林 琎　张卫光　赵春青　王开运　慕 卫

1.山东农业大学植物保护学院　山东泰安　271018 2. 山东农业大学农药环境毒理研究中心　山东泰安　271018

农药分析实验室仪器设备的使用、维护与管理要求

林 琎1，2张卫光1赵春青1王开运1，2慕 卫1，2

1.山东农业大学植物保护学院山东泰安271018 2. 山东农业大学农药环境毒理研究中心山东泰安271018

为提高农药分析实验室仪器设备的管理水平，使实验室仪器设备得以正常运行，为科研和教学提供更好的服务，从分析实验室常用仪器设备使用方法、维护注意事项以及仪器档案管理等角度入手，提出具体的管理要求和仪器维护等方面的建议。

农药分析；仪器设备；管理

仪器设备作为实验室的硬件设施，是实验室工作顺利进行的保障，同时关系到相关实验结果数据的准确性与真实性。农药分析实验室常用的仪器设备有气相色谱、液相色谱、气质联用、液质联用等，多为大型进口设备，且多是较为昂贵的仪器设备，不熟悉其使用方法和维护要点，则会故障频出。本文介绍农药分析实验室的常用仪器设备使用方法，并从维护管理要求方面给出合理建议。

1　农药分析实验室常用仪器设备简介

农药分析实验室，常涉及的实验有农药含量分析和农药在基质中的残留量分析两类。农药含量分析较简单，仅需用农药标准样品标定农药制剂样品的含量即可。而农药在基质中的残留量分析，则涉及目标物的提取、分离、净化等前处理过程。所以农药分析实验室常用的仪器设备有气相色谱、液相色谱、气质联用、液质联用等分析检测仪器，还有固相萃取仪、固相微萃取、旋转蒸发仪、氮吹仪、漩涡混合器等样品前处理仪器。

2　农药分析实验室常用仪器设备使用方法

2.1气相色谱仪

气相色谱仪工作原理是将目标物由载气携带通过装满填充剂的色谱柱，由于目标物的各组分在气-液二相间的分配系数不同，在流动过程中得到相应的分配和分离，最后流出物的组分用检测器测量获得色谱峰。

测定农药残留常用的GC检测器主要有下列几种：热导检测器TCD，电子捕获检测器ECD，氢火焰离子化检测器FID，火焰光度检测器FPD。目前，由于TCD检测器灵敏度较低，一般不用来检测痕量的残留农药。ECD检测器常用于有机氯农药的检测，即卤化物等电负性强的物质用这种检测器，能得到很好的检测效果。FID检测器对农药无特殊的选择性，常量分析时常用该检测器。FPD则是磷、硫化物专用检测器。

气相色谱仪一般由气路提供装置、气化室（进样口）、气相色谱柱、检测器、信号放大装置、信号记录仪等组成［1］。以GC-14B为例，仪器操作具体步骤如下：打开N2钢瓶，空气压缩机和氢气发生器，注意观察N2钢瓶压力，当压力小于2个压力时，应及时换气瓶。检查各接口是否漏气。打开主机电源，设定气化室和检测室温的温度，使之高于柱温20 ℃～50 ℃。打开工作站，待仪器稳定后进样。试验结束后，将柱温升高20 ℃～30 ℃，烧色谱柱30 min以去除色谱柱中吸附杂质。当柱温、气化温、检测室降至100 ℃以下时，关闭主机电源，半小时再将N2关闭。

2.2液相色谱仪

高效液相色谱仪的工作原理是用泵将流动相泵入装有固定相的色谱柱，经进样阀注入的样品被流动相带入色谱柱内分离进入检测器，由记录仪或数据处理系统记录色谱信号，进行数据处理而得到相应色谱图，复杂的混合物分离还可采用梯度洗脱。

高效液相色谱仪一般由进样系统、高压输液系统、分离系统、检测系统、数据处理系统以及自动控制单元组成。以安捷伦1200高效液相色谱仪为例，仪器操作具体步骤如下：打开电源、计算机、purge阀以及联机工作站，进入泵编辑画面，设流速为5 mL/ min进行清洗，直到所有通道清洗完毕，单击 Pump 图标，出现参数设定菜单，设流速为1.0 mL/min。单击泵下面的瓶图标，输入溶剂的实际体积和瓶体积。也可输入停泵的体积。单击“OK”。数据采集及分析，编辑方法参数，保存，等仪器基线平稳，进样。数据分析，做谱图优化；关机前，用100%的水冲洗系统20 min，再用有机溶剂冲洗系统10 min，然后关泵。退出工作站及其他窗口，关闭计算机，关掉电源开关。

做液相分析需注意：（1）定期清洗溶剂过滤头（35%浓硝酸浸泡1小时，不要使用超声波清洗）；（2）流动相需经过0.45 um滤膜过滤；（3）根据情况更换Purge阀内的在线过滤头（Purge阀打开，纯水5 mL/min，压力超过10 bar时需更换）；（4）注意清洗在线脱气机及比例阀，尤其是长期使用水相或缓冲盐的通路，使用纯水冲洗后，再使用甲醇冲洗；（5）安装有seal wash组件的设备，无论是否使用缓冲盐，开泵之前都应该使之充满流动的液体；（6）样品进样之前最好过滤，如果样品量太少，可以适当抬高进样针的位置。（7）流动相pH大于9.5或小于2.3时，进样阀应更换转子密封圈。（8）注意不同检测器流通池耐压问题，尽量避免使用pH＞9.5的流动相，以防腐蚀流通池石英窗，避免使用可能析晶的流动相，防止流通池堵塞。

2.3气质联用仪

气质联用仪指气相色谱仪和质谱仪的在线联用技术，可用于农药残留的快速分离与定性。气相对各种农药进行分离，按时间顺序依次进入质谱离子源；质谱仪是气相色谱仪“理想”的检测器，能获得依次进入离子源的各种农药的质谱图，进而检索分析确定其结构或进行定量分析。

气质联用仪由气相色谱仪、接口、质谱仪和计算机系统组成。这四大组件的功用是：气相色谱仪是混合样品组分的分离器；接口是样品组分的传输线和气相色谱（GC）、质谱（MS）两机工作流量或气压的匹配器；质谱仪是试样组分的检测器；计算机是整机工作的指挥器、数据处理器和分析结果输出器。

2.4液质联用仪

液质联用仪指高效液相色谱仪与质谱仪的在线联用。检测器基本工作原理：待测离子打到打拿极上产生更多的粒子，这些粒子再打击电子倍增器，使后者溅射出电子，电子通过电子倍增器的放大，转换为电信号被检测。液相色谱作为质谱的特殊进样器，适用于对热不稳定、难挥发等农药残留的快速定性和定量分析。LC-MS由液相色谱和质谱两部分组成，质谱包含离子源、离子透镜系统、质量分析器（即四级杆）和检测器（即电子倍增器，打拿极）。

LC-MS-MS是高效液相色谱仪与三重四级杆质谱仪的在线联用，即在高效液相色谱仪分离待测物后，用串联质谱MS-MS方式进行再分析鉴定，以Waters公司的液质联用为例（如图1所示），整套仪器由液相部分和质谱部分两部分组成。对于一种待测物，如果用LC-MS，可能只能得到简单的碎片峰，而不能获得分子离子峰。而采用LC-MS-MS联用后，可以得到较为丰富的信息，如母离子峰、子离子峰等。

图1　Waters Xero-TQS液质联用仪

液质联用在使用过程中应当注意以下几点：（1）流动相需使用符合LC/MS等级的溶剂；（2）样品必须是澄清溶液，若有显著杂质，需在进样前用0.22μm滤膜处理，防止杂质堵塞色谱柱和离子源的毛细管。进样浓度不宜过高，优化时样品浓度一般为1～5μg/g，测样时样品浓度一般为1～5ng/g，不超过100 ng/g，否则容易对仪器造成污染，致使噪声增大，灵敏度下降，影响测量结果；（3）质谱部分的真空泵，建议连续工作每3 000小时更换一次泵油，或当泵油明显变色或液面下降至1/2以下时更换；（4）离子源是易受污染的部分，因此进样浓度不宜过大，否则会导致背景的升高和灵敏度的下降。每次样品运行结束后，用纯甲醇作为流动相冲洗离子源30 min以上［2，3］。

2.5农药分析前处理常用仪器设备

在基质中存在的农药残留，需要通过一定的前处理技术将目标物提取、分离、净化，才能进行仪器分析，因而常用到固相萃取仪、固相微萃取、旋转蒸发仪、氮吹仪、漩涡混合器等样品前处理仪器，下面分别介绍。

固相萃取仪由固相萃取柱、固相萃取装置、真空泵三部分组成，通常用来除去杂质或转换溶剂。不同类型的填料，SPE操作方法略有不同。以C18填料为例，基本实验步骤如下。（1）预处理。先用数毫升甲醇润湿小柱，活化填料，以使固相表面易于和被分析物发生分子间相互作用，同时可以除去填料中可能存在的杂质。再用水或缓冲液冲洗小柱，转移过多的甲醇，以便样本与固相表面发生作用。填料未经预处理或者未被溶剂润湿，会引起溶质过早穿透，影响回收率。（2）加样。使水样经过小柱，弃去费液。（3）除去干扰杂质。用水或适当的缓冲液冲洗小柱，转移样本中的内源性杂质和其他相关杂质。（4）分析物的洗脱和收集。选择适当的洗脱溶剂洗脱被分析物，收集洗脱液，挥干溶剂以后备用或直接进样在线分析。

固相微萃取技术中的固相为一支覆盖着一层高聚物固定相（聚甲基硅氧烷或聚丙烯酸酯）的熔融石英纤维。该纤维装在一个微量注射器的针腔内，使用时将针筒推出，则纤维露出，放入样品液中一段时间，在转子搅拌下，分析物被吸附，然后将纤维退回进样针内，当进样针插入气相色谱进样口时，样品发生热解吸附，从而进入分析柱中，固相微萃取通常用来吸附挥发性物质，然后进行检测。

旋转蒸发仪工作原理是让蒸发瓶在水浴锅中恒温加热，并通过一个转轴带动蒸发瓶在最适合速度下旋转，通过真空泵使蒸发瓶处于负压状态，蒸发瓶内的液体得以加热扩散蒸发，是一种较为理想的大体积浓缩装置，但旋转蒸发仪一次只能浓缩一个样品。氮吹仪的工作原理是：通过将氮气吹入样品表面，使样品中的溶剂快速蒸发、分离，从而达到样品无氧浓缩的目的，得到的样品更纯净。氮吹仪能同时浓缩几十个样品，较省时。

3　仪器设备维护

农药分析实验室的仪器设备维护，需要首先保持实验室内的环境条件适合摆放仪器设备，因气相、液相色谱连接管件中很多是不锈钢材质，所以一般温度在19 ℃～25 ℃之间，相对湿度不要超过60%为宜。仪器摆放的位置要与墙壁间隔至少50 cm，并避免阳光直射，如必须靠窗摆放，则需安装遮阳窗帘。实验台不能紧邻其他热源，如暖气等。另外，气质联用实验室严禁明火，环境温度≤ 25 ℃，因为质谱本身要散热，如果环境温度太高，会烧坏电路板，当然温度也不能太低，否则仪器无法启动。湿度不能过大，潮湿的环境长时间不开机会使电路板受潮，且载气管路里的水汽会很多［4］。

仪器设备的维护分为定期维护和日常维护，目的都是排查隐患故障。定期维护是固定期限维护保养，主要对仪器各单元内部元件的工作状态进行检查优化，对各参数进行核对校准，并检查各易损件是否完好，对不良和可疑元件进行更换，仪器内部积尘的清扫等。日常维护是每天对仪器设备的维护检查，每台仪器的工作要求不尽相同，所以应当根据仪器特点，对所用仪器逐项进行仔细检查。如气相部分的日常维护包括更换载气、隔垫、密封圈、橡胶O型环，避免老化带来的漏气等状况发生，更换色谱柱及柱接头螺帽；更换和清洗衬管等。质谱部分日常维护包括检查真空状态，清洗离子源等。另外，还需检查自动进样器和转盘是否正常运转，更换泵油等［5］。

总之，分析实验室的仪器设备具体维护要点主要应从以下几方面考虑：（1）确保进样器功能正常；（2）确保管路输送系统中的流动相流速得以精确控制；（3）确保色谱柱分离功能正常；（4）确保检测器功能正常；（5）确保仪器设备存放环境清洁；（6）确保仪器设备输入电源电压稳定［6］。

4　仪器设备管理

在设备管理方面应当确保每台仪器都建立管理档案，主要涉及该仪器的随机原始资料、维护保养、期间核查、维修记录等。另外，对于大型精密分析仪器，一定要专人专责，定人定岗的管理，细化仪器的管理制度，使用人员需要进行岗前理论和操作培训，考试合格后才能上岗操作，要对仪器日常工作状态进行要点核查，如液相色谱柱压记录等，定期进行仪器校准与期间核查，排查异常与隐患，并及时采购仪器易损件和备用件，及时通知维修人员等。

5　结束语

农药分析实验室仪器大多比较精密，也比较贵重，所以为最大限度地使用好、维护好、管理好这些检测仪器与设备，更好地发挥出它们的最佳能效，物尽其用，就要科学使用，做好维护。另外，实验队伍是建设、使用和管理好实验设备、实验室的基础。在做好维护的基础上，需进一步建立一支精通分析过程的专业的操作人员队伍，完善相关管理体制和激励机制，进一步探索创新更多灵活的共享模式，才能促进仪器共享工作的良性发展，更好地发挥其在科研创新、学科发展和人才培养中的重大作用。

［1］ 何风香.简述气相色谱分析仪的原理组成及使用［J］.黑龙江科学，2013（9）：134.

［2］ 宋乙峰.王孜一.液相色谱质谱联用仪的使用和保养［J］.计量与测试技术，2014（2）：58-62.

［3］ 周敬液相色谱质谱联用仪的使用与保养［J］.科技与企业，2014（22）：194.

［4］ 张红.单四极杆气质联用仪的结构、故障诊断及日常维护［J］.分析仪器，2014（4）：115-118.

［5］ 马智玲.魏长宾.刘玉革.方佳大型仪器设备共享平台中气相色谱串联质谱仪的开放使用与维护［J］.科技创新导报，2015（16）：7-8.

［6］ 韩国.浅谈农产品理化实验室色谱类仪器设备维护要点［J］.现代化农业，2012（4）：61-62.

The Use and Maintenance and Management of the Instrument and Equipment in Pesticide Analysis Laboratory

Lin Jin1，2， Zhang Weiguang1， Zhao Chunqing1， Wang Kaiyun1， Mu Wei1，2
1. College of Plant Protection， Shandong Agricultural University， Tai'an， 271018， China 2. Center for Pesticide Environmental Toxicology， Shandong Agricultural University， Tai'an， 271000， China

To improve management level of instrument and equipment in pesticide analysis laboratory， and let them to keep the normal operation， and to better service for scientific research and teaching， from the use， maintenance， attention items and instrument file management of commonly used laboratory equipment， the paper put forward some specific management requirements and equipment maintenance.

pesticide analysis； instrument and equipmens； management

2016-04-22

林琎，博士，实验师。