全自动固相萃取-气相色谱-质谱法测定水中百菌清的含量

马 莹,刘 喜,马 超

(新疆维吾尔自治区生态环境监测总站,乌鲁木齐 830011)

百菌清被广泛应用于蔬菜、果树、豆类、水稻、小麦等热带农作物及森林多种作物病害的防治,对作物的真菌病害有良好的预防作用。国家标准GB 3838－2002«地表水环境质量标准»已将其列为应用水源地的测定项目之一,GB/T 5749－2006«生活饮用水卫生标准»和GB 3838－2002中对百菌清规定的统一限值是0.01 mg·L－1,同时规定的分析方法的检出限为0.000 4 mg·L－1。

百菌清的前处理方法有液液萃取法[1-5]、中空纤维膜液相微萃取法[6]、固相萃取法[7-8]、顶空固相微萃取法[9]等。仪器测定方法有附电子捕获检测器的气相色谱法[10]、气相色谱-质谱法[6-7,11]和液相色谱法[12]。其中,电子捕获检测器由于其高灵敏度,可以满足百菌清的检测,但也容易因杂质峰较多而产生干扰,当百菌清有检出时,需要用不同极性色谱柱定性确认以消除干扰;百菌清在液相色谱中响应不高,并且反向色谱中需要用到大量的有机溶剂,对环境不友好;气相色谱-质谱法灵敏度高,选择性好,适于环境中痕量百菌清的检测,检出限比附电子捕获检测器的气相色谱法更低,且不存在假阳性。本工作以4种类型水体为研究对象,通过优化前处理过程,提出了全自动固相萃取-气相色谱-质谱法测定百菌清含量的方法,可为控制水中百菌清的污染、方法测定提供技术支撑。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Fotector-08HT 型全自动固相萃取仪;Turbo Vap Ⅱ型样品浓度仪;TRACE 1310型气相色谱-质谱仪;HLB固相萃取柱(200 mg/6 mL);C18固相萃取柱(1 000 mg/6 mL)。

百菌清标准溶液:1 000 mg·L－1,BWQ7079-2016。

百菌清标准储备溶液:100 mg·L－1,移取1 000 mg·L－1百菌清标准溶液1.00 mL 置于10.00 mL棕色容量瓶中,用正己烷定容,现用现配。

内标储备溶液:氘代菲质量浓度为100 mg·L－1,CDAA-S-630030-KD。使用时用正己烷稀释至所需质量浓度。

质谱调谐溶液:十氟三苯基膦(DFTPP)质量浓度为1 000 mg·L－1。

氮气、氦气的纯度均不小于99.999%;二氯甲烷、甲醇、正己烷均为色谱纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱条件

TG-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25μm);不分流进样;进样量1.0μL;流量1.0 mL·min－1;柱升温程序:初始温度70 ℃,保持2 min;以速率30 ℃·min－1升温至220 ℃,保持3 min;以速率5 ℃·min－1升温至280 ℃,保 持5 min;以速率20 ℃·min－1升温至300 ℃。

1.2.2 质谱条件

电子轰击离子(EI)源;离子源温度230℃;四极杆温度150 ℃;传输线温度300 ℃;离子化能量70 eV。选择离子扫描模式;百菌清定量离子 质荷比(m/z)266,辅助定量离子m/z264,268,氘代菲定量离子m/z188,辅助定量离子m/z187。

1.3 试验方法

1.3.1 固相萃取柱的活化

依次用10 mL 二氯甲烷、10 mL 甲醇、10 mL水以约2 mL·min－1的流量通过C18固相萃取柱,保持柱床处于湿润和活化状态,待水剩约2 mL时,停止活化,保持柱头湿润。

1.3.2 水样的富集、净化与浓缩

取500 mL水样以约2 mL·min－1的流量通过活化后的固相萃取柱,再用10 mL水冲洗样品瓶内壁,一起富集,随后用氮气吹5 min,使柱子干燥。用12.0 mL 二氯甲烷冲洗样品瓶后洗脱固相萃取柱,洗脱液经无水硫酸钠干燥后收集于接收管中,通过K-D 氮吹浓缩器将二氯甲烷全部置换为正己烷,最终浓缩至1.0 mL,加入内标溶液(使内标质量浓度为100μg·L－1)至棕色样品瓶中,按仪器工作条件测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

按照仪器工作条件测定150μg·L－1百菌清标准溶液(含100μg·L－1内标),所得色谱图见图1。

图1 150μg·L－1百菌清标准溶液的色谱图Fig.1 Chromatogram of 150μg·L－1 chlorothalonil standard solution

2.2 前处理条件的优化

常用的有机污染物的固相萃取柱是C18柱(硅胶键合十八烷基填料,适用于非极性到中等极性化合物)、HLB柱(亲脂性二乙烯基苯和亲水性N-乙烯C18柱基吡咯烷酮单体聚合的填料,反向萃取,适用于非极性到极性化合物)[8]。试验考察了分别使用C18柱和HLB柱进行固相萃取时对加标样品(加标量为0.2μg·L－1)中百菌清回收率的影响。结果表明:使用HLB柱时,百菌清的回收率为70.5%～78.8%;使用C18柱时,百菌清的回收率为80.1%～103%,C18柱的选择性更强,具有富集和净化两个功能,所得回收率更为满意。因此,试验最终选择C18柱进行后续试验。

当上样速率为10 mL·min－1时,百菌清的回收率低,上样速率为2 mL·min－1时既满足了全自动固相萃取仪对流量的要求,又能得到较好的回收率。

洗脱溶剂的种类对固相萃取法的回收率有直接影响,由于百菌清属于弱极性化合物,为保证百菌清回收率及净化效果,应选择弱极性或中极性的洗脱溶剂。试验考察了正己烷、乙酸乙酯、乙腈、二氯甲烷、丙酮等5种洗脱溶剂对百菌清的回收率的影响。结果发现:使用二氯甲烷时,百菌清的回收率为90.1%;使用乙酸乙酯时,百菌清的回收率为55.0%;使用其他洗脱溶剂时,百菌清的回收率均小于10%。因此,试验最终选择二氯甲烷为洗脱溶剂。试验进一步考察了洗脱溶剂二氯甲烷的用量(2.0,4.0,6.0,8.0,10.0,12.0,15.0 mL)对百菌清的回收率的影响。结果表明:百菌清的回收率随着洗脱溶剂用量的增大而增大;当洗脱溶剂的用量不小于12.0 mL时,回收率不再变化。从环境友好和节省时间考虑,试验最终选择洗脱溶剂的用量为12.0mL。

2.3 标准曲线、检出限和测定下限

分别取适量的百菌清标准储备溶液,用正己烷逐级稀释,配制成质量浓度分别为5.00,10.0,25.0,50.0,125,250,500,1 000μg·L－1的百菌清标准溶液系列,加入内标溶液,使得内标质量浓度为100μg·L－1。按照仪器工作条件测定上述标准溶液系列,以百菌清的质量浓度为横坐标,以其对应色谱峰的峰面积和内标峰面积的比值与对应内标质量浓度的乘积为纵坐标建立两条标准曲线,分别用于定量分析百菌清质量浓度不大于100μg·L－1和大于100μg·L－1的样品。具体线性参数见表1。

表1 线性参数Tab.1 Linearity parameters

根据HJ 168－2020«环境监测分析方法标准制订技术导则»要求,按照样品分析的全步骤,对含量为预估计方法检出限3～5倍的样品进行n(n≥7)次平行测定。本试验选用加标量为0.020μg·L－1的空白加标样品作为检出限测定的样品,按照试验方法平行测定7 次,以t(n－1,0.99)×s[当n＝7 时,t(n－1,0.99)取值3.143,s为标准偏差]计算方法的检出限(3.143s),测定下限为检出限的4倍。结果表明,方法的检 出限为0.004 μg·L－1,测定下限为0.016μg·L－1。

2.4 精密度和回收试验

按照试验方法分别对百菌清质量浓度为0.020,0.100,0.250,0.800μg·L－1的空白加标样品(浓缩进样后质量浓度相当于10.0,50.0,125,400μg·L－1)进行6次平行测定,计算百菌清的回收率和相对标准偏差(RSD),结果见表2。

表2 精密度和回收试验结果(n＝6)Tab.2 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

2.5 样品分析

按照试验方法测定乌鲁木齐周边地表水、地下水、工业废水、生活污水等4 种类型水体。结果表明,地表水、地下水、工业废水、生活污水中百菌清的质量浓度均低于检出限。

对上述4种类型水体进行加标测定,每组样品做6个平行试验,加标量为0.050μg·L－1,计算百菌清的回收率和测定值的RSD,进一步验证方法的精密度和准确度。结果表明:地表水、地下水、工业废水、生活污水加标后的测定值依次为0.048,0.048,0.036,0.035μg·L－1;回收率依次为96.0%,96.0%,72.0%,70.0%;测定值 的RSD 依次为5.6%,3.5%,3.9%,3.4%。

本工作采用全自动固相萃取进行前处理,与气相色谱-质谱法联用,提出了测定水中百菌清含量的方法,其线性范围、精密度和可靠性均符合相关技术要求。方法简单、平行性良好,能够在短时间内实现样品批量处理,节约了分析人员的时间成本,提高了工作效率,为准确测定地表水中百菌清含量提供了一种简便、快捷、准确的分析方法,为环境有机污染物的风险评价奠定了坚实的基础。