袁鵬輝，陳明曉，2，董軍，范曉靜，高帥，馬超，2，王青華

(1. 山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014；2. 重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249)

SPE-GC-MS法測(cè)定地下水中26種有機(jī)氯農(nóng)藥

袁鵬輝1，陳明曉1，2，董軍1，范曉靜1，高帥1，馬超1，2，王青華1

(1. 山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014；2. 重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249)

采用固相萃取(SPE)技術(shù)，結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜(GC-MS)選擇離子檢測(cè)法(SIM)對(duì)水樣中26種有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)進(jìn)行提取、凈化、濃縮前處理，優(yōu)選了固相萃取小柱填料及萃取、凈化條件，優(yōu)化了GC-MS的工作參數(shù)，建立了地下水中26種有機(jī)氯農(nóng)藥的SPE-GC-MS分析方法。針對(duì)不同的組分，本法加標(biāo)回收率為76.422%～112.512%， 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.905%～15.524%，檢出限為0.014～0.089 μg/L。該方法操作簡(jiǎn)單，消耗費(fèi)用低，分析速度快，具有較高的靈敏度和回收率。

固相萃??；色譜/質(zhì)譜聯(lián)用；選擇離子檢測(cè)；有機(jī)氯農(nóng)藥

隨著農(nóng)業(yè)和化工業(yè)的快速發(fā)展，地下水資源受污染程度日趨嚴(yán)重。有機(jī)氯農(nóng)藥類(OCPs)化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，脂溶性強(qiáng)，不易分解，具有較強(qiáng)的持續(xù)性和遷移性，部分可以通過食物鏈富集，嚴(yán)重危害人體健康[1-5]。因此，開展地下水中OCPs殘留的快速檢測(cè)分析技術(shù)研究具有重要意義。

目前，水中OCPs殘留多采用分類檢測(cè)，這些分析方法不僅周期長(zhǎng)、時(shí)效性差，而且需要不同的儀器或檢測(cè)器，測(cè)試成本高。此外，采用液液萃取不僅有機(jī)溶劑消耗大，而且廢液排放還會(huì)造成二次污染[3， 5-9]。而固相萃取法(SPE)則具有選擇性高、方便快速、回收率高、溶劑用量少、重復(fù)性好、安全、便于自動(dòng)化操作等突出優(yōu)點(diǎn)[3，5，7]。 氣相色譜/質(zhì)譜(GM-MS)則綜合了色譜高分離效能和質(zhì)譜高準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，具有強(qiáng)大的分離、分辨與鑒定能力，在有機(jī)污染物多組分同時(shí)檢測(cè)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)將SPE技術(shù)與GC-MS選擇離子檢測(cè)(SIM)法相結(jié)合，建立能同時(shí)測(cè)定水樣中26種OCPs的SPE-GC-MS法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

7890B-5977氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent公司，美國(guó))，配備Agilent 7650A自動(dòng)進(jìn)樣器；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；MP220 pH計(jì)(Mettler公司，瑞士)；BK-360B超聲波清洗器(巴克超聲設(shè)備有限公司)；24道固相萃取裝置(Supelco公司，美國(guó))；Cleanert S C18固相萃取小柱(500 mg/6 mL，博納艾杰爾科技公司)；Mile-Q超純水系統(tǒng)(Millipore公司，美國(guó))，turbovapⅡ全自動(dòng)濃縮儀氮吹儀(Biotage公司，瑞典)；P124-1CN分析天平(精確到0.000 1 g，Sartorius公司，德國(guó))。

26種有機(jī)氯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 mg/L，毒草胺、甲草胺、六氯苯、α-BHC、β-BHC、δ-BHC、γ-BHC、七氯、百菌清、艾氏劑、環(huán)氧七氯、α-氯丹、γ-氯丹、硫丹硫酸鹽、反九氯、p，p′-DDE、p，p′-DDD、p，p′-DDT、o，p′-DDT、硫丹Ⅰ、硫丹Ⅱ、狄氏劑、異狄氏劑、異狄氏劑醛、順氯菊酯、反氯菊酯)，內(nèi)標(biāo)物(500 mg/L，苊-D10、菲-D10、屈-D12)，均購(gòu)自Accu Standard公司。其他試劑均為色譜純，水為超純水。

1.2 儀器分析條件

氣相色譜條件：DB-35ms毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣He (99.999%)，恒流模式，流速1.000 mL/min；進(jìn)樣口溫度300 ℃；程序升溫，柱初始溫度50 ℃，保持1 min，以25 ℃/min升到200 ℃，再以5 ℃/min升到320 ℃，保持10 min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1.000 μL。

質(zhì)譜條件：電子轟擊源，發(fā)射電子能量70 eV，選擇離子掃描模式(SIM)，溶劑延遲6 min，接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃。

1.3 樣品的采集

1.0 L取樣瓶用水樣潤(rùn)洗3遍，裝滿水樣，加入40 mg亞硫酸鈉，4 ℃儲(chǔ)存，帶回實(shí)驗(yàn)室后，立即用0.45 μm玻璃纖維濾膜過濾，4 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆肹6]。同時(shí)，每個(gè)水源地均采集一份空白對(duì)照樣。

1.4 固相萃取

首先，SPE柱分別用5 mL二氯甲烷、5 mL乙酸乙酯、5 mL甲醇和10 mL純水進(jìn)行活化。取1 L水樣，調(diào)節(jié)水樣pH值為2，加入5 mL甲醇和10 μL質(zhì)量濃度為20 mg/L的內(nèi)標(biāo)液，混勻后以約12 mL/min的速率通過活化后的SPE柱。吸附了OCPs的SPE柱用氮?dú)?99.999%)以120 mL/min的速度干燥10 min。干燥后的SPE柱用5 mL乙酸乙酯浸泡2 min，乙酸乙酯萃取液經(jīng)無水亞硫酸鈉柱干燥后進(jìn)行收集；然后SPE柱依次用5 mL二氯甲烷、5 mL乙酸乙酯-二氯甲烷混合溶劑(V/V=1∶1)洗脫，洗脫液經(jīng)無水硫酸鈉柱干燥后與干燥過的乙酸乙酯萃取液合并，45 ℃氮?dú)獯抵潦＜s1.0 mL，加入乙酸乙酯定容至1.0 mL，待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 特征離子的選擇

SIM模式下對(duì)OPCs進(jìn)行分組掃描，不僅可以明顯提高檢測(cè)的靈敏度，而且可以降低試樣中其他碎片離子的干擾。26種有機(jī)氯農(nóng)藥及內(nèi)標(biāo)物的特征碎片離子及分組見表1。

表1 有機(jī)氯農(nóng)藥的分組及特征離子

2.2 色譜分離結(jié)果

在 GC-MS中，理想的總離子流圖應(yīng)該是各化合物能明顯分離，均勻分布，峰形尖銳平滑。經(jīng)研究確定石英毛細(xì)管柱DB-35ms分離效果較好，故選用DB-35ms柱分離OPCs，其分離效果見圖1，各峰號(hào)對(duì)應(yīng)化合物同表1。

圖1 26種有機(jī)氯農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)與內(nèi)標(biāo)物的總離子流色譜圖(2.000 mg/L)

2.3 固相萃取條件的優(yōu)化

選取α-BHC、七氯、α-氯丹、硫丹Ⅰ、p，p′-DDT、順氯菊酯6種具有一定代表性的物質(zhì)為研究對(duì)象對(duì)固相萃取的條件進(jìn)行優(yōu)化。

2.3.1 SPE柱的選擇和活化

對(duì)Cleanert S C18-SPE (500 mg/6 mL)、Cleanert Alumina-N-SPE (200 mg/3 mL)、Cleanert ACA-SPE (1 000 mg/6 mL)和Cleanert Na2SO4-SPE(5 g/12 mL)幾種不同類型的SPE柱對(duì)OCPs的回收率進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)Cleanert S C18-SPE(500 mg/6 mL)柱對(duì)OCPs的回收率最高，故確定其為試驗(yàn)的凈化小柱。Cleanert S C18-SPE(500 mg/6 mL)的填料是C18烷基鍵合在硅膠表面上，經(jīng)過甲醇活化后，C18烷基在硅膠表面呈豎立狀，對(duì)有機(jī)物有很好的吸附效果。如果大量水樣直接通過固相填料，則會(huì)造成C18烷基倒伏，并且隨著水樣量的加大萃取效率會(huì)降低。研究發(fā)現(xiàn)，上樣前在水樣中加入一定量的甲醇作為有機(jī)改性劑，不僅可以有效地保證填料的活化性能，而且能夠改善強(qiáng)憎水組分在C18小柱表面的吸附能力，從而提高對(duì)水樣中OPCs的回收率[10-14]。

2.3.2 水樣酸堿度

pH值可以改變目標(biāo)物/吸附劑的離子化或質(zhì)子化程度，而目標(biāo)物的離子化程度越高，吸附效果就越好[9]?，F(xiàn)調(diào)節(jié)水樣pH值分別為2，4，7，10，比較水樣酸堿度對(duì)SPE洗脫6種OCPs平均回收率的影響，結(jié)果見圖2。由于α-氯丹在堿性條件易分解，因此，pH值=10時(shí)，未考察α-氯丹的回收率，以其他5種物質(zhì)的平均回收率作為結(jié)果。由圖2可知，目標(biāo)化合物的回收率隨著pH值的增大而減小，酸性條件下的回收率明顯高于堿性和中性條件。因此，前處理時(shí)用鹽酸調(diào)節(jié)水樣pH值為 2。

圖2 pH值對(duì)萃取效果的影響

2.3.3 上樣體積與流速

設(shè)置上樣體積分別為0.5，1.0，1.5和2.0 L，考察不同上樣體積對(duì)回收率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，上樣體積為1.0和1.5 L時(shí)回收率較高且差別不大，上樣體積超過1.5 L則回收率降低很大。因此，確定上樣體積為1.0 L。

設(shè)置上樣流速分別為6，9，12，15，18和21 mL/min，考察不同上樣流速對(duì)回收率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，上樣流速越低目標(biāo)物回收率越高，當(dāng)上樣流速<12 mL/min時(shí)回收率略微降低，上樣流速>12 mL/min則明顯降低。因此，確定上樣流速為12 mL/min。

2.3.4 SPE柱的干燥時(shí)間

洗脫前對(duì)SPE柱充分干燥可以降低因水分存在對(duì)目標(biāo)化合物定量洗脫的影響。上樣后經(jīng)離心分離，用高純氮?dú)飧稍颯PE柱5 min，柱內(nèi)的上樣溶劑仍有殘余，分析物未能完全被固定相保留；干燥15 min時(shí)，柱子出現(xiàn)干裂導(dǎo)致失活；干燥10 min時(shí)，既趕走了殘余的上樣溶劑，又保持了固定相的活性，故確定上樣后SPE柱的干燥時(shí)間為10 min。

2.3.5 洗脫方法

不同有機(jī)溶劑對(duì)目標(biāo)物具有不同的洗脫能力，現(xiàn)對(duì)不同極性的有機(jī)試劑進(jìn)行組合[5-6、8-9、13、15-16]，考察不同組合體系對(duì)萃取效果的影響，方法一為依次用5 mL乙酸乙酯、5 mL二氯甲烷、5 mL乙酸乙酯/二氯甲烷(V/V=1∶1)各淋洗1次；方法二為依次用5 mL正己烷、5 mL二氯甲烷、5 mL正己烷/二氯甲烷(V/V=1∶1)各淋洗1次；方法三為用5 mL正己烷(含3%甲苯)/乙酸乙酯(V/V=9∶1)淋洗3次，淋洗結(jié)果見圖3。

由圖3可見，方法一洗脫效果最好，確定洗脫方法為：依次用5 mL乙酸乙酯、5 mL二氯甲烷、5 mL乙酸乙酯/二氯甲烷(V/V=1∶1)各淋洗1次。

圖3 不同洗脫劑對(duì)回收率的影響

2.4 方法性能

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢測(cè)限

用乙酸乙酯配制各目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度為0.025，0.050，0.100，0.200，0.400和0.800 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，采用內(nèi)標(biāo)定量法進(jìn)行定量，各標(biāo)準(zhǔn)溶液中內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度均為0.200 mg/L，按1.2條件進(jìn)行分析。以各組分質(zhì)量濃度與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度的比值為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的各組分特征定量離子響應(yīng)峰面積與內(nèi)標(biāo)物響應(yīng)峰面積的比值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果顯示，26種OCPs在質(zhì)量濃度0.025～0.800 mg/L范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均>0.996(見表2)。

以3倍SIN(信噪比)為考察指標(biāo)，測(cè)得農(nóng)藥中各組分的檢測(cè)限，結(jié)果見表3。由表3可見，26種OCPs的檢出限為0.014～0.089 μg/L。

2.4.2 方法穩(wěn)定性、精密度及回收率

取各組分質(zhì)量濃度已知的OPCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別于0，1，2，4，8 h各進(jìn)樣一次，測(cè)定OPCs中各組分的峰面積，各組分峰面積RSD(n=5)為2.382%～17.586%，表明樣品在8 h內(nèi)具有較好的穩(wěn)定性。

取空白水樣18份，加入一定量的OPCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別配制成質(zhì)量濃度為0.100，1.000 和5.000 μg/L的模擬水樣各6份，各重復(fù)測(cè)定6次，結(jié)果見表2。由表2可見，26種OPCs的加標(biāo)回收率為76.422%～112.512%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.905%～15.524%，說明該方法具有較好的回收率和精密度，能夠滿足相關(guān)檢測(cè)要求。

表2 26種農(nóng)藥中各組分的保留時(shí)間、相關(guān)系數(shù)、方法檢測(cè)限、回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

續(xù)表

2.5 實(shí)際樣品檢測(cè)

取濟(jì)南市某幾處蔬菜種植地附近的地下水和地表水水樣進(jìn)行OCPs檢測(cè)分析，結(jié)果共檢出6種目標(biāo)物，結(jié)果見表3，其中，樣品4#檢測(cè)到的OPCs最多。

3 結(jié)語

采用Cleanert S C18-SPE (500 mg/6 mL)固相萃取小柱可有效富集、濃縮水樣中的OPCs，回收效果較好，各組分的平均回收率為76.422%～112.512%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.905%～15.524%；用DB-35ms(30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細(xì)管柱對(duì)OPCs中各組分的分離效果好，所建立的SPE-GC-MS分析方法可一次同時(shí)測(cè)定水樣中殘留的26種有機(jī)氯農(nóng)藥，能夠完全滿足現(xiàn)行的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 5750—2006)、《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/T 206—2005)和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)的相關(guān)檢測(cè)要求，可以為地下水和生活飲用水的水質(zhì)檢測(cè)分析以及進(jìn)一步水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的研究提供一定的依據(jù)。

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A Study of 26 Organochlorine Pesticides in Groundwater by SPE-GC-MS

YUAN Peng-hui1， CHEN Xiao-ming1，2， DONG Jun1， FAN Xiao-jing1， GAO Shuai1， MA Chao1，2， WANG Qing-hua1

(1.ShandongGeologicalEngineeringInvestigationInstitute，Jinan，Shandong250014，China； 2.StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)

A method for the analysis 26 organochlorine pesticides (OPCs) in groundwater was established using solid phase extraction (SPE) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). These OPCs was extracted， purified and pre-concentrated， and the column packing materials， extraction and purification conditions were optimized.The working parameters of GC-MS were investigated. The experimental results showed that the spiked recoveries were between 76.836% and 112.512% with the relative standard deviations of 4.905%～15.524%， while the detection limits were in the range of 0.014～0.089 μg/L. The established method is simple， rapid， sensitive and reliable.

Solid phase extraction； GC- MS； Selective ion monitoring； Organochlorine pesticides

2016-06-25；

2016-07-22

山東省地質(zhì)勘查基金資助項(xiàng)目(SSDZS-2015-GTT01)

袁鵬輝(1988—)，男，工程師，碩士，主要從事環(huán)境中有機(jī)污染的分析研究。

X832；O657.7+1；O657.63

B

1674-6732(2016)06-0032-05