气相色谱质谱法检测灌溉地表水中5种杀菌剂残留

杨 彬， 吴 伟， 石俊永

(1. 河北省沧州生态环境监测中心，河北 沧州 061000; 2. 沧州燕赵环境监测技术服务有限公司，河北 沧州 061000)

0 引 言

白粉病是由白粉病菌引起，主要危害小麦、大麦等粮食作物，以及葡萄、苹果、黄瓜等经济作物，自作物幼苗到结果均可能发病[1]。氟硅唑、苯醚甲环唑、氟菌唑、氯苯嘧啶醇和嘧菌酯等杀菌剂在我国常用于防治白粉病[2-3]，据实验统计，杀菌剂在喷洒、涂膜等过程中，实际起作用的仅约10%～ 20%，大部分的杀菌剂随着雨水、淋洗等进入到地表水环境中，尤其是农作物灌溉地表水中残留浓度较高，人畜误食用被污染的地表水，会导致腹泻、呕吐等症状[4-5]。因此灌溉用地表水中杀菌剂残留已成为学者关注的话题，通过监测灌溉用地表水中杀菌剂残留，可以了解当地白粉病和地表水污染情况，有方向的指导农业投入品的使用[6-8]。

灌溉地表水中杀菌剂残留的检测方法，主要有：色谱法和质谱法，色谱法分为GC法和HPLC法，质谱法分为GC-MS/MS法和HPLC-MS/MS法等[9-15]。GC法和HPLC法，专属性相对较差，易出现假阳性的检测结果，且灵敏度相对较差，不适用于地表水中痕量杀菌剂残留的检测；HPLC-MS/MS法，专属性好，但对于沸点较低的杀菌剂如氯苯嘧啶醇、苯醚甲环唑，灵敏度较差；GC-MS/MS法，相比较HPLC-MS/MS法操作更为简便，不仅专属性好，且对于低沸点的杀菌剂灵敏度更高。实验开发研究一种QuEChERS法-GC-三重四级杆串联质谱法检测灌溉地表水中常用的5种防治白粉病用杀菌剂残留的分析方法。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 仪器

气相色谱-三重四级杆质谱仪：岛津2010 plus型，配备柱温箱、自动进样器、TQ 8040型质谱检测器（日本岛津科技公司）；毛细管色谱柱：HP-5 MS质谱专用柱 (30 m×0.25 mm，0.25 µm，美国安捷伦科技公司）；电子天平：XS 205型（精度：万分之一，瑞士梅特勒科技公司）；水浴氮吹仪：JC-WD-24S型(青岛聚创环保集团有限公司)。

1.1.2 标准物质和试剂

氟硅唑（产品编号：GBW(E)081710）、苯醚甲环唑（产品编号：GBW(E)081913）、氟菌唑（产品编号：BWQ8059-2016）、氯苯嘧啶醇（产品编号：GBW(E)082754）和嘧菌酯（产品编号：GBW(E)082390），质量浓度为100 µg/mL（农业部环境保护科研监测所）；N-丙基乙二胺 (PSA)、C18 (天津博纳艾杰尔科技公司)；净化包（1 g MgSO4, 500 mg PSA 和 500 mg C18）（浙江合谱试剂公司）；乙腈、乙酸乙酯、丙酮、甲醇：色谱纯（美国Tedia试剂公司）；无水MgSO4，冰醋酸、乙酸钠等：分析纯（国药集团上海化学试剂厂）。

1.2 溶液配制

1.2.1 标准储备溶液的配制

取氟硅唑（100 µg/mL）、苯醚甲环唑（100 µg/mL）、氟菌唑（100 µg/mL）、氯苯嘧啶醇（100 µg/mL）和嘧菌酯（100 µg/mL）标准溶液，分别精密量取 1.0 mL，置同一个10 mL容量瓶中，加丙酮定容至刻度，摇匀，即得。氟硅唑、苯醚甲环唑、氟菌唑、氯苯嘧啶醇和嘧菌酯质量浓度均为10.0 µg/mL。

1.2.2 标准曲线系列溶液的配制

取1.2.1项下标准储备溶液，分别精密移取一定量，配制含氟硅唑、苯醚甲环唑、氟菌唑、氯苯嘧啶醇和嘧菌酯质量浓度依次为：0.04，0.1，0.5，1.0，4.0，8.0 µg/mL的系列标准溶液，加丙酮定容至刻度，摇匀，即得。

1.2.3 样品溶液的配制

随机采集2.0 L灌溉地表水样品，除去表面悬浮物，滤纸过滤，弃掉初滤液，取续滤液，于棕色瓶中储存（如需过夜，则储存于2～ 8 ℃环境中）。

1）QuEChERS法

提取和净化：量取预处理后的水样100 mL，置旋转蒸发仪减压浓缩至近干（温度控制50 ℃）。再用 30 mL 1% 的冰醋酸-乙腈溶液（V∶V=1∶1）分 3次溶解残渣，合并溶解液至50 mL离心管中；在离心管中加入2.0 g乙酸钠、5.0 g硫酸镁进行提取，涡旋3 min后，置高速冷冻离心机中离心 5 min（10000 r/min），取出；将离心后的上清液全部转移至 25 mL 净化管（1 g MgSO4、500 mg PSA 和 500 mg C18）中，涡旋 2 min 后，置冷冻离心机中离心 5 min（10000 r/min）；将离心后的净化液转移至刻度试管中，氮吹至近干（控制水浴温度：45 ℃），加丙酮 1.0 mL溶解残渣，涡旋 1 min 后，0.22 µm 滤膜过滤，即得样品溶液。

2）固相萃取法

取采集后的水样，加酸（0.1 mol/L的盐酸）或碱（0.1 mol/L 的氢氧化钠）将水样调至中性（pH7.0）；取HLB固相萃取柱，分别用10 mL纯化水、10 mL甲醇、10 mL乙酸乙酯活化；再取预处理好的地表水样 500 mL，过柱流量为 15 mL/min；再用 15 mL丙酮洗脱，收集洗脱液，置氮吹仪氮吹至近干，加丙酮 1 mL，涡旋 30 s，即得样品溶液。

1.3 实验方法

1.3.1 色谱参数

色谱柱：HP-5 MS质谱专用柱 (规格：30 m×0.25 mm，0.25 µm）；载气：高纯氦气（纯度≥99.9999%）；流量：1.2 mL/min；进样口温度：230 ℃；不分流进样；进样量1 µL。升温程序见表1。

表1 GC升温程序

1.3.2 质谱参数

开启质谱仪，过夜抽真空，用全氟三丁胺自动调谐仪器至最佳检测条件。调谐后质谱参数见表2。

表2 质谱仪参数

2 结果与讨论

2.1 前处理方法的确定

地表水样品中杀菌剂的含量极低，现阶段用于灌溉地表水中前处理方法有：直接浓缩法、固相萃取法和QuEChERS提取法等方法。直接浓缩法是将地表水样品置水浴锅或旋转蒸发仪中直接浓缩至一定体积上机检测的方法，此方法采用直接浓缩，地表水样品中含有的有机物、无机物等基质对待测杀菌剂会产生抑制或增强，导致检测准确度偏低。固相萃取法是通过固相萃取柱，对地表水样进行净化、富集、洗脱的方式进行，方法处理步骤冗长，净化、洗脱过程会造成待测物的损失，方法回收率偏低；QuEChERS提取法是近年来发展最为迅速的地表水样前处理方法，其具有试剂用量少，净化效果好，处理步骤简单等特点。实验通过比较上述3种前处理方法，最终确定选择QuEChERS提取法作为前处理方法。比较结果见表3。

表3 前处理方法准确度比较

2.2 MRM方法的建立

取氟硅唑标准溶液，精密移取1.0 mL，置20 mL容量瓶中，加丙酮稀释至刻度，制备1 mL溶液中含有氟硅唑5 µg/mL的单标溶液；取上述溶液，设置质谱仪采集模式为全扫描模式，得到氟硅唑母离子峰，再设置质谱仪采集模式为碎片离子扫描模式，即将氟硅唑母离子击碎，得到氟硅唑碎片离子，选择响应较高的3个碎片离子，其中1个作为定量离子，2个作为定性离子，再对选择的离子对进行碰撞电压、碰撞能量的优化，即建立氟硅唑的MRM方法；同法得到苯醚甲环唑、氟菌唑、氯苯嘧啶醇和嘧菌酯的MRM方法。质谱参数如表4所示，5种农药的典型图谱如图1所示。

表4 5种杀菌剂质谱参数

图1 5种农药典型标准图谱

2.3 曲线方程、检测限和范围

取1.2.1项下标准储备溶液，分别精密移取一定量，配制含氟硅唑、苯醚甲环唑、氟菌唑、氯苯嘧啶醇和嘧菌酯浓度依次为：0.04，0.1，0.5，1.0，4.0，8.0 µg/mL的系列标准溶液，加丙酮定容至刻度，摇匀，按1.3项下实验方法设置色谱、质谱条件，分别进样上述标准溶液，以各杀菌剂浓度为横坐标（x），与其对应的响应值为纵坐标（y），以3倍信号噪声比值（S/N）计算检测限。结果见表5。

表5 曲线方程、检测限和范围

2.4 加标回收试验

随机采集2.0 L灌溉地表水样品，于水样中定量加入已知浓度的氟硅唑、苯醚甲环唑、氟菌唑、氯苯嘧啶醇和嘧菌酯的标准储备溶液，后续按1.2项下溶液制备方法进行处理，在标准曲线范围内选择三水平浓度点（0.05，0.2，1.0 µg/mL）进行加标回收率测试，每个加标浓度点配制6份测试溶液，按1.3项下实验方法设置色谱、质谱条件，分别进样上述溶液，根据测定结果与实际加入量计算回收率，根据6次检测结果计算RSD。结果见表6。

表6 回收率试验结果

3 结束语

实验开发研究一种QuEChERS法-气相色谱质谱法检测灌溉地表水中常用的5种防治白粉病杀菌剂残留的分析方法，对实验的前处理方法进行了优化，确定QuEChERS法作为提取方法，针对待测目标物进行了多反应监测（MRM）方法的优化，考察了方法的线性曲线、检出限、重复性等，结果线性范围在0.04～ 8.0 µg/mL范围内，5种杀菌剂线性关系良好，检出限在0.010～ 0.024 µg/mL范围内，三水平加标回收率在87.4%～ 105.3%之间。实验结果证明，此方法检测速度快、准确性高、检测效率高，可以用于检测灌溉地表水中常见杀菌剂残留的监测，为指导当地农业投入品的使用提供技术参考。