气相色谱-串联质谱法测定稻田水产品中26种持久性有机污染物

彭婕，居小倩，伍刚，甘金华,2*，何力,2*

(1. 中国水产科学研究院长江水产研究所，农业农村部淡水鱼类种质监督检验测试中心，农业农村部水产品质量安全风险评估实验室(武汉)，武汉 430223； 2. 农业农村部水产品质量安全控制重点实验室，北京 100141)

持久性有机污染物(persistent organic pollutants，POPs)是一类结构稳定，极易在生物体脂肪组织中累积的化学物质，即使在低浓度下也极具毒性[1]。持久性有机污染物包括有机氯农药(organochlorine pesticide，OCPs)、多氯联苯(polychlorinated biphenyl，PCBs)以及多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon，PAHs)等。因曾在工业和农业活动中使用而导致环境污染，在土壤、空气、水和野生动物中经常检测到有机氯农药和多氯联苯残留[2-4]。持续暴露于有机氯农药和多氯联苯中会直接危害人类健康，如可致癌或导致神经系统、免疫系统出现异常[5]。2004年斯德哥尔摩公约生效，旨在禁止或限制使用持久性有机污染物[6-7]。由于有机氯农药和多氯联苯具亲脂性，其可以在水生动物中积累并造成负面影响[8]，因此近年来，水产品中有机氯农药和多氯联苯的痕量检测方法研究受到了高度重视。目前，针对有机氯农药和多氯联苯等持久性有机污染物常用的检测方法主要有气相色谱法(GC)[9-11]、气相色谱-质谱法(GC-MS)[12-15]和气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)[16-20]。国内外对于该两种系列残留物含量单独测定的报道较多，偶有同时测定的报道[10,20]，但测定的残留物种类范围较窄。相较于其他方法，本研究中涵盖的多氯联苯和有机氯农药种类更全，同时针对水产品这类成分较为复杂的生物基质样品，采用气相色谱-串联质谱法有效排除假阳性的干扰[15-16,20]，检出限更低，灵敏度进一步得到提高。

本研究采用固相萃取净化气相色谱-串联质谱法对稻田水产品中19种有机氯农药及7种指示性多氯联苯进行定性定量分析，建立了一种可靠、灵敏且可同时测定这两类持久性有机污染物的检测方法，可提高检测效率，降低检测成本，对于保障人类健康、保护环境及加强农药残留的监控具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 仪器与装置

主要包括：TSQ9000气相色谱-串联质谱仪，配有电子轰击(EI)电离源及TraceFinder分析软件(美国赛默飞世尔公司)；Avanti JXN-26高速冷冻离心机(美国贝克曼公司)；PL-202电子天平(美国梅特勒-托利多公司)；MX-F固定涡旋混匀仪(美国赛洛捷克公司)；BUCHI R-300旋转蒸发仪(瑞士BUCHI公司)；EFAA-AC-02氮吹仪(上海安谱实验科技股份有限公司)；SK5210LHC超声仪(上海科导超声仪器有限公司)。

1.2 材料与试剂

主要包括：26种POPs标准溶液：α-六六六(α-HCH)、β-六六六(β-HCH)、γ-六六六(γ-HCH)、δ-六六六(δ-HCH)、o,p′-DDT、p,p′-DDT、p,p′-DDD、p,p′-DDE、六氯苯(hexachlorobenzene，HCB)、五氯硝基苯(Pentachloronitrobenzene，PCNB)、硫丹I(α-endosulfan)、硫丹II(β-endosulfan)、顺式氯丹(cis-chlordane)、反式氯丹(trans-chlordane)、艾氏剂(aldrin)、狄氏剂(dieldrin)、异狄氏剂(endrin)、七氯(heptachlor)、环氧七氯(heptachlor epoxide)、PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB153、PCB138和PCB180，各标准溶液浓度均为100 mg/L，购自天津阿尔塔科技有限公司。正己烷、二氯甲烷、丙酮、乙腈和异辛烷，均为色谱纯，购自美国J.T.Baker公司。硅胶固相萃取柱、氨基固相萃取柱和弗罗里硅土固相萃取柱(填充质量500 mg，固相萃取小柱体积3 mL)，购自上海安谱实验科技股份有限公司。实验用水为超纯水。

1.3 标准溶液配制

26种POPs混合标准溶液：用异辛烷配制各单体农药质量浓度均为1 mg/L的混合标准溶液。量取适量混合标准溶液用异辛烷配制成1、5、10、50、100和500 μg/L等一系列的标准工作液，现用现配。

1.4 实验条件

1.4.1 样品制备

选取产量较高的克氏原螯虾(Procambarusclarkii)和鲤(Cyprinuscarpio)作为稻田水产品的代表，从稻田水产品养殖基地采集鲤和克氏原螯虾样品。鲤去鳞，带皮沿背脊取肌肉部分，均质混匀；克氏原螯虾去头、壳和肠腺，取肌肉部分，均质混匀；分别装入聚乙烯瓶中，于-18 ℃冷冻保存，测定前解冻，称样。

1.4.2 样品前处理

准确称取2.00 g鲤或克氏原螯虾样品于50 mL具塞离心管中，加入15 mL二氯甲烷-正己烷(1∶1，V/V)混合溶液，涡旋混匀1 min，超声5 min，5 000 r/min冷冻离心5 min，取出上清液。按上述方法重复操作1次，合并2次上清液，于35 ℃水浴减压蒸发至近干，用4 mL正己烷分2次溶解残渣，得到待净化液。

取5 mL正己烷活化氨基固相萃取柱，再加入待净化液，收集流出液，最后加入5 mL正己烷-丙酮(9∶1，V/V)混合液洗脱，合并收集洗脱液，40 ℃水浴氮气吹至近干，用1 mL异辛烷复溶，待GC-MS/MS分析。

1.4.3 色谱条件

Thermo TG-5MS色谱柱(30.00 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度290 ℃；升温程序：80 ℃保持1 min，以30 ℃/min升至170 ℃，以5 ℃/min升至240 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升至300 ℃，保持3 min；不分流进样；载气(He)流速1 mL/min；进样量1 μL。

1.4.4 质谱条件

电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；离子源温度300 ℃；传输线温度280 ℃；溶剂延迟8 min；采集方式为选择反应监测(selective reaction monitoring，SRM)模式；定量方式为峰面积外标法定量。26种持久性有机污染物的保留时间、定量离子、定性离子以及碰撞能量见表1。

2 结果与讨论

2.1 气相色谱-串联质谱条件优化

对1.3中最高浓度的26种POPs混合标准品进行全扫描，确定26种目标物的母离子，再分别对每种母离子进行扫描，优化碰撞能量，确定定量和定性子离子，最后根据26种目标物保留时间、母离子、子离子的质荷比和碰撞能量等参数构建SRM测定方法。

2.2 提取溶剂的选择

有机氯农药和多氯联苯的提取溶剂主要有乙腈[11]、正己烷-丙酮混合溶液[16]和二氯甲烷-正己烷混合溶液[9-10]等。实验以空白鲤为基质，分析比较了乙腈、正己烷-丙酮(1∶1，V/V)和二氯甲烷-正己烷(1∶1，V/V)等3种提取溶剂对鲤中26种目标物的提取效率(图1)。结果表明，乙腈作为提取溶剂时，能将水产品中的水分一并提取出来，导致样品浓缩时不容易蒸干，进而影响实验结果；采用正己烷-丙酮(1∶1，V/V)提取目标物时，丙酮和水互溶，会将样品中的水溶性蛋白提取出来，提取液中杂质较多，使得平行样之间偏差较大；采用二氯甲烷-正己烷(1∶1，V/V)作为提取溶剂时，26种目标物回收率稳定，均能达70%～110%，因此选择该溶液作为最佳提取溶剂。

2.3 浓缩和净化方式的选择

除了提取效率，26种POPs的回收率还取决于浓缩和净化两个步骤。浓缩方法主要为旋转蒸发浓缩和氮吹浓缩，经试验比较，发现两种浓缩方式下的加标回收率结果相差不大，考虑到前者浓缩速度快，因此本文选择旋转蒸发浓缩。有机氯农药和多氯联苯测定常用的净化方式为固相萃取净化和浓硫酸净化，传统的浓硫酸净化去除脂类物质和色素等杂质效果显著，但其对硫丹、狄氏剂、异狄氏剂和艾氏剂等目标物的加标回收率影响较大，可能是由于浓硫酸的强氧化性导致上述物质回收率明显偏低。根据已有报道[16-18,20]，用于有机氯农药和多氯联苯的净化小柱主要包括弗罗里硅土固相萃取柱(Florisil)、硅胶固相萃取柱(Si)和氨基固相萃取柱(NH2)。3种固相萃取柱对回收率的影响如图2所示。由图2可知，采用硅胶固相萃取柱净化时，硫丹I 和反式氯丹损失较大，回收率低于70%；使用弗罗里硅土固相萃取柱时，目标物回收率较好，但存在背景干扰，平行样之间结果差异明显；使用氨基固相萃取柱时，基质净化效果好，杂质干扰小，得到的色谱图峰型较好，所有目标物的加标回收率均分布在78.0%～106.0%之间，可见其净化效果是3种固相萃取柱中最好的，因此选择氨基固相萃取柱作为稻田水产品中26种POPs的最佳净化方式。

2.4 线性范围与灵敏度

在优化条件下，对1.3中配制的系列混合工作溶液进行测定，以目标物的质量浓度(x，μg/L)为横坐标，定量离子峰面积(y)为纵坐标绘制标准曲线，得到26种POPs的线性方程。26种POPs在1～500 μg/L范围内线性良好，相关系数R2≥0.997。在鲤和克氏原螯虾空白样品中添加一定含量的26种POPs标准溶液，经过提取净化后上机测定，以不小于3倍信噪比(S/N≥3)确定方法的检测限(LOD)为0.20～1.00 μg/kg，以不小于10倍信噪比(S/N≥10)确定方法的定量限(LQD)为0.60～3.00 μg/kg(表2)。本方法不仅检测参数范围更广，同时方法检出限优于其他相关文献报道值，可保证稻田水产品中26种POPs残留的定性与定量检测。

表2 26种持久性有机污染物的线性关系、线性范围、相关系数、检测限与定量限Tab.2 Regression equations, linear ranges, correlation coefficients,limits of detection (LODs) and limits of quantitation (LQDs) for the 26 POPs

2.5 方法的精密度与回收率

以稻田养殖鲤和克氏原螯虾空白样品为测试对象，进行低、中和高不同浓度水平的添加回收实验，按实验方法平行测定7次，26种POPs在鲤和克氏原螯虾中的平均添加回收率和相对标准偏差见表3。由表3可知，26种POPs在鲤中不同加标水平下的平均回收率为73.6%～115.0%，相对标准偏差(RSD)为3.29%～10.80%；在克氏原螯虾中的平均回收率为70.6%～106.0%，RSD为3.58%～10.90%，此方法具有较高的回收率和良好的精密度，能够满足稻田水产品中26种POPs残留检测的要求。

表3 26种持久性有机污染物在鲤和克氏原螯虾中的回收率及精密度Tab.3 Recoveries and RSDs of 26 POPs in Cyprinus carpio and Procambarus clarkii n=7

续表3，Tab.3 Continued

续表3，Tab.3 Continued

2.6 实际样品测定

采用本研究建立的方法对湖南、湖北采集的50例稻田养殖水产品(30例克氏原螯虾和20例稻花鲤)进行检测，所有样品中7种指示性多氯联苯均未检出，有机氯农药仅六氯苯、p,p′-DDE和p,p′-DDD有一定浓度的检出，检出率分别为20.1%、86.7%和11.2%，含量范围分别为六氯苯：ND～5.35 μg/kg；p,p′-DDE：ND～6.03 μg/kg；p,p′-DDD：ND～6.89 μg/kg，上述检出范围均远低于国家标准最大残留限量要求的500 μg/kg[21]。因此，本次监测的稻田养殖水产品中的农药残留量不会对消费者健康构成显著风险。阳性鲤样品、阳性克氏原螯虾样品及26种持久性有机污染物标准溶液样品(10 μg/L)总离子流图见图3。

3 结论

本研究采用固相萃取法对样品净化，建立了气相色谱-串联质谱同时测定稻田水产品中26种持久性有机污染物的方法。水产品中目标物的检测限为0.20～1.00 μg/kg、定量限为0.60～3.00 μg/kg，平均添加回收率均在70.0%～120.0%之间。本方法操作简便，灵敏度高，回收率和稳定性均能满足检测要求，对于水产品中有机氯农药和多氯联苯同时快速测定有借鉴作用。