气质联用测定海洋沉积物中8种除草剂的含量

戴娟 郝青 郭远明 缪诗超 孙秀梅 李铁军 金衍建

摘要[目的]通过比较不同固相萃取小柱对除草剂的净化效果，建立8种除草劑残留的气相色谱分析方法。[方法]样品依次经15 mL正己烷和15 mL乙酸乙酯超声波萃取，再经中性氧化铝固相萃取小柱（1 g，6 mL）净化，用DB-35MS毛细管气相色谱柱分离质谱检测器检测。[结果]8种除草剂的质量浓度在5～500 μg/L与相应的峰面积呈线性关系。对样品进行加标回收试验，回收率为93%～112%。[结论]该方法可以用于海洋沉积物中8种除草剂的检测。

关键词固相萃取;除草剂;沉积物;气相色谱质谱法

中图分类号X 592文献标识码A

文章编号0517-6611（2019）18-0204-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.056

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Determination of 8 Herbicides in Marine Sediments by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

DAI Juan，HAO Qing，GUO Yuan-ming et al（Marine Fishery Institute of Zhejiang Province，Marine and Fishery Research Institute of Zhejiang Ocear University，Key Laboratory of Mariculture and Enhancement of Zhejiang Province，Zhoushan，Zhejiang 316000）

Abstract[Objective]By comparing the purification effects of different solid phase extraction cartridges on herbicides，a gas chromatographic analysis method for 8 herbicides residues was established. [Method]The sample was ultrasonically extracted with 15 mL of n-hexane and  15 mL of ethyl acetate，and then purified by a neutral alumina solid phase extraction cartridge （1 g，6 mL），and detected by a DB-35MS capillary gas chromatography column mass spectrometer.[Result]The mass concentration of the 8 herbicides was linear with the corresponding peak area in the range of 5-500 μg/L.The samples were spiked and recovered，and the recovery rate was 93% - 112%.[Conclusion]This method can be used for the detection of eight herbicides in marine sediments.

Key wordsSPE;Herbicides;Sediment; GC-MS

除草剂是一种在农业生产生活中的常见农药。2，4-D是第一个被合成的有机除草剂，自此以后，种类越来越广泛，主要有三嗪类、酰胺类、磺酰脲类和苯氧羧酸类[1]。目前为止，中国农药市场的除草剂产品有近百种。三嗪类、酰胺类的除草剂如莠去津、扑草净、乙草胺、丁草胺等，对鱼类、甲壳类有高毒性。有研究表明，大规模使用除草剂会对渔业水质、沉积物和生物体造成伤害，对生态安全和食品安全存在潜在威胁。比如水体和土壤中的丁草胺、乙草胺的残留可对水产养殖环境和生态环境造成破坏[2-3]，甲草胺和乙草胺因其对环境和生物的影响在20世纪90年代被美国环保局定为B-2类致癌物质;三氮苯类除草剂阿特拉津，有类似于苯环的结构，光解和水解速度缓慢并且使用量较大，使其持久性吸附于土壤，残留于湖泊、河流、海洋生态环境中，其活性可保持数年，极易造成环境污染，甚至危害人类健康[4-5];除草剂二甲戊乐灵残留影响动物和人类激素的分泌和代谢，干扰内分泌系统，引发相关疾病[6-7]。由于生产生活的需要，这些除草剂仍在使用，当然对环境造成的破坏也在继续，该研究中选择的8种除草剂均是海洋和渔业活动中常见的除草剂，在近几年仍具有现实意义和研究价值。

据目前的研究来看，国内外对除草剂的研究一直没有间断，现在了解到的检测方法有气相色谱法[8]、液相色谱法[9-10]、气相色谱质谱法[11]和液相色谱串联质谱法[12]等，提取方法和净化方法有液液萃取[13]、固相萃取[14-15]、凝胶色谱净化[16-17]等。其中气相色谱法和液相色谱法是较传统的方法，质谱分析方法前处理的优点是条件简单、选择性好、检测限低，与其他比较起来气相色谱质谱仪维护简单，使用成本较低，被广泛使用于痕量经超声提取和固相萃取净化的样品。该研究采用气相色谱质谱法测定海洋沉积物中8种除草剂的回收率。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1仪器、试剂。

MS3涡旋振荡器（德国IKA公司）;7890B/5977A气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent科技有限公司）;R-215旋转真空蒸发仪（瑞士Buchi公司）;Centrifuge5810台式高速离心机（德国艾本德公司）;氮吹仪（美国Inc公司）;烘箱（上海一恒仪器有限公司）。丙酮、正己烷、二氯甲烷（均为色谱纯）;无水硫酸钠;CNWBOND 硅胶SPE小柱（1 g/6 mL）;CNWBOND 弗罗里硅土SPE小柱（1 g/6mL）;CNWBOND中性氧化铝SPE小柱（1 g/6 mL）。

1.1.2样品来源。样品采集自浙江省三门及乐清的养殖区，采集时间為2017年4月，经冷冻干燥、研磨、过筛后密封保存于干燥器内待检测。

1.1.3标准品。8种除草剂标准品：氟乐灵、莠去津、西玛津、甲草胺、乙草胺、扑草净、二甲戊灵、丁草胺溶液浓度均为 100 mg/L。试验用水为二次蒸馏水。

1.2标准储备液配制

1.2.1标准储备液。8种除草剂100 mg/L标准溶液用移液枪各取300 μL，置于容量瓶中，加27 600 μL的正己烷溶液，配制成1 mg/L的除草剂标准溶液，储存于4 ℃的冰箱中。

1.2.2标准工作溶液。取1 mg/L标准溶液，配制成浓度梯度为20、50、100、200、500 μg/L的标准溶液。

1.3样品前处理

称取样品多份，各5 g，放入离心管中，样品中均加入1 mg/L的除草剂100 μL，各加15 mL的乙酸乙酯溶液，用涡旋振荡器振荡2 min，用离心机以5 000 r/min的转速离心5 min，提取上层清液于旋蒸瓶中。样品中再加 15 mL 正己烷，重复以上操作，提取上层清液于相应的旋蒸瓶中。旋蒸瓶中各加少量铜粉，静置24 h。将提取液在水浴 40 ℃的水中用旋蒸仪蒸发至干，用1 mL的正己烷定容，用涡旋振荡器振荡。

取1 g中性氧化铝固相萃取柱，加0.2 g的活性炭，先用5 mL的正己烷活化，配制的二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1）的洗脱液，活化萃取柱后接上旋蒸瓶，将浓缩的提取液转移至萃取柱中，加入4 mL洗脱液进行洗脱。将收集到的滤液进行氮吹，用1 mL正己烷定容，使用涡旋振荡器振荡确保检测样品能充分溶解在正己烷中，将定容后的溶液收集于1 mL气相小瓶，用气质联用仪测定。

1.4气相色谱-串联质谱分析条件

色谱柱的规格是30 m×0.25 mm×0.25 μm，并进行分离分析，载气使用高纯氮气（纯度为99.99%），选用EI离子源，选择离子扫描模式（SIM），脉冲不分流方式进样，进样量为1 μL，进样口温度为280 ℃，四级杆温度为150 ℃，传输线温度为280 ℃，离子源温度为 300 ℃，升温程序：70 ℃保持2 min，以25 ℃/min升至 150 ℃，再以3 ℃/min升至200 ℃，再以8 ℃/min升至 280 ℃保持10 min。8种除草剂的选择离子气相色谱图如图1所示。

2结果与分析

2.1萃取剂的选择

选用15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯先后萃取2次和15 mL正己烷+15 mL丙酮先后萃取2次，结果发现（图2），使用15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯萃取时，8种除草剂的浓度和回收率都相对较高（98%～105%），而使用15 mL正己烷+15 mL丙酮萃取时，整体的回收率相对较低（68%～102%）。因此试验中依次采取15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯超声波萃取2次。

2.2固相萃取小柱的选择

沉积物样品基质较为复杂，所以选择合适的固相萃取柱净化试样，减少对仪器的污染和检测物质的干扰是十分有必要的。在前处理过程中通常加入活化铜粉脱硫。在农残检测中，使用的固相萃取柱大多是佛罗里硅土柱、硅胶柱和氧化铝柱。此次试验对比了同等容量的3种柱子在相似的净化条件下对试样中杂质的去除效率及8种除草剂的回收率，结果表明（图3），使用硅胶SPE小柱时，8种除草剂的回收率为68%～83%;使用弗洛里硅土SPE小柱时回收率相对较低，为66%～79%;中性氧化铝固相萃取柱效果最好，整体的回收率为79%～95%。加入20 mg石墨化炭黑，可以更好地净化样品中的杂质。

经过比对分析数据发现，使用1 g中性氧化铝固相小柱净化效果较好，再加20 mg的碳粉有效去除沉积物中色素、腐殖酸等杂质，加标回收率高。最终，试验中选用1 g中性氧化铝SPE小柱。

2.3洗脱剂的选择试验中使用1 g中性氧化铝固相萃取小柱，关于洗脱剂的选择，进行了多组对比试验，结果表明（图4），使用二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的混合溶液4 mL洗脱总体的回收率相对较高（92%～109%）;使用二氯甲烷∶正己烷（1∶1，V/V）的混合溶液洗脱时，除了氟乐灵、二甲戊灵和丁草胺的回收率相对较高（108%、109%、95%），莠去津、西码津、乙草胺、甲草胺、扑草净的回收率相对较低（4%～49%）。最终洗脱时先加5 mL正己烷，再加二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的混合溶液4 mL。

2.4方法的检出限、定量限及线性范围

配制除草剂标准工作溶液，准确移取适量除草剂标准使用溶液用正己烷分别配制成浓度为5、10、20、50、100、200和500 μg/L的8种除草剂标准混合工作溶液，供气相色谱-质谱分析，以标准溶液中被测组分峰面积为纵坐标、被测组分浓度为横坐标绘制标准曲线，计算得出回归方程及决定系数（R2）。结果发现，8种除草剂标准工作溶液线性范围均为5～500 μg/L，此方法线性范围广，均达到相关标准，R2为0.997～0.999。

2.5样品分析分别对待检的海洋沉积物进行分析检测，检测结果见表1。结果表明，沉积物中扑草津和二甲戊灵均有检出，含量较少，氟乐灵有少量检出。

2.6基质分析

参照Matuszewski等[18]建立的方法考察基质效应的影响，选择几个沉积物作为代表，每个样品做6个平行样，分别测定了8种除草剂标准品溶液的色谱峰面积和（S1）和空白样品基质提取液添加标准溶液后的色谱面积（S2），以S2/S1（%）的比值来评价绝对基质效应[19]。试验结果表明，氟乐灵的基质效应为97%～102%，莠去津的基质效应为99%～108%，西玛津的基质效应为99%～107%，甲草胺的基质效应为99%～108%，乙草胺的基质效应为99%～106%，扑草净的基质效应为68%～97%，二甲戊灵的基质效应为40%～63%，丁草胺的基质效应为98%～109%。扑草净和二甲戊灵的基质效应波动较大，所以该试验的标准曲线采用空白样品基质提取添加标准溶液的方法。

3小结

该研究主要是选择合适的提取剂，再利用固相萃取净化、氣相色谱质谱检法检测海洋沉积物样品中的除草剂，方案中对提取剂、萃取剂以及固相萃取小柱都进行了优化，并选择合适量的吸附剂含量以及洗脱剂。样品采用先后用 15 mL乙酸乙酯和15 mL正己烷超声波萃取2次，提取液在旋蒸蒸干后加二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的洗脱液，将洗脱液转移至中性氧化铝固相萃取小柱洗脱，另在固相萃取小柱中加0.2 g活性炭净化，用气相色谱质谱仪分析，得出数据计算回收率。通过样品的加标回收检测得到，8种除草剂的回收率为93%～112%;该方法具有方便、精确度高、灵敏度高、机体干扰小和准确性好等优点，能够满足海洋沉积物样品检测的要求，并可进一步应用于土壤样品检测。

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