毒死蜱、敌敌畏、丁草胺、乙草胺、莠去津和多菌灵6种农药均属于高效、广谱的杀虫剂、除草剂和杀菌剂,是我国使用量较大的几种农药,用量均在万吨以上[1]。毒死蜱是应用广泛的有机磷杀虫剂之一,可有效防治粮食、蔬菜等多种作物的百余种害虫,还可以用来防治白蚁和蟑螂等[2]。乙草胺、丁草胺和莠去津是近年来应用较多的除草剂,灭除杂草效果好[3]。多菌灵是我国用量最大的一种杀菌剂,用于叶面喷洒和种子处理,对菌核病、炭疽病、枯萎病等都有防治效果。敌敌畏是一类重要的杀虫剂,对害虫具有触杀、胃毒和熏蒸作用,主要用于蔬菜、果林、烟草、水稻等作为害虫的防治[4]。
目前,国内外文献报道的检测这6种农药残留的方法主要有气相色谱法[5]、液相色谱法[6]、气相色谱—质谱法[7, 8]、液相色谱—质谱法等[9, 10, 11]。已有的方法针对单一农药检测的研究多,而同时检测这6种农药残留的分析方法未见报道。本文建立了一种同时检测饮用水中6种农药的超高效液相色谱—串联质谱方法。该方法具有操作简便、灵敏度高、抗干扰能力强、样品分析时间短等特点,可用于饮用水中6种农药残留水平和残留动态的日常监测,是一种具有推广价值的分析方法。
1 材料和方法 1.1 仪器高效液相色谱质谱仪:液相色谱是Waters公司的Acquity UPLC,自动进样器是Waters公司的2777C,所配置的质谱是Waters公司的XEVO TQ串联质谱。
1.2 试剂甲醇、乙腈等均为色谱纯,购自德国Merck公司。甲酸为色谱纯,购自美国TEDIA公司。水取自Milli-Q超纯水机。
1.3 标准溶液的配制乙草胺:98.2%,计量院国家标物中心,GBW(E)061615,批号:20130415;丁草胺:99.6%,计量院国家标物中心,GBW(E)061616,批号:20120312;敌敌畏:99.3%,计量院国家标物中心,GBW(E)061623,批号:20130528;毒死蜱:99.5%,计量院国家标物中心,GBW(E)061459,批号:20130422;莠去津:98.4%,计量院国家标物中心,货号:SPL-BG-031,批号:20121221;多菌灵:99.2%,Fluka公司。
单标标准溶液的配制:将毒死蜱、丁草胺、乙草胺、敌敌畏、莠去津等标准品,分别用甲醇配制成质量浓度为100 mg/L的标准储备液,将多菌灵用甲醇配制成质量浓度为10.0 mg/L的标准储备液,于-18℃下避光保存。
混合标准溶液的配制:分别取适量的各农药储备液,根据实验需要用纯水稀释配制成混标,混标中毒死蜱、丁草胺、乙草胺、敌敌畏、莠去津和多菌灵的质量浓度分别为100.00,20.00,20.00,100.00,5.00,2.00 μg/L,再以此溶液为母溶液,依次用纯水稀释2,5,10,20,50倍,配制成系列混合标准溶液。
1.4 色谱质谱条件 1.4.1 超高效液相色谱条件色谱柱:Waters公司Acquity UPLC BEH C18 (2.1 mm× 50 mm)柱;柱温:40℃。流动相:A,超纯水(含0.1%甲酸);B,85%乙腈+15%甲醇,梯度洗脱。初始流动相含15%的B,到第4 min时线性增加至80%的B,保持0.8 min,再恢复初始流动相,平衡1.2 min。流速:0.4 mL/min;进样量:10 μL。
1.4.2 质谱条件电喷雾三重四极杆串联质谱,正离子ESI模式,脱溶剂温度550℃;脱溶剂气流量:800 L/h;毛细管电压:0.8 kV;锥孔电压:18 V;碰撞气(氩气)流量:0.16 mL/min。检测方式:多反应监测(MRM)。
1.5 工作曲线的制作在设定的色谱和质谱条件下,分别取10 μL在1.3中配制的系列混合标准溶液,进样分析,以农药的浓度为横坐标,以农药的响应值为纵坐标进行回归分析,得到6种农药的线性方程和相关系数(表 1)。结果表明:毒死蜱和敌敌畏的质量浓度在2.5~100 μg/L,丁草胺和乙草胺的浓度在0.5~20 μg/L,莠去津的浓度在0.125~5 μg/L,多菌灵的浓度在0.05~2 μg/L范围时,他们的线性相关系数r≥0.999。
农药名称 | 线性方程 | r |
毒死蜱 | Y=2 611.87X+8 762.55 | 0.9997 |
丁草胺 | Y=12 557.7X+7 040.19 | 0.9992 |
乙草胺 | Y=5 929.96X+2 354.79 | 0.9991 |
敌敌畏 | Y=10 774.1X+20 857.8 | 0.9992 |
莠去津 | Y=424 083X+38 581.9 | 0.9990 |
多菌灵 | Y=453 741X+19 400.8 | 0.9996 |
用1 mL一次性无菌注射器(不带针)取待测定的样品水,直接过0.22 μm滤膜,装样品瓶,进样10 μL。
2 结果 2.1 液相色谱条件优化比较几种流动相,分别为(15%甲醇—85%乙腈)/(0.1%甲酸水)(15 ∶85)、(15%甲醇—85%乙腈)/(0.1%甲酸水)(20 ∶80)、(10%甲醇—90%乙腈)/(0.1%甲酸水)(15 ∶85)、(20%甲醇—80%乙腈)/(0.1%甲酸水)(15 ∶85)和(30%甲醇—70%乙腈)/(0.1%甲酸水)(15 ∶85)对6种农药的分离效果。结果发现,在有机相中加入一定比例的甲醇,可以提高有机磷农药毒死蜱和敌敌畏的灵敏度,但保留时间延长。经几种流动相比较研究,流动相为(15%甲醇—85%乙腈)/(0.1%甲酸水)(15 ∶85)、流速为0.4 mL/min的条件下,6种农药的色谱峰峰形优于其他流动相的峰形,且各农药之间分离效果最好,无拖尾现象(图 1)。
2.2 质谱条件优化根据毒死蜱、丁草胺、乙草胺、敌敌畏、莠去津、多菌灵6种农药化合物的结构特征,选择ESI+作为电离模式,采用流动注射泵进样,分别对6种农药进行一级质谱扫描,确定每种农药的准分子离子峰,并分别优化其锥孔电压。然后分别以其准分子离子为母离子,通过氩气碰撞产生碎片离子进行二级质谱扫描,同时优化碰撞能量,以响应值最大的碎片离子(子离子)为定量离子,次级响应离子为定性离子。通过实验优化,最佳质谱条件:去溶剂温度550℃;去溶剂气流量:800 L/h;毛细管电压:0.8 kV;锥孔电压:18V;碰撞气(氩气)流量:0.16 mL/min;6种农药的定性与定量特征离子及优化的MRM参数如表 1所示,所有离子对的驻留时间都为(Dwell)0.05 s。
农药 名称 |
保留 时间/ min |
母离子/ (m/z) |
子离子/ (m/z) |
碰撞 电压/V |
锥孔 电压/V |
毒死蜱 | 4.67 | 349.97 |
349.97>96.90, 349.97>197.90* |
24.0, 18.0 | 24.0 |
丁草胺 | 4.61 | 312.20 |
312.20>162.07, 312.20>238.08* |
26.0, 18.0 | 32.0 |
乙草胺 | 3.65 | 270.15 |
270.15>148.07, 270.15>224.02* |
16.0, 16.0 | 32.0 |
敌敌畏 | 2.25 | 220.97 |
220.97>108.98*, 220.97>144.96 |
22.0, 10.0 | 20.0 |
莠去津 | 2.60 | 216.10 |
216.10>96.00, 216.10>174.02* |
20.0, 12.0 | 24.0 |
多菌灵 | 0.66 | 192.03 |
192.03>132.05, 192.03>160.01* |
34.0, 18.0 | 26.0 |
在饮用水中分别添加毒死蜱、丁草胺、乙草胺、敌敌畏、莠去津和多菌灵,以10倍信噪比(S/N)计算,在进样量为10 μL时,得到的本方法的最低检测质量浓度分别是:毒死蜱 7 ng/L;丁草胺 21 ng/L;乙草胺 10 ng/L;敌敌畏 5 ng/L;莠去津1 ng/L;多菌灵1 ng/L。计算的方法是:在水样中添加质量浓度50 ng/L的毒死蜱、丁草胺、乙草胺、敌敌畏、莠去津和多菌灵,进样分析,根据测定的色谱图,通过仪器软件直接计算各色谱峰S/N值分别为71,24,49,102,417,498。然后计算得到最低检测质量浓度。
2.4 精密度和回收率对6种农药分别进行两个添加水平的测定,每个水平重复测定6次。当毒死蜱、丁草胺、乙草胺、敌敌畏、莠去津和多菌灵在水中的添加水平分别为10.0,2.0,2.0,10.0,0.5和0.2 μg/L时,测定值分别为8.47±0.35、1.80±0.06、2.00±0.06、9.85±0.19,0.49±0.01和0.202±0.004 μg/L。添加水平分别为50,10,10,50,2.5和1 μg/L时,测定值分别为51.60±2.16,10.25±0.35,10.40±0.14,50.75±0.35,2.55±0.07和1.05±0.06 μg/L。添加回收率及相对标准偏差(RSD)见表 3。6种农药的平均回收率为84.7%~105.0%,相对标准偏差为0.7%~6.1%。
农药名称 |
测定范围/ (μg/L) |
添加水平/ (μg/L) |
相对 标准偏差/% |
回收率/ % |
毒死蜱 | 2.5~100 | 10.0 | 4.1 | 84.7 |
50.0 | 4.2 | 103.2 | ||
丁草胺 | 0.5~20 | 2.0 | 3.5 | 90.0 |
10.0 | 3.4 | 102.5 | ||
乙草胺 | 0.5~20 | 2.0 | 3.2 | 100.0 |
10.0 | 1.4 | 104.0 | ||
敌敌畏 | 2.5~100 | 10.0 | 1.9 | 98.5 |
50.0 | 0.7 | 101.5 | ||
莠去津 | 0.125~5 | 0.5 | 1.5 | 98.0 |
2.5 | 2.8 | 102.0 | ||
多菌灵 | 0.05~2 | 0.2 | 2.0 | 101.0 |
1.0 | 6.1 | 105.0 |
对某市采集到的7个压把井地下水样品,过0.22 μm滤膜,装样品瓶,用本分析方法进行分析检测,在所有样品中均检测出莠去津,质量浓度0.01~0.03 μg/L,其他5种农药均未检出。
3 讨论本文建立了一种同时检测饮用水中6种常用农药的超高效液相色谱—串联质谱方法。由于检测器采用质谱MRM模式,对目标化合物有很强的选择性和抗干扰能力。经试验,采用自来水,地下水和地表水源水作为基质,都不影响6种农药的分析测定。该方法具有操作简便、灵敏度高、抗干扰能力强、 样品分析时间短等特点,可用于饮用水中6种农药残留水平和残留动态的日常监测,是一种具有推广价值的分析方法。在实际样品测定中,所有样品中都检测出莠去津,质量浓度在0.01~0.03 μg/L,其他5种农药都没有检出。莠去津在饮用水中的卫生标准限值是2 μg/L[12],检测结果比饮用水卫生标准低近百倍,在安全范围内,但也应该引起足够的重视,说明莠去津的残留已经进入地下水。需要注意的是本研究所用水样采样时间不在用药高峰期,用药高峰期6种农药对饮水的污染情况还需要进一步研究。
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