固相萃取-气相色谱质谱法定量检测农耕土壤中4种农药残留

王美丽

（嘉兴市杭环检测科技有限公司，浙江 嘉兴 314200）

农作物在种植前后，为提高农作物的质量和数量，常施用杀虫剂、杀菌剂等，但在施用时一部分杀虫剂、杀菌剂未起到杀虫、除菌等的作用，而是随着空气、水系统、土壤吸附等，散落到农耕土壤中，对农耕土壤生态环境造成破坏[1,2]。人们误食用被污染的农作物果实，轻者会造成头晕等症状，重者可能导致呕吐、抽搐，甚至死亡等。除虫菊素I、除虫菊素II、肟菌酯和联苯肼酯是常用的杀虫、杀螨、除菌农药[3-5]，因此，加强对农耕土壤中除虫菊素I、除虫菊素II、肟菌酯和联苯肼酯的监控，对保护农耕土壤安全，合理指导农业用药等具有积极的作用。

经查阅相关文献发现，郭明程等研究了超高效液相色谱-串联质谱法测定肟菌酯和戊唑醇在稻田中的残留的分析方法；戴魏等研究了联苯肼酯在柑橘和土壤中的残留动态研究[6,7]。上述学者研究的对象均分别为稻田水和柑橘土壤，研究对象代表性不强，且研究的农药种类较少，不能更好的监测农作物种植土壤中农药残留的真实情况。实验建立自动固相萃取-气相色谱-三重四级杆串联质谱法定量检测农耕土壤中的除虫菊素I和除虫菊素II、肟菌酯和联苯肼酯的微量残留，结果证明，此方法具有高效、准确等特点，适用于农耕土壤中微量农药残留的监测。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

GC-2010型气相色谱（配备AOC-20i自动进样器 日本岛津公司）；TQ 8050型三重四级杆串联质谱仪（日本岛津公司）；HP-5MS型色谱质谱柱（Size：30m×0.25mm×0.25μm美国安捷伦公司）；CLEVER型 全自动固相萃取仪（上海屹尧科技有限公司）；NEVAP型24位氮吹仪（美国Organomation有限公司）；HLB固相萃取柱（500mg/6mL浙江合谱有限公司）；Florisil固相萃取柱（500mg/6mL浙江合谱有限公司）；C18柱（500mg/6mL浙江合谱有限公司）。

100μg·mL-1标准物质 除虫菊素I（CAS号：121-21-1）、除虫菊素II（CAS号：121-29-9）、肟菌酯（CAS号：141517-21-7）和联苯肼酯（CAS号：149877-41-8），均购于北京坛墨质检科技有限公司；

乙腈、丙酮、乙酸乙酯，均为色谱级，美国默克公司；NaCl（AR上海国药化学试剂公司）；纯化水（自制）。

1.2 仪器参数

GC-2010型气相色谱 进样口温度:230℃；进样体积：1μL；载气流量：1.8mL·min-1（恒线速度模式）；载气：高纯He；进样模式：250kPa高压进样；进样方式：不分流进样，2.0min后打开分流阀和隔垫吹扫阀。升温程序：初始温度60℃，以20℃·min-1升温速率升到180℃，保持3min，再以15℃·min-1升温速率升到260℃，保持8min。

TQ 8050型串联质谱 离子源：电子轰击源（EI）；轰击电压：70eV；接口温度:300℃；离子源温度:260℃；碰撞气：高纯Ar；检测器电压：相对于调谐+0.6eV；扫描方式：多反应监测模式（Multiple response monitoring，MRM）；溶剂延迟时间：3.5min；质量范围：45～450amu。

1.3 溶液配制

1.3.1 样品溶液 称取预处理后的土壤样品10g至50mL离心管中，加入NaCl 5g，10mL的纯化水润湿样品，20mL的乙腈溶液作为提取溶剂。混合的样品液强力振摇1min后超声30min，于离心机中以8000r·min-1离心3min。将10mL有机层转移至烧杯中，待净化。

净化 预先用丙酮5mL，乙酸乙酯溶液5mL活化HLB固相萃取柱，保持萃取柱湿润。将全部萃取液以5mL·min-1的速率通过净化柱后，用乙酸乙酯溶液润洗烧杯内壁并转移至净化柱。收集洗脱液并于水浴50℃N2吹至近干，乙酸乙酯定容至1mL，摇匀并转移至小进样瓶中，待进样色谱质谱系统。

1.3.2 标准曲线溶液 精密移取浓度均为100μg·mL-1的除虫菊素I、除虫菊素II、肟菌酯和联苯肼酯标准液适量，配制成浓度均为10μg·mL-1的混合标准溶液，即标准储备溶液。将该标准储备液用乙酸乙酯逐级稀释配制成质量浓度分别为0.01、0.05、0.1、1.0、2.0、5.0μg·mL-1的系列标准曲线溶液。将空白基质溶液N2吹干后分别加入1mL上述标准溶液，摇匀过微孔滤膜后转移至1mL进样瓶中，待进样气相色谱-质谱系统。

2 结果与讨论

2.1 质谱参数的优化

按1.2项下参数设置方法，待仪器稳定就绪后对质谱进行真空度测试及自动调谐，确保质谱真空度符合要求且仪器的灵敏度与分辨率调谐至最佳状态。以Q3SCAN模式对10μg·mL-1的混合标准溶液全扫描，得到4种农药的总离子流图和对应的母离子。将得到的化合物谱图与NIST谱库中标准质谱图进行对比，若两者的相似度达到95%以上，可确定该标准物质。对母离子进行二次扫描，得到对应的碎片离子。选择丰度比较高且无干扰的一对离子定量，另选择二对离子作为定性。运用GCMSsolution 2.7版本中的优化工具对碰撞电压进行再次优化，得到相应的优化曲线。最终确定各碎片离子的最佳CE电压和离子丰度比,保存相应的MRM方法。4种农药的的最佳质谱参数见表1，对应的色谱质谱图见图1。

表1 4种农药质谱参数Tab.1 Mass spectrum parameters of four pesticides

图1 4种农药残留的色谱质谱图Fig.1 Chromatogram and mass spectrum of four pesticide residues

2.2 基质效应的影响

气相色谱质谱检测农药残留时，基质效应一般会影响定量结果的准确性。基质效应是样品中的其它成分对待测物质产生的影响。土壤中含有大量的矿物质、动植物残体等有机物，基质较为复杂，有必要研究基质效应对土壤中农药残留的影响。本文研究比对了基质标准溶液（将标准溶液模拟和样品溶液相同的溶液环境）和乙酸乙酯溶剂配制的标准溶液校正已知浓度加标样品的检测结果。结果发现，基质标准溶液校正的检测结果和理论值最为接近，而纯溶剂配制的标准溶液校正的检测结果偏高。原因可能是基质标准溶液补偿了被土壤基质降解或吸附的农药含量，使色谱质谱响应值更趋近于真值。因此，为消除基质效应的影响，本文采取基质标准曲线法校准样品。

2.3 固相萃取柱的选择

固相萃取柱根据填料的不同，经常使用的有以C18为代表的硅胶填料柱，以弗罗里硅土（Florisil柱）为代表的无机填料柱以及以HLB为代表的有机填料柱。本文保持其它条件不变，考察以上3种不同填料的萃取柱对文中4种农残的萃取结果的影响。研究发现，采用C18柱时，农药的萃取回收率普遍偏低，可能因为硅烷化填料对农药的吸附作用较大；Florisil柱萃取时，除虫菊素II与肟菌酯出峰位置有干扰峰出现；HLB萃取时回收结果满意且4种农药的出峰位置无干扰。因此，本文选择HLB柱萃取样品。

2.4 线性关系

将1.4.2项下配制基质标准溶液各进样1μL，在色谱质谱系统的最佳条件下进行分析测试并采集相应的色谱质谱图。以除虫菊素I、除虫菊素II、肟菌酯和联苯肼酯4种农药相对应的二级定量离子扫描峰面积为纵坐标，对应的质量浓度为横坐标进行线性回归计算。以4种农药在空白土壤样品的低浓度（0.01mg·kg-1）加标回收的色谱峰响应值基础，定义3倍信号噪声的比值（S/N）对应的浓度为方法的检出限，10倍信噪比对应的浓度为方法的定量限，具体结果见表2。

表2 4种农药的曲线方程与检出限Tab.2 Curve equation and detection limit of four pesticides

2.5 回收率与精密度测试

取空白土壤基质样品，在最佳实验条件下进行加标回收测试。测试方案为设定低、中、高3个不同的浓度点（浓度分别为0.1、0.5、1.0mg·kg-1），每个浓度点的样品平行处理6份，测试6次测定结果的相对标准偏差，即精密度测试（表3）。

表3 加标回收和精密度测试结果（n=6）Tab.3 Results of standard addition recovery and precision test（n=6）

由表3可以看出，4种农药在3个浓度点的平均加标回收率均在86.8%～102.2%之间；精密度测试中相对标准偏差均小于5%。说明方法的回收率和精密度测试结果均符合农药残留分析测试的要求。

2.6 实际样品的检测

随机采集不同种植区域的多组农耕土壤样品，运用本文建立的方法进行分析测试。监测结果显示：茶叶和草莓种植土壤样品分别检出除虫菊素I（0.0038mg·kg-1）和除虫菊素II（0.0030mg·kg-1），检出结果在检出限附近，其它农药均未检出。

3 结论

本文采用全自动固相萃取装置对土壤中的除虫菊素I、除虫菊素II、肟菌酯和联苯肼酯进行富集、净化，利用气相色谱-三重四级杆质谱法进行测定，并考察了方法学中的回收率、精密度与检出限等。结果表明，该方法自动化程度高，准确性好，定性定量结果准确，避免假阳性样品的判断，适用于农耕土壤中微量农药残留的监测。