潘晓春

(山东科泰环境监测有限公司，山东 临沂 276007)

0 引 言

菊酯类农药是广谱性杀虫剂，具有速效、高效、低毒、低残留，对作物安全等特点，对地下害虫和螨类害虫有较好的防治效果，在农作物生产过程中使用广泛。菊酯类农药对哺乳动物具有中等的神经毒性、免疫系统毒性等多种潜在的毒性，人体长期接触低剂量的菊酯类农药也会引起慢性疾病。随着现在菊酯类农药使用量和使用范围的扩大，菊酯类农药经农田排水、降雨淋洗等方式进入地表水体中，对水生生态系统构成威胁，而且也会通过饮水危害人类的身体健康[1]。因此，建立生活饮用水中菊酯类农药的痕量残留检测分析方法具有重要的现实意义。

水中菊酯类农药的检测一般采用气相色谱法、高效液相色谱法和气相色谱质谱法等，但菊酯类农药在水中的残留量相对较低，为得到准确的测定结果，测定前需要对水样进行富集前处理[2-4]。目前，水中有机物富集前处理技术有液液萃取法、固相萃取法、固相微萃取法和吹扫捕集法，其中液液萃取法、固相萃取法有机试剂用量大，操作步骤繁琐，费时费力；固相微萃取法、吹扫捕集法操作耗时长，仪器设备成本较高[5-8]。液液微萃取法是近些年发展起来的一种较新的萃取技术，具有操作简便快速、成本低、富集效率高、有机试剂用量少的优点，节约实验人员的时间和劳动强度[9-10]。本实验建立一种利用液液微萃取-气相色谱质谱法同时检测生活饮用水中的联苯菊酯、氯菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯5种常见菊酯类农药的方法，实验证明，该方法具有操作简单，快速、准确度高、重现性好等优点，满足生活饮用水中的5种菊酯类农药的检测要求。

1 材料与试剂

1.1 仪 器

7890B-5977A气相色谱-质谱仪，美国安捷伦公司：DB-17石英毛细管色谱柱 (30 m×0.25 mm×0.25 μm）；TG16-WS 台式高速离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司；10 mL尖底玻璃离心管；Milli-Q型纯水仪：美国Milli Pore公司。

联苯菊酯、氯菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯标准物质，浓度均为100 µg/mL，农业部环境保护科研监测所；试剂：乙腈、丙酮、甲醇、四氯化碳、二氯甲烷、四氯乙烯、氯苯均为色谱纯；实验用水为超纯水。

1.2 色谱条件

气相色谱仪载气为高纯氦气（≥99.999%），DB-17 色谱柱，柱流量为 1.0 mL/min；进样口温度 250 ℃；进样方式为分流进样，分流比为10:1，进样量为1 μL；程序升温：柱温初始温度 40 ℃，保持 2 min，以 20 ℃ 的速率升温至 180 ℃，保持 1 min，然后再以 15 ℃ 的速率升温至 270 ℃，保持 3 min。

1.3 质谱条件

质谱仪离子化方式EI；电子能量70 eV；离子源温度250 ℃；四极杆温度150 ℃；色谱-质谱连接口温度280 ℃；溶剂延迟时间为3 min。质谱检测方式为选择离子扫描（SIM）定量，5种菊酯类农药的定性定量离子选择见表1。

表1 5种菊酯类农药定性离子和定量离子

1.4 标准曲线溶液制备

准确移取联苯菊酯、氯菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯标准物质各0.5 mL置于10 mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度，摇匀，配制浓度为5 mg/L混合标准储备溶液。准确移取一定量的上述混标储备溶液，依次配制成质量浓度为0.00，5.00，10.0，20.0，40.0，60.0 μg/L 的系列混合标准溶液。

1.5 样品采集及预处理

用洁静的玻璃磨口采集生活饮用水样品，采集的水样置于4℃条件下保存，并在一周内完成分析[11]。将采集的生活饮用水样品经0.45 μm微孔滤膜过滤，在10 mL带塞的尖底玻璃离心管中加入5 mL水样，用注射器快速快速加入1.0 mL丙酮和50 μL四氯化碳，轻轻振摇1 min后形成水/萃取剂/分散剂的乳浊液体系。将离心管置于离心机中以3 000 r/min的转速离心5 min，分散在水样中的萃取剂四氯化碳经离心后沉积到离心管底部，用微量注射器吸取1 μL萃取剂注入气相色谱质谱仪按上述工作条件下进行测定。

2 结果与讨论

2.1 萃取剂的选择

在液液微萃取过程中，萃取剂的选择是影响本方法萃取效率的一个重要因素。萃取剂的选择要满足的条件是其密度要大于水、不溶于水、对待测物的溶解度要大且不干扰待测物的定性定量分析，以保证取得较好的萃取效率。本文选用四氯化碳、二氯甲烷、四氯乙烯、氯苯为萃取剂，保持其他条件不变，分别按1.5步骤对浓度为20.0 μg/L的菊酯类溶液进行前处理后上机分析。实验结果表明，选用四氯化碳为萃取剂，5种菊酯类农药萃取效果较好，其测定结果的回收率在90%以上，满足实验要求。故选择四氯化碳为萃取剂。

2.2 分散剂的选择

分散剂的选择是影响方法萃取效率的关键因素，选用的分散剂要与水互溶而且对萃取剂具有良好的溶解性，使萃取剂在水相中分散成细水液滴，增大与待测物的接触面积。本实验选用甲醇、乙腈和丙酮作为分散剂，考虑其对浓度为20.0 μg/L的菊酯类溶液的萃取效果。实验结果表明，选用乙腈和丙酮与四氯化碳结合时，富集倍数高，5种菊酯类农药测定结果的回收率在90%以上。考虑到乙腈的毒性相对较大，因此本实验选用丙酮作为分散剂。

2.3 萃取剂和分散剂体积的选择

为了考察萃取剂体积对试验结果的影响，分别以含有不同体积（40，50，60，70 μL）四氯化碳的1.0 mL丙酮为萃取体系对浓度为20.0 μg/L的菊酯类农药溶液进行液液微萃取气相色谱质谱分析。待测物的富集倍数随着沉积相的增加而降低，但沉积相太少又会使水样中待测物不能充分提取导致测定结果偏低。实验结果表明，萃取剂体积选择为50 μL时，菊酯类方法的测定结果回收率最高。

本试验以50 μL四氯化碳为萃取剂，比较了0.6 ，0.8，1.0，1.2，1.4 mL 丙酮为分散剂时，按上述步骤对20.0 μg/L的菊酯类溶液进行萃取分析。结果表明，当分散剂体积为1.0 mL时，样品测定结果的回收率最高，继续增加分散剂体积，菊酯类组分在水相的溶解度增加导致萃取率下降。因此本实验选择分散剂体积为1.0 mL。

2.4 色谱条件优化

2.4.1 毛细管色谱柱的选择

取1.4中5种菊酯类标准曲线溶液，分别选用中等强度极性毛细管色谱柱 DB-17（30 m×0.25 mm×0.25 μm；安捷伦科技（中国）有限公司），强极性毛细管色谱柱 DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm；安捷伦科技（中国）有限公司），非极性毛细管色谱柱HP-1（30 m×0.25 mm×0.25 μm；安捷伦科技（中国）有限公司），按1.2色谱条件设置仪器参数，待仪器稳定后进样分析，结果表明，选择DB-17毛细管色谱柱，5种菊酯类农药达到良好的分析，分离度均大于1.5。典型图谱见图1。

图1 典型色谱图

2.4.2 程序升温条件的优化

程序升温参数的设置，是影响5种菊酯类农药分离和保障色谱峰型的重要因素。实验选择等温条件，设置柱温为200 ℃，5种菊酯类农药在HP-5MS色谱柱上的保留顺序依次为：联苯菊酯、甲氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯。为使色谱峰峰型良好，选择冷柱头进样方式，保持其他条件不变，初始温度分别设置 40 ℃、50 ℃、60 ℃，实验证明，选择40 ℃时，5种菊酯类农药峰型最好，60 ℃时，色谱峰展宽，峰型最差；升温速度先选择高速率20 ℃/min至180 ℃，再以低升温速率15 ℃/min升温至270 ℃，实现了5种菊酯类农药的良好的分离。

2.5 线性方程及检出限

待气相色谱质谱仪器稳定后，将5种菊酯类农药混合标准系列在上述仪器工作条件下由低浓度到高浓度进行气相色谱质谱分析，得到不同浓度点的峰面积，再以峰面积为纵坐标、浓度为横坐标，绘制标准曲线。结果表明，在0～60.0 μg/L浓度范围内，5种菊酯类农药峰面积和浓度线性关系较好，线性相关系数均大于0.999，结果见表2，典型谱图见图1。

表2 5种菊酯类农药线性范围、线性方程、相关系数和检出限

配制浓度为2.0 μg/L 5种菊酯类农药标准液，在上述气相色谱质谱条件下平行测定7次，计算7次测定结果的标准偏差S。检出限按公式MDL=S·t(n–1, 0.99)计算[12]，当n=7 时，t值取 3.143，计算其检出限；再以3倍检出限计算定量限，即得定量限结果。结果见表2。

2.6 重复性试验

在空白水样中加入一定量5种菊酯类农残混标溶液（最终浓度为15.0 µg/L），按1.5样品预处理步骤配制7份待测溶液。待仪器稳定后，在上述气相色谱质谱条件下7份待测溶液进行分析，计算7份样品溶液检测结果，计算精密度RSD结果在1.89%～2.68%之间。结果见表3。

表3 重复性试验结果

2.7 加标回收率试验

采用本方法对某一点位生活饮用水样品进行分析，实验表明该生活饮用水中未检出5种菊酯类农药成份。在该生活饮用水样品中加入一定量的5种菊酯类农药的混合标准溶液，配制成含有各农药质量浓度分别为 5.00，15.0，40.0 µg/L 3 个浓度点的待测溶液，每个浓度点配置3份；待仪器稳定后，得到3个浓度点的加标回收率平均值。结果表明，5种菊酯类农药3个浓度点的加标回收率平均值在91.2%～106.4%之间，本方法的准确度较好，结果见表4。

表4 回收率试验结果

2.8 进样精密度

采用本方法对某一点位生活饮用水样品进行分析，实验表明该生活饮用水中未检出5种菊酯类农药成份。在该生活饮用水样品中加入一定量的5种菊酯类农药的混合标准溶液，配制成含有各农药质量浓度均为5.00 µg/L的待测溶液，连续进样6次计算精密度的相对标准偏差RSD。结果表明，5种菊酯类农药精密度RSD结果在1.77%～2.74%之间。结果见表5。

2.9 方法应用实例

取市售5种品牌饮用水，按1.5方法进行样品的前处理，处理完毕后，按1.2和1.3分别设置色谱和质谱条件，待仪器稳定后，进样分析。结果见表6。

表5 进样精密度试验结果

表6 样品检测实例

3 讨 论

液液微萃取是Rezaee等开发的一种新型的样品前处理方法，是在均相液液萃取和浊点萃取的基础上建立的一种微萃取技术。与经典萃取方法比较，该方法集采样、萃取、浓缩一体化，操作简单、快速、试剂用量少、成本低、环境友好度高且富集效率高，在分析领域有良好的应用前景。试验比较液液微萃取方法与经典萃取方法对5种菊酯类农残的回收率影响，结果表明，液液微萃取得到较好的回收率。结果见表7。

表7 萃取方法回收率比较

4 结束语

实验建立一种利用液液微萃取提取方法对生活饮用水进行5种菊酯类农药的提取，采用气相色谱-质谱法进行定性定量分析。实验首先对液液微萃取条件进行了优化，选择合适的萃取剂和分散剂及其用量，并考察了方法的线性、检测限、加标回收率、重复性等；考察了测定中的试剂带来的干扰性污染，采用同样操作程序对样品进行前处理，并进样分析，证明试剂未带来污染。结果表明，采用液液微萃取法对水样进行富集预处理，具有操作简便、萃取速度快、有机试剂的使用量少、富集倍数高等优点，有效的提高了工作效率，减小了实验污染，方法的检测准确度较高，重复性好，灵敏度高，检出限低，可用于生活饮用水中菊酯类农药的检测。