固相萃取液相色谱-串联质谱法测定土壤中9种苯氧羧酸类除草剂残留量.pdf

第 4 2卷 2 0 1 4年 9月 分析化学 f F E NX I H UA X UE ) 研究报告 Chi ne s e J o ur n a l o f Ana lyt i c a l Che mi s t r y 第 9期 1 3 5 4 1 35 8 DOI 1 0 1 1 8 9 5 j i s s n 0 2 5 3 - 3 8 2 0 1 4 0 1 2 8 固相萃取液相色谱 串联质谱法 测 定 土壤 中 9种苯 氧 羧 酸类 除草剂 残 留量 于彦彬 张 嵘 李 莉 杨 君 谭丕功 刘宗兴 ( 农业部农产品质量安全监督检验测试中心( 青岛) ， 青岛 2 6 6 1 0 9 ) ( 青岛市环境监测中心站， 青岛 2 6 6 0 0 3 ) 摘要建立 了基质校正液相色谱 串联质谱 ( H P L C M S MS ) 同时测定土壤 中 9种苯氧羧 酸类除草剂残 留量 的分析方法。样品用含 1 5 甲酸的乙腈溶液超声提取两次， 提取液经氨基柱净化后， 使用 C 色谱柱， 以含 甲酸 的水溶液和 甲醇为流动相 ， 在梯度条件下进行分离 。在 多级反应离 子监测 ( MR M) 负离子模 式下进 行质 谱数据采集 ， 采用两对离 子进 行定 性和定量分析 。9种苯氧羧酸类 除草剂在 2 2 5 0 e eL浓 度范 围内呈 线性 关系 ， 相关 系数 为 0 9 9 2 9 0 9 9 7 2； 检出限在 1 7 3 8 g k g 之 间。土壤 中 9种苯 氧羧 酸类 除草剂 的 3个浓 度水平加标 的平均 回收率为 8 5 3 1 1 0 0 ， 相对标 准偏差在 3 2 1 2 O 之间。 关键词 液相色谱 串联质谱法；苯氧羧酸类除草剂；固相萃取 ； 土壤 1 引 言 氯代苯氧羧酸类除草剂为内吸性激素类选择性除草剂 ， 是我国主要的除草剂品种 ， 在农业上用作除 草剂和植物生长刺激剂 。尽管此类除草剂属低毒性物质 ， 但其代谢产物( 特别是一些 卤化物 ) 可引起人 类软组织恶性肿瘤 ， 对动物体表现出胎盘毒性 ， 其 中2， 4 一 二氯苯氧乙酸( 2 ， 4 D) 和 2 ， 4， 5 一 三氯苯氧乙酸 ( 2， 4 ， 5 - T ) 被认为是环境 内分泌干扰物。由于此类除草剂水溶性较强 ， 使用过程中极易造成土壤污染 和水体污染。 目前 测定粮食 、 水果 、 土壤等介质 中苯氧羧酸类 除草剂残 留的分析方法主要有液相色谱法 1 、 气 相色谱法 _ 2 _ 、 气相色谱一 质谱联用法 3 、 负离子 电喷雾 离子流动光谱 法 和液相色谱 质谱联用法 。 其净化方法主要有 S C X阳离子分散 固相萃取 6 l 7 、 弗罗里硅土柱 8 、 P S D V B柱I 9 、 凝胶渗透色谱 _ 】 0 _ 和 C 柱 _ l 1 等。有关 同时测定土壤 中苯氧羧酸类除草剂 的研究较少 ， 至今 尚未见 同时测定土壤 中 9种苯 氧羧酸类除草剂残 留量 的文献和标准方法 。本研究考察 的 9种苯氧羧酸类除草剂极性很强 ， 用气相色 谱法或气相色谱 质谱联用法测定时需要衍生 ， 操作步骤 比较繁琐 ； 用液相色谱 紫外或二极管阵列检测 器测定时， 因化学性质很相近 ， 分离度较差 ， 灵敏度低 ， 基质干扰大 ， 不易多组分 同时测定。H P L C MS MS通过采用多级反应离子监测( MR M) ， 不但测定的灵敏度高 ， 而且能够 同时进行定性和定量分析， 是 测定极性和热不稳定性化合物最理想的分析方法 。尽管用 H P L C MS MS分析时， 样品中共流出物质不 干扰测定 ， 但是共流出物质产生的基质效应 能够抑制或增强待测物质 的响应值 ， 从 而影 响测定 的准确 度_ l 。为此 ， 本研究考察了固相萃取 的净化方法及样品提取方法， 建立 了同时测定土壤中 9种苯氧羧 酸类除草剂的液相色谱一 液质联用分析方法 ， 方法简单、 快速 、 基体干扰少 、 灵敏度高。 2 实验部分 2 1 仪器与试剂 A g i l e n t T e c h n o l o g i e s 6 4 6 0液相色谱 三重四极串联质谱联用仪 ( 安捷伦公司) ， 配有 1 2 0 0 S e r i e s G 1 3 1 2 B二元泵。仪器操作系统为 Ma s s H u n t e r 软件 。碰撞气为氮气( 纯度 9 9 9 9 9 ) 。B 5 5 0 0 S MT H 超声波清洗器 ( 必 能信超声 ( 上海 ) 有 限公 司) 。F l o r i s i l 柱 ( 1 0 0 0 m g ) 、 c 。 8 柱 ( 1 0 0 0 m g ) 、 P C N H 柱 ( 5 0 0 m g 5 0 0 mg ) 和 N H 2 一 S P E柱 ( 5 0 0 mg ) ( A g e l a T e c h n o l o g i e s公 司) 。C a r b o n柱 ( 5 0 0 m g ， 安 捷伦公 2 0 1 4 0 2 1 3收稿 ； 2 0 1 4 - 0 6 - 0 5接受 E- ma i l ：t p s o1 1 6 3 c o rn 第 9期 于彦彬等 ： 固相萃取液相色谱 串联质谱法测定土壤中9种苯氧羧酸类除草剂残留量 司) ， 5种固相萃取柱的容量均为 6 m L 。 二氯 甲烷 ( 色谱纯 ， A n a q u a C h e mi c a l s 公 司) ； 甲醇 、 乙腈 ( 色谱纯 ， F i s h e r公司) ； 甲酸 ( 色谱纯 ， R O E S c i e n t i f i c I N C公司 ， 9 9 ) ；蒸馏水( 广州屈 臣氏食品饮料有限公司) 。 2 2 标准样品的配制 苯氧羧酸类除草剂标准品( 纯度 9 8 ) ： 麦草畏 ( D i c a m b a ) 、 2 ， 4 一 二氯苯氧丙酸( D i c h l o r p r o p ) 、 2 一 ( 4 氯苯氧基一 2 甲基) 丙酸( MC P P ) 、 2 ， 4 二氯苯氧丁酸( 2 ， 4 。 D B) 、 2 一 甲基一 4 一 氯苯氧丁酸( MC P B ) 为固体物 质( 德 国 S i g m a A l d ri c h公司) ， 分别准确称取上述 5种 固体标准物质溶于甲醇中， 配成 5 0 01 0 0 0 mg L 标准贮备溶液 ； 2 ， 4 一 二氯苯氧乙酸( 2 ， 4 一 D) 、 2 ， 4， 5 一 三氯苯氧丙酸 ( 2 ， 4， 5 T P) 购于 S U P E L C公 司， 浓度 为 1 0 0 mg L ； 2 一 甲基 4 一 氯苯氧乙酸( MC P A) 、 2， 4， 5 一 三氯苯氧乙酸( 2 ， 4， 5 T ) 购于 S i g m a A l d r i c h公司 ， 浓 度为 1 0 0 m g L ； 使 用 时 ， 将 标 准 溶 液 用 甲 醇 稀 释 成 1 0 mg L 。将 9种 标 准 物 质 用 甲醇 配 制 成 2 m g L的混合标准溶液。最后用 甲醇 水 ( 2 ： 3 ， V V ) 稀释成一定浓度的工作溶液。 2 3 样品的处理 准确称取 土 壤样 品 5 O 0 g放 人 2 5 0 mL锥 形 瓶 中， 加 1 5 0 m L蒸 馏 水 ， 再 每 次 加 3 0 0 mL 含 1 5 甲酸的乙腈溶液 ， 超声提取 2 0 m i n ， 共 2次， 溶液过滤到装有 4 g N a C 1 的 1 0 0 m L具塞量筒 中， 收集滤液约 6 0 m L ， 盖上塞子， 振荡萃取 2 m i n ， 在室温下静置 3 0 m i n ， 待乙腈相和水相分层。准确吸 取 1 0 0 0 m L乙腈提取液 ， 置入 5 0 mL烧杯中， 7 5的水浴加热 ， 蒸发近干。 2 4 样品的净化 在 5 0 mL烧杯中加入 2 5 m L洗脱液( 含 5 甲醇和 2 0 甲酸的二氯甲烷混合溶液) 溶解样品 ， 将 混合溶液转移到预先用 5 m L洗脱液活化的 N H ， 一 S P E柱中净化 ， 待混合溶液到达 N H， 一 S P E柱上层 吸附 剂时 ， 再加入 5 0 m L洗脱液于烧杯 中洗涤样 品， 并加 到 N H ， S P E柱中洗脱 ， 重复 3次 ； 收集所有洗脱 液 ， 并在旋转蒸发仪上 5 4浓缩至 2 m L左右 ，用氮气流吹干 ， 加入 1 0 0 m L甲醇溶解样品后 ， 再加入 纯水 1 5 0 mL混匀 ； 以 0 2 2 m针式过滤头过滤 ， 滤液供分析用 。 2 5 液相色谱条件 选用 S u n S h e l l C 色谱柱( 1 0 0 m mX 2 1 m m， 2 6 w m) 为分析柱 。实验表 明， 流动相 中加 入 0 1 5 甲酸 ， 结果稳定且灵敏度高。建立 的流动相组成为 ： 含 0 1 5 甲酸 的水 ( A) 和含 0 1 5 甲酸 的甲醇 ( B ) ， 梯度洗脱程序 ： 0 2 m i n ： 9 0 A； 23 m i n ， 9 0 7 0 A； 38 m i n ， 7 0 5 5 A； 82 3 m i n ， 5 5 2 0 A： 2 32 4 m i n ： 2 0 A； 2 42 5 mi n ，2 0 9 0 A。分 析时间为 2 5 m i n ， 柱子平衡时 间 为 9 mi n 。流速为 0 3 0 m l M m i n ， 进样量为 5 L， 柱温 4 0 o 【 = 。 2 6质谱条件 离子源为电喷雾( E S I ) ， 采用负离子模式采集数据 。以全扫描 、 子离子扫描等方式寻找每种除草剂 的母离子和子离子 。优化的质谱分析条件为干燥气温度 ： 2 7 5 ， 流速 7 L mi n ； 雾化器压力 1 3 7 k P a ； 鞘气温度 3 3 0 ： 流速 9 L ra i n 。电子倍增器电压增量值 4 0 0 V。离子对 ( MR M) 、 裂解 电压 、 碰撞能量 、 毛细管电压 、 喷嘴电压等参数见表 1 。 3 结果与讨论 3 1 影响样品提取效率因素的研 究 实验表明。影响样品提取效率 的主要 因素有 酸度、 加水量 、 提取溶 剂 的体积 、 提取时 间和次数及 N a C 1 用量， 通过优化确认土壤样品中加水 1 5 0 m L ， 加含 1 5 甲酸的乙腈溶液 3 0 , 0 m L ， 超声2 0 m i n ， 共两次 N a C I 用量为 4 g的提取效果最好 。 3 2 固相萃取柱的选择 以含 5 甲醇 和 2 甲酸 的二氯 甲烷混 合 溶液 为洗 脱 液 ， 分 别 研究 了 C a r b o n柱 、 N H 柱 、 C ， 柱 、 F l o r i s i l 柱和 P C N H， 柱对 9种苯氧羧酸类除草剂的吸附情况 ( 图 1 ) 。F l o r i s i l 柱对苯氧羧酸类除草 剂的吸附大于其它 4种吸附柱 ， MC P B等 5种化合物在此柱的洗脱 回收率小于 9 0 。在其它 4种吸附 柱 中 ， 9 种苯 氧羧酸类 除草剂 的 回收率 在9 1 3 1 1 3 0 之 间 ， 但C 。 柱洗 脱速度 很慢 ， C a r b o n 和 1 3 5 6 分 析 化 学 第4 2卷 P C N H ， 柱价格比较贵， 综合考虑， 选择 N H ， 柱作为固相萃取净化柱。 3 3 洗脱液及用量的选择 以 N H ， 柱为 固相萃取柱 ， 考察了 7组溶剂( 含 1 5 ， 2 0 ， 2 5 甲酸的乙腈混合溶液 ， 含 2 0 甲酸的甲醇混合溶液 ， 含 5 甲醇和 2 甲酸的二氯 甲烷混合溶液 ， 含 2 5 甲苯和 2 甲酸的乙腈混合 溶液 ， 含 2 0 甲酸的乙酸乙酯混合溶液 ) 的洗脱效果。结果表明， 含 5 甲醇和 2 甲酸的二氯甲烷混 合溶液和含 2 0 甲酸的乙酸乙酯混合溶液能够将 9种苯氧羧酸类除草剂 9 0 以上洗脱 ， 且前者 的洗 脱结果更好 ， 所以选择含 5 甲醇和 2 甲酸的二氯 甲烷混合溶液作为洗脱液 。 每 5 0 m L收集一次洗脱液 当洗脱液体积至 1 5 m L时， 9种苯氧羧酸类 除草剂的回收率均能达到 9 8 以上 故洗脱液用量选择 2 0 m L 。 3 4方法有效性的评价 在最佳的测定条件下， 权重采用( 1 X ) ， 以M R M定量离子色谱峰面积( y ) 对浓度( ， g L ) 建立标 准曲线 。9种除草剂在表 2列 出的浓度范围内， 相关系数在 0 9 9 2 9 0 9 9 7 2之间。 8 料 回 Di c a mb a 2 ,4- D MCPA Di c h l o r o p r o p MCP P 2 , 4 ， 5 - T 2,4一 DB MCP B 2,4， 5 - TP 化合物 C o mp o u n d 图 1 固相萃取柱的选择 F i g 1 S e l e c t i o n o f s o l i d p h a s e e x t r a c t i o n c o l u mn 1 Ca r b o n；2NH2；3 C1 8；4 F l o r i s i l ；5 P C NH2 0 O O 0 O 0 O 加 舳 加 加 0 第9期 于彦彬等 ：固相萃取液相色谱一 串联质谱法测定土壤中9种苯氧羧酸类除草剂残留量 1 3 5 7 土壤 中9种除草剂 的基质效应见表 2 。结果表明， 相同的基质 ， 化合物不 同， 基质效应也各异 ， 化合 物的基质效应 主要表现为增强效应 。为解决基质效应 ， 采用土壤样品空 白基质溶液配制系列标准溶液 ， 采用外标法进行定量分析 。 在土壤中加人除草剂混 合溶液 ， 使 用土壤 中除草剂 的含量 为 l 0 ，4 0和 2 0 0 g k g ，每个浓度 重 复 7次( 表 2 ) 。结果表 明，9种苯 氧羧酸 类 除草剂 7次测定 的平 均 回收率 在 8 5 3 1 1 0 ， R S D 在 3 2 1 2 0 范围内。标准物质的 M R M质谱图( A) 和加标土壤样 品的 MR M质谱图( B) 见图 2 。 按照美 国 E P A方法检出限测定的要求 ， 土壤中苯氧羧酸类除草剂 的方法检 出限( MD L ) 是向 7个土 壤样 品中加标 1 O g k g ，按 实验方 法进行 7次平 行测定 ， 7次 结果 的 3倍标 准偏 差 即为方 法检 出 限。9种苯氧羧酸类除草剂的检出限在 1 7 3 8 Ix g k g范围内。 表 2 测定 9种苯氧羧酸类除草剂 的特性指标 Ta b l e 2 Ch a r a c t e r i s t i c i nd e x e s f o r t he d e t e r mi n a t i o n o f 9 ph e n o x y a c i d h e r bi c i de s 土壤空 白样品未检出 9种苯氧羧酸类除草剂 ( T h e 9 p h e n o x y a c i d a n d h e r b i c i d e s i n b l a n k s o i l w e r e n o t d e t e c t e d ) 。 、 -， 8 g 口 量 蛊 8 善 詈 蛊 图 2 标准物质的 MR M色谱图( A ) 和加标土壤样品的MR M色谱图( B ) F i g 2 MR M c h r o m a t o g r a ms o f 9 p h e n o x y a c i d h e r b i c i d e s s t a n d a r d( A)a n d s p i k e d s o i l s a m p l e( B) 1 麦草畏 ； 2 2， 4 - 二氯苯氧 乙酸 ；3 2 - 甲基 4 一 氯 苯氧乙酸 ； 4 2 ， 4 - Z 氯苯氧丙酸 ； 5 2 - ( 4 一 氯 苯氧基一 2 一 甲基) 丙 酸 ； 6 2 ， 4， 5 - 三氯苯氧 乙酸 ； 7 2 ， 4 - 二氯 苯氧丁酸( ；8 2 - 甲基一 4 - 氯苯氧丁酸 ； 9 2， 4， 5 - 三氯苯氧丙酸。 1 Di c a mb a；2 2， 4- D；3 MCPA；4Di c h l o r o p r o p；5 MC PP；6 2， 4， 5 - T；7 2， 4 - DB；8MCPB；2， 4， 5- TP Re f e r e n c e s 1 R o m e r o E，D i o s G，Mi n g o r r a n e e M D， Ma t a l l o M B C h e m o s p h e r e， 1 9 9 8 ， 3 7 ( 3 ) ： 5 7 7 5 8 9 2 G B T 5 0 0 9 1 7 5 2 0 0 3 D e t e r m i n a t i o n of2 ， 4 - D i n G r a i n s a n d V e g e t a b l e s ， N a t i o n a l S t and a r d of t h e P e o p l e S R e p u b l i c of C h i n a 粮食和蔬菜中2 ， 4 - 滴残留量的测定，中华人民共和国国家标准G B T 5 0 0 9 1 7 5 2 0 0 3 1 3 5 8 分 析 化 学 第 4 2卷 3 4 5 6 7 8 9 1 O 1 1 1 2 G U I J i a n Y e ， Z H A N G L i ，L I U J i Hu a ， Z HA N G Y o n g T a o C h i n e s e， A n a 1 C h e m ， 2 0 1 0， 3 8 ( 8 ) ： 1 1 7 7 1 1 8 1 桂建业，张 莉 ， 刘继华，张永涛分析化学， 2 0 1 0 ， 3 8 ( 8 ) ：1 1 7 7 - 1 1 8 1 J a f a r i M T ，S a r a j i M， Y o u s e fi S C h r o m a t o g r A ， 2 0 1 2 ， 1 2 4 9： 4 1 4 7 N I U Z e n g Y u a n ， L U O X i n ， T A N G Z h i X u ， Y E X i We n C h i n e s e A n a 1 C h e m ， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 4 ) ： 5 0 5 5 1 0 牛增元，罗 忻， 汤志旭，叶曦文分析化学， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 4 ) ： 5 0 5 5 1 0 J I N F e n ， S HI X i a o Me i ， Y u Z h i Y o n g ， L I Mi n J i e C h i nes e A n a 1 C h e m ， 2 0 1 3 ， 4 1 ( 3 ) ： 3 5 4 3 5 9 金 芬 ， 史 晓梅 ， 于志勇 ，李敏洁分析化 学， 2 0 1 3 ， 4 1 ( 3 ) ： 3 5 4 - 3 5 9 MU R e n X i a n g ， C H E N Mi n g X u e C h i n e s e A na1 C h e m ， 2 0 0 8 ， 3 6 ( 3 ) ： 3 9 3 3 9 6 牟仁祥 ， 陈铭学分析化学， 2 0 0 8 ， 3 6 ( 3 ) ： 3 9 3 - 3 9 6 Y A N H o n g F e i ，H U A N G Z h i Q i a n g ，Z H A N G Y i n g ，L I Y o n g J anC h i n e s e J o u r nal o f C h r o m a t o g r a p h y ， 2 0 0 9， 2 7 ( 3 ) ： 2 88-2 93 颜鸿飞，黄志强， 张 莹 ， 李拥军色谱 ， 2 0 0 9 ， 2 7 ( 3 ) ： 2 8 8 - 2 9 3 Mo r e t S， S d n c h e z J M，S alv a d 6 V，Hi d a l g o M C h r o ma t o g r A， 2 0 0 5，1 0 9 9： 5 5 6 3 K U A N G Hu a ，H O U Y u X i a ， C HU X i a o G a n g ， X U C h u a n I Ja i C h i nes e A na1 C h e m ， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 2 ) ： 1 7 3 3 1 7 3 6 匡 华 ， 侯玉霞， 储晓刚， 胥传来分析化学， 2 0 0 6， 3 4 ( 1 2 ) ：1 7 3 3 1 7 3 6 P o z o 0，P i t a r c h E，S a n c h o J V，He r n r n d z e F C h r o ma t o g r A，2 0 0 1，9 2 3： 7 5 8 5 Y U Y a n B i n ， T A N P i G o n g ， L I U Z o n g X i n g ， L U C h u n Y i n g， H O U Y a n Z h u o C h i n e s e A n a 1 C h e m ， 2 0 1 3 ， 4 1 ( 8 ) ： 1 2 59-1 26 3 于彦彬 ， 谭丕功 ， 刘 宗兴 ，吕春莹 ， 侯彦卓 分析化 学， 2 0 1 3 ， 4 1 ( 8 ) ：1 2 5 9 - 1 2 6 3 De t e r m i na t i o n o f 9 Phe n o x y Ac i d He r b i c i de s i n So i l b y S o l i d Pha s e Ex t r a c t i o n a nd LC M S M S YU Y an B i n ，Z HA NG Ro n g ，L I L i ，YAN G J u n ，T AN P i Go n g ，L I U Z o n g Xi n g ( Mi n is t r y o fA g r i c u l t u r e S u p e r v i s i o n a n d T e s t C e n t e r f o r A g r i c u l t u r e P r o d u c t s Q u a l i t y( Q i n g d a o ) ， Q i n g d a o 2 6 6 1 0 9 ，C h i na) ( Q i n g d a o E n v i r o n m e n t a l Mo n i t o r i n g C e n t e r ，Q i n g d a o 2 6 6 0 0 3 ， C h i na) Ab s t r a c t A me t h o d f o r t h e d e t e r mi n a t i o n o f 9 p h e n o x y a c i d h e r b i c i d e s i n s o i l b y s o l i d p h a s e e x t r a c t i o n a n d LC MS MS wi t h ma t rix c o r r e c t i o n wa s d e v e l o p e dTh e s a mp l e wa s t r e a t e d b y ul t r a s o n i c e x t r a c t i o n t wi c e wi t h 1 5f o rm i c a c i d i n a c e t o n i t r i l e Th e e x t r a c t wa s c l e a n e d u p wi t h NH2 s o l i d p h a s e e x t r a c t i o n c o l umnA C1 8 c o l u mn wi t h f o r mi c a c i d i n p u r e wa t e r me t h a n o l mi x t u r e a s t h e mo bi l e p ha s e wa s us e d u n d e r g r a d i e nt e l u t i