液相色谱质谱法快速测定饮用水中39种氨基甲酸酯农药

陈晓红

（宁波市疾病预防控制中心，浙江宁波 315010）

氨基甲酸酯类农药是氨基甲酸的N-甲基取代酯类化合物，具有选择性强、低毒、广谱高效、残毒少和易分解等特点。20世纪70年代，随着有机氯和有机磷类农药相继被不同国家禁用或者限制使用，氨基甲酸酯类农药的使用量逐年增加，已广泛用于育种、土壤和作物病虫害防治。农药在给农作物增产的同时，大部分残留在土壤中或漂浮在大气中，通过降雨沉降和径流进入地表水或地下水，再通过食物链的方式转移，进而危害人体的健康[1]。目前，氨基甲酸酯类农药已有1 000多种。此类农药非剧毒，但其作为乙酰胆碱抑制剂被认为对环境和脊椎动物健康均存在潜在毒性风险，同时具有致癌性，国际癌症研究机构在2007年把氨基甲酸酯类列为2A类致癌物。为有效地保护饮用水源，美国国家环保局及其他国际组织正在限制农药的使用并要求正常监测饮用水及源水[2]。呋喃丹作为氨基甲酸酯中的一种高毒化合物，目前已被国家禁止使用，但非法使用导致食品和水源污染的事件仍有发生，因此，建立准确、快速的检测方法具有重要的社会意义。新西兰规定饮用水中呋喃丹的最大残留量为8µg/L，美国规定其最大残留量为40µg/L，我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定呋喃丹标准限值为7µg/L，《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）规定甲萘威的标准限值为0.05 mg/L。氨基甲酸酯类化合物是一种紫外吸收比较弱的物质，有强极性、热不稳定性，因而难在液相或者气相色谱直接分析，需要经过衍生处理，操作繁琐[3-7]。液相色谱-串联质谱定性能力强、灵敏度高、适用范围广，多用于痕量残留化合物的定性定量分析[8-14]。

本文针对水质样品，经酸化后，直接通过液相色谱-串联质谱在电喷雾正离子方式下，多反应监测进行测定，建立了饮用水中甲萘威等39种氨基甲酸酯农药残留的同时快速测定方法，该方法前处理简便，快速灵敏，重现性好，方法检出限（LOD）为0.04～0.2µg/L，准确度和精密度均符合残留分析要求，此方法的建立可为饮用水中农药残留的监管提供技术支持。

1 实验部分

1.1 材料

杀线威、涕灭威砜、磺草灵、久效威亚砜、灭多威、抗蚜威、3-羟基克百威、久效威砜、涕灭威、甲基硫菌灵、硫双灭多威、速灭威、克百威、残杀威、甲萘威、异丙威、甜菜宁、苯噻菌胺、苯胺灵、异丙菌胺、乙霉威、甲硫威、仲丁威、氯苯胺灵、苯硫威、苯菌灵、禾草敌、茚虫威、茵草敌、坪草丹、禾草丹、呋线威、哌草丹、苄草丹、克草敌、稗草畏、禾草畏、丁草敌、丁硫克百威标准物质（纯度≥97.5%，德国Dr.Ehrenstorfer公司）；标准储备液（1.0 mg/mL）用乙腈配制，贮存在0～4℃的冰箱中，用10%乙腈水溶液（含0.1%甲酸）稀释标准储备液至适当浓度的标准工作液。实验用水为Milli-Q高纯水。乙腈为LC/MS级[赛默飞世尔科技（中国）有限公司]；甲酸为HPLC级（德国Merck公司）。

1.2 仪器设备

Prominence UFLC XR型超快速液相色谱仪（日本岛津株式会社），AB 5500型三重四极杆串联质谱仪（美国AB SCIEX公司），全玻璃溶剂过滤器（美国Waters公司），AB204分析天平(瑞士梅特勒公司），Milli-Q纯水系统（美国Millipore公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

取饮用水样品9 mL，加入1 mL乙腈，混匀后加0.01 mL甲酸，混匀过0.2µm滤膜，进样，测定。

1.3.2 色质谱条件

色谱柱：Agilent Eclipse Plus C18柱(100 mm×2.1 mm，1.8µm)；流动相：0.1%（V/V）甲酸水溶液（A），0.1%（V/V）甲酸乙腈溶液（B）。柱温：40.0℃；流速：0.4 mL/min；进样量：5µL。梯度洗脱程序：0～3.00 min 10%B～100%B，3.00～6.00 min 100%B，6.00～6.01 min 100%B～10%B，6.01～8.00 min 10%B。

质谱条件：电喷雾离子源（ESI），正离子扫描；多反应监测模式（MRM）；雾化气压力（GS1）50.0 psi；电喷雾电压（IS）4500 V；气帘气压力（CUR）20.0 psi；辅助气流速（GS2）50.0 psi；碰撞气 （CAD） 7.0 psi；离子源温度 （TEM）500℃；扫描时间10 ms；碰撞室入口电压（EP）10.0 V；碰撞室出口电压（CXP）10.0 V；39种化合物的定性离子对、定量离子对、碰撞气能量、去簇电压以及保留时间见表1。

表1 39种化合物的CAS号、MRM参数以及保留时间Table 1 The molecular CAS number、MRM and retention time of the 39 compounds

2 结果与讨论

2.1 色谱条件优化

2.1.1 色谱柱的选择

本实验选用Waters BEH C18（100 mm×2.1 mm,1.7µm）、Shim-pack XR-ODSⅡ（100 mm×2.1 mm，2.2µm）和Agilent Eclipse Plus C18（100 mm×2.1 mm,1.8µm）3种常见的色谱柱对杀线威等39种氨基甲酸酯化合物的色谱特性进行试验，实验结果表明，丁硫克百威在Shim-pack XR-ODSⅡ柱上出现严重拖尾，而对于ACQUITY UPLC BEH C18柱，无论怎样调节流动相组分和梯度比例，速灭威、氯苯胺灵、甲萘威、涕灭威等化合物的色谱响应非常低，使用Agilent Eclipse Plus C18柱能使待测物的峰形对称，且色谱响应高，丁硫克百威的拖尾现象有较大改善。所以，实验选择Agilent Eclipse Plus C18柱为实验用柱。

2.1.2 流动相的优化

由于氨基甲酸酯类农药是在正离子模式下进行检测，而且母离子均为加H+或加NH4+，从理论上推断，流动相中加入适量乙酸铵或者甲酸可以提升待测物离子化效率，提高质谱响应。为此实验尝试使用最简单的流动相组成乙腈-水、甲醇-水以及乙腈-乙酸铵、乙腈-甲酸溶液作为流动相进行考查。结果显示，所有待测物在乙腈-水或者甲醇-水作为流动相时，其质谱响应均没有在乙腈-甲酸以及乙腈-乙酸铵体系下高，在0.1%甲酸乙腈-0.1%甲酸体系下所有化合物都具有较高的质谱响应，而且峰形对称，半峰宽窄。而在乙腈-乙酸铵作流动相条件下大部分待测物具有较高的质谱响应，保留时间合理，只有丁硫克百威随着乙酸铵浓度的增大，其保留时间也随之增大，直至不出峰。为此，实验选择0.1%甲酸乙腈-0.1%甲酸作为流动相，梯度洗脱，在实验所设置的梯度程序下，39种目标物在5.5 min内全部出峰。标准溶液的MRM色谱图（其中异丙威、硫双灭多威、抗蚜威、残杀威、禾草丹、丁草敌、苯胺灵、苯菌灵、苄草丹、哌草丹、禾草畏、乙霉威、甜菜宁、异丙菌胺、稗草畏、甲基硫菌灵、苯噻菌胺、呋线威、茚虫威、丁硫克百威浓度均为1.0µg/L，甲硫威、甲萘威、仲丁威、久效威亚砜、禾草敌、克草敌、茵草敌、速灭威、氯苯胺灵、磺草灵、杀线威、苯硫威、坪草丹、灭多威、克百威、涕灭威、3-羟基克百威浓度均为2.0µg/L，久效威砜、涕灭威砜浓度均为10.0µg/L）见图1。

图139 种化合物的MRM图Fig.1 MRM chromatograms of the 39 compounds

2.2 质谱条件的优化

实验用蠕动泵以10µL/min的流速连续注射，分别将100µg/L的氨基甲酸酯农药标准溶液注入ESI源中，在正、负离子检测模式下分别进行一级质谱扫描分析，以期得到相对高而且稳定的准分子离子峰，实验显示，氨基甲酸酯化合物在正离子模式下产生准分子离子峰强度大而且稳定。其中3-羟基克百威和涕灭威产生[M+NH4]+准分子离子峰，灭多威、克百威和残杀威等产生[M+H]+准分子离子峰，随后优化各化合物的去簇电压（DP），对各准分子离子峰进行二级质谱扫描，得到二级质谱碎片离子的全谱信息，选择2对响应值高的特征离子对作为定量及定性离子对，优化其碰撞气能量（CE），建立标准物质的EPI谱库，以实现对未知化合物的同时定性定量。此外，试验还对各待测物的雾化气压力、气帘气压力、离子源温度等参数进行优化。

2.3 线性范围与检出限

在优化实验条件下，用空白水样制备成0，0.1µg/L，0.5µg/L，5.0µg/L、50.0µg/L，100.0µg/L的标准曲线系列，以质谱响应峰面积对待测物的浓度进行线性回归。结果表明，39种目标化合物在各自合适的浓度范围内均呈良好的线性关系，相关系数均大于0.999，检出限（LOD，S/N=3）在0.04～0.2µg/L范围之内（见表2）。

表2 39种化合物的方法学参数Table 2 Methodology parameters of the 39 compounds

（续表）

2.4 准确度与精密度

实验随机选取空白样品6份，准确加入一定量的混合标准溶液，制备成1.0µg/kg，5.0µg/kg和40.0µg/kg的质量控制样品各2份，按样品前处理方法进行处理和测定。每个添加水平重复测定6次，计算方法的准确度（以平均回收率计）和精密度[以相对标准偏差（RSDs）计]，结果见表2。结果表明，高、中、低（HQC，MQC，LQC）三个浓度的各化合物均具有较好的准确度与精密度，所有待测化合物在样品中的回收率为81.9%～105.2%，RSDs为1.29%～6.39%。

2.5 水样监测

利用所建实验方法对浙江省某地区的39个网点的饮用水中的氨基甲酸酯农药残留进行一年四次的持续监测。监测结果显示，所有水样均未检出39种氨基甲酸酯农药。期间利用该方法对市民投诉的饮用水源疑似被剧毒农药污染的样品进行检测，在送检的2份水样中均检出呋喃丹，含量分别为0.43µg/L和0.41µg/L，此浓度均未超过GB 5749-2006中规定的呋喃丹标准限值（7µg/L），但是与常规监测的水样进行比较，发现这两份水样属于异常，经实地调查发现该采水点的上游农田里留有呋喃丹的包装袋，说明有使用呋喃丹进行灌溉，通过渗入地下水源流入采样点。通过政府干预，加强监管，严禁使用呋喃丹进行灌溉，分别继第一次采样之后的第3 d，5 d，7 d，10 d，15 d，20 d，25 d，30 d进行连续监测（如图2所示），结果显示该采水点在20天之后就未检出呋喃丹残留，确保了水质的安全。

图2 某投诉水样中呋喃丹不同检测时间的MRM色谱图（a）和浓度随时间变化曲线（b）Fig.2 MRM chromatograms(a)and concentration variation curve of carbofuran(b)at different time in a complaining water sample

3 结论

本实验通过对色谱条件和质谱条件的优化，建立了超快速液相色谱-串联质谱测定饮用水中39种氨基甲酸酯农药的同时检测方法，并对浙江省某地区的网点饮用水中的氨基甲酸酯农药残留进行持续监测，所建方法简便、灵敏、快速、准确，适用于饮用水中甲萘威等39种氨基甲酸酯类农药的定性定量分析。

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