超高效液相色谱-串联质谱法快速测定水中农药和苦味酸

刘喜珍

(国家城市供水水质监测网长沙监测站，湖南 长沙 410015)

环境水体安全备受社会关注，我国是农药的生产和使用大国，环境中的农药残留问题尤其需要重视[1]，以2,4-滴、灭草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹等为代表的杀虫剂和除草剂是国内使用较多的农药之一[2]，它们的过量使用会对水源水造成污染，被人体摄入后，将对身体健康造成极其不利的影响。同时，我国也是苦味酸(2,4,6一三硝基苯酚)的使用大国，苦味酸广泛应用于燃料、炸药、火柴、制药和皮革等工业，长期接触可引起头晕、头痛、恶心、 呕吐、腹泻、发热和食欲减退等症状。因此，我国的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)和《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)对常用农药和苦味酸做了限值规定。目前，针对水中2,4-滴、灭草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、乐果、敌百虫、内吸磷、苦味酸常用的分析方法有气相色谱法[3]、气相色谱质谱法[4-5]、高效液相色谱法[6-7]、高效液相色谱串联质谱法[8-11]等。而现有的高效液相色谱串联质谱法均需在流动相中加酸碱盐来调节峰形和灵敏度，容易导致酸碱盐的残留问题，同时现有的方法均不能对苦味酸和农药进行同时测定，这些物质在实际检测过程中需要采用不同的方法进行分析，耗时费力，效率不高。本方法采用直接进样，可在13 min内实现苦味酸与8种农药的同时测定，流动相仅需要用到乙腈和超纯水，操作简单，选择性强，灵敏度高，定性定量准确可靠，适用于地表水和饮用水中农药和苦味酸的快速分析。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

乙腈、甲醇为色谱纯(经0.22 μm滤膜过滤)；超纯水；2,4-滴、灭草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、乐果、敌百虫、内吸磷、苦味酸标准品；氮气(纯度99.999%，由氮气发生器提供)；氩气(纯度99.999%)。

Thermo超高效液相色谱-串联四级杆质谱联用系统；Milli-Q Gradient A10型超纯水系统；一体式氮气发生器。

1.2 色谱和质谱条件

Hypersil GOLD(50 mm×2.1 mm×3 μm)色谱柱，流动相：A超纯水，B乙腈；梯度洗脱，总流速为0.35 mL/min，先以A:B为95:5保持3 min，再改变至70:30，保持2 min，再逐步改变至A:B为5:95保持3 min，最后调节A:B为95:5保持3 min；柱温35 ℃；进样量10 μL。

质谱离子源：HESI；鞘气压力：37 arb；辅助气压力：12 arb；离子传输毛细管温度：300 ℃；雾化温度：350 ℃；喷雾电压：(+)3500 V，(-)3000 V；碰撞气压力：1.5 arb。采用多反应监测模式(MRM)检测。

1.3 水样的保存

水样用2 L棕色磨口玻璃瓶采集，24 h内进行分析。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的选择

2.1.1 流动相的选择

在地表水、出厂水中各加入一定浓度的2,4-滴、灭草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、乐果、敌百虫、内吸磷、苦味酸9种标样，以该两种加标水样为分析对象，考察甲醇、乙腈两种有机溶剂分别与水以一定比例作为流动相的色谱分离效果。结果发现：当采用甲醇与水为流动相时，灭草松底部峰形较宽、2,4-滴和苦味酸的峰形开叉，无法准确定量，并且随着物质浓度的降低，这种现象愈加明显；通过调节甲醇与水的配比以及改变洗脱模式，仍然不能解决峰开叉的问题。当采用乙腈与水为流动相时，各物质峰形有明显改善，调节流动相的配比、选择恰当的洗脱模式，能使各物质都有较好的峰形和响应。

2.1.2 洗脱模式的选择

鉴于分离的物质较多，等度洗脱会导致各物质保留时间相近或分离时间较长。实验采取梯度洗脱模式，先将流动相乙腈(B相)的比例逐步提高再进行条件优化。实验发现，2,4-滴、灭草松、苦味酸3种物质在流动相比例保持不变时出峰峰形最好，而内吸磷在乙腈比例逐步提高过程中出峰峰形最佳，其他物质峰形均不受流动相比例变化影响，因此，最终确定梯度洗脱模式见表1，保持30%的乙腈比例，待2,4-滴、灭草松、苦味酸3种物质出峰后再缓慢提高乙腈比例到95%，使内吸磷在此过程中出峰，该条件下各物质分离效果较好，且峰形尖锐，无分叉和拖尾现象。

表1 梯度洗脱方式Table 1 Mode ofradient elution

2.2 质谱条件的选择

设置液相流速后，分别配制1 mg/L 2,4-滴、灭草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、乐果、敌百虫、内吸磷、苦味酸的标准溶液，不经过色谱柱直接进质谱对化合物条件进行逐个优化，通过调整离子源参数，使目标化合物信号强度达到1e6以上，最终确定离子源参数如下：鞘气压力为37 arb；辅助气压力为12 arb；离子传输毛细管温度为300 ℃；雾化温度为350 ℃；喷雾电压为(+)3500 V，(-)3000 V；碰撞气压力为1.5 arb。同时确定各物质的扫描方式、母离子、子离子、定量子离子、管透镜电压，详见表2 目标化合物的多反应监测(MRM)参数。

表2 目标化合物的MRM参数Table 2 MRM Parameters of target compounds

2.3 线性范围和测定下限

本实验采用外标法依据各化合物定量子离子的峰面积来定量。将灭草松、2,4-滴、阿特拉津、呋喃丹、乐果、甲萘威、敌百虫、内吸磷、苦味酸标准物质用初始流动相配制成系列复合标准工作溶液，灭草松、2,4-滴、乐果、甲萘威、苦味酸的浓度范围均为5～50 μg/L，阿特拉津浓度范围为0.5～3.0 μg/L、呋喃丹1.0～10 μg/L、敌百虫10～50 μg/L、内吸磷15～50 μg/L。本实验复合标准工作溶液共配制6个浓度点，各浓度点分别抽取10 μL在超高效液相色谱-串联质谱仪上进样分析。以各化合物含量为横坐标，峰面积为纵坐标进行回归处理，得到各目标化合物的回归方程及相关系数见表3。

本实验按照美国EPA的规定，配制相当于检出限浓度1～3倍的标准溶液重复测定7次，计算标准偏差及检出限，再以四倍检出限作为测定下限。计算公式为：MDL(检出限)=3.14×SD(7次测定的标准偏差)，RQL(测定下限)=4×MDL(检出限)。经实验得到各目标化合物的测定下限见表3。

表3 各目标化合物分析方法的回归方程及测定下限Table 3 The regression equation and minimum detection concentration of target compounds

2.4 回收率和精密度

表4 各目标化合物分析方法的回收率、精密度及 实际样品测定Table 4 The percent recovery and relative standard deviation of target compounds actual water samples’ determination

对湘江源水和出厂水进行实际样品测定和加标回收实验，湘江源水和出厂水均未检出目标化合物。于源水和出厂水中分别加入高、低浓度的目标化合物，重复测定7次，计算其相对标准偏差及回收率，实验结果见表4。结果表明，9种目标化合物的相对标准偏差在0.7%～4.5%，加标回收率在75.7%～99.7%之间，证明本方法的精密度和准确度均能满足实际样品的分析要求。

3 结 论

本文建立了直接进样法测定地表水和饮用水中苦味酸和8种常用农药的超高效液相色谱串联质谱法，方法测定下限远低于《地表水环境质量标准》、《生活饮用水卫生标准》中的限量值。该方法灵敏度高、精密度好，操作简便快捷，样品经0.22 μm滤膜过滤后直接上机检测，无需萃取、浓缩等前处理过程；流动相为乙腈和超纯水，无需加入酸碱盐调峰形和灵敏度，可以避免酸碱盐的残留的问题。总体而言，该方法操作简单，适用性强，具有较高的回收率、灵敏度和精密度，适用于地表水和饮用水中农药和苦味酸的快速分析。