超高效液相色谱－串联质谱法测定土壤中草甘膦的残留量

文唤成，孙学明，武广元，陈卫东

（华测检测认证集团股份有限公司，北京101111）

超高效液相色谱－串联质谱法测定土壤中草甘膦的残留量

文唤成，孙学明，武广元，陈卫东＊

（华测检测认证集团股份有限公司，北京101111）

草甘膦，别名达农，化学名N－（膦酸甲基）甘氨酸，属高效、低毒、广谱灭生性除草剂［1］，被广泛用于农、林等行业。绿色和平组织报告显示，草甘膦对生殖健康和神经系统有影响，还有致癌作用。草甘膦的过量使用加剧了对土壤和水的污染。草甘膦作为毒理性较强的农药在环境和生物体内不断富集，通过食品和饮用水进入人体，可对人体造成危害［2－4］。欧洲食品安全局（EFSA）和我国GB 2763－2014《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》对草甘膦的残留量有严格的限定。因此为防止草甘膦在环境和食品中的富集，应加强对土壤中草甘膦残留量的检测。

测定草甘膦的方法主要有分光光度法、气相色谱法、气相色谱－质谱法、高效液相色谱法、液相色谱－质谱法和离子色谱法等［5－10］。因草甘膦具有极性强、难挥发、易溶于水、难溶于有机溶剂、无发色基团等特性，除离子色谱法外，采用上述各种方法时，均需先对草甘膦进行衍生化，将其转化为含有特征官能团的化合物。衍生化过程条件较苛刻，操作复杂，容易受样品中共存化合物和离子的干扰。

本工作针对草甘膦易溶于水、极性强的特点，采用超高效液相色谱－串联质谱法测定土壤中草甘膦含量。方法无需衍生，土壤样品处理简单快速，结果重现性好，准确度高，能满足土壤中草甘膦检测需求，具有一定的适用性。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Waters ACQUITYTM型超高效液相色谱仪，XEVO TQ－S micro型三重四极杆串联质谱仪；EYEL4－2100型旋转蒸发仪；UL125DTC型超声波清洗器（功率2kW）；TDL－5C型离心机，METTLER TOLEDO XS105型分析天平。

草甘膦标准储备溶液：1 000mg·L－1，称取0.100 0g草甘膦标准品于100mL容量瓶中，用水溶解并稀释至刻度，摇匀。

草甘膦标准溶液：10.0mg·L－1，移取草甘膦标准储备溶液1.00mL于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

草甘膦标准品（纯度为98.5%）；乙腈为色谱纯；试验用水为去离子水。

1.2 仪器工作条件

1）色谱条件 Waters BEH Amide色谱柱（100mm×2.1mm，1.7μm）；柱温30℃；流量0.2mL·min－1；进样体积5μL；流动相A为10mmol·L－1乙酸铵溶液（pH 10），B为乙腈。梯度洗脱程序：0～1.0min时，B为85%；1.0～7.0min时，B由85%升至90%，保持2.0min；9.0～9.1min时，B由90%降至85%。

2）质谱条件 电喷雾离子源（ESI），负离子扫描，多反应监测模式（MRM）；毛细管电压2.00kV；离子源温度150℃；脱溶剂气流量800L·h－1，脱溶剂气温度350℃；锥孔反吹气流量30L·h－1，锥孔电压50V；母离子为m／z 167.90，子离子为m／z 123.80，149.80，其中定量离子为m／z149.80。

1.3 试验方法

土壤样品为污染场地采集的柱状样品，将其风干、缩分，过0.25mm（60目）筛，于500℃烘4h。

称取风干过0.25mm筛土壤试样5.00g，加20.00mL水于50mL离心管中，摇匀后，超声提取20min，以4 000r·min－1转速离心10min，取上清液，过0.22μm水相滤膜，按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

草甘膦标准溶液的色谱图见图1。

图1 草甘膦标准溶液的色谱图Fig.1 Chromatogram of glyphosate standard solution

2.2 提取条件的选择

试验考察了振荡、超声等2种提取方式对草甘膦回收率的影响，结果表明，样品振荡1h与超声20min的回收率偏差均小于5%。因超声提取方式操作简便、时间短，试验选择超声提取样品中草甘膦。

试验考察了超声时间分别为5，10，15，20，30min时对草甘膦回收率的影响。结果表明：超声时间在15min内，回收率随时间延长而升高；15min时，回收率趋于稳定。试验选择超声时间为20min。

草甘膦结构中含磷酸甲基和羧基，易溶于水，综合文献［11］报道，试验考察了用水及氢氧化钠溶液（pH 11）提取土壤样品中草甘膦的回收率。称取空白土壤样品5.00g 6份，分别加入草甘膦标准品0.040mg，各取3份，分别用水、氢氧化钠溶液（pH 11）20.00mL进行提取。结果表明：水、氢氧化钠溶液（pH 11）提取草甘膦的回收率分别为87.5%，90.7%，考虑盐类对质谱的影响，试验选用20.00mL水直接超声提取草甘膦。

2.3 色谱条件的选择

2.3.1 色谱柱

草甘膦具有强极性，试验选择对强极性物质有保留分离作用的Waters BEH HILIC、Waters BEH Amide、Agilent ZORBAXSB－Aq等色谱柱进行考察。Waters BEH HILIC色谱柱和Agilent ZORB－AXSB－Aq色谱柱的pH范围较小，对流动相选择受限；Waters BEH Amide色谱柱的pH在2～11之间，适合碱性流动相。使用Waters BEH HILIC色谱柱的草甘膦色谱图见图2（a），保留时间为1.13min；使用Agilent ZORBAXSB－Aq色谱柱的草甘膦色谱图见图2（b），保留时间为1.27min；使用Waters BEH Amide色谱柱（100mm×2.1mm，1.7μm），草甘膦的色谱峰峰形良好，保留时间（4.08min）适中，见图1。试验选择Waters BEH Amide色谱柱（100mm×2.1mm，1.7μm）为分析柱。

图2 使用不同色谱柱的草甘膦色谱图Fig.2 Chromatograms of glyphosate using different columns

2.3.2 流动相

试验考察了以不同浓度的乙酸铵溶液、甲酸溶液及氨水作为水相，乙腈为有机相，按不同比例梯度分离草甘膦的效果。结果表明：以10mmol·L－1的乙酸铵溶液（pH 10）和乙腈为流动相时，在电喷雾离子源负离子模式下，草甘膦峰形对称，保留时间适中。试验选择流动相A为10mmol·L－1乙酸铵溶液（pH 10），B为乙腈进行梯度洗脱，洗脱程序见1.2节。

2.4 质谱条件的选择

按选定的色谱条件对1.00mg·L－1的草甘膦标准溶液进行测定，利用仪器自动程序考察峰形、强度和信噪比等指标，在ESI－扫描方式下，以多反应监测模式（MRM）测定草甘膦的一级质谱，再对其母离子进行二级质谱扫描，选取灵敏度高、无干扰的碎片作为监测离子，对锥孔电压、碰撞能量、离子源温度等进行优化，使分子离子峰达到最大，优化的质谱条件见1.2节。草甘膦标准溶液的质谱图见图3。

图3 草甘膦标准溶液的质谱图Fig.3 MS spectrum of glyphosate standard solution

2.5 标准曲线和检出限

将草甘膦标准溶液配制成0.10，0.50，2.00，5.00，10.0mg·L－1的标准工作溶液，按选定的仪器工作条件测定，以草甘膦的质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。试验结果表明：草甘膦的质量浓度在0.10～10.0mg·L－1内呈线性，线性回归方程为y＝6 343.43 x－42.49，相关系数为0.998。

空白土壤加标后，按试验方法处理，以3倍的信噪比计算方法的检出限（3S／N）为0.10mg·kg－1。

2.6 精密度试验

按试验方法对2.00mg·L－1草甘膦标准溶液平行测定6次，计算测定值的相对标准偏差（RSD）为4.9%，表明方法的精密度较好。

按试验方法在连续6日内对2.00mg·L－1草甘膦标准溶液重复测定6次，RSD为7.4%，表明方法重复性、稳定性较好。

2.7 回收试验

取空白土壤试样9份，每3份为一组，分别加入草甘膦标准品0.040，0.080，0.160mg，按试验方法平行测定3次，结果见表1。

由表1可知，加标回收率在85.8%～94.6%之间。

2.8 样品分析

称取污染土壤样品6份，按试验方法测定，结果表明，土壤样品中草甘膦的质量分数分别为3.13， 78.4，223，10.6，178，42.6mg·kg－1。

表1 回收试验结果Tab.1 Results of test for recovery

本工作以水为提取剂，采用超高效液相色谱－串联质谱法直接测定土壤中草甘膦的残留量，方法操作简单、快速，加标回收率满足分析要求，可应用于土壤中草甘膦残留量的测定。

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O657.63

B

1001－4020（2017）04－0479－03

10.11973／lhjy－hx201704025

2016－06－27

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