孟冰冰， 于洪春*

(東北農業(yè)大學農學院植保系，黑龍江哈爾濱 150030)

東北黑土壤是非常珍貴的土壤資源，它具有質地疏松、高肥力、供肥能力強等特點[1]。但隨著農藥使用量及其種類的逐漸增加，使土壤結構發(fā)生了很大的變化，土壤污染問題逐漸引起關注。為了保障食品安全，需要有效地對土壤環(huán)境進行監(jiān)控及檢測[2 - 3]。基于土壤樣品基質復雜，含有較多有機酸、金屬離子和土壤微生物等[4 - 6]，在檢測中樣品凈化成為分析中的重要環(huán)節(jié)?，F有土壤中農藥殘留凈化方式有固相萃取、凝膠滲透色譜(GPC)、液-液萃取和基質分散萃取法(QuECHERS)[7 - 13]等。

本研究建立了超高效液相色譜-串聯質譜(UPLC-MS/MS)法對土壤中31種農藥進行定性和定量分析。主要采用NANO碳凈化方式，NANO碳是以碳為基礎的納米材料，其表面疏水、多孔和獨有的π電子系，容易和目標化合物發(fā)生π-π作用，因此NANO碳凈化具有很強的吸附作用力和較大的吸附容量，是一種理想的吸附劑[14 - 17]。通過與上述4種凈化方式進行比較可以得出，NANO碳凈化方式節(jié)省了前處理操作時間，凈化效果好，能夠廣泛應用于實際檢測工作中。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

Agilent 1290-6430超高效液相色譜-串聯質譜儀(美國，Agilent公司)；MassHunter 工作站；KQ-300GVDV超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；Cleanert NANO碳凈化柱為Agela品牌。

標準品：氟蟲腈(Fipronil)、氟蟲脲(Flufenoxuron)、伏殺磷(Phosalone)、噠螨靈(Pyridaben)、馬拉硫磷(Malathion)、滅幼脲(chlorbenzuron)、殺撲磷(Methidathion)、辛硫磷(Phoxim)、噻蟲嗪(Thiamethoxam)、甲拌磷(Phorate)、吡蟲啉(Imidacloprid)、3-羥基克百威(Carbofuran-3-hydroxy)、滅線磷(Mocap)、抗蚜威(pirimicarb)、樂果(Dimethoate)、久效磷(Monocrotophos)、涕滅威砜(Aldicarb-sulfone)、克百威(Carbofuran)、敵敵畏(Dichlorovos)、氧化樂果(Omethoate)、殘殺威(Propoxur)、涕滅威(Aldicarb)、甲萘威(carbaryl)、異丙威(isoprocarb)、多菌靈(Carbendazim)、乙酰甲胺磷(Acephate)、滅多威(Thiodicarb)、甲胺磷(Methamidophos)、啶蟲脒(Acetamiprld)、仲丁威(Fenobucarb)、涕滅威亞砜(Aldicarb-sulfoxide)，均為德國Dr.品牌。

乙腈、甲醇(色譜純)；NaCl(科密歐)；MgSO4(美國Agilent公司)；甲酸(Sigma)。實驗用水為超純水。

黑土壤樣品采自東北哈爾濱郊區(qū)田地表層黑土壤，隨機稱取1 kg黑土壤樣品，在通風干燥環(huán)境下將土壤樣品平鋪成2 cm厚度，晾干后，過20目尼龍篩，將過篩后的土壤樣品研磨，并過100目尼龍篩，土壤樣品保存于樣品袋中，待用。

1.2 樣品前處理

1.2.1樣品提取準確稱取10 g土壤樣品，加入10 mL乙腈，漩混3 min，3 500 r/min離心5 min，將上清液轉移至20 mL離心管中，加入1 g MgSO4和1 g NaCl，漩混3 min，3 500 r/min下離心5 min，取5 mL上清液，使用氮氣吹干，用乙腈定容至2 mL。

1.2.2樣品凈化將已溶解樣品的乙腈轉移至NANO碳凈化柱中，緩慢推出，反復抽推3次，濾液過0.22 μm 的針式濾膜，轉移至進樣瓶中，待上機檢測。

1.3 儀器條件

采用甲醇稀釋標準溶液至0.001～0.5 mg/L后，進行UPLC-MS/MS檢測。液相參數設置如下：色譜柱為Agilent Extend-C18柱(50×2.1 mm,1.8 μm)；流動相為甲醇∶0.1%甲酸水溶液(15∶85,V/V)；流速為0.25 mL/min；進樣量為5 μL；柱溫箱溫度為30 ℃。質譜參數設置如下：選用ESI+源；MRM掃描模式；毛細管電壓為4 000 V；干燥器溫度為350 ℃；運行時間為6 min，選擇離子見表1。

表1 儀器參數

2 結果與討論

2.1 NANO碳納米凈化柱凈化原理

NANO碳凈化柱在使用過程中不需要提前對凈化柱進行活化，同時也不需要準備固相萃取裝置和抽真空泵，可直接上樣。當樣品通過凈化柱時，樣品中的有機酸、色素和磷脂等雜質通過吸附作用被吸附到柱中，同時目標化合物通過推力流出，其凈化方式簡單、快捷、高效、凈化效果好。其中碳原子以sp2雜化為主，并可形成sp3雜化鍵，所以同時具有sp2和sp3的混合雜化狀態(tài)，能夠形成具有p軌道混合交疊的大π鍵，容易與化合物產生共軛效應，形成具有大分子的共價鍵和的化合物。由于碳結構內部具有納米級別的空間，表面張力大，對于很多有機化合物具有良好的吸附能力，并且空間容量較其它吸附劑要大，所以僅需少量試劑和較短的時間就能達到對樣品的凈化效果。

本研究中將傳統(tǒng)液-液萃取法、固相萃取(SPE)法、凝膠滲透色譜(GPC)法、基質分散萃取(QuECHERS)法和NANO碳凈化法進行比對。其中，使用SPE法進行前處理所需要時間為20 min，GPC為35 min，液-液萃取法40 min，QuECHERS為5 min，而使用NANO碳凈化法的前處理凈化時間僅需1 min。對這5種凈化方式分別做加標回收實驗，得到數據見表2。

表2 5種凈化方法的加標回收率及RSD(%)

實驗結果顯示，使用GPC的回收率最好，其次是NANO碳凈化法，這兩種凈化方式的回收率都比較穩(wěn)定，31種農藥的回收率差別小，其它三種凈化方式的回收率較前兩種凈化方式差。但是GPC的凈化時間較長，所以使用NANO碳凈化法更有優(yōu)勢。從時間、回收率和精密度上綜合考慮這5種凈化方式，NANO碳凈化法具有前處理時間短、回收率和精密度均良好等優(yōu)勢，實用性和有效性強。

圖1 31種農藥的色譜圖Fig.1 Chromatograms of 31 kinds of pesticidesAccording to the order of peaks：1,Methamidophos；2,Acephate；2,Omethoate；4,Aldicarb-sulfoxide；5,Thiodicarb；6,Monocrotophos；7,Thiamethoxam；8,Carbofuran-3-hydroxy；9,Dimethoate；10.Carbendazim；11,Imidacloprid；12,Aldicarb；13,Aldicarb-sulfone；14,Propoxur；15,Dichlorovos；16,Carbofuran；17,Pirimicarb；18,Carbaryl；19,Isoprocarb；20,Methidathion；21,Fenobucarb；22,Malathion；23,Fipronil；24,Mocap；25,Chlorbenzuron；26,Phorate(Phorate)；27,Phosalone；28,Acetamiprld；29,Phoxim；30,Flufenoxuron；Pyridaben.

2.2 色譜柱的選擇

選用C18色譜柱對31種農藥進行分離，分別試驗了Agilent ZORBAX XDB-C18色譜柱、Agilent Extend-C18色譜柱和Agilent Plus-C18色譜柱(規(guī)格均為50×2.1 mm,1.8 μm)。通過對三種色譜柱的考察，結果顯示：Agilent Extend-C18色譜柱的雙配位的鍵合技術，能夠同時鍵合脂溶性化合物和水溶性化合物，1.8 μm的粒徑提高了50 mm色譜柱的柱效，對31種農藥的分離效果要比Agilent ZORBAX XDB-C18色譜柱和Agilent Plus-C18色譜柱好，因此選其作為分析柱。

2.3 儀器參數優(yōu)化

流動相的選擇對農藥化合物的分離和離子化有一定的影響，為了確保31種農藥殘留離子化，本文選擇對水、5 mmol/L乙酸胺和0.1%甲酸水溶液作為流動相進行比較，結果顯示使用0.1%甲酸水溶液作為流動相能夠使31種農藥殘留離子化效率最高，并且具有高的靈敏度，目標化合物峰形較好。

在液-質聯用技術應用中，除了需要考慮目標化合物在色譜柱的分離效果外，還應當考慮化合物的離子化效率問題。本實驗中31種農藥殘留全部使用電噴霧離子源ESI+模式，31種農藥的色譜圖見圖1。

2.4 回收率和精密度

在土壤樣品中進行0.005、0.05和0.5 mg/kg三水平加標回收試驗，每一水平點做3組平行，得到結果見表3。

表3 UPLC-MS/MS測定31種農藥的加標回收率和相對標準偏差(n=6)

根據表3得到31種農藥的添加回收率在70%～120%之間，滿足殘留分析要求；RSD在0%～10%之間，能夠滿足日常對土壤樣品中31種農藥殘留的檢測，具有良好的穩(wěn)定性和重現性。

2.3 標準曲線和及檢出限

準確移取31種農藥標準品儲備液，分別稀釋為0.001～0.5 mg/L系列標準溶液，以峰面積(y)為縱坐標，標準溶液濃度(x)為橫坐標，得到標準曲線及相關系數見表4。通過將土壤樣品進行提取、凈化和采用UPLC-MS/MS法進行測定，根據信噪比(S/N)=3得到31種農藥的檢出限為0.001～0.003 mg/kg，根據S/N=10得到31種農藥的定量限為0.003～0.033 mg/kg。

表4 保留時間、標準曲線及相關系數(R2)、檢出限(LOD)和定量限(LOQ)

3 結論

本文通過使用NANO碳凈化柱對土壤樣品進行凈化，方法操作簡單，避免了人員操作產生的誤差；使用UPLC-MS/MS法對土壤中的31中農藥進行檢測，定量準確、重現性好。該方法降低了檢測的時間成本，提高了工作效率，因此在土壤農藥殘留檢測上具有廣泛的應用前景。