气相色谱-质谱法测定土壤中17种有机磷农药

谭松林，袁姁，邓泽，钱一凡，张海军，黄杉，权秋梅

(1.四川省南充生态环境监测中心站，四川 南充 637000； 2.西华师范大学环境科学与工程学院，四川 南充 637000)

0 引言

有机磷类农药，因其成本低、种类多、药效高被广泛使用。有机磷农药通过抑制生物体内乙酰胆碱酯酶，具有致突变性、致癌性、细胞毒性、基因毒性或免疫毒性等特点[1-2]。相关研究表明，有机磷农药施用后仅有1%发挥作用，其余均残留在环境介质中[3-4]。土壤是污染物的重要储存场所，在农业生产过程中农药施用、污水灌溉或大气沉降活动都会引起有机磷在土壤中积累[5]。土壤中残留的有机磷会在动植物体内累积，通过食物链进入人体，增加癌症、白血病等多种疾病的患病风险，某些种类有机磷农药还可在人体内转化为某种持久性有机污染物[6-7]。

已有相关研究采用固相萃取和气相色谱-质谱联用技术对蔬菜、水体和土壤中有机磷残留进行测定[8-11]，表明通过固相萃取浓缩能够有效地对有机磷进行定量分析。目前国内已有的研究和相关技术标准中，并没有同时囊括我们选定的17种有机磷农药。因此，我们将建立并验证气相色谱-质谱法同时测定土壤中17种有机磷农药的方法，对研究土壤中农药的污染水平、评价土壤环境质量具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 实验仪器

本研究使用主要仪器设备如下：Agilent 7890A- 5975C型气相色谱质谱仪；Thermo Fisher ASE-150快速溶剂萃取仪；Biotage Turbo Vap Ⅱ型自动氮吹浓缩仪；HP-5MS型色谱柱，30 m×0.25 mm×0.25 μm。

1.2 实验试剂

有机磷混合标准溶液：含敌敌畏、速灭磷、氧化乐果、内吸磷、灭克磷、治螟磷、甲拌磷、乐果、二嗪农、乙拌磷、甲基对硫磷、马拉硫磷、毒死蜱、对硫磷、水胺硫磷、杀扑磷、三硫磷。

替代物：2-氟联苯、对三联苯-d14。

内标物：萘-d8，苊烯-d10，菲-d10，䓛-d12。

其他：正己烷(农残级)、丙酮(农残级)、乙酸乙酯(农残级)、硅藻土(AR)、石英砂(AR)、弗里罗硅土小柱(1 000 mg/6 mL)、高纯氮(纯度≥99.999%)和高纯氦(纯度≥99.999%)。

2 样品前处理过程

2.1 样品萃取

用石英砂代替土壤样品，称取10.0 g石英砂、5.0 g硅藻土于研钵中，搅拌均匀后用专用漏斗转移至34 mL萃取池中，萃取池底部装有玻璃纤维滤膜，向萃取池中加入所需浓度的标准样品和替代物，用快速溶剂萃取仪进行萃取，60 mL玻璃瓶收集萃取液。萃取溶剂为正己烷∶丙酮(1∶1，体积比)；载气压力：0.8 MPa；萃取温度： 100 ℃；萃取池压力：10 MPa；预加热平衡时间：3 min；静态萃取时间：5 min，萃取次数：3次。

2.2 样品浓缩

将收集到的萃取液用自动氮吹浓缩仪浓缩，浓缩过程中用正己烷∶丙酮(1∶1，体积比)洗涤氮吹瓶壁3次，最终浓缩至1.0 mL待净化。

2.3 样品净化

(1)活化：选择1 000 mg/6 mL的弗罗里硅土柱，用正己烷活化小柱，上样前保持小柱湿润。

(2)上样：将样品转移至柱内，润洗样品管的淋洗液也全部转移至小柱上。

(3)洗脱：用15 mL正己烷-乙酸乙酯(1∶1，体积比)的混合液进行洗脱，收集洗脱液并氮吹浓缩至1.0 mL，少量正己烷-乙酸乙酯(1∶1，体积比)混合液润洗氮吹瓶内壁，再次浓缩至0.5 mL，转移至进样瓶中，向进样瓶中加入10.0 μL浓度为100 mg/L的内标溶液，最后用正己烷-乙酸乙酯(1∶1，体积比)混合液定容至1.0 mL，待上机检测。

3 仪器条件

3.1 色谱条件

气相色谱参考条件：程序升温：40 ℃保持1 min，以30 ℃/min升温至130 ℃，再以20 ℃升温至200 ℃保持3 min，以20 ℃/min升温至220 ℃保持8 min，以20 ℃/min 升温至280 ℃保持5 min。进样口温度：220 ℃； 进样方式：分流进样；分流比：10∶1；进样量：1.0 μL；载气：氦气；流速：1.4 mL/min。

3.2 质谱条件

EI源，离子源温度230 ℃，接口温度280 ℃，四级杆150 ℃。离子化能量：70 eV；扫描方式：选择离子扫描方式(SIM)，扫描方式(SCAN)用于定性参考，溶剂延迟时间：4.5 min[12]。

4 方法验证部分

4.1 总离子图及方法检出限

采用市售有证标准物质和替代物配制浓度为0.0 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、8.0 mg/L的校准序列，内标浓度为1.0 mg/L，使用上述仪器条件进行分析，计算在此方法下的平均响应因子相对标准偏差。

总离子流图如图 1 所示，化合物峰形良好。如表 1所示，17 种有机磷的标准曲线在0.0～8.0 mg/L的浓度范围内，其浓度比与响应比均呈现出较低的相对偏差。目标化合物相对响应因子的相对偏差为8.0%～18.4%，相对偏差均小于20%，满足此类标准的相关要求[12]。

图1 17种有机磷、2种替代物及4种内标标准品的总离子流图

表1 17种有机磷农药响应因子相对标准偏差、 检出限及测定下限

称取10.0 g石英砂代替土壤，加入标准物质制备7份土壤中有机磷农药含量为0.1 mg/kg的样品，并加入5.0 g硅藻土，经上述条件进行萃取、净化和浓缩，按式(1)进行分析计算：

式中：MDL为方法检出限；S为7次平行测定的标准偏差。

经分析计算，17种有机磷农药的检出限在0.01～ 0.05 mg/kg范围内，以4倍检出限作为测定下限，由表1可知其检出限较低，这相较于王威等[13]对有机磷农药的定量分析更为灵敏。

4.2 空白实验

用10.0 g石英砂代替实际土壤制备6份空白样品，按照土壤样品分析全过程进行前处理，结果表明在有机磷的保留时间处未发现定性定量离子，说明有机磷没有被检出，整个实验过程未引入干扰杂峰。

4.3 回收率和精密度

为评价方法的稳定性，分别称取10.0 g石英砂代替土壤，加标制备3个浓度水平为0.1 mg/kg、0.3 mg/kg、0.6 mg/kg的样品各6个，按照上述条件进行萃取、净化和浓缩，并加入内标，测定其加标回收率和相对标准偏差。如表2所示，在3种不同加标条件下，其回收率(Recovery)分别为55%～139%、63%～140%和57%～133%，相对标准偏差(RSD)分别为3%～16%、6%～18%和2%～15%，这与饶竹、陈刁丽等研究结果相类似[14-15]，说明在不同加标条件下，其回收率和精密度均满足标准中的相关规定，则表明该方法可满足对不同浓度的有机磷农药残留进行测定的要求，正确度和精密度高，符合分析测试的要求。

表2 回收率和精密度

5 结语

建立了一种加速溶剂萃取-固相萃取净化-气相色谱-质谱法同时测定土壤中17种有机磷农药的分析方法，该方法同时测定化合物种类多、操作简单快速、准确度高、精密度好，对环境的污染和人体的危害程度小，可满足土壤样品的日常检测分析，为实验室人员提供科学的分析依据，符合实验室质量控制要求。