气相色谱-质谱法测定水样中草甘膦和氨甲基膦酸的残留量

田应涛，黎其万，梅文泉*，耿慧春，朱永芬

（1.屏边县和平镇农技站，云南屏边661202；2.云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所，云南昆明650205；3.屏边县农业与科学技术局，云南屏边651200）

草甘膦（Glyphosate）又称镇草宁、农达（Roμndμp）、草干膦、膦甘酸，化学名为 N-（膦酰基甲基）甘氨酸，化学分子式C3H8NO5P，属于弱有机酸，是一种常用的水溶性除草剂，纯品为非挥发性白色固体，不溶于一般有机溶剂，且不可燃，常温贮存稳定[1]。草甘膦为内吸传导性强的广谱灭生性除草剂，其主要代谢产物为氨甲基膦酸，它们均呈弱酸性，极性高，水溶性强，不易溶于有机溶剂[2]。近年来，随着转基因抗草甘膦农作物增多，草甘膦用量逐年增加，已成为世界上应用最广、产量最大的农药品种，全球每年需草甘膦原粉40万t，占据世界农药销售额首位，且每年以20%左右速度递增[3～4]。在农业上大量使用的草甘膦除草剂，只有极少部分发挥了作用，多数残留在土壤或漂浮在大气中，通过降雨和径流的冲刷进入地表水或地下水，造成水体污染。随着世界各国草甘膦需求量和使用量的不断增加，人们对于草甘膦潜在的威胁更加关注，如长期饮用含有草甘膦农药的水，将会危及人体健康，并会造成肝肾、黏膜（消化道、皮肤）、神经、呼吸和心血管系统的损伤，严重者可危及生命[5]。草甘膦残留量的检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法[6]、分光光度法[7]、酶联免疫法[8]、毛细管电泳法[9]、离子色谱法[10]和气相色谱-质谱法[11～12]等，笔者经反复实验，不断优化、改进，总结出一套水样中草甘膦和氨甲基膦酸气相色谱-质谱分析检测方法，且该方法操作简单，灵敏度高，重复性好，回收率高。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪：美国热电公司TRACE GC ULTRA-DSQ气相色谱－质谱联用仪，带电子轰击电离离子源（EI），Triplμs自动进样器，化学工作站；色谱柱：Agilent HP-INNOWAX石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；电子天平（感量 0.1 mg和 0.01 g各1台）；德国2000型旋转蒸发仪，水浴锅；电热鼓风干燥箱；氮气吹干仪。

10 mL具塞刻度玻璃离心管、50 mL量筒、100 mL量筒、150 mL平底烧瓶、移液枪（10～50 μL和100～1 000 μL各 1只）。

三氯甲烷（色谱纯）、盐酸（分析纯）、甲醇（色谱纯）、柠檬醛（纯度≥95%）、三氟乙酸酐（TFAA）（分析纯）、七氟丁醇（HFB）（色谱纯）、乙酸乙酯（色谱纯）、氮气、蒸馏水。

农药标准品：99%草甘膦标准品、99%氨甲基膦酸标准品，均购于上海安谱实验科技股份有限公司。

1.2 气相色谱-质谱测定

1.2.1 气相色谱-质谱条件

柱箱采用升温程序：80℃保持1.5 min，以30℃/min升到260℃，保持2.0 min，进样口温度230℃，采用不分流进样，进样量为1 μL，载气为氦气，纯度99.999%，载气流量1.0 mL/min，传输线温度280℃，离子源温度250℃。采用选择离子监测（SIM），表1。

表1 保留时间、采集时间及离子监测

1.2.2 草甘膦和氨甲基膦酸的气相色谱-质谱定性

在上述色谱条件下，若样液中检出色谱峰的保留时间与标准溶液相一致，且被检出的样品质谱图与标准质谱图相似，所选择的检测离子均出现，其丰度比也相一致，相似度在20%左右时，则可确定待测物为草甘膦和氨甲基膦酸。

1.3 试剂溶液的配制

CAX洗脱液：分别量取160 mL去离子水、2.7 mL盐酸和40 mL甲醇，混匀。

0.2%柠檬醛乙酸乙酯溶液：100 mL乙酸乙酯中加入200 μL柠檬醛，混匀。

衍生试剂：三氟乙酸酐（TFAA）-七氟丁醇（HFB）（2＋1，体积比），临用前配制。

草甘膦、氨甲基膦酸标准储备溶液：分别准确称取草甘膦标准品、氨甲基膦酸标准品10.0 mg于10mL容量瓶中，用去离子水定容到10 mL，配制成浓度为1.0 mg/mL的标准储备溶液，且转移至聚丙烯塑料瓶中，于0～4℃保存，有效期为1年。

草甘膦、氨甲基膦酸混合标准中间溶液：用CAX洗脱液将标准储备溶液分别稀释成10 μg/mL、50 μg/mL的混合中间溶液，存放于聚丙烯塑料瓶中，于0～4℃保存，备用。

草甘膦、氨甲基膦酸混合标准上机溶液：使用前用CAX洗脱液稀释混合标准中间溶液，配制成0.5 μg/mL的混合标准上机溶液。

1.4 测定方法和步骤

试样提取：取水样50 mL，放入200 mL具塞量筒，加三氯甲烷60.0 mL，振荡提取2 min，静置0.5 h。取上清液40～150 mL于平底烧瓶（浓缩瓶）中，45℃水浴中真空旋转浓缩近干，取出氮气吹干，用2 mLCAX洗脱液溶解样品，待衍生化。

衍生化：取三氟乙酸酐（TFAA）1.0 mL，七氟丁醇（HFB）0.5mL放入10 mL玻璃刻度离心管中，摇匀，放入-18℃冰箱中冷冻1 h，取出，用移液枪在衍生化试剂液面下缓慢加入样液50 μL，加盖后放入90℃电热鼓风干燥箱中衍生化反应1 h，其间每15 min轻摇1次，取出后冷却至室温，氮气吹干，并继续氮吹干0.5 h。加0.2%柠檬醛乙酸乙酯溶液溶解样品250 μL，充分溶解后，倒入250 μL进样瓶上机测定。

1.5 结果计算公式

按下式计算样品中草甘膦和氨甲基膦酸的残留含量。

式中：x—样液中除草剂的含量，单位为μg/L；

c—上机样液浓度，单位为μg/mL；

v1—三氯甲烷提取体积，单位为mL；

v2—分取体积，单位为mL；

v3—最后定容体积，单位为mL；

v4—水样体积，单位为mL；

1000—单位换算系数，即：μg/mL换算为μg/L的系数。

本试验条件下，v1为 60 mL，v2为 40 mL，v3为 2 mL，v4为 50 mL。

2 结果与分析

2.1 色谱图

2.1.1 标准品色谱图

配制一定浓度的草甘膦、氨甲基膦酸的混合标准溶液，按1.2色谱-质谱条件测定，得到色谱图（图1）。

图1 氨甲基膦酸和草甘膦标准色谱图

由图1可知，在1.2优化的气相色谱-质谱条件下，氨甲基膦酸和草甘膦得到有效分离，且峰形好。

2.1.2 空白对照色谱图

除了不加入标准溶液，按1.4处理测定空白对照得到色谱图（图2）。

图2 水样空白

2.1.3 添加标样色谱图

在水样中添加草甘膦、氨甲基膦酸混合标准溶液，使水样中草甘膦、氨甲基膦酸浓度为25 μg/L，然后按1.4处理样品得到色谱图（图3）。

图3 水样中添加氨甲基膦酸和草甘膦标样色谱图

由图2、图3可看出，虽然在7.25 min处有一些杂峰，但不影响草甘膦和氨甲基膦酸的测定。

2.2 回收率、相对标准偏差、检出限测定

取60.0 mL水样4份，其中1份为对照，另3份加入浓度为10 μg/mL的草甘膦、氨甲基膦酸混合标准溶液 150 μL，即添加浓度为 25 μg/L，摇匀，放置 15 min，加入60.0 mL三氯甲烷振荡提取（以下同1.4），获得的色谱图按信噪比10倍条件计算方法检出限，结果见表2。

由表2可看出，氨甲基膦酸回收率在96.9%～120%，相对标准偏差为10.7%；草甘膦回收率在78.91%～93.3%，相对标准偏差为9.09%；在取样50mL，最后定容体积2 mL，进样量1 μL条件下，氨甲基膦酸方法检出限为0.6 μg/L，草甘膦方法检出限为0.5 μg/L，满足测定水样中草甘膦和氨甲基膦酸残留的需要。

表2 回收率、相对标准偏差及检出限测定结果

3 结论

本试验采用三氯甲烷萃取，三氟乙酸酐（TFAA）和七氟丁醇（HFB）衍生化后，气相色谱-质谱联用仪检测，操作简单，对草甘膦、氨甲基膦酸定性准确，且准确度、精密度和灵敏度高，分析速度快，具有实用价值。