超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法快速測定水中農藥和苦味酸

劉喜珍

(國家城市供水水質監(jiān)測網長沙監(jiān)測站，湖南 長沙 410015)

環(huán)境水體安全備受社會關注，我國是農藥的生產和使用大國，環(huán)境中的農藥殘留問題尤其需要重視[1]，以2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹等為代表的殺蟲劑和除草劑是國內使用較多的農藥之一[2]，它們的過量使用會對水源水造成污染，被人體攝入后，將對身體健康造成極其不利的影響。同時，我國也是苦味酸(2,4,6一三硝基苯酚)的使用大國，苦味酸廣泛應用于燃料、炸藥、火柴、制藥和皮革等工業(yè)，長期接觸可引起頭暈、頭痛、惡心、 嘔吐、腹瀉、發(fā)熱和食欲減退等癥狀。因此，我國的《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749-2006)和《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838-2002)對常用農藥和苦味酸做了限值規(guī)定。目前，針對水中2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、樂果、敵百蟲、內吸磷、苦味酸常用的分析方法有氣相色譜法[3]、氣相色譜質譜法[4-5]、高效液相色譜法[6-7]、高效液相色譜串聯(lián)質譜法[8-11]等。而現(xiàn)有的高效液相色譜串聯(lián)質譜法均需在流動相中加酸堿鹽來調節(jié)峰形和靈敏度，容易導致酸堿鹽的殘留問題，同時現(xiàn)有的方法均不能對苦味酸和農藥進行同時測定，這些物質在實際檢測過程中需要采用不同的方法進行分析，耗時費力，效率不高。本方法采用直接進樣，可在13 min內實現(xiàn)苦味酸與8種農藥的同時測定，流動相僅需要用到乙腈和超純水，操作簡單，選擇性強，靈敏度高，定性定量準確可靠，適用于地表水和飲用水中農藥和苦味酸的快速分析。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

乙腈、甲醇為色譜純(經0.22 μm濾膜過濾)；超純水；2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、樂果、敵百蟲、內吸磷、苦味酸標準品；氮氣(純度99.999%，由氮氣發(fā)生器提供)；氬氣(純度99.999%)。

Thermo超高效液相色譜-串聯(lián)四級桿質譜聯(lián)用系統(tǒng)；Milli-Q Gradient A10型超純水系統(tǒng)；一體式氮氣發(fā)生器。

1.2 色譜和質譜條件

Hypersil GOLD(50 mm×2.1 mm×3 μm)色譜柱，流動相：A超純水，B乙腈；梯度洗脫，總流速為0.35 mL/min，先以A:B為95:5保持3 min，再改變至70:30，保持2 min，再逐步改變至A:B為5:95保持3 min，最后調節(jié)A:B為95:5保持3 min；柱溫35 ℃；進樣量10 μL。

質譜離子源：HESI；鞘氣壓力：37 arb；輔助氣壓力：12 arb；離子傳輸毛細管溫度：300 ℃；霧化溫度：350 ℃；噴霧電壓：(+)3500 V，(-)3000 V；碰撞氣壓力：1.5 arb。采用多反應監(jiān)測模式(MRM)檢測。

1.3 水樣的保存

水樣用2 L棕色磨口玻璃瓶采集，24 h內進行分析。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的選擇

2.1.1 流動相的選擇

在地表水、出廠水中各加入一定濃度的2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、樂果、敵百蟲、內吸磷、苦味酸9種標樣，以該兩種加標水樣為分析對象，考察甲醇、乙腈兩種有機溶劑分別與水以一定比例作為流動相的色譜分離效果。結果發(fā)現(xiàn)：當采用甲醇與水為流動相時，滅草松底部峰形較寬、2,4-滴和苦味酸的峰形開叉，無法準確定量，并且隨著物質濃度的降低，這種現(xiàn)象愈加明顯；通過調節(jié)甲醇與水的配比以及改變洗脫模式，仍然不能解決峰開叉的問題。當采用乙腈與水為流動相時，各物質峰形有明顯改善，調節(jié)流動相的配比、選擇恰當?shù)南疵撃Ｊ?，能使各物質都有較好的峰形和響應。

2.1.2 洗脫模式的選擇

鑒于分離的物質較多，等度洗脫會導致各物質保留時間相近或分離時間較長。實驗采取梯度洗脫模式，先將流動相乙腈(B相)的比例逐步提高再進行條件優(yōu)化。實驗發(fā)現(xiàn)，2,4-滴、滅草松、苦味酸3種物質在流動相比例保持不變時出峰峰形最好，而內吸磷在乙腈比例逐步提高過程中出峰峰形最佳，其他物質峰形均不受流動相比例變化影響，因此，最終確定梯度洗脫模式見表1，保持30%的乙腈比例，待2,4-滴、滅草松、苦味酸3種物質出峰后再緩慢提高乙腈比例到95%，使內吸磷在此過程中出峰，該條件下各物質分離效果較好，且峰形尖銳，無分叉和拖尾現(xiàn)象。

表1 梯度洗脫方式Table 1 Mode ofradient elution

2.2 質譜條件的選擇

設置液相流速后，分別配制1 mg/L 2,4-滴、滅草松、甲萘威、阿特拉津、呋喃丹、樂果、敵百蟲、內吸磷、苦味酸的標準溶液，不經過色譜柱直接進質譜對化合物條件進行逐個優(yōu)化，通過調整離子源參數(shù)，使目標化合物信號強度達到1e6以上，最終確定離子源參數(shù)如下：鞘氣壓力為37 arb；輔助氣壓力為12 arb；離子傳輸毛細管溫度為300 ℃；霧化溫度為350 ℃；噴霧電壓為(+)3500 V，(-)3000 V；碰撞氣壓力為1.5 arb。同時確定各物質的掃描方式、母離子、子離子、定量子離子、管透鏡電壓，詳見表2 目標化合物的多反應監(jiān)測(MRM)參數(shù)。

表2 目標化合物的MRM參數(shù)Table 2 MRM Parameters of target compounds

2.3 線性范圍和測定下限

本實驗采用外標法依據各化合物定量子離子的峰面積來定量。將滅草松、2,4-滴、阿特拉津、呋喃丹、樂果、甲萘威、敵百蟲、內吸磷、苦味酸標準物質用初始流動相配制成系列復合標準工作溶液，滅草松、2,4-滴、樂果、甲萘威、苦味酸的濃度范圍均為5～50 μg/L，阿特拉津濃度范圍為0.5～3.0 μg/L、呋喃丹1.0～10 μg/L、敵百蟲10～50 μg/L、內吸磷15～50 μg/L。本實驗復合標準工作溶液共配制6個濃度點，各濃度點分別抽取10 μL在超高效液相色譜-串聯(lián)質譜儀上進樣分析。以各化合物含量為橫坐標，峰面積為縱坐標進行回歸處理，得到各目標化合物的回歸方程及相關系數(shù)見表3。

本實驗按照美國EPA的規(guī)定，配制相當于檢出限濃度1～3倍的標準溶液重復測定7次，計算標準偏差及檢出限，再以四倍檢出限作為測定下限。計算公式為：MDL(檢出限)=3.14×SD(7次測定的標準偏差)，RQL(測定下限)=4×MDL(檢出限)。經實驗得到各目標化合物的測定下限見表3。

表3 各目標化合物分析方法的回歸方程及測定下限Table 3 The regression equation and minimum detection concentration of target compounds

2.4 回收率和精密度

表4 各目標化合物分析方法的回收率、精密度及 實際樣品測定Table 4 The percent recovery and relative standard deviation of target compounds actual water samples’ determination

對湘江源水和出廠水進行實際樣品測定和加標回收實驗，湘江源水和出廠水均未檢出目標化合物。于源水和出廠水中分別加入高、低濃度的目標化合物，重復測定7次，計算其相對標準偏差及回收率，實驗結果見表4。結果表明，9種目標化合物的相對標準偏差在0.7%～4.5%，加標回收率在75.7%～99.7%之間，證明本方法的精密度和準確度均能滿足實際樣品的分析要求。

3 結 論

本文建立了直接進樣法測定地表水和飲用水中苦味酸和8種常用農藥的超高效液相色譜串聯(lián)質譜法，方法測定下限遠低于《地表水環(huán)境質量標準》、《生活飲用水衛(wèi)生標準》中的限量值。該方法靈敏度高、精密度好，操作簡便快捷，樣品經0.22 μm濾膜過濾后直接上機檢測，無需萃取、濃縮等前處理過程；流動相為乙腈和超純水，無需加入酸堿鹽調峰形和靈敏度，可以避免酸堿鹽的殘留的問題?？傮w而言，該方法操作簡單，適用性強，具有較高的回收率、靈敏度和精密度，適用于地表水和飲用水中農藥和苦味酸的快速分析。