液液萃取气相色谱-ECD法同时测定饮用水中的13种农药

2018-07-09刘慧杰张平允石金涛

净水技术 2018年6期

刘慧杰，张平允，姜蕾，石金涛，李宁

(上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司，上海 200082)

目前还没有测定环氧七氯的国标方法，《生活饮用水标准检验方法农药指标》(GB/T 5750.9—2006)分析六六六(BHC)、滴滴涕(DDT)、六氯苯、七氯等11种有机氯和溴氰菊酯农药时，不同农药的前处理过程、分析条件，甚至检测仪器都不一致[1]，按照GB/T 5750.9—2006的方法标准，11种农药的富集需要经过4种不同的方法进行富集，检测仪器涉及气相、气质联用仪器以及液相色谱，分析过程费时费力、分析效率低。开发多组分农药同时分析的方法成为近年来饮用水分析领域的热点之一。谭美凌等[2]采用固相萃取的方法同时测定水中痕量的环氧七氯、七氯和六六六。液液萃取普及程度高，萃取效率高，文献中报道的使用液液萃取气相色谱法进行水体中有机氯及溴氰菊酯的方法研究已经有不少[3-5]。本文采用液液萃取气相色谱法实现了环氧七氯、六六六、滴滴涕、六氯苯、七氯、溴氰菊酯13种农药的同时测定。

本文采用正己烷作为萃取剂，一次萃取饮用水中13种农药。通过优化气相色谱的分析条件，大大缩短了分析时间，系统地考察了振荡时间、盐析剂加入量对回收率的影响，建立了一种简便、快捷、准确、有效的饮用水中多种农药同时检测的气相色谱方法。将该方法用于上海市饮用水出厂水检测时，结果令人满意。

1 试验部分

1.1 主要仪器与试剂

安捷伦气相色谱(Agilent 7890A)配有ECD检测器；安捷伦自动进样器(Agilent 7693)；HP-5(30 m ×0.25 mm×0.25 μm)毛细管柱；浓缩仪：美国Caliper全自动样品浓缩仪；正己烷为色谱纯；环氧七氯、α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、p,p′-DDE、p,p′-DDD、o,p′-DDT、p,p′-DDT、百菌清、七氯、六氯苯、溴氰菊酯13种农药混标(100 μg/mL)，均购自美国NSI公司(NSI Solution)；无水硫酸钠(分析纯，国产，经500 ℃灼烧2 h后置干燥器内密封备用)。

1.2 样品采集与保存

用棕色磨口玻璃瓶采集样品，采集后的样品于4 ℃的冰箱保存，并尽快完成分析。

1.3 样品的前处理

用量筒量取100 mL水样，加入到分液漏斗中，加入10 mL正己烷，置于自动振荡器上，振摇时间为3 min；振荡以后，静置3～5 min直至其完全分层，弃去水相。正己烷萃取液通过玻璃三角漏斗(底部铺有定性滤纸的无水硫酸钠层)过滤，将萃取液收集于浓缩管中，用玻璃吸管移取正己烷淋洗无水硫酸钠，使无水硫酸钠完全润洗，润洗两次，合并洗涤液于浓缩管中。将浓缩管放入浓缩仪中，于40 ℃水浴中浓缩至1.0 mL，摇匀。

1.4 标准溶液的配制

13种农药标准工作溶液的配制：将13种农药混标(1.1)稀释为10 μg/mL，然后分别移取一定体积的上述标准溶液，稀释为20、40、80、160、320、500 μg/L的13种农药混合标准工作溶液。

1.5 气相色谱分析条件

进样口温度为280 ℃；柱温起始温度为100 ℃，保持2 min，以25 ℃/min升至160 ℃，保持1 min，以15 ℃/min升至180 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min升至260 ℃，保持3 min；载气流速为1 mL/min；ECD检测器加热器：300 ℃，尾吹气流量为30 mL/min；进样量为1 μL不分流进样。

1.6 测定及计算方法

以色谱峰的出峰顺序和保留时间进行定性分析；以外标法进行定量，计算如式(1)。

(1)

其中：c1—水体中农药化合物的浓度，μg/L；

c0—从标准工作曲线上查得的农药化合物的浓度，μg/L；

V—水样的体积，mL；

V1—萃取溶液的定容体积，mL。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

由于13种农药沸点相差大，为使13种农药进行良好的分离，采用程序升温的方式，以减少组分的重叠和扩散。试验发现，起始温度低(60 ℃)，保留时间大大延长，前18 min内，仅有溴氰菊酯出峰，整个分析时间为27 min，后12种物质出峰时间集中在20～27 min，影响检测效率。若逐步提高程序升温起始温度，分析时间缩短。因此，试验中采取提高起始温度以缩短分析时间。但是起始温度过高(大于150 ℃)，各组分分离效果差，色谱峰有拖尾现象。综合保留时间的长短与分离效果，本试验采用(1.5)程序升温方式进行程序升温，13种农药能够完全分离，典型的分离色谱图如图1 所示。

图1 13种农药化合物混合标准溶液气相色谱图(320 μg/L)Fig.1 Gas Chromatography of Mixed Standard Solutions for 13 Pesticides(320 μg/L)

2.2 萃取时间的优化

为优化萃取时间，向五份100 mL水中加标，使水中13种农药的浓度为1 μg/L，分别振荡3、5、8、10、15 min，各萃取液经仪器分析，平行测定2次，测定结果取均值，13种农药的回收率如图2所示。发现随振荡时间的增加，13种物质的回收率变化不大，其回收率均在90%～120%。因此，将萃取时间定为3 min。

图2 振荡时间对回收率的影响(水样中的目标物浓度为1 μg/L)Fig.2 Effect of Shaking Time on Recovery Rate(1 μg/L)

2.3 盐析剂对萃取结果的影响

为考察盐析剂浓度对萃取结果的影响，取五份高纯水，依次分别加0、0.5、1.0、1.5、3.0 g氯化钠，然后向五份高纯水中加标，使其浓度为1 μg/L，平行测定2次，测定结果取均值，试验结果如图3所示。结果表明，在不加入氯化钠的条件下，13种农药的回收率均在96.9%～125%，随着氯化钠的加入量增加，13种农药的回收率影响不明显。说明，正己烷作为13种农药的萃取试剂，萃取效果良好。因此，在萃取过程中，不加入盐析剂。

图3 氯化钠投加量对回收率的影响(水样中的目标物浓度为1 μg/L)Fig.3 Effect of Sodium Chloride Dosage on Recovery Rate(1 μg/L)

2.4 标准曲线及方法的检出限

试验用20、40、80、160、320、500 μg/L浓度梯度的混合农药标准工作溶液，在1.5节的仪器条件下，以峰面积对浓度作校准曲线，经线性回归得到各自线性回归方程及相关系数，结果如表1所示。

表1 13种农药化合物的线性方程与方法检出限

由表1可知，各农药化合物标准曲线线性方程良好，线性相关系数均大于0.995，均高于GB 5750.3—2006中对相关系数r>0.99的要求[6]。根据方法检出限的确定方法[7]，对浓度值为估计方法检出限3～5倍的加标样品进行n=7的平行测定。将各测定结果换算为样品中的浓度(100 mL)水样，计算平行测定的标准偏差，按照公式MDL=t(n-1,0.99)×S计算方法检出限，式中n为样品测定次数；自由度t为n-1，置信度为99 %时，t分布为单侧，S为标准偏差。按照上述方法进行测定，13种农药的方法检出限如表1所示。各农药化合物的检出限均低于GB/T 5750.9—2006给出的方法检出限，因此该方法满足测定的要求。

2.5 实际水样分析及加标回收率及精密度

采集14份上海市生活饮用水出厂水水样，按照本文中分析方法，采用正己烷萃取，进行GC-ECD检测。测定结果表明，采用该分析方法进行检测，均未检测出上述α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、p,p′-DDE、p,p′-DDD、o,p′-DDT、p,p′-DDT、百菌清、七氯、六氯苯、溴氰菊酯及环氧七氯13种农药。

选择一份水样，分成两组，每组六份，向上述两组水样中加入13种农药的标准溶液，配制农药混合物质的浓度分别为0.3、3 μg/L，按照步骤1.3中样品的萃取和分析过程分别测定6次，得到方法在不同浓度范围内的相对标准偏差和回收率，结果如表2所示。由表2可知：在低浓度(0.3 μg/L)时，13种农药的相对标准偏差为2.17%～7.67%，回收率为80.4%～131%；在高浓度(3 μg/L)时，13种农药的相对标准偏差为1.02%～6.04 %，回收率为95.5 %～123 %。