楊正標，何青青，尹丹莉，徐榮

(江蘇省南京環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210013)

擬除蟲菊酯類農藥是全球重要的殺蟲劑，也是最早的仿生殺蟲劑之一，具有活性較高，易于降解，對環(huán)境相對安全的優(yōu)點，廣泛應用于農業(yè)和衛(wèi)生領域。擬除蟲菊酯類農藥的廣泛使用，在害蟲防治方面發(fā)揮了重要作用，但其在土壤和沉積物中不斷累積，給環(huán)境安全和食品質量造成影響，并且，該類農藥具有高脂溶性的特點，可在人體內廣泛分布，對人類健康構成較大威脅[1-2]。我國是世界上農藥產量和消費量最大的國家，農藥污染較重，有必要加強土壤和沉積物中擬除蟲菊酯類農藥的調查研究。目前，我國食品中擬除蟲菊酯類農藥最大殘留限量標準和分析方法較多，但還沒有專門針對土壤和沉積物中該類農藥殘留限量的標準，分析方法標準少、測定目標物少、檢出限高是土壤和沉積物中擬除蟲菊酯類農藥監(jiān)測面臨的問題[3-4]。

土壤和沉積物樣品前處理常用的提取方法有震蕩提取、索式萃取、微波萃取和超聲波萃取等[5-6]，這些方法操作煩瑣、耗時長、消耗溶劑多。加壓流體萃取是一種在加壓加熱條件下萃取土壤和沉積物中有機污染物的方法，具有萃取時間短、消耗溶劑少、萃取效率高等特點[7-8]?，F探討了加壓流體萃取法提取土壤和沉積物中擬除蟲菊酯類農藥的最佳條件，并與氣相色譜質譜儀配套使用，成功應用于南京市典型區(qū)域土壤和沉積物中27種擬除蟲菊酯類農藥的測定，該方法具有消耗溶劑少、檢測效率高、檢出限低、精密度和準確度好等特點，能夠滿足土壤和沉積物中擬除蟲菊酯類農藥殘留調查監(jiān)測的需要。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

1.1.1 儀器

7890 B-5977 A氣相色譜質譜儀(美國安捷倫公司)，配HP-5MS UI石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；Dionex ASE 350加壓流體萃取儀(美國賽默飛世爾公司)，配22 mL萃取池；Benchtop 2K冷凍干燥儀(美國VirTis公司)；Turbo Ⅱ自動氮吹濃縮儀(瑞典Biotage公司)；石墨化炭黑固相萃取柱(500 mg/6 mL，美國SUPELCO公司)；氨丙基鍵合硅膠固相萃取柱(500 mg/3 mL，美國SUPELCO公司)。

1.1.2 試劑

丙酮、正己烷、乙腈、甲苯(均為色譜純，購自美國天地試劑公司)。無水硫酸鈉、硅藻土、石英砂(購自國藥集團)，均在450 ℃灼燒4 h，于磨口玻璃瓶中密封保存?zhèn)溆谩?7種擬除蟲菊酯類農藥標準品(德國Dr. Ehrenstorfer公司)，用正己烷配制成混合標準溶液，組分A(15種)ρ=10.0 mg/L，組分B(12種)ρ=50.0 mg/L。內標物(菲-d10、-d12、苯并[a]芘-d12，購自美國AccuStandard公司)，用正己烷配制成ρ=10.0 mg/L的混合內標溶液。

1.2 加壓流體萃取條件

萃取溶劑為丙酮/正己烷(V∶V=1∶1)，萃取溫度120 ℃，預熱5 min，靜態(tài)萃取時間7 min，萃取循環(huán)3次，萃取壓力10.3 MPa。

1.3 氣相色譜質譜條件

色譜條件：進樣口溫度270 ℃，進樣量1 μL，不分流進樣；載氣為He，流量1.0 mL/min；程序升溫：初始溫度80 ℃保持1 min，以25 ℃/min升至130 ℃，然后以5 ℃/min升至250 ℃，再以10 ℃升至280 ℃保持4 min。

質譜條件：離子源為電子轟擊離子源(EI源)，離子源溫度300 ℃，離子化能量70 eV；接口溫度280 ℃，溶劑延遲11.0 min；選擇離子掃描(SIM)定量，全掃描(SCAN)定性參考。

1.4 分析步驟

除去樣品中的異物，先用冷凍干燥儀脫水，再將樣品研磨、過篩，均化處理成1 mm左右的顆粒。樣品稱取10 g(精確到0.01 g)，按加壓流體萃取條件進行萃取，萃取液濃縮至1 mL左右待凈化。在石墨化炭黑固相萃取柱中加入1 g無水硫酸鈉，串接氨丙基鍵合硅膠固相萃取柱。使用前用4 mL乙腈/甲苯(V∶V=3∶1)混合液預淋洗串聯柱，將樣品轉移至凈化柱上，用25 mL乙腈/甲苯(V∶V=3∶1)混合液淋洗。收集淋洗液濃縮，并將溶劑置換為正己烷，加入內標物，定容至1.0 mL，待儀器分析。

2 結果與討論

2.1 目標化合物確定

根據應用范圍，擬除蟲菊酯類農藥可分為農用和衛(wèi)生用兩大類。目前，食品安全國家標準已發(fā)布，涉及17種組分；農藥工業(yè)水污染物排放標準正在制定，涉及近10種組分；但土壤和沉積物中篩選值標準暫未頒布。相關分析方法標準中包含的擬除蟲菊酯類農藥組分偏少，土壤和沉積物分析方法標準中也僅包含了10種組分[4]，本方法在調研了國內擬除蟲菊酯類農藥的登記和生產情況的基礎上，結合相關文獻資料，將目標化合物種類擴充到了27種。

2.2 萃取條件優(yōu)化

在空白土壤樣品中加入擬除蟲菊酯類農藥混合標準溶液，經加壓流體萃取，凈化濃縮后，進氣相色譜質譜儀檢測。通過優(yōu)化萃取溶劑及比例、萃取溫度、萃取時間和萃取循環(huán)次數來獲得最佳萃取條件，不同條件下均平行測定3次。

2.2.1 萃取溶劑及比例優(yōu)化

加壓流體萃取法常用的提取溶劑是正己烷/丙酮和二氯甲烷/丙酮等?，F研究了2種混合萃取溶劑的萃取效果，結果表明，正己烷/丙酮萃取溶劑的平均加標回收率較高且穩(wěn)定性好，同時正己烷毒性較低，因此，選擇正己烷/丙酮作為萃取溶劑。

擬除蟲菊酯類農藥易溶于極性較大的丙酮，當增加不同體積的正己烷時，影響萃取溶劑的極性，從而對其萃取效率產生影響。現研究了不同溶劑配比的丙酮/正己烷(V∶V=1∶1，1∶2，1∶3，1∶4)對擬除蟲菊酯類農藥萃取效果的影響，圖1(a)(b)(c)(d)為27種組分的平均回收率及標準偏差隨萃取溶劑比例、萃取溫度、靜態(tài)萃取時間及萃取循環(huán)次數的變化范圍。由圖1(a)可知，不同比例萃取溶劑對擬除蟲菊酯類農藥的回收率影響較小，由于丙酮/正己烷(V∶V=1∶1)廣泛應用于國內外標準方法和文獻，且實驗結果表明此時的回收率較高，故選擇萃取溶劑為丙酮/正己烷(V∶V=1∶1)。

圖1 萃取溶劑比例、萃取溫度、靜態(tài)萃取時間和萃取循環(huán)次數加標回收結果

2.2.2 萃取溫度的優(yōu)化

提高萃取溫度可以增加溶劑的擴散速度，從而提高樣品的萃取效率；但隨著溫度升高，目標化合物可能發(fā)生熱降解反應而受到破壞。現研究了不同萃取溫度(80，100，120，140，160 ℃)對擬除蟲菊酯類農藥萃取效率的影響，見圖1(b)。由圖1(b)可知，萃取溫度為120 ℃時的回收率最高，故選擇120 ℃為萃取溫度。

2.2.3 萃取時間的優(yōu)化

萃取時間會直接影響目標化合物從樣品基質進入萃取溶劑的過程，萃取時間越長，萃取越完全。但樣品長期處于高溫環(huán)境時，目標化合物可能受到破壞，并使工作效率降低?，F研究了不同萃取時間(3，5，7，10 min)對擬除蟲菊酯類農藥萃取效率的影響，見圖1(c)。由圖1(c)可知，萃取時間為7 min時的回收率較好，并且工作效率高，故選擇萃取時間為7 min。

2.2.4 萃取循環(huán)次數的優(yōu)化

為使樣品中的目標化合物盡可能地被萃取至萃取液中，萃取過程通常需要重復多次，但更多的萃取循環(huán)次數意味著消耗更多溶劑和時間?，F研究了不同萃取循環(huán)次數(1，2，3，4次)對擬除蟲菊酯類農藥萃取效率的影響，見圖1(d)。由圖1(d)可知，萃取循環(huán)2次時的回收率已基本穩(wěn)定，萃取循環(huán)3次時的回收率較好且相對標準偏差較小，故選擇萃取循環(huán)次數為3次。

2.3 方法學考察

2.3.1 色譜質譜參數優(yōu)化

為了取得較高的靈敏度和較低的檢出限，選擇不分流進樣模式。全掃描模式具有豐富的碎片信息，定性效果較好；選擇離子掃描模式基線噪聲小，定量分析效果好，檢出限低，色譜參數見表1。

表1 方法色譜參數、線性范圍、檢出限和測定下限

① RRF均值為目標物的相對響應因子均值。

擬除蟲菊酯類農藥選擇離子掃描模式(SIM模式)色譜圖見圖2。由圖2可知，27種組分可以實現良好的分離，且同分異構體之間也能較好分離。部分目標化合物分離出了2～4個同分異構體色譜峰，計算時以所有同分異構體的峰面積之和作為該目標物的峰面積。

1—2,6-二異丙基萘；2—IS1(菲-d10)；3—七氟菊酯；4—四氟苯菊酯；5—丙烯菊酯；6—烯蟲酯；7—氟氯苯菊酯；8—炔丙菊酯；9,10—甲醚菊酯；11—殺螨酯；12—醚菌酯；13—芐呋菊酯；14—IS2(-d12)；15,16—胺菊酯；17—聯苯菊酯；18—甲氰菊酯；19,20—苯醚菊酯；21,22—氯氟氰菊酯；23,24—氟丙菊酯；25,26,27—苯氰菊酯；28,29—氯菊酯；30,31,32,33—氟氯氰菊酯；34,35,36,37—氯氰菊酯；38,41—氟氰戊菊酯；39—醚菊酯；40—IS3(苯并[a]芘-d12)；42—氟硅菊酯；43,44—氰戊菊酯；45,46—氟胺氰菊酯；47,48—溴氰菊酯。圖2 擬除蟲菊酯類農藥總離子流圖(SIM模式)

2.3.2 校準曲線及檢出限

用正己烷將混合標準溶液稀釋，得到A組分的質量濃度為0.05，0.10，0.30，0.50，1.00和2.00 mg/L，B組分質量濃度為0.25，0.50，1.50，2.50，5.00和10.0 mg/L標準系列(因B組分響應值偏小，其濃度為A組分的5倍)，內標物的質量濃度為0.50 mg/L。按照優(yōu)化后的色譜條件進行分析，計算目標物的相對響應因子(RRF)和相對標準偏差(RSD)，結果見表1。27種擬除蟲菊酯類農藥的RRF值為0.001～1.94，RSD為2.5%～16.5%，RRF和RSD均良好。

按照優(yōu)化條件，用石英砂進行7次平行空白加標實驗，組分A和B的加標量分別為3.0和15.0 μg/kg，計算其標準偏差(S)，按照公式MDL=S×t(n-1,0.99)計算方法檢出限[在99%的置信區(qū)間，t(6,0.99)=3.143]，結果見表1。27種擬除蟲菊酯類農藥的方法檢出限為0.001～0.012 mg/kg，測定下限為0.004～0.048 mg/kg(4倍方法檢出限)。方法靈敏度高，檢出限遠低于相關國標方法的檢出限[3-4]。

2.3.3 精密度和準確度

在土壤和沉積物樣品中進行擬除蟲菊酯類農藥的低、高濃度加標實驗，針對組分A和B，土壤低濃度加標量為0.010和0.050 mg/kg，高濃度加標量為0.050和0.250 mg/kg；沉積物低濃度加標量為0.020和0.100 mg/kg，高濃度加標量為0.150和0.750 mg/kg。進行6次平行加標回收實驗，目標物的加標回收率和RSD見表2。由表2可見，土壤中目標物的低、高濃度的加標回收率分別為68.3%～123%和75.3%～115%，單一目標物的RSD均<20%。沉積物中目標物的低、高濃度的加標回收率為67.1%～120%和78.6%～110%，單一目標物的RSD均<20%。土壤和沉積物中低、高濃度加標樣品都有較好的精密度和準確度，說明該方法的精密度和準確度較好。

表2 方法精密度和準確度(n = 6) %

2.4 典型區(qū)域調查

運用上述建立的方法進行南京市典型區(qū)域土壤和沉積物中擬除蟲菊酯類農藥的應用研究，共采集18個耕地土壤、14個專項土壤(蔬菜種植地、畜禽養(yǎng)殖場)、17個公園土壤和10個沉積物樣品，統(tǒng)計結果見表3。由表3可知，14種組分部分檢出，檢出率為1.7%～10.2%，檢出率最高的組分是殺螨酯和胺菊酯。檢出質量比最高的組分為溴氰菊酯，為0.051 mg/kg，樣品為河流沉積物。

對不同類型樣品進行比對分析可知，耕地土壤中27種擬除蟲菊酯類農藥均未檢出，專項土壤、公園土壤和沉積物樣品中27種擬除蟲菊酯類農藥的平均檢出率分別為0.8%，0.7%和11.1%，沉積物中擬除蟲菊酯類農藥的檢出率明顯高于土壤，其中，沉積物中檢出率最高的組分是殺螨酯，達60.0%。我國暫未出臺土壤和沉積物中擬除蟲菊酯類農藥的區(qū)域篩選值標準，美國環(huán)境保護署(EPA)規(guī)定了9種擬除蟲菊酯類農藥區(qū)域篩選值，范圍為310～3 200 mg/kg，本次調查結果遠低于EPA區(qū)域土壤篩選值[9]。

表3 南京市典型區(qū)域擬除蟲菊酯類農藥調查結果統(tǒng)計①

①丙烯菊酯、炔丙菊酯、醚菌酯、芐呋菊酯、苯醚菊酯、氟丙菊酯、苯氰菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、醚菊酯、氟硅菊酯、氰戊菊酯、氟胺氰菊酯這13種組分未檢出。

3 結語

通過優(yōu)化加壓流體萃取和氣相色譜質譜條件，建立了土壤和沉積物中27種擬除蟲菊酯類農藥的分析方法。該方法具有消耗溶劑少、效率高、檢出限低、精密度和準確度好等優(yōu)點，適用于土壤和沉積物中擬除蟲菊酯類農藥殘留的調查監(jiān)測，為深入研究土壤和沉積物中農藥殘留降解及健康風險評價提供方法參考。實際樣品分析顯示，南京市典型區(qū)域土壤和沉積物中擬除蟲菊酯類農藥的檢出率和檢出質量分數均較低，相應的環(huán)境風險也偏低。