文喚成,孫學明,武廣元,陳衛(wèi)東
(華測檢測認證集團股份有限公司,北京101111)
超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法測定土壤中草甘膦的殘留量
文喚成,孫學明,武廣元,陳衛(wèi)東*
(華測檢測認證集團股份有限公司,北京101111)
草甘膦,別名達農,化學名N-(膦酸甲基)甘氨酸,屬高效、低毒、廣譜滅生性除草劑[1],被廣泛用于農、林等行業(yè)。綠色和平組織報告顯示,草甘膦對生殖健康和神經(jīng)系統(tǒng)有影響,還有致癌作用。草甘膦的過量使用加劇了對土壤和水的污染。草甘膦作為毒理性較強的農藥在環(huán)境和生物體內不斷富集,通過食品和飲用水進入人體,可對人體造成危害[2-4]。歐洲食品安全局(EFSA)和我國GB 2763-2014《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》對草甘膦的殘留量有嚴格的限定。因此為防止草甘膦在環(huán)境和食品中的富集,應加強對土壤中草甘膦殘留量的檢測。
測定草甘膦的方法主要有分光光度法、氣相色譜法、氣相色譜-質譜法、高效液相色譜法、液相色譜-質譜法和離子色譜法等[5-10]。因草甘膦具有極性強、難揮發(fā)、易溶于水、難溶于有機溶劑、無發(fā)色基團等特性,除離子色譜法外,采用上述各種方法時,均需先對草甘膦進行衍生化,將其轉化為含有特征官能團的化合物。衍生化過程條件較苛刻,操作復雜,容易受樣品中共存化合物和離子的干擾。
本工作針對草甘膦易溶于水、極性強的特點,采用超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法測定土壤中草甘膦含量。方法無需衍生,土壤樣品處理簡單快速,結果重現(xiàn)性好,準確度高,能滿足土壤中草甘膦檢測需求,具有一定的適用性。
1.1 儀器與試劑
Waters ACQUITYTM型超高效液相色譜儀,XEVO TQ-S micro型三重四極桿串聯(lián)質譜儀;EYEL4-2100型旋轉蒸發(fā)儀;UL125DTC型超聲波清洗器(功率2kW);TDL-5C型離心機,METTLER TOLEDO XS105型分析天平。
草甘膦標準儲備溶液:1 000mg·L-1,稱取0.100 0g草甘膦標準品于100mL容量瓶中,用水溶解并稀釋至刻度,搖勻。
草甘膦標準溶液:10.0mg·L-1,移取草甘膦標準儲備溶液1.00mL于100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
草甘膦標準品(純度為98.5%);乙腈為色譜純;試驗用水為去離子水。
1.2 儀器工作條件
1)色譜條件 Waters BEH Amide色譜柱(100mm×2.1mm,1.7μm);柱溫30℃;流量0.2mL·min-1;進樣體積5μL;流動相A為10mmol·L-1乙酸銨溶液(pH 10),B為乙腈。梯度洗脫程序:0~1.0min時,B為85%;1.0~7.0min時,B由85%升至90%,保持2.0min;9.0~9.1min時,B由90%降至85%。
2)質譜條件 電噴霧離子源(ESI),負離子掃描,多反應監(jiān)測模式(MRM);毛細管電壓2.00kV;離子源溫度150℃;脫溶劑氣流量800L·h-1,脫溶劑氣溫度350℃;錐孔反吹氣流量30L·h-1,錐孔電壓50V;母離子為m/z 167.90,子離子為m/z 123.80,149.80,其中定量離子為m/z149.80。
1.3 試驗方法
土壤樣品為污染場地采集的柱狀樣品,將其風干、縮分,過0.25mm(60目)篩,于500℃烘4h。
稱取風干過0.25mm篩土壤試樣5.00g,加20.00mL水于50mL離心管中,搖勻后,超聲提取20min,以4 000r·min-1轉速離心10min,取上清液,過0.22μm水相濾膜,按儀器工作條件進行測定。
2.1 色譜行為
草甘膦標準溶液的色譜圖見圖1。
圖1 草甘膦標準溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of glyphosate standard solution
2.2 提取條件的選擇
試驗考察了振蕩、超聲等2種提取方式對草甘膦回收率的影響,結果表明,樣品振蕩1h與超聲20min的回收率偏差均小于5%。因超聲提取方式操作簡便、時間短,試驗選擇超聲提取樣品中草甘膦。
試驗考察了超聲時間分別為5,10,15,20,30min時對草甘膦回收率的影響。結果表明:超聲時間在15min內,回收率隨時間延長而升高;15min時,回收率趨于穩(wěn)定。試驗選擇超聲時間為20min。
草甘膦結構中含磷酸甲基和羧基,易溶于水,綜合文獻[11]報道,試驗考察了用水及氫氧化鈉溶液(pH 11)提取土壤樣品中草甘膦的回收率。稱取空白土壤樣品5.00g 6份,分別加入草甘膦標準品0.040mg,各取3份,分別用水、氫氧化鈉溶液(pH 11)20.00mL進行提取。結果表明:水、氫氧化鈉溶液(pH 11)提取草甘膦的回收率分別為87.5%,90.7%,考慮鹽類對質譜的影響,試驗選用20.00mL水直接超聲提取草甘膦。
2.3 色譜條件的選擇
2.3.1 色譜柱
草甘膦具有強極性,試驗選擇對強極性物質有保留分離作用的Waters BEH HILIC、Waters BEH Amide、Agilent ZORBAXSB-Aq等色譜柱進行考察。Waters BEH HILIC色譜柱和Agilent ZORB-AXSB-Aq色譜柱的pH范圍較小,對流動相選擇受限;Waters BEH Amide色譜柱的pH在2~11之間,適合堿性流動相。使用Waters BEH HILIC色譜柱的草甘膦色譜圖見圖2(a),保留時間為1.13min;使用Agilent ZORBAXSB-Aq色譜柱的草甘膦色譜圖見圖2(b),保留時間為1.27min;使用Waters BEH Amide色譜柱(100mm×2.1mm,1.7μm),草甘膦的色譜峰峰形良好,保留時間(4.08min)適中,見圖1。試驗選擇Waters BEH Amide色譜柱(100mm×2.1mm,1.7μm)為分析柱。
圖2 使用不同色譜柱的草甘膦色譜圖Fig.2 Chromatograms of glyphosate using different columns
2.3.2 流動相
試驗考察了以不同濃度的乙酸銨溶液、甲酸溶液及氨水作為水相,乙腈為有機相,按不同比例梯度分離草甘膦的效果。結果表明:以10mmol·L-1的乙酸銨溶液(pH 10)和乙腈為流動相時,在電噴霧離子源負離子模式下,草甘膦峰形對稱,保留時間適中。試驗選擇流動相A為10mmol·L-1乙酸銨溶液(pH 10),B為乙腈進行梯度洗脫,洗脫程序見1.2節(jié)。
2.4 質譜條件的選擇
按選定的色譜條件對1.00mg·L-1的草甘膦標準溶液進行測定,利用儀器自動程序考察峰形、強度和信噪比等指標,在ESI-掃描方式下,以多反應監(jiān)測模式(MRM)測定草甘膦的一級質譜,再對其母離子進行二級質譜掃描,選取靈敏度高、無干擾的碎片作為監(jiān)測離子,對錐孔電壓、碰撞能量、離子源溫度等進行優(yōu)化,使分子離子峰達到最大,優(yōu)化的質譜條件見1.2節(jié)。草甘膦標準溶液的質譜圖見圖3。
圖3 草甘膦標準溶液的質譜圖Fig.3 MS spectrum of glyphosate standard solution
2.5 標準曲線和檢出限
將草甘膦標準溶液配制成0.10,0.50,2.00,5.00,10.0mg·L-1的標準工作溶液,按選定的儀器工作條件測定,以草甘膦的質量濃度為橫坐標,對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。試驗結果表明:草甘膦的質量濃度在0.10~10.0mg·L-1內呈線性,線性回歸方程為y=6 343.43 x-42.49,相關系數(shù)為0.998。
空白土壤加標后,按試驗方法處理,以3倍的信噪比計算方法的檢出限(3S/N)為0.10mg·kg-1。
2.6 精密度試驗
按試驗方法對2.00mg·L-1草甘膦標準溶液平行測定6次,計算測定值的相對標準偏差(RSD)為4.9%,表明方法的精密度較好。
按試驗方法在連續(xù)6日內對2.00mg·L-1草甘膦標準溶液重復測定6次,RSD為7.4%,表明方法重復性、穩(wěn)定性較好。
2.7 回收試驗
取空白土壤試樣9份,每3份為一組,分別加入草甘膦標準品0.040,0.080,0.160mg,按試驗方法平行測定3次,結果見表1。
由表1可知,加標回收率在85.8%~94.6%之間。
2.8 樣品分析
稱取污染土壤樣品6份,按試驗方法測定,結果表明,土壤樣品中草甘膦的質量分數(shù)分別為3.13, 78.4,223,10.6,178,42.6mg·kg-1。
表1 回收試驗結果Tab.1 Results of test for recovery
本工作以水為提取劑,采用超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法直接測定土壤中草甘膦的殘留量,方法操作簡單、快速,加標回收率滿足分析要求,可應用于土壤中草甘膦殘留量的測定。
[1] 劉曉玉,肖珊珊,李軍,等.食品和水質中草甘膦檢測方法及研究進展[J].食品安全質量檢測學報,2015,6(6):2241-2247.
[2] WILLIAMS G M,KROES R,MUNRO I C.Safety evaluation and risk assessment of the herbicide roundup and its active ingredient,glyphosate,for humans[J].Regulatory Toxicology &Pharmacology,2000,31(2):117-165.
[3] 周垂帆,李瑩,張曉勇,等.草甘膦毒性研究進展[J].生態(tài)環(huán)境學報,2013,22(10):1737-1743.
[4] SANTADINO M,COVIELLA C,MOMO F.Glyphosate sublethal effects on the population dynamics of the earthworm eisenia fetida(Savigny,1826)[J].Water Air &Soil Pollution,2014,225(12):2207-2214.
[5] 張莉,陳亮,劉菲.快速分光光度法同步測定地下水中赤霉素和草甘膦的相互影響[J].光譜學與光譜分析,2015,35(4):966-970.
[6] 邱慧敏,耿金菊,韓超,等.串聯(lián)毛細管離子色譜法測定水中亞磷酸根、磷酸根、草甘膦和氨甲基膦酸[J].分析化學,2013,41(12):1910-1914.
[7] GB/T 5750.9-2006 生活飲用水標準檢驗方法農藥指標[S].
[8] NY/T 1096-2006 食品中草甘膦殘留量測定[S].
[9] SN/T 1923-2007 進出口食品中草甘膦殘留量的檢測方法液相色譜-質譜/質譜法[S].
[10] 王超,趙永亮,高敏,等.桑園土壤中草甘膦殘留檢測方法[J].江蘇科技大學學報(自然科學版),2015,29(4):388-391.
[11] 汪立高,楊仁斌,魏鳳.土壤中殘留草甘膦檢測方法及其消解動態(tài)研究[J].湖南農業(yè)科學,2011(23):85-88.
O657.63
B
1001-4020(2017)04-0479-03
10.11973/lhjy-h(huán)x201704025
2016-06-27
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