郜洪文， 肖春紅

（同濟(jì)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092）

CMs通常被用作殺蟲(chóng)劑、殺菌劑和除草劑等，因其特殊的性質(zhì)，如較低的生物富集潛力和短期毒性［1］，使用量逐年增加，在水體中出現(xiàn)的頻率也不斷上升［2］。CMs可以通過(guò)多種途徑侵入人體，分布在人體的肌肉組織、肝、脂肪和腎中［3］，據(jù)報(bào)告，每年有25萬(wàn)～37萬(wàn)人受到農(nóng)藥殘留的危害［4］。目前常用的CMs殘留檢測(cè)方法包括色譜法和快速檢測(cè)方法，色譜法包括氣相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、高效液相色譜等，靈敏度高，但前處理復(fù)雜、檢測(cè)成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，對(duì)技術(shù)人員要求高，難以應(yīng)用于實(shí)時(shí)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)［5-6］，特別是在缺乏專(zhuān)業(yè)人員和設(shè)備的農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)或基層單位；快速檢測(cè)方法主要包括酶抑制法［7］、免疫分析法［8］、傳感器法和光譜分析法［9］，大多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，難以投入到實(shí)際的生產(chǎn)和使用中。

通過(guò)對(duì)5種CMs（西維因、抗蚜威、滅蟲(chóng)威、硫雙滅多威和丙硫克百威）快檢方法的研究，本文提出了一種簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的水體中CMs殘留總量快速檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)效快速檢測(cè)試劑，配合便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀，便于基層和現(xiàn)場(chǎng)農(nóng)殘快速檢測(cè)工作的開(kāi)展。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

VM-500Pro型數(shù)顯多功能混勻儀（群安實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；HWS-11型電熱恒溫水浴鍋（上海尚道儀器制造有限公司）；S-4100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（韓國(guó)Scinco公司）；GE Lab01型多功能分析檢測(cè)儀（上海綠帝環(huán)?？萍加邢薰?，見(jiàn)圖1）；Agilent 7 890/5 975C GC/MSD（安捷倫科技有限公司）。試劑如下：

圖1 多功能分析檢測(cè)儀Fig.1 Multifunctional analysis detector

（1）甲胺標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（500 mg·L-1）：27.2 mg甲胺鹽酸鹽溶于去離子水并定容至25 mL。

（2）CMs標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1 g·L-1）：0.025 g農(nóng)藥溶于乙醇并定容至25 mL。

（3）混合農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（3.47 mmol·L-1）：分別取2.53 mL西維因、2.94 mL抗蚜威、2.75 mL滅蟲(chóng)威、4.38 mL硫雙滅多威和5 mL丙硫克百威標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，混合均勻。

（4）（甲胺、CMs、混合農(nóng)藥）標(biāo)準(zhǔn)使用液：用去離子水將標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋100倍。

（5）CMs檢測(cè)劑A：30 g碳酸氫鈉和0.5 g次氯酸鈉混合，烘干制成膠囊；檢測(cè)劑B：亞硝酸鈉烘干制成膠囊；檢測(cè)劑C：稱(chēng)取0.4 g可溶性淀粉和0.2 g硼酸，加去離子水調(diào)成糊狀，加100 mL煮沸的熱水溶解，冷卻后加入1 g KI，繼續(xù)煮沸5 min，冷卻澄清，取上清液。

二氯甲烷（農(nóng)殘級(jí)）、乙醇（ACS）、乙二醇（GC）、甲胺鹽酸鹽（98%）、碳酸氫鈉（GR）、碘化鉀（分析純）、氫氧化鈉（分析純）和西維因（97%）購(gòu)于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；亞硝酸鈉、可溶性淀粉和硫酸購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，均為分析純；次氯酸鈉（90% 河南省藍(lán)天化工有限責(zé)任公司）。所有溶液和檢測(cè)劑均儲(chǔ)存于冷藏箱（4℃）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

取25 mL水樣，加入5 mL二氯甲烷，3 000 r·min-1條件下渦旋萃取30 s，靜置5 min，取出4 mL下層萃取液于消解管中，滴加4滴乙二醇，連接導(dǎo)氣管，另一端置于盛有去離子水的消解管中，100℃條件下，利用智能消解儀蒸發(fā)濃縮6—8 min，直至導(dǎo)氣管口無(wú)氣泡冒出，隨后加入2 mL去離子水和8滴2 mol·L-1NaOH，擰緊管蓋，100℃條件下加熱10 min，待反應(yīng)液冷卻后，將其倒入顯色瓶中，滴加8滴1 mol·L-1H2SO4，用去離子水定容至5 mL，依次加入CMs檢測(cè)劑A（反應(yīng)5 min）、B（反應(yīng)5 min）和C（反應(yīng)5 min，10 min內(nèi)完成測(cè)定），顯色完成后，利用便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀測(cè)定顯色結(jié)果。

1.3 GC-MS檢測(cè)條件

（1）色譜條件（Agilent 1 9091J-433： 5 430.75 677；HP-5 5% Phenyl Methyl Siloxan；30 m × 250 μm×0.25 μm）：進(jìn)樣口溫度：250℃；載氣：高純度的氦氣，流速為1.5 mL·min-1；壓力：11.962 psi；采用手動(dòng)進(jìn)樣，進(jìn)樣模式為脈沖不分流；進(jìn)樣量：1 μL；升溫程序：初始溫度為40℃，保持2 min，然后以20℃·min-1升溫至270℃，保持7 min；運(yùn)行時(shí)間：20.5 min。

（2）質(zhì)譜條件：溶劑延遲時(shí)間：5 min；質(zhì)譜接口溫度：270℃；離子源溫度：230℃；四級(jí)桿溫度：150℃；EMV模式為相對(duì)的；采集模式：Scan/SIM，全掃描（低質(zhì)量數(shù)：50.0；高質(zhì)量數(shù)：450.0；閾值：150）。

1.4 矢量色度法簡(jiǎn)介

矢量色度法依據(jù)色空間概念，將由RGB顏色空間表示的顯色體系轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ab色彩空間表示的測(cè)量值，從而依據(jù)矢量色度模型計(jì)算測(cè)量液的矢量色度值［10-12］?；谑噶可确ㄋ邪l(fā)的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀無(wú)分光系統(tǒng)，不需要設(shè)置波長(zhǎng)，具有便攜和易于操作等優(yōu)點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 顯色反應(yīng)條件影響

2.1.1 吸收光譜

配制0.3 mg·L-1甲胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，依次加入檢測(cè)劑A、B和C，顯色完成后，測(cè)定顯色體系吸光度值，結(jié)果表明，顯色溶液在585 nm左右有最大吸收峰，故本研究測(cè)定顯色體系在585 nm處的吸光度值。

2.1.2 NaClO用量

加入0.1～0.5 mL質(zhì)量百分濃度為0.012 5%的NaClO溶液，測(cè)定0.3 mg·L-1甲胺標(biāo)準(zhǔn)溶液顯色后的吸光度值，結(jié)果表明：當(dāng)NaClO溶液加入量為0.25 mL時(shí)，顯色體系吸光度值達(dá)到最大。NaClO溶液不穩(wěn)定，易變質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)有研究結(jié)果［13-15］，檢測(cè)0.4 mg·L-1甲胺和相同物質(zhì)的量濃度的二甲胺和三甲胺，分別需加入0.23、0.08和0.25 mL質(zhì)量百分濃度為0.5%的NaClO溶液，為保證CMs堿解產(chǎn)物反應(yīng)完全，本實(shí)驗(yàn)選擇加入0.25 mL 0.5% NaClO溶液。

2.1.3 NaNO2用量

加入0.1～1.0 mL質(zhì)量百分濃度為30%的NaNO2溶液，測(cè)定0.3 mg·L-1甲胺標(biāo)準(zhǔn)溶液顯色后的吸光度值。結(jié)果表明：當(dāng)NaNO2溶液加入量小于0.5 mL時(shí)，顯色體系吸光度保持穩(wěn)定，繼續(xù)增大加入量，吸光度出現(xiàn)小幅度下降，亞硝酸鈉能與甲胺的氯代衍生物發(fā)生反應(yīng)。本研究選擇加入0.5 mL 30% NaNO2溶液，排除水中氧化性物質(zhì)的干擾。

2.1.4 KI-淀粉溶液用量

加入0.05～0.50 mL KI-淀粉溶液，測(cè)定0.3 mg·L-1甲胺標(biāo)準(zhǔn)溶液顯色后的吸光度值。結(jié)果表明：當(dāng)KI-淀粉溶液加入量為0.20 mL時(shí)，吸光度值達(dá)到最大，I-加入過(guò)多會(huì)導(dǎo)致顯色體系顏色偏紫，最大吸收峰的位置發(fā)生偏移。本實(shí)驗(yàn)選擇加入0.20 mL KI-淀粉溶液。

2.1.5 顯色反應(yīng)時(shí)間

分別配制5 μg·mL-1西維因、5.9 μg·mL-1抗蚜威、5.6 μg·mL-1滅蟲(chóng)威、8.8 μg·mL-1硫雙滅多威和10 μg·mL-1丙硫克百威標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定不同顯色時(shí)間得到的顯色溶液的吸光度，結(jié)果表明5種CMs堿解產(chǎn)物最佳顯色時(shí)間分別為9、3、5、5和5 min，故實(shí)驗(yàn)選取顯色反應(yīng)時(shí)間為5 min，且需在10 min內(nèi)完成測(cè)定。

2.2 萃取條件影響

分別將50 μL西維因、20 μL抗蚜威、0.1 mL滅蟲(chóng)威、20 μL硫雙滅多威和0.2 mL丙硫克百威標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液加入25 mL去離子水，加入5 mL二氯甲烷，渦旋提取5—60 s，分別測(cè)定萃取液在282、250、267、280、231 nm處的吸光度值，計(jì)算萃取率，得圖2。結(jié)果表明：渦旋時(shí)間為30 s時(shí)，5種農(nóng)藥的萃取率均大于90%，因此本研究選取渦旋時(shí)間為30 s。

圖2 渦旋時(shí)間對(duì)萃取率的影響Fig.2 Effect of vortex time on extraction rate

2.3 蒸發(fā)濃縮條件影響

5 mL CH2Cl2中分別加入50 μL西維因、12 μL抗蚜威、0.1 mL滅蟲(chóng)威、18 μL硫雙滅多威和20 μL丙硫克百威標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，加入0～0.5 mL乙二醇，蒸發(fā)濃縮完成后（丙硫克百威回收率需通過(guò)顯色反應(yīng)表征），分別測(cè)定樣品溶液在280、245、262、236和585 nm處的吸光度，計(jì)算回收率，得圖3。結(jié)果表明：一定范圍內(nèi)，乙二醇的加入能夠提高抗蚜威和滅蟲(chóng)威的回收率，加入量過(guò)多會(huì)降低顯色反應(yīng)靈敏度，故本實(shí)驗(yàn)選取添加0.1 mL乙二醇，5種CMs的回收率均高于80%。

圖3 乙二醇加入量對(duì)回收率的影響Fig.3 Effect of the amount of ethylene glycol on the recovery rate

2.4 堿解條件影響

2.4.1 NaOH用量

分別配制5 μg·mL-1西維因、5.9 μg·mL-1抗蚜威、5.6 μg·mL-1滅蟲(chóng)威、4.4 μg·mL-1硫雙滅多威和10 μg·mL-1丙硫克百威標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入0.025～0.250 mL物質(zhì)的量濃度為0.01、5、0.01、0.01和1 mol·L-1NaOH溶液，滅蟲(chóng)威在室溫（20℃）條件下堿解，其余4種農(nóng)藥在100℃水浴加熱條件下堿解，分別測(cè)定西維因、抗蚜威和丙硫克百威堿解產(chǎn)物在333、290和290 nm處的吸光度，通過(guò)顯色反應(yīng)間接表征滅蟲(chóng)威和硫雙滅多威堿解情況。結(jié)果如圖4所示，加入0.2 mL 2 M NaOH，5種CMs均能實(shí)現(xiàn)完全堿解。

圖4 NaOH加入量影響Fig.4 Effect of sodium hydroxide dosage

2.4.2 堿解時(shí)間

控制2 M NaOH加入量為0.2 mL，CMs標(biāo)準(zhǔn)溶液物質(zhì)的量濃度設(shè)置同NaOH用量實(shí)驗(yàn)，100℃水浴加熱條件下堿解，測(cè)定堿解不同時(shí)間得到的樣品溶液的吸光度，結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明：100℃水浴加熱條件下堿解10 min，5種CMs均能完全堿解。本實(shí)驗(yàn)選取堿解時(shí)間為10 min。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

配制物質(zhì)的量濃度梯度為0、1.61、3.22、6.44、9.66、12.88 μmol·L-1混合農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)使用液，進(jìn)行堿解和顯色反應(yīng)，測(cè)定顯色體系矢量色度值，將物質(zhì)的量濃度換算為25 mL水中對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量濃度，以其為橫坐標(biāo)，矢量色度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得圖6，利用二次多項(xiàng)式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.233x2+17.6x-0.012 5（R2=1.00）。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.6 Standard curve

用去離子水配制0.8和2.4 μmol·L-1CMs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，經(jīng)萃取、蒸發(fā)濃縮、堿解和顯色后，測(cè)定顯色結(jié)果，每個(gè)加標(biāo)濃度平行測(cè)定6次，計(jì)算得到RSD分別為2.86%和1.61%。取25 mL去離子水，重復(fù)上述步驟，平行測(cè)定21次，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)偏差Sb為0.417 9，依據(jù)IUPAC方法，LOD為0.07 μmol·L-1。

2.6 共存離子與物質(zhì)影響

配制2.4 μmol·L-1CMs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入干擾物質(zhì)（具體如表1所示），經(jīng)過(guò)萃取、蒸發(fā)濃縮、堿解和顯色，測(cè)定顯色體系吸光度值，測(cè)定誤差在 ±10%以內(nèi)，表明表中所列物質(zhì)不影響CMs的顯色測(cè)定。

表1 干擾物質(zhì)名單及濃度Tab.1 List and concentration of interfering substances

2.7 實(shí)際水樣分析

取蘇州河、太浦河和淀山湖水樣進(jìn)行實(shí)際水樣CMs殘留量分析和加標(biāo)處理，加標(biāo)物質(zhì)的量濃度為2.4 μmol·L-1，檢測(cè)所得結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明：矢量色度法測(cè)定結(jié)果更加接近加標(biāo)值。

表2 實(shí)際水樣和加標(biāo)水樣CMs測(cè)定結(jié)果Tab.2 CMs detection results of real water samples and spiked water samples

對(duì)太浦河單獨(dú)加標(biāo)，加標(biāo)物質(zhì)的量濃度為0.2 μmol·L-1，利用本研究建立方法和GC-MS方法進(jìn)行測(cè)定，所得結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明：矢量色度法測(cè)量值偏小，源于檢測(cè)分析過(guò)程中CMs的損失，如蒸發(fā)濃縮過(guò)程，綜合考慮，矢量色度法與GC-MS檢測(cè)值具有較高的一致性。

表3 太浦河加標(biāo)水樣CMs檢測(cè)結(jié)果Tab.3 CMs detection results of spiked water samples from Taipu River

3 結(jié)論

在分光光度法的基礎(chǔ)上，利用矢量色度法，配合本實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的多功能分析檢測(cè)儀，建立了水體中CMs殘留總量的快速檢測(cè)方法，RSD為2.86%（0.8 μmol·L-1CMs）和1.61%（2.4 μmol·L-1CMs），LOD為0.07 μmol·L-1，檢測(cè)一個(gè)水樣僅需40 min，具有高效、成本低、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，便于基層單位和現(xiàn)場(chǎng)農(nóng)殘檢測(cè)的開(kāi)展，對(duì)操作人員的要求較低，儀器小巧輕便，無(wú)需復(fù)雜的日常維護(hù)工作。

作者貢獻(xiàn)聲明：

郜洪文：研究設(shè)計(jì)與開(kāi)展，論文撰寫(xiě)與修改；

肖春紅：研究開(kāi)展，論文撰寫(xiě)，資料收集。