液液萃取-气质联用法测定水中有机氯农药和氯苯类化合物

盖文红 杨艳娥

摘  要：建立了液液萃取-气相色谱质谱联用法测定水中34 种有机氯农药和氯苯类化合物的方法，实验考察了样品前处理过程中盐析剂用量、色谱柱比对等条件并优化选择。实验结果表明：加入10g氯化钠作为盐析剂时回收率最高;VF-1701 ms UI色谱柱比HP-5 ms UI色谱柱对化合物分离效果更好，用时更短，线性更好。本方法检出限为0.003～0.044μg/L，所得各组分的精密度为1.2%～7.9%，平均回收率为70.2%～114%。

关键词：有机氯农药;氯苯类化合物;液液萃取;气质联用法

中图分类号：O657.63;X832      文献标识码：A     文章编号：1007-1903（2018）04-0102-08

0 前言

有机氯农药（OCPs）和氯苯类化合物（CBs）是一类广谱杀虫剂，曾广泛应用于农业领域。由于其化学性质稳定，不易分解，且具有生物累积性、环境难降解性以及对人体的致癌、致畸、致突变效应，美国、欧盟、日本等对此类有机物做了法规要求，我国在1983年就停止使用这类农药（张莉等，2008）。地下水质量标准GB/T14848-93对滴滴涕和六六六进行了限量规定，新修订的地下水质量标准GB/T14848-2017在93版的基础上又增加了三氯苯（总量）、六氯苯、七氯、林丹等有机氯农药和氯苯类化合物的限量规定。可见，有机氯农药和氯苯类化合物是地下水监测中的重要指标。

有机氯农药和氯苯类化合物作为地下水中经常性监测项目，应该开发一种简单、准确、更适合批量测试的检测方法。水中OCPs和CBs前处理方法主要有：固相萃取法，液液萃取法和固相微萃取等，固相萃取可以富集大体积水样而降低方法的检出限;液液萃取法具有耗时短富集效率较高的优势，特别适合大批量样本多残留组分的同时分析;固相微萃取对某些化合物的富集效率不高，且使用成本较高，其中前两种方法的理论和应用技术发展相对成熟。OCPs和CBs常用的检测方法为GC-ECD法（EPA8081a，1996;EPA8082，1996;EPA608，1996;徐洁等，2014），此方法可以满足农药残留分析要求，但是，气相色谱法单一通过保留时间定性的局限性、较窄的线性范围以及高浓度样品可能会污染ECD 检测器等往往影响到测定结果的可靠性（郭琴等，2008）。GC-MS方法根據保留时间和特征离子碎片定性，克服了由于保留时间重叠而造成将杂质峰误判为目标化合物的难点，近些年该方法测定水中OCPs和CBs逐渐成为主流（陈丽梅等，2011;俞是聃，2006）。

本文结合实际工作中样品量大的特点，建立了液液萃取法-气相色谱-质谱法检测地下水中OCPs和CBs的方法，该方法简便、快捷、适用范围广，可以满足大批量地下水中有机氯农药和氯苯类化合物的测定要求。本方法已用于北京市地下水监测中。

1 实验部分

1.1 仪器设备、标准物质及试剂

（1）仪器设备

气相色谱-质谱联用仪（Agilent 7890B-5977B），氮吹浓缩仪（上海皓庄NDK200）。

（2） 标准物质和试剂

34种有机氯农药和氯苯类化合物混和标准溶液;替代物（四氯间二甲苯、十氯联苯）标准溶液;内标物（氘代1，4-二氯苯、氘代菲、氘代屈）标准溶液。以上标准溶液均购自美国Organic Standards Solutions International LLC）（o2si）公司。

正己烷（美国Fisher，农残级），甲醇（美国Fisher，农残级），空白试剂水（要求水中干扰物的浓度不得大于目标化合物的检测限），无水硫酸钠和氯化钠（分析纯），盐酸（优级纯）。

1.2 仪器条件

（1）HP-5ms UI色谱柱

色谱：进样口温度为300℃;进样体积为1μL，不分流进样方式;色谱柱HP- 5ms UI （30m×0.25 mm×0.25μm）。升温程序：50℃保持1 min，以20℃/min 升至150℃保持1 min，以6℃/min 升至300℃保持5 min。柱流速为1.0 mL/min，载气为氦气，辅助加热器温度为300℃。

质谱：离子源为EI，离子源电子能量70 eV，质量范围：45～550amu，离子源温度：280℃。四极杆温度：150℃。数据采集模式：选择离子扫描模式（SIM）。

（2）VF-1701ms UI色谱柱

色谱：进样口温度为280℃;进样体积为1μL，不分流进样方式;色谱柱VF-1701ms UI （30 m×0.32 mm×0.25μm）。升温程序：50℃保持1 min，以20℃/min 升至140℃保持0.5 min，以10℃/min 升至280℃保持5 min。柱流速为1.5 mL/min，载气为氦气，辅助加热器温度为280℃。

质谱：离子源为EI，离子源电子能量70 eV，质量范围：45～550amu，离子源温度：280℃。四极杆温度：150℃。数据采集模式：选择离子扫描模式（SIM）。

1.3 样品采集与测定

（1）样品采集

具有聚四氟乙烯衬垫的棕色螺口玻璃瓶采集样品，采集量1000mL。样品采集后立即用盐酸溶液调节pH<2，4℃下保存，7天内完成萃取，40天内完成分析。

（2）样品测定

量取100mL水样至分液漏斗中，加入20μL替代物标准溶液，混匀。加入10g氯化钠，振荡至完全溶解后，加入15mL正己烷，剧烈振荡15min（注意放气），静置15min 分层;再重复萃取一次，合并萃取液经无水硫酸钠脱水后浓缩至小于1mL，加入10μL内标使用液，用正己烷定容至1mL，混匀，然后待测。注意要加入足量的无水硫酸钠进行脱水，否则会导致化合物峰型拖尾，尤其早出峰的氯苯类化合物，影响目标化合物的定量。

2 结果与讨论

2.1 条件优化

（1）盐析剂用量

向5份100mL 的地下水水样中分别加入0g、5g、10g、15g、20g 氯化钠，进行加标回收试验。试验结果表明，随着氯化钠用量的增加，回收率在逐步提高，加入10g时达到峰值，之后有降低趋势，分别为68.8%，75.5%，94.5%，90.3%，91.2%，实验结果表明在100mL 水样中加入10g 氯化钠时，各目标化合物萃取效率最高。分析原因可能是由于在萃取体系中，加入一定量的电解质，增加了基体溶液的离子强度，降低有机物在水中的溶解度，提高了有机溶剂的萃取效率，选择氯化钠可以破坏液体表面张力，更易使两相分离。本实验选择100mL水样加入10g氯化钠（表1）。

（2）色谱柱选择

气相色谱分离效果、分析时间及灵敏度主要受色谱柱影响，为了既能把待测组分完全分离，又能缩短分析时间，提高分析效率，本实验分别考察了HP-5 ms UI和VF-1701 msUI 两种色谱柱对34种有机氯农药和氯苯类化合物的分离效果，发现VF-1701 ms UI柱有更好的分离效果和更短的分离时间。两种色谱柱升温程序如下：

用选择离子扫描模式对200μg/L的34种有机氯农药和氯苯类化合物混合标准溶液进行测定，两种毛细管色谱柱分离34种有机氯农药和氯苯类化合物总离子流图如下（图1）。从分析时间看，VF-1701 ms UI色谱柱耗时25min，HP-5ms UI色谱柱耗时37min，使用VF-1701 ms UI色谱柱比HP-5ms UI色谱柱时间缩短近12min;从灵敏度看，同样浓度的物质，多数化合物通过VF-1701ms UI色谱柱分离得到的响应值高于HP-5ms UI色谱柱分离后得到的响应值。针对批量地下水样品的检测，VF-1701ms UI色谱柱提高了分析效率和灵敏度。

34 种有机氯农药和氯苯类化合物中的1，2，4，5-四氯苯和1，2，3，5-四氯苯（图2）、五氯硝基苯和氘代菲（图3）、狄氏剂和p，p-DDE（图4）在HP-5ms UI色谱柱上分离度不好，而VF-1701ms UI色谱柱能够将这3组物质很好地分离。两种四氯苯为同分异构体，定量定性离子完全相同，若无法分离会导致测定误差，VF-1701ms UI色谱柱较好地解决了此问题。该色谱柱由 14% 氰丙基/苯基和 86% PDMS 组成固定相，极性稍强，对于结构相似的物质有更好的分离度，而HP-5ms UI色谱柱极性较弱，实用性较广，对于氯苯类和有机氯农药化合物的检测来说，VF-1701ms UI色谱柱更适合。

2.2 方法学考察

（1）线性考察

用正己烷配制浓度分别为20μg/L、50μg/L、100μg/L、200μg/L、500μg/L、1000μg/L的34种有机氯农药和氯苯类化合物混合标准系列，用HP-5ms UI和VF-1701ms UI两种色谱柱分别做回归曲线，结果见表2，VF-1701ms UI色谱柱所得曲线线性更好。

（2）方法检出限，精密度和回收率

方法检出限的测定：依据国家环境保护标准《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》（HJ 168-2010），本实验室测定了7个空白（去离子水），未检出目标物。依据《水质 有机氯農药和氯苯类化合物的测定 气相色谱质谱法》（HJ 699-2014），得到最低预设检出限为0.025μg/L。根据HJ 168-2010在7个空白去离子水（取样量100mL）中加入了最低预设检出限的5倍的34种有机氯农药和氯苯类化合物标准溶液，配制成7个浓度为0.125μg/L的标准溶液，经液液萃取浓缩后平行测定7次，计算出34种有机氯农药和氯苯类化合物的方法检出限（取样量100mL）（表3）。

依据国家环境保护标准HJ168-2010中方法检出限的一般确定方法，根据公式

方法精密度和回收率的测定：在地下水样品中分别加入低、高两个浓度的34种有机氯农药和氯苯类化合物的混和标准溶液，按试验方法平行测定7次，替代物四氯间二甲苯的平均回收率为82.3%，十氯联苯的回收率为95.4%，34种有机氯农药和氯苯类化合物的结果见表3。

（3）准确度

测定了市购有证标准物质，编号为334809的甲醇中8种有机氯农药，结果见表4。

经确认：检测8种农药标准物质的含量均在其不确定度范围内，符合标准要求。

2.3 实际水样的测定

按实验方法对北京市海淀区、房山区、通州区等多个地区的地下水样品进行测定，替代物四氯间二甲苯的回收率在80.3%～85.7%之间，十氯联苯的回收率在93.1%～102.5%之间，三氯苯、四氯苯、五氯苯、六氯苯、五氯硝基苯、六六六、滴滴涕、七氯、艾氏剂、三氯杀螨醇、环氧七氯、氯丹、硫丹、狄氏剂、异狄氏剂醛、异狄氏剂酮、硫丹硫酸酯、甲氧滴滴涕等34种有机氯农药均未检出。

3 结论

本文建立了利用液液萃取-气相色谱质谱联用法测定水中34 种有机氯农药和氯苯类化合物的方法，采用NIST标准谱库定性，内标法定量，优化萃取条件：100mL地下水中加入10g氯化钠，用30mL正己烷分两次萃取，合并萃取液后用无水硫酸钠脱水，选用VF1701ms UI色谱柱分离，质谱检测。结果表明，该法分析34种化合物仅用25min，方法检出限为0.003～0.044μg/L，所得各组分的相对标准偏差为1.2%～7.9%，平均回收率为70.2%～114%。本法耗时少、准确度与精密度高，易于操作，满足对地下水中34种有机氯农药和氯苯类化合物测定的要求，更适合地下水环境监测中批量样品的测试。

参考文献

陈丽梅，赵孟彬，刘虎威，2011.溶胶-凝胶法制备C8 固相微萃取头及其在有机氯农药残留检测中的应用[J].分析测试学报，30（8）： 835 -840.

陈军，张宗祥，杨文武，等，2015. 固相萃取-气质联用法测定水中有机氯农药和氯苯类化合物[J]. 环境监测管理与技术，27（1）： 46- 47.

郭琴，孙琦，苏敬武，2008.GC-MS内标法测定生活饮用水中有机氯农药残留量[J]. 中国卫生检验杂志，18（1）： 55-56.

侯晓红，吴宜曼，郑兴宝，等，2012.加速溶剂提取一固相萃取净化一双柱双检测器气相色谱法测定大气中多种有机氯农药[J]. 东北农业大学学报，42 （8）： 87 -93.

李婷，朱卫平，许秀艳，等，2014. 液液萃取-氣相色谱法测定水中16种有机氯农药[J]. 青海环境，24（2）： 90-91.

徐洁，储险峰，马驰远，等，2014.支撑离子液体膜微萃取-气相色谱法测定水中有机氯农药[J].环境监测管理与技术，26（4）： 35-38.

俞是聃，2006.圆盘膜萃取、色质联用仪及选择离子法（SIM）定量分析水中有机氯农药[J]. 质谱学报，27（4）： 209-214.

中国环境优先监测研究课题组，1989.环境优先污染物[M].北京： 中国环境科学出版社.

张莉，张永涛，2008. 固相萃取-气相色谱-质谱联用快速检测地下水中13种有机氯农药及苯并（a）芘[J].分析试验室，（5）： 400-402.

ISO， 1996.ISO 6468-1996 Water quality-determination of certain organochlorine insecticides， polychlorinated  biphenyls and chlorobenzenes-gas chromatographic method after liquid-liquid extraction[S]. Geneva： ISO.

Wolska L， Konieczka P ， Jastrzebska A， et al， 2003. Analytical procedure for the determination of chlorobenzenes in sediments[J]. Journal of Chromatographic Science， 41（2）： 53-56.

US. EPA， 1996. EPA Method 8081a Organochlorine pesticides by gas chromatography[S]. Washington DC： US. EPA.

US.EPA，1996. Method 8082 Polychlorinated biphenyls （pcbs） by gas chromatography[S]. Washington DC： US. EPA.

US. EPA，1996. EPA Method 608 Organochlorine pesticides and pcbs[S]. Washington DC： US. EPA.