全自动固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定耕地周边地表水中6种嘧啶类杀菌剂的残留量

倪 洁,孙志洪,毛 娜

(1.河北省衡水生态环境监测中心,衡水 053000;2.河北省沧州生态环境监测中心,沧州 061000;3.沧州市生态环境保护科学研究院,沧州 061000)

嘧啶类杀菌剂是指含有嘧啶环的一类农药,其作为一种新型内吸性杀菌剂,具有低毒、高效、残留少、杀菌广谱等优点,与三唑类、吗啉类等杀菌剂无交互抗性,并且对敏感性、抗性病原菌具有优异的活性,兼具治疗和保护效果,尤其对灰葡萄孢产生的各种病菌具有较好的防治效果[1-3]。我国是农药生产和使用大国,嘧啶类杀菌剂使用极为广泛。据统计,嘧啶类杀菌剂在喷洒等施用过程中,仅20%～40%起到实际杀菌作用,而大部分杀菌剂会落入土壤、叶片、空气等介质中,随着大气、水循环等的作用,最终进入到水系统中,尤其在耕地周边地表水中有较大的残留风险[4-6]。因此,加强对耕地周边地表水中嘧啶类杀菌剂残留的监测,可以有效地监控本地嘧啶类杀菌剂的使用情况,从而保护农产品、环境等的安全[7]。

文献[8]采用气相色谱-质谱法检测土壤中嘧菌环胺、乙嘧酚、嘧螨酯和嘧霉胺等4种嘧啶类杀菌剂残留;文献[9]采用QuEChERS-气相色谱-串联质谱法测定农田土壤中嘧菌环胺、嘧霉胺、嘧菌腙等3种嘧啶类杀菌剂的残留量。但是,上述方法的检测灵敏度较差,研究的嘧啶类杀菌剂种类较少,且研究对象均为土壤。现阶段关于地表水中的杀菌剂残留检测的研究报道较少,且研究的嘧啶类杀菌剂种类和数量偏少。因此,本工作提出了全自动固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定耕地周边地表水中乙嘧酚、嘧菌环胺、氟嘧菌胺、嘧菌腙、嘧霉胺、氯苯嘧啶醇等6种嘧啶类杀菌剂残留量的方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

LC-30A型液相色谱仪;LCMS-8030型三重四极杆串联质谱仪;Qdaura SPE-40型全自动固相萃取仪;ME 203E型电子天平;L-148型水浴氮吹仪;Milli-plus 2150型超纯水系统;HLB固相萃取柱(500 mg/12 mL)。

乙嘧酚标准溶液：编号为1ST21158-100M,质量浓度为100 μg·mL-1,溶剂为乙腈。

嘧菌环胺标准溶液：编号为BWN5268-2016,质量浓度为100 μg·mL-1,溶剂为甲醇。

氟嘧菌胺标准溶液：编号为GBW(E)083777,质量浓度为100 μg·mL-1,溶剂为乙腈。

嘧菌腙标准溶液：编号为BWN5574-2016,质量浓度为100 μg·mL-1,溶剂为乙腈。

嘧霉胺标准溶液：编号为BWG083211-100,质量浓度为100 μg·mL-1,溶剂为甲醇。

氯苯嘧啶醇标准溶液：编号为BWN5382-2016,质量浓度为100 μg·mL-1,溶剂为甲醇。

单标准储备溶液：分别取1.0 mL上述标准溶液,用甲醇稀释并定容至10 mL,摇匀,配制成6种杀菌剂质量浓度均为10.00 μg·mL-1的单标准储备溶液。

甲醇、乙腈为色谱纯;甲酸为分析纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱条件

Shimadzu Venusil MP C18色谱柱(50 mm × 2.1 mm, 3.0 μm);柱温30 ℃;流动相A为0.1%(体积分数)甲酸溶液,B为甲醇;流量0.25 mL·min-1;进样体积10 μL;梯度洗脱程序见表1。

1.2.2 质谱条件

电喷雾离子(ESI)源,正离子(ESI+)模式;离子源温度450 ℃;喷雾电压5 500 V;离子传输管温度450 ℃;气帘气压力137.9 kPa;辅助气压力413.7 kPa;碰撞气为氮气;多反应监测(MRM)模式;其他质谱参数见表2,其中“*”代表定量离子。

表2 质谱参数

1.3 试验方法

随机采集耕地周边地表水样品,去除肉眼可见异物,用15 μm滤纸过滤,弃去初滤液,将续滤液置于棕色量瓶中,冷藏储存。分取上述预处理后的地表水样品500 mL,用0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节水样酸度至pH (7.00±0.05)。分别用12 mL水、12 mL乙腈和12 mL三氯甲烷活化HLB固相萃取柱,活化完毕后,将上述水样以18 mL·min-1流量过柱,最后用15 mL体积比1…1的甲醇-乙腈混合溶液洗脱,收集洗脱液,于45 ℃水浴氮吹至近干,加入1 mL甲醇复溶,涡旋混匀,按照仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 质谱条件的选择

取1.0 mL乙嘧酚单标准储备溶液,置于100 mL棕色量瓶中,用乙腈定容,混匀;分取10 μL注入液相色谱-质谱联用仪,设置质谱采集模式为Q1 SCAN(全扫描),得到乙嘧酚母离子m/z;再将质谱采集模式设置为production SCAN(产物离子扫描),得到乙嘧酚母离子对应的子离子m/z,选择响应较高的1个子离子作为定量离子,另选1个子离子作为定性离子,通过优化碰撞电压和去簇电压,建立乙嘧酚的MRM方法。同法建立嘧菌环胺、氟嘧菌胺、嘧菌腙、嘧霉胺、氯苯嘧啶醇的MRM方法。优化后的质谱参数见表2。

2.2 色谱行为

6种杀菌剂的典型色谱图见图1。

1-乙嘧酚;2-嘧菌环胺;3-氟嘧菌胺;4-嘧菌腙;5-嘧霉胺;6-氯苯嘧啶醇图1 典型色谱图Fig.1 Typical chromatogram

2.3 提取方法的选择

耕地周边地表水样品较为复杂,基质中含有较多的有机质和无机质,因此需要对耕地周边地表水样品进行前处理,以消除基质对待测物的干扰,提高检测准确度和灵敏度。试验分别采用地表水样品中提取杀菌剂的常用方法液液萃取法[10]、固相萃取法[11]和凝胶净化色谱法[12]对乙嘧酚、嘧菌环胺、氟嘧菌胺、嘧菌腙、嘧霉胺、氯苯嘧啶醇加标量均为0.10 μg·mL-1的空白加标样品进行提取,结果见表3。

表3 提取方法对目标物回收率的影响

由表3可知,固相萃取法得到的6种目标物回收率均较大。并且该方法试剂用量少,提取快速,环境污染小,因此试验选择采用固相萃取法进行提取。

2.4 固相萃取柱的选择

固相萃取法是基于液-固相色谱理论,通过选择性吸附、洗脱的方式对待测物进行富集、净化的物理萃取过程。萃取过程中固定相种类的选择至关重要,它是检测结果准确度的关键影响因素。根据填料的不同,经常使用的固相萃取柱有以C18为代表的硅胶填料柱(C18固相萃取柱),以弗罗里硅土(Florisil)为代表的无机填料柱(Florisil固相萃取柱)以及以HLB为代表的有机填料柱(HLB固相萃取柱)。保持其他条件不变,考察了以上3种固相萃取柱对乙嘧酚、嘧菌环胺、氟嘧菌胺、嘧菌腙、嘧霉胺、氯苯嘧啶醇加标量均为0.10 μg·mL-1的空白加标样品回收率的影响,结果见表4。

表4 固相萃取柱对目标物回收率的影响

由表4可知：采用C18固相萃取柱和Florisil固相萃取柱时,6种杀菌剂的回收率普遍偏低;采用HLB固相萃取柱时,6种杀菌剂的回收率均较好。因此,试验选择HLB固相萃取柱作为富集、净化柱。

2.5 基质效应

耕地周边地表水中除待测物以外的其他组分可能会对待测物响应值产生影响,因此对基质效应(ME)进行了考察。通过测定6种嘧啶类杀菌剂在基质匹配标准溶液中工作曲线的斜率(k1)与其在纯溶剂甲醇标准溶液中标准曲线的斜率(k2),按照(k1-k2)/k2×100%计算ME值,结果见表5。

表5 基质效应

由表5可知,6种目标物的ME绝对值均不大于10.00%,表明ME影响较小。因此,试验选择以甲醇配制的混合标准溶液绘制标准曲线。

2.6 标准曲线和检出限

取适量的乙嘧酚、嘧菌环胺、氟嘧菌胺、嘧菌腙、嘧霉胺、氯苯嘧啶醇单标准储备溶液,用甲醇逐级稀释,配制成质量浓度为0.01,0.05,0.10,0.50,1.00,5.00 μg·mL-1的混合标准溶液系列,按照仪器工作条件进行测定。以目标物的质量浓度为横坐标,质谱响应值为纵坐标进行线性回归。结果显示：6种杀菌剂标准曲线的线性范围均为0.01～5.00 μg·mL-1,线性回归方程及相关系数见表6。

表6 线性回归方程、相关系数和检出限

以3倍信噪比(S/N)计算检出限(3S/N),结果见表6。

2.7 精密度和回收试验

随机采集耕地周边地表水样品(未检出目标物),按照试验方法进行预处理后,分取水样500 mL,共取5份,分别加入适量的单标准储备溶液,配制成6种目标物加标量为0.01,0.25,5.00 μg·mL-1的空白加标样品溶液,按照试验方法进行测定,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表7。

表7 精密度和回收试验结果(n=5)

2.8 重复性试验

随机采集耕地周边地表水样品,按照试验方法进行预处理后,分取500 mL,共取6份,分别加入适量的单标准储备溶液,配制成6种目标物加标量均为0.10 μg·mL-1的重复性测试溶液,按照试验方法进行测定,计算测定值的RSD。结果显示：乙嘧酚、嘧菌环胺、氟嘧菌胺、嘧菌腙、嘧霉胺、氯苯嘧啶醇测定值的RSD分别为1.9%,2.1%,2.4%,2.3%,2.9%,2.7%,表明该方法重复性良好。

2.9 样品分析

随机采集5份耕地周边地表水样品(水样1#～5#),按照试验方法进行分析,结果见表8。

表8 样品分析结果

本工作以耕地周边地表水样品为研究对象,提出了采用全自动固相萃取仪富集、净化耕地周边地表水中乙嘧酚、嘧菌环胺、氟嘧菌胺、嘧菌腙、嘧霉胺、氯苯嘧啶醇等6种嘧啶类杀菌剂,以高效液相色谱-串联质谱法定性、定量的方法。结果表明,该方法快速、准确、重复性好,适用于耕地周边地表水样品中嘧啶类杀菌剂残留的检测,为地表水中农药的监测提供了方法参考。