固相萃取-气相色谱法测定地表水中3种有机磷农药*

王洁屏，童 群，施 思，金丹娟，何 欢

（杭州市临安生态环境监测站，浙江 杭州 311300）

全世界范围内，农药的研究及使用至今已经长达70年，而其中有机磷农药在世界农药研究史上发挥了重要的作用[1,2]。由于有机磷具有广谱性、高效性、价格低廉及见效快等特点，使之广泛应用于农林牧副渔的病虫害防治工作[3,4]。目前，我国市面现存的有机磷农药产品已超过数十种，这些有机磷农药的过度过量使用，会使得其残留于农作物、土壤及空气中，并通过径流和沉降作用进入地表水、地下水及海洋中，威胁自然生态环境[5-7]。因此，生态环境主管部门，卫生疾控主管部门对自然水体中有机磷农药含量管控日趋严格。

自然水体中有机磷农药的常用检测方法有生物传感器法（biosensor）、气相色谱-质谱联用法（GCMS）、气相色谱法（GC）及液相色谱法（LC）[8-11]，其中色谱法由于具有灵敏度较高、测定结果准确及可以快速检测多批样品的特点，广泛应用于有机磷农药的定性定量分析中[12,13]。而色谱法主要缺点为预处理过程操作繁琐，其中涉及的预处理步骤如提取、纯化、浓缩等实验操作对仪器操作人员的专业素养要求较高，实际使用过程中仪器分析所得的样品回收率及检测精度并不理想[14]。此外，由于多数有机磷具有热稳定性较差的特点，使用传统提纯方法，会造成待测目标物质的损失，需要建立一种方法来优化传统的萃取预处理方法，以保证检测精度[15]。本文选用66889-U型固相萃取膜来对地表水中有机磷进行分离提纯，随后使用丙酮溶液对样品进行解析，讨论萃取介质的选择、反应环境溶液pH值、进样流速及进样体积等实验条件对样品回收率的影响，以期为地表水中有机磷农药监测方法提供技术参考。

1 实验部分

1.1 仪器、材料与试剂

TRACE-1300系列模块化气相色谱仪（赛默飞仪器有限公司）；SBEQ-CP0503膜片式固相萃取装置（上海安谱仪器有限公司）；Empore 66889-U型固相萃取膜（47mm，北京豫维科技有限公司）；Phoenix-15PRO型超纯水仪（南京双雪分析仪器有限公司）。

有机磷混合标准储备溶液（24组分，编号152-02932，上海甄准生物标准品公司）；此外实验所用甲醛、丙酮、NaOH及Na2SO4·9H2O均为优级纯,国药试剂有限公司；实验所用超纯水均制备于Phoenix-15PRO型超纯水仪。

实验水样取自临安市内的湖水、河涌水及景观池塘，依照标准《生活饮用水标准检验方法·水样的采集与保存》GB/T 5750.2-2006采集表层水样，每类水样均采集2L，在实验室于4℃条件下保存备用。

1.2 实验方法

1.2.1 样品预处理 先使用30mL的20%丙酮溶液活化固相萃取膜片，随后取500mL待测样品，于样品中加入HCl或NaOH溶液来调节溶液pH值，随后加入5mL的20%甲醇溶液并使用磁力搅拌器混匀。待样品溶液混合均匀后，使用进样泵将样品溶液以一定流速通过萃取膜，待样品完全经过萃取膜后，使用5mL的20%丙酮对萃取膜进行富集，收集洗脱，保存待测。

1.2.2 色谱分析 实验中采用DB17色谱柱（型号30m×0.25m，0.25μm）；进样口温度控制在220℃，进样量1μL，不分流，色谱柱升温程序见表1。

表1 色谱柱温控程序Tab.1 Temperature control procedure of chromatographic column

2 结果与讨论

2.1 方法条件优化

2.1.1 萃取介质的选择的影响 由于不同材质制备而成的固相萃取介质对有机磷的萃取回收率各不相同，因此，设计实验探究以常用的C18固相萃取膜和66889-U型固相萃取膜作为萃取介质时，甲拌磷、百治磷和敌杀磷等3类有机磷的加标回收率变化情况，实验结果见图1。

图1 萃取介质对方法回收率的影响Fig.1 Influence of extraction medium on method recovery

由图1可知，66889-U型固相萃取膜相较于C18固相萃取膜具有更好的回收率，这可能由于66889-U型固相萃取膜主要成分为苯乙烯聚合物，对于有机磷这类具有亲水基团的化合物具有较好的保留特性，因此，使用66889-U型固相萃取膜进行萃取时，甲拌磷、百治磷和敌杀磷这3类有机磷回收率在90.5%～95.3%之间。综合考虑，选择66889-U型固相萃取膜作为本方法的萃取介质。

2.1.2 溶液pH值的影响 由于有机磷农药中具有在强碱性环境或强酸性环境条件下易变性的基团，因此，对反应溶液的pH值控制尤为重要。本实验探究当溶液pH值变化时，有机磷溶液加标回收率的变化情况，结果见图2。

图2 反应pH值对有机磷加标回收率影响Fig.2 Effect of pH value on recovery of organophosphorus

由图2可知，随着pH值的不断升高，各有机磷的加标回收率不断上升，当pH值为7时，方法加标回收率达到最高值，而溶液pH值大于7时，各有机磷的加标回收率有所下降。同时，自然水体pH值处于7附近，不需要调节样品pH值，对检测过程而言不失为最佳选择。因此，本研究的最优pH值为7。

2.1.3 进样流速的影响 样品流速可决定样品在萃取装置中的停留时间，因此，控制反应进样流速分别为25、50、75、100、125mL·min-1时，探究进样流速变化时对各有机磷的加标回收率的影响，结果见图3。

图3 进样流速对有机磷加标回收率的影响Fig.3 Influence of injection velocity on the recovery rate of organophosphorus

由图3可知，当进样流速小于等于100mL·min-1时，进样流速的变化对样品回收率的影响不明显，而当进样流速大于125mL·min-1时，各有机磷的加标回收率呈下降趋势，因此，基于节约实验时间的角度考虑，本研究选择样品最优进样流速为100mL·min-1。

2.1.4 进样体积的影响 进样体积的大小同样影响着检测精度，当进样体积过小时，测得的样品浓度代表性较低，而当进样体积过大时，会使得萃取膜所富集的目标污染物超过自身最大容量，从而使得样品无法完全富集。因此，控制反应进样体积分别为300、400、500、600、700mL时，探究进样体积对各有机磷的加标回收率的影响，结果见图4。

图4 进样体积对有机磷加标回收率的影响Fig.4 Influence of injection volume on the recovery rate of organophosphorus

由图4可知，当进样体积为400mL时，各有机磷具有最高的加标回收率，而进样体积大于400mL时，样品加标回收率逐渐下降，因此，本研究选择最优进样体积为400mL。

2.2 线性条件及检出限

使用20%的丙酮溶液将有机磷混合标准储备溶液稀释呈浓度梯度为1、5、10、25、50、100、200和500μg·L-1的有机磷混合标准工作溶液，随后使用1.2项的方法进样检测。再以进样浓度为X轴，所测得的峰面积为Y轴以绘制标准曲线。并依照《水质28种有机磷农药的测定气相色谱-质谱法》（HJ 1189-2021）中规定的检出限及测定下限的测定方法来评估方法灵敏度，实验结果见表2。

表2 方法线性条件及检出限Tab.2 Linear conditions and detection limits of the method

由表2可知，本方法在5～500μg·L-1的线性范围内线性良好，所得检出限也可满足检测需求。

2.3 精密度及准确度

按1.2的方法对10μg·L-1的有机磷混合标准工作溶液重复检测7次，以计算方法的相对标准偏差值RSD，由实验结果可知，甲拌磷、百治磷和敌杀磷测定值的RSD分别在1.43%～4.56%、3.66%～5.64%、2.87%～4.91%之间，表明方法具有良好的精密度。

随后取湖水测定其中有机磷含量，并添加不同浓度的标准溶液，以计算方法加标回收率，实验结果见表3。

表3 加标回收率Tab.3 Standard addition recovery

由表3可以看出，甲拌磷、百治磷和敌杀磷等待测物的加标回收率范围为95%～105.6%，表明方法具有良好的准确度。

2.4 实样测试

使用本方法测定临安市内的湖水、河涌水及民用池塘中甲拌磷、百治磷和敌杀磷的含量，结果见表4。

表4 实际样品测定结果（μg·L-1）Tab.4 Determination results of actual samples（μg·L-1）

由表4可知，实验样品中均可以测得甲拌磷、百治磷和敌杀磷，而整体含量均未超过标准GB 38383-2002《地表水环境质量标准》的限值要求。

3 结论

本方法基于66889-U型固相萃取膜来对地表水中有机磷农药进行固相萃取富集，并使用气相色谱测定其含量。样品富集过程中主要使用丙酮溶液直接对固相萃取膜进行溶解操作，整个过程中不涉及溶液转移及待测物浓缩的过程，以尽量减少待测目标物质的损失。环境溶液pH值为7、进样流速100mL·min-1及进样体积400mL时，样品加标回收率达到最高值。甲拌磷、百治磷和敌杀磷标线方程分别为y=4.115×104x-1.223×102、y=2.496×104x-3.442×102和y=3.781×104x+1.057×102，线性相关系数良好（r＞0.999），检出限和测定下限分别为0.01和0.03μg·L-1，相对标准偏差RSD为1.43%～5.64%，加标回收率为95%～105.6%。本方法具有良好的线性及灵敏度，且方法精密度和准确度均能满足检测需求，表明该方法可良好地应用于地表水中有机磷的检测，具有推广应用价值。