加速溶剂萃取/超高压液相色谱-质谱联用对土壤中甲胺磷的测定研究

张鸣珊，李腾崖，何书海，梁　焱

(海南省环境科学研究院　海南省环境监测中心站，海南　海口　571158)



加速溶剂萃取/超高压液相色谱-质谱联用对土壤中甲胺磷的测定研究

张鸣珊*，李腾崖，何书海，梁焱

(海南省环境科学研究院海南省环境监测中心站，海南海口571158)

建立了加速溶剂萃取/超高压液相色谱-质谱联用测定土壤中甲胺磷的方法。确定最佳萃取条件为：萃取溶剂为乙腈，萃取温度80 ℃，静态萃取时间10 min，循环2次。萃取液经旋转蒸发仪浓缩后，进超高压液相色谱-质谱分析，外标法定量,质谱定性。结果表明，甲胺磷的线性范围为3.15～1 050 μg/L，相关系数为0.999 1。低、中、高3个加标水平下甲胺磷的平均回收率为72%～82%，相对标准偏差为5.8%～8.6%，检出限为0.05 μg/kg。该方法具有良好的分离效果、较宽的线性范围和较高的灵敏度，可用于实际样品检测。

加速溶剂萃取；超高压液相色谱-质谱；甲胺磷；土壤

甲胺磷(Methamidophos)是一种内吸性很强、兼有触杀和胃毒作用的高效有机磷杀虫剂，杀虫范围广,曾是我国生产和用量最大的农药。由于其强毒性、污染性,我国于2008年1月停止甲胺磷等5种高毒农药的生产、流通、使用。但作为替代物之一的乙酰甲胺磷在农业上广泛使用。由于乙酰甲胺磷在降解过程中可代谢出甲胺磷，同时乙酰甲胺磷为甲胺磷的衍生物，其制剂中含有少量的甲胺磷[1]，因此仍需测定甲胺磷在土壤中的残留量。文献中关于甲胺磷的检测通常采用二氯甲烷提取[1-4]，气相色谱法[3-9]或气相色谱-质谱法[1，10-13]测定，且大部分以茶叶[8,10]、蔬果[1,6-7,9,11-13]作为研究基质，少见土壤样品中甲胺磷测定的研究。国标GB/T5009.103-2003[14]测定蔬菜等基质中甲胺磷的检出限为7.79×10-12g；NY/T761-2008[15]测定蔬菜和水果中甲胺磷的检出限为0.01 mg/kg；其它文献中，蔬果、谷物类中甲胺磷的检出限在1～50 μg/kg，土壤中甲胺磷为0.05～10.0 μg/kg[2-3，16-17]。当甲胺磷在二氯甲烷中浓度小于2.1 mg/L时易发生降解，且甲胺磷的分子量小加热易分解[18]，对衬管的洁净程度非常敏感。为此本文以乙腈作为提取剂，采用加速溶剂萃取/超高压液相色谱-质谱技术进行分析，该方法可减少溶剂用量，提高萃取效率，无需加热，不会使甲胺磷分解，且排除了衬管的吸附干扰，降低了检出限，使得定性定量更加准确，满足了实际应用的需求。

1　实验部分

1.1仪器与试剂

超高压液相色谱(美国Waters公司)-API3200型质谱仪(美国AB Sciex公司)； Dionex ASE350型快速溶剂萃取仪(美国赛默飞公司)；Hei-VAP Precision型旋转蒸发仪(德国Heidolph公司)；JJ500型电子天平(常熟市双杰测试仪器厂)。

丙酮、正己烷、乙酸乙酯(色谱纯，美国天地公司)；乙腈(色谱纯，美国西格玛公司)；甲酸(色谱纯，含量99%)；无水硫酸钠(分析纯)：600 ℃加热4 h。实验用水为三重过滤去离子水。

甲胺磷农药标准储备液：1.05 mg/mL,国家标准物质研究中心。土壤样品：采自海南多个市县基本农田、菜地，采样后立即分析。

1.2实验方法

1.2.1加速溶剂萃取法称取10.0 g新鲜土壤样品，与适量无水硫酸钠混匀后装入34 mL萃取池中。乙腈为萃取溶剂，萃取温度80 ℃，压力11.72 MPa(1 700 psi)，加热10 min，静态萃取10 min，循环2次，用池体积30%的乙腈冲洗萃取池，并用氮气吹扫100 s。萃取完毕后，萃取液经无水硫酸钠干燥旋转蒸发浓缩，乙腈定容至1 mL，过0.25 μm滤膜，进UPLC分析。

1.2.2振荡与超声萃取法称取10.0 g新鲜土壤样品，与适量无水硫酸钠混匀后装入250 mL三角瓶中，用70 mL乙腈分两次(40 mL,30 mL各1次)振动或超声，两次时间分别为2 h和1 h。将两次萃取液合并后，无水硫酸钠干燥旋转蒸发浓缩，乙腈定容至1 mL，过0.25 μm滤膜，进UPLC分析。

1.3分析条件

1.3.1超高压液相色谱分离条件 ACQUITY BEH HILIC色谱柱(3.0 mm×100 mm,1.7 μm,美国Waters公司)；流动相：A为水(0.1%甲酸)，B为乙腈；流速为0.6 mL/min。梯度洗脱：0～2.0 min,40%～20%A，2.0～3.0 min，20%～40%A。进样量10 μL。

1.3.2质谱条件 采用正离子模式(ESI+)采集质谱数据。毛细管电压为5.0 kV，脱溶剂温度为400 ℃，GS1为50 psi，GS2为60 psi，气帘气为15 psi，碰撞气为3 psi。多反应监测(MRM)模式，监测离子对分别为142.2/94.1和142.2/125.1,锥孔电压分别为17，18 eV,入口电压均为13 V，出口电压均为3 V。

2　结果与讨论

2.1旋转蒸发水浴温度的比较

对比研究真空度为200 mbar，转速为70 r/min时，低(10.5 μg/L)、中(105 μg/L)、高(210 μg/L) 3个浓度的甲胺磷(40 mL乙腈中)在不同水浴温度下的回收率。结果显示，水浴温度在40～60 ℃之间时甲胺磷的回收率变化不大，但浓缩时间随温度升高而明显减少，在60～80 ℃之间时甲胺磷的回收率和浓缩时间基本无变化，但当温度高于80 ℃时，浓缩时间变化不大，回收率却明显降低。从节能方面考虑，采用真空度200 mbar，转速70 r/min，水浴温度60 ℃作为旋转蒸发条件，此时3个浓度下甲胺磷的平均回收率均可达90%以上。

2.2旋转蒸发真空度的比较

对比研究了水浴温度为60 ℃，转速70 r/min时，不同真空度(150,200,250,300,350 mbar(下甲胺磷的回收率。结果表明，真空度由150 mbar增至200 mbar时，3个浓度(10.5，105，210 μg/L)的甲胺磷回收率明显增大，且浓缩时间差别不大；真空度继续增至350 mbar时，3个浓度的甲胺磷回收率变化不大，但浓缩时间明显增加。因此实验采用真空度为200 mbar，此时3个浓度甲胺磷的平均回收率均可达90%以上。

2.3不同提取溶剂的影响

选择正己烷、乙腈、乙酸乙酯、丙酮-正己烷(体积比1∶1)、丙酮-乙腈(体积比1∶1)、乙腈-乙酸乙酯(体积比1∶1)、正己烷-乙腈(体积比1∶1)、乙酸乙酯-丙酮(体积比1∶1) 8种萃取溶剂，在土壤空白样品中添加低(10.5 μg/L)、中(105 μg/L)、高(210 μg/L) 3个浓度的甲胺磷，按本方法处理后测定。回收率结果显示，单独使用乙腈作为提取溶剂时，3个浓度下甲胺磷的平均回收率均可达70%以上。因此，确定萃取溶剂为乙腈。

2.4不同提取温度的比较

考察了不同提取温度(40～110 ℃)对甲胺磷回收率的影响。结果显示，提取温度从40 ℃增至80 ℃时，随着温度的升高，甲胺磷的回收率均明显增大，但继续升温至90 ℃时，甲胺磷的回收率反而降低，当温度增大到100 ℃及以上时，回收率急剧下降，这可能是因为在高温时甲胺磷极易分解所致。因此，实验选择最佳提取温度为80 ℃。

2.5不同静态萃取时间及循环次数的比较

研究了不同静态萃取时间(5，10，15 min)与循环次数(1，2，3次)的萃取结果。结果表明，静态萃取10 min比5 min的回收率有显著改善，但静态萃取15 min与10 min相比无显著变化。同时发现循环2次比循环1次的回收率高，但循环3次与循环2次无明显差异，因此，确定静态萃取时间为10 min，循环次数为2次。

2.6不同萃取方法的比较

土壤空白样中添加3个浓度(10.5,105,210 μg/L)的甲胺磷标准品溶液，分别按“1.2”的加速溶剂萃取、振荡和超声萃取方法处理后测定回收率。实验结果显示，采用加速溶剂萃取法处理的回收率高于振荡和超声萃取法。

表1　甲胺磷的基质效应影响Table 1　Matrix effect of methamidophos

图1　甲胺磷标准品(A)与土壤空白样品加标(B)的色谱图Fig.1　Chromatograms of methamidophos standard (A) and spiked blank soil (B)

2.7基质效应

基质效应为基质中干扰组分对分析物质谱响应的影响，通常在土壤等复杂样品的UPLC-MS分析中表现尤为明显。本实验按照加速溶剂萃取方法处理土壤空白样品多份，在所得提取液中加入甲胺磷，制备3个浓度样品(响应峰面积A2)，同时用乙腈配制3种等浓度的对照液(响应峰面积A1)进行分析。若A2/A1>1，表明存在基质增强效应；A2/A1<1时，则存在基质抑制效应；A2/A1=1时，无基质效应。结果如表1所示，3种浓度样品的基质效应均接近1，说明本方法去除干扰物质的能力强，萃取液无需净化，可直接进样分析。

2.8线性范围、定量下限、准确度及精密度

空白土壤中添加甲胺磷标准溶液按“1.2.1”方法处理后，以3倍信噪比(S/N=3)计算该方法的检出限(LOD)，以10倍信噪比(S/N=10)计算该方法的定量下限(LOQ)。土壤中甲胺磷的LOD为0.05 μg/kg，LOQ为0.10 μg/kg。以甲胺磷的峰面积(Y)对其质量浓度(X，μg/L)进行线性回归，线性方程为Y=1.69×103X+6.53×103(r=0.999 1,n=6),线性范围为3.15～1 050 μg/L。标准样品及实际样品加标的色谱图如图1。

在土壤样品中添加低(10.5 μg/L)、中(105 μg/L)、高210 μg/L) 3个浓度的甲胺磷标准溶液，按照本方法进行提取并测定计算回收率。结果显示3个浓度的平均加标回收率(n=6)分别为72%，82%，79%；相对标准偏差(RSD)分别为8.6%，5.8%，7.2%。

2.9实际样品的测定

采用本方法分别测定了海南省2014年、2015年16个市县站100多个土壤样品中甲胺磷的含量，结果均未检出甲胺磷，表明海南省所测土壤未受甲胺磷污染。

3　结　论

本文利用加速溶剂萃取仪(ASE)与超高压液相色谱-质谱联用仪，建立了ASE/UPLC-MS检测土壤中甲胺磷的方法，优化了旋转蒸发和ASE条件。在最佳分析条件下，方法的检出限为0.05 μg/kg，平均回收率为72%～82%。该方法提取效率较高，样品前处理简单，耗时短，可用于大量实际土壤样品中甲胺磷含量的检测。

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Detection of Methamidophos in Soil by Accelerated Solvent Extraction/Ultra Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry

ZHANG Ming-shan*，LI Teng-ya，HE Shu-hai，LIANG Yan

(Hainan Research Academy of Environmental Sciences，Hainan Environmental Monitoring Central,Haikou571158,China)

A method was developed for the determination of methamidophos in soil by accelerated solvent extraction/ultra performance liquid chromatography -mass spectrometry(ASE/UPLC-MS).The experimental conditions were investigated on the basis of the optimization of ASE conditions,and the optimal conditions were obtained as follows：extraction solvent：acetonitrile,extraction temperature：80 ℃,static extraction time：10 min,cycling twice.The extraction elute was evaporated to dryness with rotary evaporator,and analyzed by UPLC-MS.The target compound was qualitatively analyzed by the external standard method,and qualitatively analyzed by MS/MS method.The linear range was 3.15-1 050 μg/kg for methamidophos,with correlation coefficient(r) of 0.999 1.The recoveries of methamidophos at three spiked levels were in the range of 72%-82% with relative standard deviations of 5.8%-8.6%.The detection limit was 0.05 μg/kg.The method showed the advantages of accuracy,good separation effect and sensitivity,and was suitable for routine sample detection.

accelerated solvent extraction(ASE); ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry(UPLC-MS); methamidophos; soil

2016-02-24；

2016-04-09

张鸣珊，硕士，工程师，研究方向：环境监测分析，Tel：0898-66758400，E-mail：278984526@qq.com

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.09.023

O657.63; S482.33

A

1004-4957(2016)09-1195-04