浅析气相色谱法检测农药残留提高分离度的方法

曹志玲

（滦平县农业农村局，河北滦平 068250）

色谱分离技术是利用样品中的不同组分在由固定相和流动相组成的体系中具有不同的分配系数，在采用流动相洗脱过程中呈现出不同的保留时间，从而实现分离。分离度（Resolution），又称为解析度、分辨率，表示色谱图中相邻两峰分离程度，定义为相邻色谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比[1]，用R表示。R越大，表明相邻两组分分离越好。通常R≥1.5称为完全分离。

气相色谱法是以惰性气体为流动相，利用混合物组分在两相间分配系数不同，从而对混合物中的目标物进行分离并定量的方法。流动相是运载样品流过整个检测系统的流体，气相色谱主要以氮气、氦气等气体作为流动相，适用于沸点较低、热稳定性好的中小分子化合物的分析。《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》（NY/T 761—2008）标准方法是以氮气为流动相的气相色谱法。使样本中所含的所有农药残留物质完全分离出来并被准确定量是检测的关键所在，因此，为了使检测结果更为准确可靠，检测者应尽可能提高目标物的分离度。

1 影响气相色谱分离度的因素

NY/T 761—2008气相色谱法检测有机磷、有机氯和拟除虫菊酯类农药残留时用氮气作为流动相，流动相不具有分离作用，但起到有运载样品分子的作用，试样中不同种的农药化合物成分的分离是靠程序升温完成的。影响气相色谱柱分离度的因素有以下几种。①载气：载气的种类、纯度、流速等都对分离度具有影响作用。②进样方式对分离度起着重要影响。③色谱柱：色谱柱的固定相种类、柱长、内径、固定液的液膜厚度等都对分离度的高低起到关键作用。④进样口的温度和色谱柱的温度及升温程序对色谱柱的分离效果起到至关重要的作用。⑤检测器的结构：农药组分经过色谱柱分离后，是在检测室中被检测的，因此检测室的结构对分离效果的影响也至关重要[2]。

2 提高农药组分分离度的方法

2.1 保证载气的纯度，控制载气流量

载气具有运载样品分子的作用，载气不纯会导致以下问题：①载气中若存在氧气，会使固定相被氧化，导致色谱柱损坏，使样品的保留值发生改变；②载气中若存在水，会使部分固定相或硅烷化担体发生水解，甚至损坏色谱柱；③气体中若存在有机化合物或其他杂质，则会出现基线噪音或色谱峰拖尾现象；④若气体中夹带粒状杂质，则可能会导致气路控制系统失灵。以上这些问题都会导致农药组分分离效果不佳，因此，应保证载气、燃气及助燃器的纯度和流速都要达到检测标准要求，根据NY/T 761—2008，用气相色谱法法检测有机磷类农药残留时，载气为纯度≥99.999%的氮气，流速10 mL·min-1，燃气为纯度≥99.999%的氢气，流速为75 mL·min-1，助燃气为空气，流速为100 mL·min-1；检测有机氯和拟除虫菊酯类农药残留时，载气和辅助器均为≥99.999%的氮气，载气的流速为1 mL·min-1，辅助气流速为60 mL·min-1。

为了确保载气的纯度，应尽可能使用高纯氮气钢瓶，10%的钢瓶气保有量[3]，当钢瓶压力小于 1.5 MPa时及时更换钢瓶气体；应加装分子筛和过滤器等气体净化装置使气体经过净化后进入气相色谱仪；若使用气体发生器，应选择PEAK等大品牌产品确保气体的纯度，并定期进行维护。此外，适当降低载气的压力和流速通常能够得到更高的分离度。气相色谱仪一般具有恒线速度控制，使色谱柱在温度变化时能够自动调整柱压，使柱内的平均线速度保持不变。检测时采用恒线速度方式，通常能够使柱的分离效率达到最佳。

2.2 选择适宜的进样方式

（1）为了提高农药组分的分离度，应根据所检测农药残留组分的特性和检测标准要求选择适宜的进样方式，才能产生最高的分离效果。①不分流进样。按照NY/T 761—2008标准，检测有机磷类农药残留选择用于分析微量组分的不分流进样方式，并在进样口填装不分流衬管，衬管中可填装少量的石英棉以提高重现性；在采用不分流进样方式时，要选择不分流结构汽化室，以提高农药组分的分离度。②分流进样。按照NY/T 761—2008标准，检测有机氯和拟除虫菊酯类农药残留时，采用分流进样的进样方式，进样口填装分流衬管，选择合适的分流比，分流比为10∶1。分流进样具有提高分流、稀释样品、去掉前沿峰、减小色谱峰的展宽、防止色谱柱过载等作用，最终起到提高农药组分分离度的效果。在采用分流进样方式时，要注意石英棉的填装，避免分流歧视，提高重现性；还要定期更换分流出口的分流过滤器，以提高有机氯及拟除虫菊酯类农药残留的分离效果。此外，在进样时，减少进样量，提高进样水平，防止造成两次进样，也可以提高农药残留的分离效果。

（2）定期维护进样口。不论是不分流进样口还是分流进样口，进样口的配件老化或损坏都会影响农药组分的分离度，造成检测结果不准确。因此要定期对进样口进行维护，包括定期检查、清洗或更换进样针；定期更换进样隔垫；每使用100次更换一次衬管及O型圈；正确填装石英棉的位置等[4]。

2.3 控制进样口温度，色谱柱使用程序升温

按照NY/T 761—2008检测农药残留时，进样口的温度对农药组分的分离有至关重要的影响，进样口的温度过低，将会使高沸点的化合物气化不完全，并且不能有效转移到色谱柱中；进样口的温度过高，则会使热稳定性差的化合物被分解。因此要按照检测方法标准设定特定的温度。有机磷和有机氯、拟除虫菊酯类农药残留检测时，进样口温度应分别设定为220 ℃和200 ℃。

气相色谱法检测农药残留时，农药组分是在色谱柱上进行分离的，色谱柱的温度设定对分离度有着至关重要的影响，农药组分较多，各组分的沸点不同，沸程比较宽，因此色谱柱应使用程序升温的升温方式，有机磷类检测升温程序为初始温度 150 ℃保持2 min，然后以8 ℃·min-1的速度升至 250 ℃保持12 min；有机氯及拟除虫菊酯类检测升温程序为初始温度150 ℃，保持2 min，然后以6 ℃·min-1的速度升至270 ℃，保持8 min，测定溴氰菊酯时保持23 min。在测定有机氯及拟除虫菊酯类农药残留时，应降低色谱柱的初始温度，使柱初始温度低于溶剂沸点10～20 ℃，使溶剂在柱头冷凝，从而产生溶剂聚焦效应，以达到减小色谱峰展宽的目的，以便于提高农药组分的分离度，提高检测结果的准确度。

2.4 色谱柱

使用气相色谱法检测农药残留时，色谱柱多使用毛细管柱，农药组分的分离是在色谱柱内完成的，色谱柱的型号、固定相种类、柱长、内径、固定液的液膜厚度等都对分离度的高低起到关键作用，要根据所检测的农药组分的类别和特点选择适宜的色谱柱。

（1）按照相似相溶原则，选择与目标化合物极性相近的固定相，可以使色谱峰的峰形和分离度变好。如分析非极性化合物时，应选择非极性色谱柱；分析极性化合物时，要选择极性色谱柱。也可以按照分析目的选择固定相，当组分的沸点差异大时，选择非极性柱；当组分的沸点差异不大时，如异构体，选择极性柱。由苯基基团键合入硅氧烷聚合物主链形成的毛细管柱温度的稳定性好，有利于色谱峰的分离。

（2）柱内径、长度、膜厚的选择要根据所需分离状况进行选择。延长柱子的长度，能够使峰型变窄，可以提高分离度。因此在检测农药残留组分时，要尽量选择内径较细、长度较长的色谱柱。根据分析目的选择色谱柱时，若分析低沸点化合物时，选择长度较长、膜厚较厚的柱子；分析高沸点化合物时，需选择长度较短、膜厚较薄的柱子。

（3）按照NY/T 761—2008标准要求，检测有机磷类农药残留时，预柱选用长1.0 m、内径0.53 mm的脱活石英毛细管柱，分析色谱柱选用50%聚苯基甲基硅氧烷柱（30 m×0.53 mm，1.0 μm），或与其相当者[5]；检测有机氯及拟除虫菊酯类农药残留时，预柱选用1.0 m，0.25 mm内径，脱活石英毛细管柱，分析色谱柱选用100%聚甲基硅氧烷柱（30 m× 0.25 mm，0.25 μm），或与其相当者。

（4）新色谱柱含有溶剂及高沸点物质，直接使用会出现基线不稳定、鬼峰和噪声等现象，造成分离度变差，应在升温老化后使用。长时间未使用的色谱柱也应老化后使用，一般采用升温老化，即从室温程序升温至色谱柱最高使用温度以下20 ℃左右或高于正常使用温度，并保持数小时，使高沸点成分被汽化后释放，待基线稳定后再正常使用。色谱柱的老化可使基线保持平稳，去除鬼峰，降低噪声，从而提高农药组分的分离度。

（5）在连接色谱柱时要将色谱柱连接插到位，减少气路系统的死体积，才能确保农药组分的完全分离。

2.5 检测器

（1）在使用气相色谱法检测农药残留时，应根据所检测的农药组分的类别和特点安装适宜的检测器进行检测。按照NY/T 761—2008标准要求，有机磷类农药残留使用火焰光度检测器（FPD磷滤光片）；有机氯及拟除虫菊酯类农药残留使用电子捕获检测器（Electron Capture Detector，ECD）。

（2）在使用FPD检测器检测有机磷类农药残留时，安装特定的P滤光片可有效识别含磷化合物，过滤其他物质，使样本中的含磷化合物的分离度增大。检测器的使用温度应≥250 ℃，要控制氢气、空气的流量，必须在温度升高后再点火。关闭时，应先熄火再降温，防止检测器积水，滤光片一定要保持清洁，才能确保农药组分全部分离。

（3）在使用ECD检测器时，安装气体过滤器和氧气捕集器可以有效提高农药组分的纯度，从而提高分离度；ECD的使用温度应控制在250～350 ℃，使检测器达到平衡，才能保持良好的分离度，确保数据的准确性。

3 结语

农产品质量安全关系到人民群众的切身利益，气相色谱法是当今社会检测有机磷和有机氯、拟除虫菊酯类农药残留应用较为普遍的方法。检测机构要在检测过程中做到确保载气的纯度、控制载气的流量、合理选择进样方式、定期维护进样口、控制进样口温度等，在这些环节中做到严谨对待，从而提高农药组分的分离度，确保实验数据和检测结果的准确可靠。