曹方方, 于建钊, 费金岩, 许秀艳*, 许人骥, 吕怡兵

(1. 山东省环境监测中心站, 济南 250101; 2. 中国环境监测总站, 北京 100012;3. 抚顺市环境监测中心站, 抚顺 113000)

气相色谱-双柱双电子捕获检测器测定鱼肉中的有机氯农药

曹方方1, 于建钊2, 费金岩3, 许秀艳2*, 许人骥2, 吕怡兵2

(1. 山东省环境监测中心站, 济南 250101; 2. 中国环境监测总站, 北京 100012;3. 抚顺市环境监测中心站, 抚顺 113000)

采用气相色谱-双柱双电子捕获检测器(ECD)测定鱼肉样品中的10种有机氯农药(六氯苯、α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、七氯、p,p′-DDE、o,p′-DDT、p,p′-DDD和p,p′-DDT)。样品经正己烷振荡提取后,提取液经自制酸性硅胶柱净化,采用DB-35MS和DB-5毛细管色谱柱进行双柱双ECD分析。10种有机氯农药的线性范围均为5.0～250 μg·L-1,检出限(3.143s)在0.2～1.2 μg·kg-1之间。加标回收率在85.7%～121%之间,测定值的相对标准偏差(n=6)不大于16%。

气相色谱法; 双柱双电子捕获检测器; 有机氯农药; 鱼肉

有机氯农药(OCPs)是一类全球性环境污染物,对人和牲畜具有致癌、致畸和致突变等作用。食品是人类摄入OCPs的主要途径之一,特别是高脂肪含量的动物性食品,如肉类、鱼类和奶制品等[1]。我国第五次总膳食研究调查结果显示,肉类、水产、蔬菜等膳食样品中六六六(HCHs)和滴滴涕(DDT)残留量最高,分别可达21.6%,42.0%[2]。文献[3]报道中国人体内摄入的DDT 75%来自于海鱼,美国人体内摄入的DDT 75%来自于淡水鱼。文献[4]在对志愿者人奶的分析中发现人体内HCHs和DDT的含量均与鱼的摄入量有较强的相关性。因此,快速、准确测定鱼肉样品中的HCHs和DDT等有机氯农药残留具有重要意义。

目前国内关于动物源性食品中有机氯农药测定的标准方法主要有SN/T 0127-2011[5]、GB/T 9695.10-2008[6]、GB/T 14551-2003[7]。标准方法中的提取方式主要是振荡提取和微波消解提取,净化方式主要采用硫酸磺化法。鱼肉样品基质复杂,脂肪和蛋白质含量高,该样品前处理的关键环节在于去除脂肪、蛋白质等基质。硫酸磺化法净化彻底,可有效去除脂肪和蛋白质等基质,对于分析鱼肉中的HCHs、DDT等化学性质相对稳定的组分是一种较好的选择。但此法操作过程需使用大量硫酸,如操作不慎会对操作者造成身体伤害,而且后续的洗涤过程中也经常发生严重乳化现象而使操作过程变得繁琐。

本工作在标准方法和前人研究[8]基础上,采用振荡提取,酸性硅胶柱净化,气相色谱-双柱双电子捕获检测器(ECD)测定鱼类样品中的HCHs、DDT和六氯苯等10种有机氯农药。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890A型气相色谱仪(双柱双ECD);HY-4型调速多用振荡器;DS-1型高速组织捣碎机;NVC-2200型旋转蒸发仪;ZGDCY-12SL型氮吹仪;14/23型层析柱。

有机氯农药标准溶液;国家有证标准物质GBW(E) 100129和BW 3710。

正己烷、硫酸为分析纯;无水硫酸钠为分析纯,于350 ℃烘4 h;中性硅胶(粒径0.063～0.100 mm)为分析纯,使用前在550 ℃条件下烘12 h,冷却后装入密封的玻璃瓶中,并于干燥器中存放。

酸性硅胶:称取烘过的中性硅胶56 g,加入硫酸44 g,充分混匀后变成粉末状。将所有制成的硅胶装入试剂瓶中密封,保存在干燥器中。

1.2 气相色谱条件

DB-35MS色谱柱(30 m×320 μm,0.25 μm),DB-5色谱柱(30 m×250 mm,0.25 μm)。升温程序:初始温度70 ℃,保持1 min;以20 ℃·min-1速率升温至210 ℃;再以2 ℃·min-1速率升温至240 ℃,保持2 min。色谱柱流量1.5 mL·min-1,进样口温度250 ℃,检测器温度300 ℃,进样量1 μL,进样方式为不分流进样。

1.3 试验方法

1.3.1 提取

称取3.000 0 g鱼肉样品于磨口锥形瓶中,加入20 g无水硫酸钠并用玻璃棒研磨搅拌至样品变干,成松散沙粒状。加入30 mL正己烷振荡提取40 min,提取液通过填装有无水硫酸钠的短颈漏斗转移至圆底烧瓶中,再重复提取1次,合并提取液。

1.3.2 酸性硅胶柱净化

在填充柱底部充填一小团石英棉,用少许正己烷冲洗内壁。依次装填中性硅胶1 g、酸性硅胶8 g、中性硅胶1 g、无水硫酸钠6 g,加入70 mL正己烷淋洗酸性硅胶柱。然后将提取的样品溶液浓缩至1～2 mL,转移至已活化好的酸性硅胶柱上净化,最后用90 mL正己烷洗脱,调节洗脱速率为2～3 mL·min-1,将洗脱液浓缩定容至1 mL,供气相色谱分析。

2 结果与讨论

2.1 色谱柱的选择

对于有机氯农药样品的分析,电子捕获检测器具有灵敏度高、检出限低的优势,而且该检测方法简便、仪器普及率高,但是对于基质复杂的样品,干扰因素较多。为了避免干扰物质影响测定结果,试验中采用DB-35MS和DB-5两种不同极性的毛细管色谱柱对鱼肉样品中的10种有机氯农药进行双柱分析。在一次进样的条件下,可以同时收集两套数据供定性和定量分析,使得定性、定量结果更准确。10种有机氯农药的在两种不同极性色谱柱中的色谱图见图1和图2。

1-六氯苯;2-α-666;3-γ-666;4-β-666;5-七氯;6-δ-666;7-p,p′-DDE;8-o,p′-DDT;9-p,p′-DDD;10-p,p'-DDT图1 10种有机氯农药混合标准溶液在DB-35MS色谱柱上的色谱图Fig. 1 Chromatogram of the mixed standard solution 10 OCPs on DB-35MS column

1-α-666;2-六氯苯;3-β-666;4-γ-666;5-δ-666;6-七氯;7-p,p′-DDE;8-p,p′-DDD;9-o,p′-DDT;10-p,p′-DDT图2 10种有机氯农药混合标准溶液在DB-5色谱柱上的色谱图Fig. 2 Chromatogram of the mixed standard solution of 10 OCPs on DB-5 column

由图1和图2可知:在设定的仪器工作条件下,10种有机氯农药在两种色谱柱上的出峰顺序略有差别,在DB-35MS色谱柱上比在DB-5色谱柱上可获得更好的分离效果,色谱峰形尖锐;而在DB-5色谱柱上p,p′-DDD与o,p′-DDT不能完全分开。因此,试验以DB-35MS色谱柱作为定量柱,DB-5色谱柱作为辅助确认柱。

2.2 提取溶剂用量的选择

通过加标回收试验考察正己烷的用量对提取效果的影响。称取3.000 0 g鱼肉样品,加入10种有机氯农药标准溶液,加标量为0.1 μg,分别加入20,30,40 mL正己烷,振荡提取40 min,并重复1次,测定10种有机氯农药的回收率,结果见表1。

由表1可知:用20 mL正己烷提取2次,回收率在91.0%～105%之间;当用30 mL正己烷提取2次时,目标组分基本完全回收,表明已提取充分。因此,试验选择提取溶剂正己烷的用量为30 mL。

表1 正己烷的用量对提取效果的影响Tab. 1 Effect of hexane dosage on extraction efficiency

2.3 洗脱剂用量的选择

鱼肉样品经酸性硅胶柱净化后,用正己烷作为洗脱剂进行淋洗,试验考察了洗脱剂的用量对提取效果的影响。称取3.000 0 g鱼肉样品,加入10种有机氯农药标准溶液,加标量为0.1 μg,用30 mL正己烷振荡提取2次,每次提取40 min。提取液浓缩后定量转移至酸性硅胶柱上净化,依次用30,15,15,15,15 mL等5份正己烷淋洗,淋洗液分段接收,分别测定5段接收液的有机氯农药回收率,平行测定3次,结果见表2。

表2 5段洗脱液的洗脱效率Tab. 2 Elution efficiency of 5 segments eluant

由表2可知:30 mL正己烷淋洗液可将六氯苯、七氯、p,p′-DDE、o,p′-DDT、p,p′-DDT等组分完全淋洗出;大部分物质在经75 mL洗脱剂洗脱后,酸性硅胶柱中残留量已低于5%;90 mL洗脱剂则可将10种有机氯农药完全淋洗出。因此,试验选择洗脱剂正己烷的用量为90 mL。

2.4 样品的净化效果

鱼肉样品中的脂肪和蛋白质含量高,此类样品分析的关键在于去除基质中的脂肪、蛋白质、着色物质等对分析造成的干扰。图3是样品提取后未经过净化和经酸性硅胶柱净化后的色谱图。

1-未经净化;2-经酸性硅胶柱净化图3 样品的色谱图Fig. 3 Chromatograms of samples

由图3可知:未经净化的色谱图杂质峰较多,不仅干扰样品测定,而且长时间的样品分析会造成进样口、色谱柱、检测器等部位污染,降低灵敏度;经酸性硅胶柱净化后的样品色谱图基线平稳、杂质峰较少,表明样品经自制酸性硅胶柱净化后可以有效消除基质干扰。

2.5 标准曲线和检出限

采用正己烷作为溶剂配制质量浓度分别为5.0,25,50,125,250 μg·L-1的10种有机氯农药混合标准溶液,按试验方法进行测定,以质量浓度对色谱峰面积绘制标准曲线。10种有机氯农药的质量浓度在5.0～250 μg·L-1内与峰面积呈线性关系,线性回归方程和相关系数见表3。

美国EPA SW-846对方法检出限(MDL)的描述为能够被检出并在被分析物浓度大于零时能以99%置信度报告的最低浓度。计算公式为:

式中,当重复测定7次,置信水平为99%时,t值为3.143;s为重复测定7次的标准偏差。

在3.000 0 g阴性鱼肉样品中加入标准溶液,按试验方法平行测定7次,根据公式(1)计算方法的检出限,结果见表3。

表3 线性参数和检出限Tab. 3 Linearity parameters and detection limits

由表3可知:10种有机氯农药的检出限均满足国家关于《食品中农药最大残留限量》的要求[9]。

2.6 精密度和回收试验

净化过程中所用的酸性硅胶填充柱是手工填装的,自制填充柱多因其填料的来源、颗粒大小、表面积大小和装填的密度难以控制,而通常被认为重复性差,难以被广泛的推广使用[10]。

试验以3.000 0 g阴性鱼肉样品为基质进行低、中、高等3种浓度水平(25,125,225 μg·L-1)的加标回收试验,平行测定6次,计算加标回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表4。

表4 精密度和回收试验结果(n=6)Tab. 4 Results of tests for precision and recovery

由表4可知:加标回收率在85.7%～121%之间,RSD不大于16%,表明方法具有较好的准确度和精密度,可应用于实际样品分析。

2.7 样品分析

为进一步验证该方法的准确性,将该方法应用于有证标准物质分析,结果见表5。

表5 有证标准物质的分析结果Tab. 5 Analytical results of certified reference material

本工作建立了气相色谱-双柱双ECD测定鱼肉样品中10种有机氯农药的方法,匀浆后的鱼肉样品经正己烷振荡提取后经自制酸性硅胶柱净化,浓缩后上机分析。方法操作简单、净化充分,且双柱分析提高了分析结果的准确度。该方法的精密度、准确度高,可用于鱼肉样品中有机氯农药的测定。

[1] 海洋污染及其防治编译组.海洋污染及其防治[M].北京:石油工业出版社, 1981:108-110.

[2] 杜鹃.中国居民膳食中有机氯农药残留的污染水平研究[D].武汉:武汉轻工大学, 2013.

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[5] SN/T 0127-2011 进出口源性食品中六六六、滴滴涕和六氯苯残留量的检测方法 气相色谱质谱法[S].

[6] GB/T 9695.10-2008 肉与肉制品 六六六、滴滴涕残留量测定[S].

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[10] 陈晓华,汪群杰.固相萃取技术与应用[M].北京:科学出版社, 2010.

Determination of Organochlorine Pesticides in Fish by GC with Dual-Column and Dual-ECD

CAO Fang-fang1, YU Jian-zhao2, FEI Jin-yan3, XU Xiu-yan2*, XU Ren-ji2, LÜ Yi-bing2

(1.ShandongEnvironmentalMonitoringCenter,Jinan250101,China; 2.ChinaNationalEnvironmentalMonitoringCenter,Beijing100012,China;3.FushunEnvironmentalMonitoringCenter,Fushun113000,China)

GC with dual-column and dual-ECD was applied to the determination of 10 organochlorine pesticides in fish, including hexachlorobenzene,α-BHC,β-BHC,γ-BHC,δ-BHC, heptachlor,p,p′-DDE,o,p′-DDT,p,p′-DDD andp,p′-DDT. After the samples were extracted by oscillation with hexane, the extract was cleaned-up with self-made acidic silica gel column and the purified solution was analyzed by GC with dual-column (DB-35MS and DB-5) and dual-ECD system. The linearity ranges of 10 organochlorines were all 5.0-250 μg·L-1, with detection limits (3.143s) in the range of 0.2-1.2 μg·kg-1. Recovery rates obtained by standard addition method were in the range of 85.7%-121% and RSDs (n=6) were within 16%.

GC; Dual-column and dual-ECD; Organochlorine pesticides; Fish

10.11973/lhjy-hx201703003

2016-02-24

国家自然科学基金资助项目(41101476);流域水生 态环境质量监测与评价研究(2013ZX07502001)

曹方方(1988-),女,山东济宁人,硕士研究生,主要 研究方向为环境有机污染物监测与分析。

* 通信联系人。E-mail:xuxy@cnemc.cn

O657.7

A

1001-4020(2017)03-0258-05