有机磷农药检测方法的研究进展

有机磷农药检测方法的研究进展 杨蕾蕾 摘要：有机磷农药（OPPs）是现代农药中最常用的品种之一，广泛应用于农业、 工业、医药等领域。但是绝大多数有机磷农药具有很强的毒性，大量使用和滥 用高毒有机磷农药不仅引起了食品污染问题，还造成了严重的生态问题。加强 对有机磷农药检测方法的研究，对保护生态环境，保障人类健康有着重要意义。 目前，报道的检测有机磷的方法有色谱法、光谱法、酶抑制法、免疫分析法等。 本文对有机磷农药检测方法的研究进展作一综述。 关键词：有机磷农药；色谱；光谱；酶抑制；免疫分析 有机磷农药由于其高效、价廉、量小、作用方式多、使用方便、半衰期短 等优点而广泛用于我国农作物的病虫害防治，是目前应用量最大、应用面最广 的农药，至今还有许多新型有机磷农药不断问世。然而绝大多数有机磷农药是 剧毒的，对人和动物的毒害作用很大，随着高毒有机磷农药的大量使用和滥用， 由于食品中农药残留量过高引起食物中毒事故频繁发生。有机磷农药除了可导 致人体发生急性中毒外，长期接触还可引起致癌、致畸、致突等慢性中毒，而 慢性中毒常常不易被察觉。有机磷农药在生产、运输以及在农药中的滥用，严 重危害了人类赖以生存的生态环境，土壤中的有机磷随着地表径流，逐渐深入 地下水，污染水源和邻近土壤，很大程度上破坏了自然界的生态平衡。农药已 经是环境污染中最主要的成分之一。有机磷农药带来的危害已经引起了社会的 广泛关注，为此也投入了大量的人力、物力和财力。为了处理和预防由有机磷 农药带来了的食品安全问题和环境污染问题，必须严格控制有机磷农药的使用， 因此必须要有高效、灵敏、准确的检测方法保证。本文就近年来检测有机磷农 药方法的研究进行探讨。 1 色谱法 色谱法是一种分离分析的方法，它根据分析物质在固定相和流动相之间的 分配系数不同达到的分离目的，并将分析物质的浓度转换成易被测量的电信号 （电压、电流等） ，记录仪进行记录的方法 1。目前应用于检测有机磷农药的色 谱法主要有薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法。 1.1 薄层色谱法（TLC） 薄层色谱法实质上就是以固体吸附剂以载体，水为固定相溶剂，流动相为 有机溶剂所组合的分配型分离分析方法。常规的 TLC 法存在展开时间长、展开 剂体积需求大和分离结果差等缺点，有明显的扩散效应。高效 TLC 法是近年来 迅速发展的一种高效、快速、简便、结果准确的新技术，较常规 TLC 法提高了 灵敏度，适用于定量测定。 郑东等 2建立了一种可直接准确检测胃液中的有机磷农药的方法，对含硫 有机磷杀虫剂和含多卤代甲烷基有机磷杀虫剂的检出限均达到 1-5g。利用薄 层色谱法 24h 监测洗胃，最大限度减少了农药再吸收，阿托品的首次给药量下 降为 1-15次，平均值为 8次 2。应用薄层色谱法，用一台烘干机，三 台喉头喷雾剂便可直接检测胃液中微量有机磷农药，检测灵敏度高，操作简单， 每次检测仅需 10 分钟。滕军 3 运用分散液-液微萃取技术，建立了一种可快速 测定血、尿中敌敌畏、乐果、乙基对硫磷等有机磷农药的新方法，结果与公安 部行业标准薄层色谱法比较，样品由原来的至少 2h 缩短为 8min，有机磷农药 检出限由 200g 降低为 2g/ml(尿)、6g/g(血)。该方法操作简单、省时、 对环境污染小，成本低，可快速测定血、尿中有机磷农药。 1.2 气相色谱法（GC） 该法是用气体作为移动相的色谱法。张永涛等 4采用了优化快速的溶剂萃 取条件,利用石墨化碳黑净化萃取液,气相色谱仪建立了一种测定土壤中 10 种有 机磷农药的定量分析方法。有机磷农药的检出限达到 0.3g-1.45g， 加标回收控制在 71.7-106.6，相对标准差在 4.1-9.5。该方法精密度、 准确度均高，操作简便，能满足土壤检测有机磷农药的要求。但是本研究所涉 及的有机磷农药虽都属于极性化合物，但其极性有较大差别。使用单一萃取溶 剂如甲醇、丙酮时不能达到理想效果，当采用混合溶剂对有机磷农药进行萃取 时，其回收率明显有改观。但使用沸点较高的甲苯、乙腈等溶剂使萃取液的浓 缩较为困难。此外，该法使用的石墨化碳黑虽然对有机物有较广的吸附范围， 但不存在永久性吸附，导致测量结果存在误差。何丽芳和邹征欧 5经反复试验, 建立了一种大豆、苦瓜、油菜、青葱等蔬菜中敌敌畏、甲胺磷、茚虫威、乙酰 甲胺磷等 13 种有机磷类农药多残留检测方法。蔬菜样品经乙腈提取、分配浓缩 及净化后,采用 GC 法测定,13 种农药在蔬菜中的平均添加回收率为 86.3%-99.8%,相 对标准偏差为 1.67%-4.54%,最低检出限为 0.002-0.01mgkg-1,该方法准确、 精密度及灵敏度好,且简便快速、适用范围广。 应用 GC 法测定有机磷农药时，衬管中的玻璃纤维对乙酰甲胺磷和氧化乐果 吸附严重，导致灵敏度降低。样品中的高沸点杂质污染分流平板及毛细管色谱 柱，给气相色谱仪的清洁和维护带来不便。GC 法需要对样品进行前处理,成本 高,而且所需仪器昂贵而笨重,需要专业人员维护,且测定时间一般较长,不利于 现场检测 6。 13 高效液相色谱 高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，该方法已成为化学、医学等学科 领域中重要的分离分析技术。 梁达清等 7 采用高效液相色谱-串联质谱法测定香菇中 23 种有机磷农药 多残留。样品通过乙腈提取，得到的乙腈提取液采用 C18 和粉末分散固相萃取 净化，高效液相色谱-串联质谱仪分析，采用电喷雾正离子方式多反应监测模式 测定，外标法定量。方法的定量限达到 0.01mg/kg；回收率为 70.2%-105%，相 对标准偏差为 3.5%-13%。该方法灵敏、准确、快速，可满足香菇中多种有机磷 农药的检测要求。刘建军 8 采用的超高效液相色谱法和串联质谱法联用测定 大米中 34 种有机磷农药含量的方法与梁达清测定方法的类似，34 种有机磷农 药的测定下限为 0.01mg/kg。在不同浓度水平下进行了回收率和精密度试验， 方法的回收率在 60.3%-112%之间，但是该方法所用的基质会对质谱仪有影响， 从而存在系统误差。 2 光谱法 光谱法是当物质被辐射能作用时，内部发生量子化的能级跃迁，从而产生 光谱，其波长和强度就是测量对象。 2.1 荧光光谱法 王清路等 9通过了解有机磷农药敌敌畏和乐果在大白菜叶面的动态残留情况， 利用荧光光谱法建立了一种对敌敌畏和乐果的荧光光谱特征分析和半衰期测定 的研究方法。结果表明敌敌畏和乐果均以 280 nm 波长光线激发时,敌敌畏的发 射峰在 328nm 处,而乐果在 574 nm 处。大白菜叶面敌敌畏的半衰期约为 48 h, 而乐果约为 72 h。为蔬菜上的农药残留检测提供了参考。程定玺等【】在应用 荧光光谱法时发现，在 pH 6.0 的磷酸二氢钾-磷酸氢二钠缓冲溶液中,溴化十六 烷基三甲基铵与曙红反应,使其荧光强度剧增,当在 EY-CTMAB 中加入有机磷农药 后,溶液在激发波（316 nm）,发射波（550 nm）处体系的荧光强度明显降低,且 降低程度与有机磷农药的加入量呈线性关系。 有较低的检出限、灵敏度高、干扰较少、谱线比较简单等优点荧光光谱法的 应用日益广泛，但仍存在荧光淬灭效应、散射光的干扰等问题，同时，此方法 用于复杂基体的样品测定比较困难，且在分析化学领域内发展较晚。 2.2 分光光度法 柴昌信等 10应用磷钼黄显色示差分光光度技术测定某钢厂循环管道除垢污 水中的总磷, 基于黄色磷钒钼酸配合物颜色强度与磷的浓度成正比测定高浓度 磷的含量。结果表明,磷含量在 10.0-40.0 mg/L 范围符合朗伯-比尔定律,方法 精密度1.0%，加标回收率为 98.8%-105.0%。 分光光度法优点是灵敏度高，仪器设备简单，操作简便、快速，应用广泛， 但与化学分析法相比，准确度相对不高。 3 酶抑制法 酶抑制法是根据昆虫毒理学原理发展而成。有机磷农药作为酶的抑制剂， 与乙酰胆碱争夺酶功能部位，抑制了乙酰胆碱的水解。王文等 11采用酶抑制法 检测大蒜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留，对空白大蒜样品、农药水溶液样 品分别进行不同 pH 值条件下的检测实验,发现待测液的酸碱度没有影响农药的 定性判别结果,且极大地抑制了大蒜样品假阳性的发生,因此将该 pH 值范围(约 pH8.0-9.0)确定为最佳检测条件。该方法不仅有效地减小了大蒜检测中产生的 含硫物质对乙酰胆碱酯酶的抑制作用,同时保证了有机磷和氨基甲酸酯类农药的 正常检测。 3.1 酶抑制生物传感器法 酶抑制生物传感器具有灵敏度高、响应快速、结构简单、成本低廉等优点。 Losiane 等 12用乙酰胆碱酯酶传感器测定西红柿中的西维因，并与高效液 相色谱法比较，取得较好的分析结果。Suprun 等 13用传感器对涕灭威、对氧磷 和甲基对硫磷等 3 种农药残留进行检测，检出限分别为 30、10 和 5g/ml。这 些研究为胆碱酯酶有机磷传感器的发展做了有意义的探索。 薛瑞等 14采用层层自组装技术将乙酰胆碱酯酶和金纳米粒子通过静电作用 固定到玻碳电极表面，成红地用于蔬菜样品中甲基对硫磷含量检测。L Yang 等 15将铂、羧基石墨、全氟硫酸复合成纳米复合物，对酶电极进行了修饰，用 于检测甲基对硫磷和虫螨畏，并且检出限达 10-14M。刘淑娟等 16提出了一种在 金电极面上电沉积二氧化锆纳米粒子固定胆碱酯酶，构建电流型传感器，以实 现有机磷的定量检测。该传感界面能有效保持酶的活性，使传感器具有良好的 响应性能，但只适于测定有机磷和氨基甲酸酯类农药的总量，在实现多种有机 磷农药检测方面有待提高。 4 免疫分析技术 免疫分析法是免疫技术结合生物酶技术、化学发光技术、荧光技术或辐射 技术用于物质残留检测的一门新技术 17。 4.1 免疫吸附分析法 现在研究最多的是酶联免疫吸附法，使用方便、操作简单，成本低能够批 量生产，能够满足现场快速检测的要求，但反应体系中使用的有机溶剂、离子 强度和 pH 都对结果有较大影响。Xu 等 18在对河流、湖泊及地下水样品中对硫 磷的检测后发现使用固相萃取工艺前后，剂量-反应曲线变化较大。 4.2 化学发光免疫分析法(CLIA) CLIA 是将化学发光和免疫反应相结合的产物，因此化学发光具有荧光的特 异性，同时不需要激发光，从而避免了荧光分析中激发光杂散的影响 19。 Jin 等 20应用该法检测蔬菜水果的三唑磷农药，最低检测限达 0.063 ng/mL，添加回收率在 67-122，与液质串联质谱法进行相关性分析，结果 表示有良好的相关性（R 2=0.8996） 。 该法灵敏度高、设备简单、操作方便、无放射性污染，但检测对象单一。 4.3 电化学免疫分析法 该法是通过在电极上施加电压或电流，使体系中的组分反应产生化学发光 反应，从而对物质进行定量定性分析。Wei 等 21利用 ECLIA 对甲基毒死蜱进行 检测，得到线性范围在 0.4-20ng/mL，在土壤和葡萄糖中的加标回收率 96.4- 109.3，变异系数为 9.1。相比化学发光免疫分析法，该法是用电极代替发 光启动剂，能更准确地控制反应的开始。 目前有机磷农药残留免疫分析技术尚处于研究开发阶段，只有少数产品化， 且多数为单一品种农药的检测。 结语:目前检测有机磷农药的方法在应用到实践中时显现出许多不足，比如酶抑 制法灵敏度不高、气相色谱法成本高以及化学发光免疫分析法的单一性等，需 要在实践中不断完善改进。但是每种方法也有其独特的优点，比如酶抑制法可 以较大范围、快速检测有机磷农药残留，气相色谱法分析速度快、一次可检测 多种成分，化学发光免疫分析法成本低、设备简单。从总体来看，发展准确、 快速、经济、结果可靠的检测方法将是有机磷检测方法的方向，尽可能让现有 的技术在实践中得到完善和改进，使有机磷检测技术达到一个新的高度。 参考文献 1 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