張玲玲，徐小敏

（通遼環(huán)保投資有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

引言

隨著環(huán)境污染問題的日益嚴重，對環(huán)境中有害物質(zhì)進行監(jiān)測和評估已經(jīng)成為目前的首要任務(wù)。農(nóng)藥草甘膦因其廣泛的殺蟲效果和持久性，被大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但也引發(fā)了一系列的環(huán)境問題。因此，對其在環(huán)境中的分布和遷移行為進行深入研究，對于保護環(huán)境和人類健康具有重要意義。本研究旨在建立一種高效、準確的草甘膦檢測方法，以實現(xiàn)對水環(huán)境中草甘膦的實時監(jiān)測和評估。

1 高效液相色譜法概述

高效液相色譜法（HPLC）是一種分析化學(xué)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于分離、定量和檢測的混合物中的成分。HPLC技術(shù)已經(jīng)成為許多領(lǐng)域的標(biāo)準工具，包括化學(xué)、生物化學(xué)、制藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)和食品科學(xué)等。本文將詳細敘述HPLC的工作原理、儀器配置、樣品準備、柱選擇、檢測器類型以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面的內(nèi)容，以方便技術(shù)人員更好地理解和利用這一強大的分析技術(shù)。

1.1 HPLC的工作原理

HPLC的核心原理是液相色譜分離，其基本思想是將待分離的混合物溶解在液相中，然后通過柱填充物對其成分進行分離。在HPLC中，樣品通過高壓泵被注入柱中，柱內(nèi)填充了一種被稱為固定相的材料，這種材料會與溶劑中的分析物發(fā)生相互作用。分子根據(jù)這些材料與固定相的親和力以不同速度移動，然后分離出來。最后，通過檢測器檢測各個分離出的成分，并生成色譜圖[1]。

1.2 HPLC儀器配置

HPLC系統(tǒng)包括多個重要組件，例如高壓泵、進樣器、柱和檢測器。高壓泵用于將溶劑送入柱中，通常在高壓下進行操作，以確保流速和壓力的穩(wěn)定性。進樣器用于將樣品引入系統(tǒng)，通常采用自動化進樣，以提高分析效率。柱是色譜分離的關(guān)鍵組件，柱內(nèi)填充有不同類型的固定相，可以根據(jù)分析需求選擇不同的柱材料。最后，檢測器用于監(jiān)測樣品分離的進程并生成色譜圖[2]。

1.3 樣品準備

在HPLC分析中，樣品準備是非常關(guān)鍵的步驟。通常，樣品需要被溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲校⒔?jīng)過過濾或離心等處理去除顆粒物質(zhì)。由于樣品的制備質(zhì)量直接影響后續(xù)的分析結(jié)果，所以必須要仔細進行。

1.4 色譜柱的選擇

色譜柱的選擇對HPLC分析至關(guān)重要。不同類型的柱填充物可以實現(xiàn)不同的分離機制，包括反相、正相、離子交換、尺寸排除等。合適的柱填充物選擇取決于分析物的性質(zhì)和分離需求。

2 高效液相色譜法測定水中草甘膦的實驗步驟

2.1 所需儀器和材料

在進行草甘膦的HPLC分析之前，需要準備以下儀器和材料：

（1）HPLC儀器：包括色譜柱、色譜泵、進樣器、檢測器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這些設(shè)備用于分離、檢測和記錄樣品中草甘膦的含量。

（2）色譜柱：選擇一種適用于草甘膦分析的反相C18柱，常見尺寸為4.6 mm x 150 mm，粒徑為5 μm。該柱具有選擇性好、分離度高等特點，適合測定草甘膦的含量。

（3）樣品溶劑：使用HPLC級別的甲醇和水作為樣品溶劑。甲醇是一種常用的有機溶劑，能夠溶解大多數(shù)有機物質(zhì)；而水作為溶劑的空白對照，可以評估樣品中的雜質(zhì)含量。

（4）草甘膦標(biāo)準品：用于建立標(biāo)準曲線的純度高的草甘膦標(biāo)準品。標(biāo)準品應(yīng)具有準確的質(zhì)量濃度和純度，以確保實驗結(jié)果的準確性和重復(fù)性。

（5）樣品：需要測定草甘膦含量的水樣。樣品可以是不同來源的水，如自來水、地下水或廢水等。另外，要確保樣品采集時避免污染，并采取適當(dāng)?shù)谋４娣椒ā?/p>

（6）進樣針頭和過濾器：用于樣品進樣前的過濾。進樣針頭用于將樣品注入色譜柱中，過濾器用于去除樣品中的固體顆?；螂s質(zhì)，以提高分析結(jié)果的準確性。

2.2 樣品準備

將水樣收集并存儲于干凈的密封容器中，確保水樣不被污染。選擇合適的容器可以防止水分蒸發(fā)和外界污染對樣品的影響。如果水樣中含有大量的懸浮顆?；螂s質(zhì)，可以使用0.45 μm的微孔過濾器過濾樣品，以去除雜質(zhì)，微孔過濾器可有效去除大分子雜質(zhì)和微生物等不溶性物質(zhì)。另外，要準備一系列不同濃度的草甘膦標(biāo)準溶液，用于建立標(biāo)準曲線。標(biāo)準溶液的濃度范圍應(yīng)覆蓋實際水樣中草甘膦的含量范圍，通常可以選擇濃度范圍從低到高不同濃度的標(biāo)準溶液進行測定[3]。

2.3 色譜條件

設(shè)置HPLC儀器的色譜條件如下：

（1）色譜柱：選擇C18反相柱作為分析柱，其粒徑為5 μm，適用于草甘膦的分析。C18柱具有較高的選擇性和分離度，能夠有效分離和檢測目標(biāo)化合物。

（2）流動相：使用甲醇-水混合物作為流動相。甲醇和水的體積比通常為80∶20，可以根據(jù)需要進行調(diào)整，以達到最佳的分離效果。此外，還可以添加一些緩沖劑或離子對試劑。以改善分離效果。

（3）流速：設(shè)定流速為1.0 mL/min，以保證良好的分離效果和峰形對稱性。流速過快可能導(dǎo)致分離效果下降，而過慢則可能增加分析時間。

（4）檢測器的波長：選擇214 nm作為檢測波長，這是草甘膦的最大吸收波長。通過檢測器測量樣品溶液在214 nm處的吸光度變化，定量分析草甘膦的含量。

（5）進樣體積：進樣體積通常設(shè)定為10～20 μL，以得到準確、可靠的定量結(jié)果。進樣體積的選擇應(yīng)根據(jù)色譜柱的設(shè)計參數(shù)、樣品的性質(zhì)和濃度范圍確定。

2.4 樣品分析

啟動HPLC儀器后，首先需要進行儀器的平衡操作，以確保儀器的穩(wěn)定性和準確性。具體步驟包括打開色譜儀電源、設(shè)置流速、開啟檢測器等操作。待儀器穩(wěn)定后，使用標(biāo)準曲線中的草甘膦標(biāo)準品進行校準。先注射不同濃度的標(biāo)準溶液，記錄吸收峰的峰面積或峰高度。然后注射經(jīng)過過濾的水樣，記錄草甘膦峰的峰面積或峰高度。再根據(jù)標(biāo)準曲線中的數(shù)據(jù)計算水樣中草甘膦的濃度[4]。

需要注意的是，在實驗過程中實驗人員要嚴格控制操作條件和環(huán)境條件（如溫度、濕度等），以避免這些條件對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。同時，還應(yīng)注意實驗的安全措施，如正確使用實驗器材、佩戴個人防護裝備等，以確保實驗過程的安全性和可靠性。

2.5 數(shù)據(jù)分析

通過比較水樣中草甘膦的峰面積或峰高度與標(biāo)準曲線上的對應(yīng)數(shù)據(jù)，可以計算出水樣中草甘膦的濃度。標(biāo)準曲線的方程通常為線性回歸方程為：

y=mx+b

其中，y是草甘膦的峰面積或峰高度，x是草甘膦的濃度，m是斜率，b是截距。通過該方程，可以將水樣中草甘膦的峰面積或峰高度轉(zhuǎn)化為濃度值。

通過表1中的數(shù)據(jù)以及標(biāo)準曲線，我們可以計算出水樣1中草甘膦的濃度為2.70 μg/mL，水樣2中草甘膦的濃度為3.15 μg/mL。

表1 不同濃度的草甘膦標(biāo)準品的分析數(shù)據(jù)及水樣分析結(jié)果

3 高效液相色譜法測定水中草甘膦的應(yīng)用建議

3.1 樣品的采集和處理

在進行樣品采集和處理時，首先要選擇適當(dāng)?shù)牟蓸狱c位，包括不同水源和可能受到農(nóng)業(yè)活動影響的區(qū)域。這樣可以確保所得到水樣具有代表性，從而能夠更加準確地反映水體中草甘膦的含量情況。其次，采用標(biāo)準采樣方法收集水樣，并注意避免樣品污染和交叉污染。使用合適的采樣容器和保存條件，可以有效防止外部因素對樣品的影響，保證樣品的準確性和可靠性。然后，對采集到的水樣進行預(yù)處理，如過濾、調(diào)整pH值等，以提高分析的準確性和可靠性。通過過濾去除大顆粒雜質(zhì)和懸浮物，可以減少樣品中的干擾物質(zhì)；而調(diào)整pH值可以消除可能存在的酸堿反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)的影響。最后，合理選擇樣品的保存方式和條件，確保樣品在分析前的穩(wěn)定性。常見的保存方式包括冷藏、冷凍和加入穩(wěn)定劑等，這些方法可以有效地防止樣品分解、氧化或吸附其他物質(zhì)，從而保證樣品質(zhì)量的一致性。

3.2 色譜條件的優(yōu)化

根據(jù)目標(biāo)物的化學(xué)性質(zhì)和分離要求，可以選擇不同類型的色譜柱，如反相柱、正相柱或離子交換柱等。同時，考慮柱填料的選擇和粒徑大小等因素也非常重要，由于不同填料具有不同的選擇性和保留性能，工作人員可以根據(jù)目標(biāo)物的親疏水性選擇合適的填料。此外，還可以考慮添加一些特殊的功能化填料，如固定相添加劑或流動相調(diào)節(jié)劑等，以改善分離效果。另外，優(yōu)化流動相的組成也是重要的一步。有機溶劑和緩沖液的比例以及pH值等參數(shù)都會影響目標(biāo)物的保留和分離效果，通常可以根據(jù)目標(biāo)物的特性和文獻報道的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行調(diào)整，以達到最佳的分離效果。最后，根據(jù)草甘膦的特性選擇合適的檢測器，如紫外檢測器或熒光檢測器，并進行相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整。不同的檢測器具有不同的靈敏度和響應(yīng)范圍，所以實驗人員可以根據(jù)需要選擇合適的檢測器來獲得準確的分析結(jié)果[5]。

3.3 標(biāo)準曲線的建立和驗證

建立準確可靠的標(biāo)準曲線是高效液相色譜法測定水中草甘膦的關(guān)鍵步驟。第一，制備一系列濃度不同的草甘膦標(biāo)準品溶液?？梢酝ㄟ^逐步稀釋高純度的草甘膦標(biāo)準品溶液來得到一系列濃度的標(biāo)準品溶液，并確保標(biāo)準品溶液的濃度范圍覆蓋待測樣品中草甘膦的濃度范圍。第二，針對每個標(biāo)準品溶液進行進樣量的優(yōu)化，確保在線性范圍內(nèi)可以獲得良好的峰形和信號強度。在此過程中，可以逐步嘗試不同進樣量，并觀察峰形和信號強度的變化，選擇最佳的進樣量[6]。第三，通過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，如線性回歸擬合，建立標(biāo)準曲線。通過將每個標(biāo)準品溶液的峰面積與其對應(yīng)的濃度建立線性關(guān)系，得到標(biāo)準曲線的方程。第四，驗證標(biāo)準曲線的準確性和可靠性，包括相關(guān)系數(shù)、回歸方程和殘差分析等。相關(guān)系數(shù)可以評估標(biāo)準曲線的擬合程度，應(yīng)趨近于1，而且回歸方程的斜率和截距應(yīng)與理論預(yù)期相符。

3.4 樣品分析與數(shù)據(jù)處理

首先，根據(jù)前期優(yōu)化的色譜條件進行樣品進樣分析，包括選擇合適的色譜柱、流速、流動相組成等參數(shù)，并根據(jù)目標(biāo)物的理化性質(zhì)合理地進行調(diào)整。同時，要注意樣品的保存和處理方式，以避免受到外界因素的干擾。例如，對于易揮發(fā)或不穩(wěn)定的目標(biāo)物，可以采用低溫保存或冷凍干燥等方法來保持其穩(wěn)定性。其次，根據(jù)建立的標(biāo)準曲線，計算樣品中草甘膦的含量。這可以通過將樣品進樣量與對應(yīng)的峰面積值相乘，并除以標(biāo)準曲線中對應(yīng)濃度的點積得到[7]。在計算過程中，需要注意單位統(tǒng)一和精度控制，以保證計算結(jié)果的準確性和可靠性。此外，還可以利用質(zhì)譜法等其他技術(shù)手段對樣品進行進一步的定性和定量分析，以驗證高效液相色譜法的結(jié)果。同時，為了保證分析結(jié)果的準確性，可以考慮進行樣品的并行測試和重復(fù)測定。通過多次重復(fù)實驗，可以獲得更可靠的結(jié)果和更準確的平均值。

4 高效液相色譜法測定水中草甘膦的應(yīng)用展望

4.1 環(huán)境監(jiān)測與水質(zhì)管理

高效液相色譜法在草甘膦分析中的應(yīng)用將在環(huán)境監(jiān)測和水質(zhì)管理領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。未來，隨著人們水資源保護意識的不斷提高，對水中污染物的監(jiān)測要求也會更加嚴格。高效液相色譜法可以提供快速、準確、靈敏的草甘膦分析，因而有望成為水質(zhì)監(jiān)測的首選方法之一。同時，通過實時監(jiān)測水體中草甘膦的濃度，可以更及時地采取措施應(yīng)對水污染事件，并保護水資源的可持續(xù)利用。

4.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)藥管理

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，草甘膦是一種廣泛使用的除草劑，而高效液相色譜法的應(yīng)用可以幫助農(nóng)民更好地監(jiān)測和管理草甘膦的使用。未來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將更加注重可持續(xù)性和環(huán)保性，因此需要確保農(nóng)藥的合理使用。高效液相色譜法可以用于檢測土壤、農(nóng)產(chǎn)品和水源中的草甘膦殘留，幫助農(nóng)民遵循農(nóng)藥使用規(guī)定，以減少其對環(huán)境的負面影響，進一步提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性[8]。

4.3 食品安全與質(zhì)量控制

隨著人們對食品質(zhì)量和安全性的關(guān)注不斷增加，高效液相色譜法在食品分析中的應(yīng)用也將得到進一步拓展。草甘膦作為一種可能殘留在食品中的農(nóng)藥，需要對其進行嚴格的檢測和控制。未來，高效液相色譜法可以用于分析食品樣品中的草甘膦殘留，以確保食品的安全和質(zhì)量，這對于食品行業(yè)和監(jiān)管部門來說都具有重要意義，可以提高食品質(zhì)量的控制水平，增強人們對食品的信心。

5 結(jié)語

通過對草甘膦與二甲基胺反應(yīng)進行優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度和選擇性的分析，并且能夠在水體中準確測定草甘膦的濃度。這一方法不僅具有高度的準確性和靈敏度，還具有操作簡便、分析速度快的優(yōu)勢，適用于實際應(yīng)用中的水質(zhì)監(jiān)測和環(huán)境保護。通過本研究，可以為解決草甘膦過量使用和不當(dāng)排放可能帶來的環(huán)境問題提供一種可靠的分析手段。未來，相關(guān)工作人員可以進一步拓展這一方法的應(yīng)用范圍，探索其在不同水體中的適用性，并考慮將其更廣泛地應(yīng)用于實際的水質(zhì)監(jiān)測項目中，進一步提高水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量。