衍生化等步骤后，进样1 μL用于GC-MS分析，根据色谱图进行峰面积积分，重复进样6次，结果包含样品处理过程的相对标准偏差为1.88%。

2.4.2线性

用甲醇配制0.2 g/L的2，4-D溶液作为贮备液，定量移取2，4-D贮备液混于于肥料样品中，使肥料中的2，4-D含量为1 μg/mL、5 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、40 μg/mL和80 μg/mL，干燥后经1.3部分的超声提取及衍生化等步骤后，进样1 μL用GC-MS分析。以2，4-D峰面积为纵坐标（Y）、浓度为横坐标（X，μg/mL），回归得到标准曲线为Y =85 166X+27 392，相关系数（r）为0.9916，线性关系良好。

2.4.3检测限与定量限

根据上面（2）线性试验中最低浓度色谱峰的信噪比，计算信噪比为10时的样品浓度，约为0.2 μg/mL，作为最小定量限。计算信噪比为3的样品浓度约为0.06 μg/mL，作为最小检测限。根据1.3部分的样品处理过程，可算得样品中2，4-D的检出限为0.24 μg/g，定量限0.8 μg/g。

2.5实际样品分析与加标回收率

按照1.3的方法称样、提取、衍生化，并按照1.4的方法GC-MS测定。3种样品中均可看到2，4-D的谱峰，但低于定量限（信噪比均小于10）。

将3种样品中均加入一定量的标准溶液后，分别提取、衍生化，并用GC-MS分析含量，计算加标回收率（表1）。加标回收率在63.5%—78.0%。

表1　2，4-D加标回收率Table 1 2，4-D recovery rates of spiked samples

3　结论与讨论

本方法在用于有机肥料（包括腐植肥料）获得了较好的分析结果和准确度；而在用于元素肥料与缓释肥料时出现回收率偏低的问题，可能是这些肥料中存在大量的金属元素与2，4-D的羧基结合而降低了的提取率、或者影响到衍生化反应的产率。因此对于含金属元素多的样品还需要进一步改进样品处理方法。文献中没有肥料样品中2，4-D分析的报道，与土壤样品分析的文献［4］相比，本法目前的检测灵敏度还不理想，这也可能与样品的预处理方法有关。

本研究用气相色谱质谱联用法建立了有机肥料中2，4-D的分析方法，样品经提取、衍生化后用GCMS分析。2，4-D的检出限为0.24 μg/g，定量限0.8 μg/g。将方法用于3种市售肥料的检测，结果表明：该方法灵敏度高、方便快捷，可用于有机肥料中的2，4-D分析检测。

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（责任编辑：程智强）

Determination of 2，4-D in organic fertilizer by GC-MS

YANG Yi1，LIN Zhen-hua2，LEI Xiao-rui2
（1Shanghai Research Institute of Chemical Industry，Shanghai 200062，China；2School of Chemical and Environmental Engineering，Shanghai Institute of Technology，Shanghai 201418，China）

Abstract：A method to determine the growth regulator 2，4-dichlorophenoxyacetic acid（2，4-D）in organic fertilizer was established by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS），and its procedure was mainly fore treatment of samples and GC-MS analysis.The 2，4-D of fertilizer samples was ultrasonically extracted with acidic acetonitrile and then converted to methyl ester derivative for GC-MS analysis.The quantitative analysis of samples was made by using INERTCAP 5MS/NP capillary column，programmed temperature and mass to charge ratio of 199.The tests for 3 commercial organic fertilizers showed that the 2，4-D recovery rates of spiked samples were 63.5%—78.0%，there was a good linearity when the concentration of sample solution was 1—80 μg/mL，the detection limit was 0.24 μg/g，and the quantification limit was 0.8 μg/g.The method was high in sensitiveness and simple in operation，and could be used for assay of 2，4-D in organic fertilizer.

Key words：Organic fertilizer；2，4-dichlorophenoxyacetic acid；GC-MS

中图分类号：O657.63

文献标识码：A

文章编号：1000-3924（2016）03-101-04

DOI：10.15955/j.issn1000-3924.2016.03.20

收稿日期：2015-09-28

基金项目：上海市科委技术标准专项项目（13DZ0502603）

作者简介：杨一（1972—），女，硕士，高级工程师，主要从事肥料与土壤调理剂检测分析及其标准制修订。Tel：021-52815377-1704；E-mail：yymsds@vip.163.com