固相萃取-气相色谱法测定饮用水中5种有机磷农药*

顿咪娜，刘莉，王永朝，赵清华，孙韶华，贾瑞宝

（山东省城市供排水水质监测中心，济南 250021）

固相萃取-气相色谱法测定饮用水中5种有机磷农药*

顿咪娜，刘莉，王永朝，赵清华，孙韶华，贾瑞宝

（山东省城市供排水水质监测中心，济南 250021）

建立了固相萃取-气相色谱法测定饮用水中敌敌畏、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷及对硫磷的方法。采用Cleanert PEP-SPE固相萃取柱，以二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇及纯水活化固相萃取柱，以5 mL/min流量富集水样，然后用二氯甲烷及乙酸乙酯洗脱浓缩后进行气相色谱分析。5种有机磷农药线性相关系数均大于0.995，方法测定下限为0.16～0.80 μg/L，加标回收率为59.8%～109.0%，测定结果的相对标准偏差小于16%（n=6）。该方法灵敏度高，准确度好，适用于饮用水中5种有机磷农药的检测。

固相萃取；气相色谱法；敌敌畏；乐果；甲基对硫磷；马拉硫磷；对硫磷

有机磷农药具有使用方便、杀虫效果好、半衰期短等优点，被广泛用作除草剂和杀虫剂［1］，是继有机氯农药之后在我国大量使用的一类农药。在使用过程中，这些农药最终可能部分残留于土壤或通过径流进入水环境，从而增加水环境污染的风险［2］，因此对水中有机磷农药含量的检测十分必要。

目前国内外应用最多的农药样品前处理方法有液液萃取、固相萃取及固相微萃取等。相对于传统的液液萃取，固相萃取具有有机溶剂用量少、回收率高、自动化程度高等优点。固相微萃取处理对象仅适合于挥发性和半挥发性物质，而固相萃取的应用范围更为广泛［2-3］。与液相色谱及气质联用法相比，气相色谱法测定有机磷农药成本低，定量准确，灵敏度高，是目前应用最广泛的方法［4-6］。笔者对色谱测定条件进行优化，解决了文献中马拉硫磷及对硫磷难以分离的问题［7］。另外，对固相萃取活化洗脱试剂进行了比较和筛选，采用混合溶剂替代单一溶剂，不但提高了目标物的回收率，还降低了二氯甲烷的使用量，在降低环境污染的同时还可保护检测器免受氯的腐蚀［7-10］。笔者同时探讨研究了各种基质条件下有机磷农药的测定，优化建立一种更加准确可靠的测定方法。

1　实验部分

1.1主要仪器与试剂

气相色谱仪：Agilent 6890N型，附带氮磷检测器，美国安捷伦科技有限公司；

全自动固相萃取仪：AutoTrace 280型，美国戴安公司；

固相萃取柱：（1）Cleanert PEP-SPE型，6 mL（200 mg），天津博纳艾杰尔科技有限公司；（2）Waters Oasis HLB型，6 mL/200 mg，美国Waters公司；

氮吹仪：DC-12型，上海安普科学技术有限公司；

甲醇、二氯甲烷：均为色谱纯，德国默克公司；

乙酸乙酯：色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；

盐酸溶液（1+9）；

氢氧化钠溶液：4 g/L；

硫代硫酸钠溶液：5 g/L；

有机磷标准溶液：敌敌畏（1 000 mg/L）、乐果（500 mg/L）、甲基对硫磷（1 000 mg/L）、对硫磷（500 mg/L）、马拉硫磷（1 000 mg/L），国家标准物质研究中心；

实验用水为新制备的不含有机物的去离子水。

1.2标准溶液的配制

移取不同量的敌敌畏、乐果、甲基对硫磷、对硫磷、马拉硫磷标准溶液，用甲醇稀释定容至10 mL，配制成混合标准储备液。

用移液器分别移取不同体积的混合标准储备液于10 mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容，配制成系列混合标准工作溶液。

1.3样品处理

依次用5 mL二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇及10 mL纯水活化固相萃取柱。用盐酸调节水样pH为6.5左右（管网水需用100 μL的硫代硫酸钠脱氯），用固相萃取柱以5 mL/min的恒定速率富集500 mL水样。然后用5 mL去离子水冲洗萃取柱，以高纯氮气干燥20 min，用4.5 mL二氯甲烷及2.5 mL乙酸乙酯顺序洗脱，洗脱液于40℃下氮吹浓缩至近干，以乙酸乙酯定容至1 mL，进行气相色谱分析。

1.4色谱条件

色谱柱：HP-5柱（30 m×320 μm，0.25 μm）；载气：氮气，流量为3.0 mL/min；氢气流量：3.0 mL/min；空气流量：60.0 mL/min；柱箱温度：初始温度80℃，以5℃/min升至220℃；进样口温度：270℃；检测器温度：330℃。

2　结果与讨论

2.1固相萃取柱及柱流量的选择

保持其它条件不变，分别对两种不同类型的固相萃取柱Cleanert PEP-SPE柱及Waters Oasis HLB柱的萃取效果进行对比。平行测定纯水加标水样3份，取平均值作为最终测定结果。5种有机磷组分的加标浓度及萃取试验结果见表1。

表1　5种农药使用两种固相萃取柱萃取的试验结果

由表1可知，相同前处理条件下，PEP-SPE柱对5种有机磷农药的富集效果普遍优于HLB柱，因此选用PEP柱作为固相萃取柱。

水样流经固相萃取柱的速率会直接影响样品中目标物的富集效果。要取得较高的物质回收率，往往需要采用较低的柱流量，但柱流量过小又会降低水样的富集效率，因此选择合适的柱流量对固相萃取前处理尤为重要。文献［8］报道，当柱流量在3～10 mL/min之间变化时，回收率随柱流量的降低而升高；但同时有人［2］建议固相萃取有机磷农药时柱流量选择6～8 mL/min；另有报道柱流量为6 mL/min左右时有机磷农药的富集效果最好［10］。试验比较了相同条件下5 mL/min和3 mL/min柱流量的萃取效果，结果表明两种柱流量下萃取效果并无显著差异，考虑到样品的前处理效率，水样的富集流量选择5 mL/min。

2.2活化溶剂的选择

固相萃取通常以甲醇作为活化溶剂，为了使水中5种有机磷农药组分能同时具有较高的回收率，分别试验了甲醇、甲醇-二氯甲烷及甲醇-二氯甲烷-乙酸乙酯-水混合活化固相萃取柱条件下5种有机磷农药的回收率，结果见图1（5种有机磷组分水样加标浓度及次数同2.1）。由图1可知，除对硫磷在甲醇-二氯甲烷作为活化溶剂时效果最好外，其它4种有机磷均是甲醇-二氯甲烷-乙酸乙酯-水依次活化固相萃取柱时回收率最高，因此选用甲醇-二氯甲烷-乙酸乙酯-水作为活化溶剂。

图1　不同活化溶剂对5种有机磷农药萃取效果的影响

2.3洗脱剂及其用量的选择

常用的固相萃取洗脱剂有丙酮、甲醇、乙腈、二氯甲烷或乙酸乙酯等。丙酮和甲醇极性强，提取物中通常含有较多的杂质，而且甲醇洗脱液氮吹挥发浓缩至近干耗时较长，需要耗费大量的氮气。文献［9］采用乙腈作为提取剂，但乙腈浓缩通常需要较高的温度。二氯甲烷和乙酸乙酯作为有机磷农药的提取剂不但萃取回收率高，而且挥发性强，易浓缩，操作简便易行［1，4］。另外，有研究表明利用混合溶剂进行洗脱，效果要比单一溶剂洗脱好［11-12］。笔者分别比对了混合溶剂二氯甲烷-乙酸乙酯及二氯甲烷-异丙醇的洗脱效果，5种有机磷组分水样加标浓度及次数同2.1，试验结果见图2。

图2　不同洗脱溶剂对5种有机磷农药萃取效果的影响

由图2可以看出，二氯甲烷-异丙醇和二氯甲烷-乙酸乙酯作为洗脱溶剂对乐果的萃取效果差别不大，而对于其它4种有机磷组分，二氯甲烷-乙酸乙酯的富集效果要优于二氯甲烷-异丙醇，其中对硫磷的回收率受影响最为明显，因此最终确定选用二氯甲烷-乙酸乙酯作为萃取5种有机磷组分的洗脱溶剂。

由于二氯甲烷具有较强的挥发性，洗脱时在管路中会有所损耗，因此试验时提高了二氯甲烷的洗脱用量，分别采用4.5 mL的二氯甲烷和2.5 mL的乙酸乙酯顺序洗脱，合并洗脱液。同时考虑到二氯甲烷毒性大且易腐蚀检测器，洗脱液氮吹浓缩至近干后选择乙酸乙酯作为转化溶剂。

2.4改进剂对5种有机磷固相萃取回收率的影响

文献［8，13］报道，在待测水样中加入一定量的改进剂可以提高有机磷组分的回收率，通常此类改进剂包括盐酸、甲醇等。分别试验考察了使用以上2种改进剂对5种有机磷萃取回收率的影响，5种有机磷组分水样加标浓度及次数同2.1，试验结果见表2。另外，管网水消毒过后，水中往往存在自由余氯及次氯酸等氧化类物质，可能对有机磷农药的分析结果产生影响。分别对比了脱氯（500 mL水样加入100 μL的硫代硫酸钠）前后及调节水样pH为6.5左右管网水加标回收率的变化，结果见表3。

表2　使用不同改进剂时5种有机磷的萃取回收率 %

表3　恒定pH、脱氯前后5种有机磷的萃取回收率 %

由表2可以看出，加入甲醇后5种有机磷的回收率并无显著变化，这可能与固相萃取柱在水样流经之前已经由5 mL甲醇活化，因此再向水样中加入0.5%的甲醇已无明显区别。

表3显示调节水样pH为6.5 后，5种有机磷农药的萃取回收率均有所提高。表2加标水样为去离子水，水样pH本底为6.6，加入30 μL盐酸后5种有机磷的萃取回收率无显著变化，表明5种有机磷农药在水样pH为6.5时更容易被固相萃取柱富集。同时由表3可以看出，管网水脱氯后有机磷农药的萃取回收率有明显提高，因此测定前需要先经过脱氯处理。

2.5线性方程及测定下限

在1.4色谱条件下，对1.2系列混合标准工作溶液进样分析。5种有机磷农药标准工作溶液浓度分别为敌敌畏0.1，0.2，0.3，0.4，0.6，1.0 mg/L；乐果0.4，0.8，1.2，1.6，2.4，4.0 mg/L；甲基对硫磷0.1，0.2，0.3，0.4，0.6，1.0 mg/L；马拉硫磷0.4，0.8，1.2，1.6，2.4，4.0 mg/L；对硫磷0.1，0.2，0.3，0.4，0.6，1.0 mg/L。以各组分的质量浓度X（mg/L）为横坐标，色谱峰面积Y为纵坐标绘制标准工作曲线，得线性回归方程。向纯水中加入一定质量浓度的5种有机磷组分，依1.3样品处理方法萃取后加入纯水，以测定样品10倍信噪比所对应的加标浓度为该组分的测定下限。5种有机磷农药线性范围、线性方程、相关系数和测定下限见表4。

表4　5种有机磷农药回归方程、线性系数及测定下限

2.6样品加标回收与精密度试验

取纯水、居民自来水管道出水及济南鹊山水库水，分别平行测定有机磷组分低、高浓度加标样品各6个，平均加标回收率及测定结果的相对标准偏差见表5。

表5　5种有机磷农药加标回收及精密度试验结果（n=6）

3　结语

建立了固相萃取-气相色谱法测定饮用水中敌敌畏、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷5种有机磷农药的方法。该法自动化程度高、重现性较好，准确度高，适用于饮用水中有机磷农药的测定。

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Determination of Five Kinds of Organic Phosphorus Pesticides in Drinking Water by Automatic Solid-Phase Extraction-Gas Chromatography

Dun Mina， Liu Li， Wang Yongzhao， Zhao Qinghua， Sun Shaohua， Jia Ruibao
（Shandong Water & Waste Water Monitoring Center， Jinan 250021， China）

A method for determination of 5 kinds of organic phosphorus residues， including dichlorvos， ddimethoate，methyl parathion， malathion， parathion in drinking water by solid-phase extraction-gas chromatographic was developed. Cleanert PEP-SPE concentrated cartridge was selected， dichloromethane， ethyl acetate， methanol and water as the solvents of extraction， 5 mL/min concentrated rate of drinking water， cleaning-up solvents of dichloromethane and ethyl acetate were used to enrich organic phosphorus in water sample， and then the sample was detected by gas chromatography. The correlation coefficients of 5 kinds of organic phosphorus were all more than 0.995 and the determination limits were 0.16-0.80 μg/L. The average recoveries of 5 kinds of organic phosphorus ranged from 59.8% to 109.0% with relative standard deviations less than 16%（n=6）. This method has high sensitivity and good accuracy. It can meet the determination requirements of the five kinds of organic phosphorus residues in drinking water.

solid-phase extraction； gas chromatography； dichlorvos； ddimethoate； methyl parathion； malathion，parathion

O657.7

A

1008-6145（2016）02-0012-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.02.004

*国家水体污染控制与治理科技重大专项（2012ZX07404-003）；国家科技惠民工程（2013GS370202）；山东省“饮用水安全保障技术”泰山学者建设工程专项（ts200640025）

联系人：顿咪娜；E-mail： 63864304@qq.com

2015-12-08