（物理化学专业论文）纺织品农药残留检测方法的研究.pdf

南开大学硕士研究生毕业学位论文 纺织品农药残留检测方法的研究 韵妥 由于农药的大量和不合理的使用，农药残留问题越来越引起人们的重视。随着人们 环境保护和安全健康意识的不断提高，“清洁生产”、“绿色产品”、“生态纺织品” 等概念也大举进入国际纺织品与服装贸易领域，生态纺织品既代表了全球消费和生产的 新潮流，又集中体现了发达国家利用绿色壁垒限制出口的手段。纺织工业是我国传统支 柱产业，出口交易值达到了3 7 0 0 亿元，成为世界第一大纺织生产和出口国。与此同时， 我国纺织业也已经成为出口受国外技术壁垒影响严重的行业之一。 本实验采用直接热解析方式，利用气相色谱一质谱联用技术研究测定坯布中2 2 种 农药的残留。通过对实验条件、检测方法、实际样品的测定，找出了一套适台于坯布中 农药残留的检测方法。传统的样品前处理方法及溶剂萃取浪费时问、消耗大量有机溶剂， 并且坯布中的浆料很难去除并严重干扰测定结果。因此本实验选用新的样品前处理即直 接热解析装置对坯布进行前处理、用气相色谱一质谱联用技术测定。另外三组回收率和 精密度的实验显示，使用热解析装置不但能够准确地辨别被测农药的色谱峰，而且检出 限远远低于使用限量，这就符合了农药残留低检出限的耍求。回收率的测定考虑到残留 农药与棉花纤维作用时间长，产生的作用力可能比较大；为了解决可能由这一问题带来 的影响，本实验还做了随时间变化的回收率，实验结果还是令人满意的。此方法与传统 溶剂萃取方法比较其优点是不使用有机溶剂，省去了样品前处理的时间，对于坯布这样 的被测样品大大降低了本底的干扰。 关键词：农药残留生态纺织品直接热解析气相色谱一质谱联用 坯布回收率精密度 一 堕茎盔兰堡主婴塑竺兰些堂垡笙苎 s t u d i e so nt h ed e t e r m i n a t i o no f p e s t i c i d er e s i d u e si nt e x t i l e a b s t r a c t f o rt h ev a s ta n di r r a t i o n a l u s eo fp e s t i c i d e ，t h e p r o b l e mo fp e s t i c i d e r e s i d u e sb e c o m e sm o r ea n dm o r er e m a r k a b l e c l e a n l y m a n u f a c t u r e 、g r e e n p r o d u c t i o na n de c o l o g i c a lt e x t i l ec o m ei nt h ef i e l do fi n t e r n a t i o n a lt e x t i l ea n d r a gt r a d ew i t hi n c r e a s i n gi np r o t e c t i n ge n v i r o n m e n ta n ds a f ec o n s c i o u s n e s s e c o l o g i c a lt e x t i l en o to n l ys t a n d sf o rn e wf a s h i o no fg l o b a lc o n s u m p t i o na n d p r o d u c t i o nb u ta l s oe m b o d i e st h a td e v e l o p e dc o u n t r i e sr e s t r i c te x p o r tw i t hg r e e n b u l w a r k t e x t i l ei n d u s t r yi so u rt r a d i t i o n a li n d u s t r i a l s t a n c h i o n ，e x p o r tv a l u e r e a c h e s3 7 0b i l l i o nr m b s oc h i n ab e c o m e st h e f i r s t c o u n t r y o ft e x t i l e p r o d u c t i o na n de x p o r ti nt h ew o r l d s i m u l t a n e o u s l y , o u rt e x t i l ei n d u s t r ya l s o b e c o m e so n eo ft h ew i c k e d e s ti n d u s t r yt h a t e x p o r ti s a f f e c t e dw i t hf o r e i g n t e c h n o l o g yb u l w a r k i n t h i s p a p e r ，2 2p e s t i c i d e r e s i d u e si s d e t e r m i n e dw i t h d i r e c c t h e r m a l _ d e s o r p t i o n g c - - m si n t e x t i l e t h r o u g h l a b o r a t o r i a lc o n d i t i o n 、 d e t e r m i n i n gm e t h o d 、d e t e r m i n a t i o no ff a c ts a m p l e ，w ef i n do u tan e wm e t h o d s u i t a b l e f o r d e t e r m i n a t i o n p e s t i c i d e r e s i d u e s i n c l o t h t r a d i t i o n a l s a m p l e p r e t r e a t i n gm e t h o da n ds o l v e n te x t r a c t i o nw a s t et i m e 、c o n s u m eai o to f o r g a n i cs o l v e n t ，s l u r r yi sd i f f i c u l tt ow i p eo f fa n da f f e c td e t e r m i n e dr e s u i t s o t h i s r e s e a r c hs e l e c t s an e w s a m p l e p r e t r e a t i n g m e t h o d ，i e d i r e c t t h e r m a l - d e s o r p t i o n g c m s i na d d i t i o n ，t h r e e g r o u p so f r e c o v e r y a n d 南开大学碳上研究生毕业学位论文 p r e c i s i o nr e v e a l e di ta c c o r d sw i t hr e q u i s i t i o no fp e s t i c i d er e s i d u e s t h ef u n c t i o n i sp o s s i b l es t r o n gb e c a u s et i m ei st ol o n gb e t w e e nr e s i d u ep e s t i c i d e sa n dc o t t o n f o rt h i s p r o b l e m ，t h i se x p e r i m e n td o e sr e c o v e r yw i t ht i m e ，t h er e s u l t i s s a t i s f y i n g c o m p a r i n gw i t ht r a d i t i o n a ls o l v e n te x t r a c t i o n ，t h i sm e t h o dd o e s n t u s e o r g a n i cs o l v e n t ，d e c r e a s e st i m e o f s a m p l e p r e t r e a t i n g a n dl e s s e n s b a c k g r o u n di n t e r f e r e n c e k e yw o r d ：p e s t i c i d er e s i d u e e c o l o g i c a l t e x t i l e d i r e c tt h e r m a l d e s o r p t i o n c l o t h r e c o v e r y g c m s p r e c l s l o n 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， ： 瓣意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 ；零；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 ：扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版：在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： a 口p 厂年歹月赵日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名： 缮姒 学位论文作者签名； 然移 解密时间：年月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下； 内部5 年( 最长5 年，可少于5 年) 秘密l o 年( 最长l o 年，可少于1 0 年 机密2 0 年( 最长2 0 年，可少于2 0 年) 南开大学学位论文原创一i 生声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含 任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉 及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学 位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：必移 2 0 矿年厂月2 f 日 南开人学硕_ l ：t i j f 究生毕业学位论义 第一章序论 农药残留分析方法概况及纺织品农药残留问题 摘要 现代农药残留分析方法通常包括样品前处理技术和检测技术两部分。本文综述了农约残田分 析的样品前处理技术和检测方法内概况。爿简要介纠了纺织品的农药残留状况及检测现状。样。l u r i | 1 i 处理技 术中，除了传统的技术之外，着重介纠了新发展的力述溶剂苹墩法、微波加热孳墩法、川牛1 1 苹取法、舳 微萃取法、基质固相分散萃取法、超临界流体萃取法、凝胶渗透色谐法、分子印迹合成受体技术、免疫亲 和色谱技术等样品前处理方法。检测方法主要介绍了气相色谱法及气相色谱一质谱联用、高效液相色谱及 液相色谱一质谱联用技术、薄层色谱法、超l 临界流体色谱法、毛细管电泳法、光谱分析法、生物技术等在 农药残留分析中的应用。 关键词：农药残留样品前处理纺织品分析 1 1 引言 农药是一类复杂的有机化合物，根据化学结构分为有机氯杀虫剂、有机磷杀虫剂、拟除 虫菊酯杀虫剂、尿素除草剂、三嗪除草剂以及氨基甲酸酯类杀虫剂、除草剂和杀菌剂，还有 其它农药如尿嘧啶、氯代酚、重金属( 如汞、砷、铅) 等i ”。农药是现代农业生产中不可缺 少的生产资料，其广泛应用大大提高了农作物的产量，但对生态环境、人类生命安全也造成 了威胁。随着农药的大量和不合理的使用，农药所造成的环境毒性问题，已引起人们的高度 重视。尤其是残留农药对人体健康所造成的影响越来越受到各国政府和公众的关注吼加强 对农药残留的监测和环境毒理研究，对于合理开发和f 确使用农药，保护生态环境，保障人 类健康，避免和减少不必要的农业损失等具有重要的理论和实践意义。随着超高效农药的开 发应用和待检样品的增加，对农药残留分析技术的灵敏度、特异性和快速性提出了更苛刻的 要求1 3 j 。因此农药残留分析技术也受到了高度重视和迅速发展。 农药残留分析技术始于2 0 世纪5 0 年代，开始时的农药残留分析技术方法仅限于化学法、 比色法和生物测定法【3 l 。检测方法缺乏专一性，灵敏度也不高。气相色谱自2 0 世纪6 0 年代初 应用于农药残留分析，许多灵敏的检测器的使用，推动了农药残留分析技术的飞速发展，大 大提高了农药残留量的检测水平。高效能的色谱柱可将各组分与杂质分离，高灵敏度和专一 性强的检测器解决了早期不能检出的微量农药、代谢物和降解产物的分析。8 0 年代以来，高 效液相色谱的发展拓宽了残留农药的检测范围，对不易汽化和热不稳定的农药残留分析开辟 了新天地。进z , 9 0 年代，农药残留分析技术日新月异，一些新技术已进入应用阶段，一些虽 尚存在一些理论和技术性难题，但已显示出潜在的应用前景。新的检测方法，特别是多种类 型农药的多残留检测方法，同类型农药的多残留检测方法以及新的单个农药在多种试剂中的 南开大学硕士研究生毕业学位论文 检测方法都取得了重要进展【4 】。 随着社会的不断进步，生态纺织品已经或逐渐成为一种社会导向和趋势。许多发达国家 已颁布法律或技术标准，严格控制纺织品上对人体健康或可能影响人体健康的有害成分f 5 】o 因此，纺织品的农药残留分析技术同益受到重视，也同趋成熟。 1 2 农药残留样品前处理技术及检测技术概况 近年来，在农药残留分析方法的研究和应用中的趋势【6 】如下：待测组分越来越复杂。除 原来农药的几大类型外，新开发的农药包括了各种各样新的结构基团，其中化合物或分子量 大，或极性强，或热不稳定；由于人类对环境和食品质量的要求越来越高，以及检测技术的 不断进步，使农药残留检出灵敏度进一步提高；一向十分费事的样品前处理工作正朝着省时、 省力、廉价、减少溶剂、减少对环境的污染、微型化和自动化方向发展。 1 2 1 农药残餐样品前处理技术 现代农药残留分析方法通常包括样品前处理和测定两部分，样品前处理是核心。传统的 样品前处理技术包括提取和净化，提取方法包括浸渍漂洗法、震荡法、匀浆法、索氏提取法、 消化法、超声波提取法等；净化方法包括液一液分配法、吸附柱层析法、磺化法、凝结沉淀 法、冷冻法、薄层层析法、离子交换层析法、凝胶渗透层析法、高压液相柱净化法等。2 0 世 纪9 0 年代以来，一些新的样品前处理技术不断被引入农药残留分析中，这些新技术的共同特 点是：节省时问，减轻劳动强度，节省溶剂，减少样品用量，提取、净化一步完成和提高自 动化水平。 1 ) 索氏提取法 将样品放在索氏提取器套管中，圆底烧瓶中加入提取剂，加热连续提取数小时，此法为 经典提取法，提取效果好，但所需有机溶剂过多、时间过长、干扰物质较多。在套筒中加吸 附剂( 与样本混合) ，能起到净化或减少干扰物的效果。此法比较适合对土壤及籽类样品的 提取【7 l 。为了克服这些缺点，提取技术朝着小型化、少溶帮的方向发展，近年来出现了一些 先进的值得推荐的新的提取技术【8 】。 2 ) 加速溶剂萃取法( a s e ) 加速溶剂萃取法是由b r u c ee r i c h e r d 等自1 9 9 5 年以来介绍的一种新的萃取技术，该法 适用于固体和半固体样品的前处理。加速溶剂萃取法( a s e ) 是高温( 5 0 2 0 0 ) 及加压 ( 1 0 2 1 3 6 a t m ) 条件下的溶剂提取法。温度高于1 0 0 1 c 的溶剂穿透力强且溶解力大，加快分 析物从基体解析进入溶剂；加压使溶剂保持液态，用少量溶剂可快速提取固体样品中的分析 物【7 】。样品密封在高压不锈钢提取仓内，经过起始的加热过程，样品在静态下与加压的溶剂 2 南开入学硕士研究生毕业学位论文 相互作用一段时间，然后用压缩氮气将提取液吹扫至收集瓶中，每个样品的提取全过程约 1 5 m i n 。a s e 萃取溶剂的选择与索氏提取法一样，提取液同样也需净化才能检测，其优点只是 减少提取溶剂用量，缩短提取时间。加速溶剂萃取可用于环境样品中农药、多环芳烃等的提 取i 9 1 。 3 ) 微波加热萃取法( m a e ) 微波能最早于7 0 年代被适用于分析化学的样品预处理，自1 9 8 6 年首次报道用微波能提 取被污染土壤中的有机物【1 0 l 以来，微波加热萃取法就受到了公众的注意。微波能是一种非离 子辐射，它使分子中的离子发生位移和偶极矩的有机物受微波辐射，分子排列成行，又迅速恢复 到无序状态，这种反复进行的分子运动使样品迅速加热，微波穿透力强，能深入基体内部，辐射 能迅速传遍整个样品，而不使表面过热【1 1 】。此法的原理是利用微波能强化溶剂萃取效率，使 被分析物从固体或半固体的样品基体中被分离出来。微波萃取法的特点是快速、节省溶剂、 适用于易挥发物质如农药等的提取，可同时进行多个样品的提取。微波萃取是在一个不吸收 微波的封闭容器内进行的，样品内部的温度和体系压力都较高。微波萃取装置目前已自动化， 可自动控制萃取温度、压力和时间等。但萃取完成以后，需等待摹耿溶剂冷却，然后倒出溶 剂，进行离心或过滤等手工操作。微波提取法的最佳回收率决定于样品基体、靶标农药、提 取温度和溶剂，与其它溶剂提取法相比较，样品基体影响较大，而取样量减少并不降低方法 的精密度，并且在相同条件下可提取多个样品，增加了样品的流通量。因此针对不同的样品 和农药，要进行微波参数的优化。h a r r y 等研究了微波加热提取法对多种田间样品的多残留检 测，比较了不同温度、不同提取时间下的提取结果，认为多残留检测最佳条件：电能置于5 0 处，温度1 0 0 c ，提取时间1 0 m i n ；对于百菌清( c h l o r o t h a l o n i l ) 则温度8 0 ( 2 较好【1 2 】。冯秀琼 等【1 3 】利用微波辅助萃取法测定了中草药中1 4 种有机磷农药的残留量，萃取时间只需5 m i n ， 样品标准添加回收率为8 0 5 1 0 2 7 ，相对标准偏差为1 2 8 1 。 4 ) 固相萃取法( s p e ) 固相萃取法( s p e ) 已被广泛应用于农药残留检测工作，它属于吸附剂萃取法中使用较 广泛的一种方法，其基本原理与开放式柱色谱相同【1 4 l 。s p e 克服了液液萃取( l l e ) 及一般 拄层析的缺点。与l l e 相比，可节省时间和溶剂约9 0 i “1 ，减少杂质的引入，对操作者更 安全，重现性好，可避免u 上中乳化现象的产生，在选择合适的萃取柱和洗脱液及其它优化 条件后，可使萃取、富集、净化一步完成，然后直接进g c 或h p l c 分析。 s p e 实际上是色谱技术应用的另一种形式，根据柱中填料大体可分为吸附型( 如硅胶、 氧化铝、f l o r i s i l 、大孔吸附树脂等) 、分配型( 如c 8 、c 1 8 、苯基柱等) 和离子交换型。h o l l a n d 1 6 】 南开夫学硕士研究生毕业学位论文 等用c 1 8 柱筛选葡萄酒中7 4 种农药，方法快速，重复性也好。对固体样品，s p e 主要用于 净化。提取仍须先用溶剂萃取。根据需要，净化时可用单柱也可用多个柱串联使用。s c h e n c k 等【1 7 】用c 1 b 和弗罗里硅土s p e 柱串联，净化鸡蛋中有机氯及有机磷的乙腈提取液，以 g c e c d f p d 测定，可减少9 0 的溶剂消耗和8 5 的废液处理。另一种增强净化效率的方式 是用混合型柱。它可利用多种界面效应来分离和纯化分析组分。m i l l s 等1 1 8 】比较了两种不同的 混合柱在环境及临床化学中的应用。一种是将各种不同填料经机械混合装入同一s p e 柱。另 一种是将这些带不同性质官能团的物质，化学键合到同一骨架树脂上，将其制成s p e 柱。实验 表明，极性的均三氮苯类化合物在机械混合的s p e 柱上，回收率低于多聚键合型s p e 柱。原 因可能是由于硅胶粒子的空间隔离，降低了某些活性基团的作用。 s p e 的另一优点是容易实现预处理的自动化。国外已推出商品化的自动固相萃取装置 a s p e c 。将其与h p l c 在线结合可实现许多农药残留的全自动分析。由于s p e 技术的以上优 点，它在农药残留分析特别是在脂肪和蛋白质含量高的复杂样品中农药残留物以及农药多残 留的分离、提取、净化和浓缩方面得到了广泛应用。 5 ) 固相微萃取法( s p m e ) 固相微萃取技术( s p m e ) 是在s p e 的基础上发展起来的用很少量溶剂提取样品的一种崭 新的萃取分离技术。它是由c a r t h u r 和j p a w l i s z y n 首创于1 9 9 0 年【1 9 1 ，1 9 9 3 年推出商品化装 置，最初只用于水中挥发性化合物的提取分析。随着技术的不断完善，已经发展到了环境检 测和农药分析等领域。s p m e 的原理是分析组分在样品基质与提取剂之问的分配平衡过程。 s p m e 具有操作时间短、无溶剂、样品用量少、重现性好、灵敏度高、检测限低等优点，适 于分析挥发性与非挥发性物质【2 0 】，同时消除了s p e 中诸如堵塞和使用溶剂的缺点，并且不需 要特殊的热解吸装置和对g c 仪进行改装。s p m e 实际上是一支微量进样器，一些气相色谱 的固定相涂渍在熔融的石英纤维表面构成萃取头，萃取头上可覆盖层液膜或键合一层多孔 固定相【2 ”。s p m e 的选择性可以通过改变涂渍材料或涂层厚度来调节。一些建立在别的萃取 技术( 液液、固相萃取) 基础上的提取参数则通过加入离子盐来优化，在s p m e 中添加的离 子盐主要是n a c i 和n a 2 s 0 41 2 2 1 ，许多专家认为添加n a c l 到样品中对大部分化合物的提取效 率有着积极的因素，也有一些化合物对于盐的添加有着负面影响或没有影响。 s p m e 最初出现的时候是应用于环境样品的分析，至今在环境样品分析中的发展也是最快 的【“。s p m e 在农药残留分析中多用于水分析( 包括井水、环境水、饮用水) 、土壤样品、 食物样品和生物流动样品1 2 ”。尤其在水分析中的农药残留应用的比较多，如分析污水及饮用 水中有机氯农药，利用s p m e 提取水中莠去津、乙草胺，然后分别利用g c 的n p d 、e c d 检测， 南开大学硕士研究生毕业学位论文 不使用溶剂，快速、准确，结果令人满意。s p m e 还能够用于萃取食品和农药等样品中的组分， 其正被用于尿中非法药物的测定。顶空s p m e 也可用于农作物中残留农药、食品和饮料中的香 料及毛发中苯丙胺类毒品( 如冰毒、摇头丸等) 的检出。 s p m e 技术目前在农药残留分析方面的应用已相当成功，今后随着联用技术的发展及 s p m e 技术本身的发展，将可能与更多的分析仪器联用，促使固相微萃取技术更广泛地用于农 药残留分析中。 6 ) 基质固相分散萃取法( m s p d e ) 基质固相分散萃取法( m s p d e ) 是由s t a r e nb a r k e r 等【2 5 】首次提出的。其优点是不需要进 行组织匀浆、沉淀、离心、p h 调节和样品转移等操作步骤。m s p d e 的原理是：将涂渍有c 1 8 等各种聚合物的担体的固相萃取材料与动物组织样品一起研磨，得到半干状态的混合物并将 其作为填料装柱，然后用不同的溶剂淋洗柱子，将各种待测物洗脱下来。此法的依据是：采 用脂溶性材料( c 8 ) 破坏细胞膜并将组织分散，c 。s 充当分散剂( 被固定化的分散剂) 。此 法适用于药物的多残留分析，特别适合于进行某一类化合物的分离或单个化合物的分离，内源 物或外源物均可。除动物组织外，此法还适合于植物样品。l o n g 2 6 1 曾采用此技术和气相色谱 分析结合测定牛肉脂肪中9 种有机氯农药。t o r t e s 等曾将此法用于柑桔果实中的1 8 种杀虫剂 的多残留分析1 2 ”。 7 ) 超临界流体萃取法( s f e ) 超临界流体萃取( s f e ) 是近年来出现的一种特殊的分离技术，它不仅在分析中应用， 还广泛的应用在其它的工业领域，如：食品工业的提取、环境科学、材料合成等等。从8 0 年 代开始，我i 国对超临界流体萃取技术作了一些研究，并发展很快，如温可可等【2 8 】和邱月明等 【2 9 l 对食品中有机磷、有机氯和氨基甲酸酯类等1 6 种农药萃取的报道。 所谓超l 临界是物质的一种特殊流体状态f 3 0 】：当气液平衡的物质升温升压时，热膨胀引起 液体密度减小而压力升高又使气体密度变大，当温度和压力达到某一点时，气液两相界面 消失成为一均相体系，这一点就是临界点。当物质的温度和压力高于此临界点时，它就处于 超临界状态，即为超牦界流体( s f ) 。s f e 技术就是利用超临界流体( s f ) 密度大、粘度低、 扩散系数大、兼有气体的渗透性和液体的分配作用的性质，将样品中的待测物质溶解并从基 体中分离出来。它能同时完成萃取和分离两步操作，分离效率高、操作周期短、传质速度快、 溶解力强、选择性高、无环境污染。用超临界流体作提取剂，要有高压和高温系统来实现超 临界状态，因此需仪器化f 3 1 】。仪器主要包括高压样品仓、输液泵、流量控制器、收集器等。 8 0 年代中期开始有商品仪器，至今己提供多种不同品牌和规模的仪器。 南开大学硕士研究生毕业学位论文 可作为超临界流体萃取剂的主要有：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、氨水、水、乙烯、笑气、 二氧化碳等。萃取剂的选择一般随萃取对象的不同而改变，通常临界条件低的萃取剂优先考 虑。用的最多的是二氧化碳( t c = 3 1 1 c ，p c = 7 3 8 m p a ) ，在临界点附近，超临界二氧化碳 ( s c c 0 。) 的相行为对温度、压力的变化十分敏感，只要通过调节温度和压力使物质的密度、 粘度扩散系数和极性等物性由接近气体向接近液体发生连续变化，从而控制被萃取物的扩散 系数。另外，s c c 0 。有双极性【3 2 1 ，它的极性与碳氢化合物相近；而它的极化度又低于碳氟化合 物，根据相似相溶原理，它既可以溶解非极性和低极性物质，如烃类和非极性脂溶化合物； 又可以溶解一些极性物质，如醋酸、二甲苯胺等。s c c 0 。的临界条件容易达到、对设备要求不 高、利于工业化的实现。c o ：廉价易得、无毒、无嗅、不燃、沸点低，萃取完成后经减压降温 至常态使s c c 0 z 逸出，待测物用溶剂洗脱后进行检测。尽管s c c 0 2 分子具有双极性和良好的溶解 能力，但对于某些极性较强的有机物质( 如杂环化合物和多环芳烃) 则不能有效萃取。可以 通过加入改性剂增j j l l s c c 0 。的溶解能力，提高萃取回收率：同时改性剂的加入还可以有效地提 高萃取选择性，常用的改性剂有甲醇、乙醇、异丙醇等，一般加入量不超过萃取剂量总量的 1 0 。k h a n i ”l 比较了使用和不使用甲醇作s c c 0 。改性剂的洋葱和萝b 中1 4 c 农药残留的回收率， 结果表明利用甲醇作改性剂的c 农药残留的回收率大大提高。利用甲醇调节s c c 0 ：的极性从蔬 菜和水果中提取有机氯、有机磷农药、氨基甲酸酯、除虫菊酯等先后有报道。l e h o t a y l 3 4 l 利用 s f e 萃取蔬菜中五氯硝基苯，通过对c 0 2 密度、温度等参数和固相的优化选择，使流出液中的 干扰物大大减少，萃取液清洁到可以直接进气相色谱一质谱联用仪( g c m s ) 。 s f e 技术是一项很有吸引力和发展潜力的新技术，必将成为未来进行农药残留分析的有力 工具和手段。 8 ) 凝胶渗透色谱法( g p c ) 凝胶渗透色谱法( g p c ) 是一种快速的净化技术，应用于农药残留分析中脂类提取物与 农药的分离，是含脂类食物样品农药残留分析的主要净化手段。g p c 是根据溶质( 被分离物 质) 分子量的不同，通过具有分子筛性质的固定相( 凝胶) 使物质达到分离。这种方法最初 主要用来分离蛋白质，但随着适用于非水溶剂分离的凝胶类型的增加，应用于农药残留量净 化得以发展。1 9 7 1 年，s t a l l i n g 等将凝胶渗透色谱作为一种快速净化技术，应用于农药残留分 析中脂类提取物与农药的分离，并使该技术初步自动化。随后，凝胶净化技术受到广泛重视， 成为农药残留分析中的一种净化手段，并不断得到改进和发展【3 5 】。用于农药残留分析的凝胶 必须可使用有机溶剂、而且凝胶孔径较小。目前用于农药残留分析中的凝胶种类主要有多孔 交联葡萄糖( s e p h d a xl h 一2 0 ) 和交联聚苯乙烯凝胶( b i o b e a d ss x ) ，可根据被测农药及需 南开大学硕_ j 研究生毕业学位论文 分离的杂质分子量来选择不同孔径规格的凝胶。s a n n i n o 3 6 1 用b i o - - b e a d ss x 3 的g p c 净化方法， 分析了7 个脂质性食品中3 9 种o p s 及其代谢物，并进一步进行g c m s 选择离子监测( s t m ) 确 证和定量；h o p p e r i 盯谰g p c 净化，g c 测定了谷物中的o p s 、o c s 及拟除虫菊酯。与吸附柱色 谱等净化技术相比，凝胶净化技术具有净化容量大、可重复使用、适用范围广、使用自动化 装置后净化时间缩短、简便、准确等优点。 9 ) 分子印迹合成受体技术( m i s r ) 分予印迹合成受体技术( m i s r ) 是可用于制备合成受体的新技术。它的原理是：首先使拟 被印迹的分子或聚合物单体键合，键合方式有共价结合和非共价结合两种。然后将聚合物单体 交联，再将印迹分子从聚合物中提取出来，聚合物内部就留下了被印迹分子的印迹。共价结 合方式是利用被印迹分子衍生物，此衍生物在聚合物的交联过程中与聚合物单体以共价键形 成聚合物基体。此共价键必须是可裂解的。最常用的交联剂是羧酸酯、硼酸酯、缩酮或亚胺 等。由于需要合成被印迹分子衍生物，使该项技术受到限制，因此有些化合物的分子无法进 行衍生化。非共价键结合方式是完全利用非共价键作用来分辨被印迹分子。常用的非共价键 作用有离子相互作用、氢键、疏水作用等，与共价结合相比，非共价结合作用的通用往更好 【3 8 】。 分子印迹技术可以用于药物、激素、蛋白质、农药、氨基酸、多肽、碳水化合物、辅酶、 核酸碱基、甾醇、涂料、金属离子等各种化合物的分离工作。如m a t s u i 3 9 1 等采用此项技术分 离西玛律等除草剂，此受体用于固相萃取可将溶液中的西玛津浓缩5 6 倍，回收率达9 1 。 1 0 ) 免疫亲和色谱技术 免疫亲和色谱技术是把抗体固定在适当的支持物上，利用抗体与抗原或半抗原可逆的生 物专一性相互作用来净化和富集分析物。它的特点是具有高度的选择性。该技术的关键是选 择合适的支持物，合适的抗体和合适的淋洗缓冲液。k i n 等利用免疫亲和色谱柱净化和富集2 ， 4 一d 、莠去津进行测定。 1 2 2 农药残留分析检测技术 农药残留量检测是微量或超微量分析，必须采用高灵敏度的检测器才能实现。由于农药 品种多、化学结构和性质各异、待测组分复杂，有的还要检测其有毒代谢物、降解物、转化 物等。尤其是近几年来，高效农药品种不断出现，在农产品和环境中的残留量很低，国际上 对农药最高残留限量要求也越来越严格，给农药残酸检测技术提出了更高的要求。 1 ) 气相色谱法( g c ) 气相色谱是一种经典的分析方法，由于其具有操作简便、分析速度快、分离效能高、灵 南开大学硕士研究生毕业学位论文 敏度高以及应用范围广等特点，目前农药残留物检测7 0 采用气相色谱来进行。使用气相 色谱法多种农药可以一次进样，得到完全的分离、定性和定量：再配置高性能的检测器使分 析速度更快，结果更可靠。 气相色谱应从两个方面考虑，即色谱柱和检测器。气相色谱法使用的色谱柱主要是填充 拄和毛细管柱。在农药残留分析方面，已由过去以填充柱为主变到目前以毛细管柱为主。8 0 年代曾有人预言，毛细管柱只能作为填充柱的补充，而绝不会代替填充柱。而今天，在许多 国家毛细管柱代替填充柱已经成为事实。毛细管柱，从分辨能力、灵敏度、分析速度以及色 谱柱的相对惰性几方面看，都比填充柱优越。由于弹性石英毛细管柱的出现，使操作更方便 易行。进样系统的不断改进，不但提高了毛细管气相色谱分析的精密度和准确度，而且大大 增加了进样量，进一步提高了灵敏度【6 1 。微机控制处理大量的分析数据，使得毛细管柱的优 点得到更充分的发挥。对多种类型或同一类型农药多残留分析来说，毛细管色谱是最得力的 工具。用二维或多维毛细管柱分离的农药可达二、三百种之多。当然，这决不是说一根毛细 管拄能解决所有农药的分离问题。 气相色谱测定农药残留另关键是如何选择检测器。理想的检测器应具备灵敏度高、稳 定性和重复性好、线性范围宽、响应速度快以及结构简单、造价低、操作安全、应用范围广 等特点。用于气相色谱法的检测器主要有e c d 、f i d 、f p d 、n p d 、m s d 等。各种检测器的特 点及适用范围如下表i - 1 。 南开人学硪上研究生毕业学位论文 表1 1 气相色谱检测器的特点及适用范围 检测器名称英文缩写特点及适用范围 对有机氯、电负性大的样品有响应，适用于 电子捕获检测器 e c d 样品中痕量有机氯农药、多氯联苯等的分析 对氮磷化合物灵敏度高、专一性好，专用于 氮磷检测器 n p d 氮磷化合物的检测 对硫为线性响应，主要用于含硫、磷化合物， 火焰光度检测器 f p d 特别是硫化合物的痕量检测。通常也用于其 它杂原子的痕量检测 既可以对复杂样品进行总离子扫描，也可以 进行选择离子扫描，化学源质谱用于验证农 质谱检测器 m s d 作物中的有机磷【4 1 】，正离子化学源质谱分析 氨基甲酸酯【4 2 1 ，利用离子阱质谱分析蔬菜水 果中的有机磷【4 3 , 4 4 l 几乎对所以的有机物有响应，但对h 2 0 、c 0 2 、 火焰电离检测器 f i d c s 2 等无机物不敏感，主要用于水中挥发性极 性有机物的痕量分析【4 5 1 是鼓逝发展趄米阴一柙局灵敏发、向j 匿弹住 光电离检测器 p i d 的检测器，常用于饮用水中挥发性芳烃的分 析 对农药残留中的n 、s 、c 1 、b r 、i 等各元素的 微波感应等离子 选择性通用检测，不仅能够解决化合物分离 体一原子发射检 m i p a e d 问题，而且可以立即判断出各种化学物质中 测器 的元素，其重要发展是采用动态顶空分析法 作为g c 样品引入法【4 5 】 对含卤、硫、氮化合物具有高选择性和高灵 电导检测器 e l c d 敏度的电化学检测器，作为元素选择性检测 器在农药残留中得到了应用【4 5 j 南开大学硕- t ：研究生毕业学位论文 2 ) 高效液相色谱( h p l c ) 高效液相色谱法也是一种传统的检测方法，现在使用越来越广泛，已成为农药残留检测 不可缺少的重要方法。对于受热易分解或失去活性的物质，不能直接或不适合于g c 分析，这 就推动了h p l c 的发展。高效液相色谱常用于分析高沸点( 如双吡啶除草剂) 和热不稳定( 如 苄脲和n 甲基氨基甲酸酯) 的农药残留。在农药残留分析中通常使用c 8 及c 。8 反相高效液相色 谱法，以甲醇、乙腈等水溶性有机溶剂作流动相；而以硅胶、腈基、氨基为极性键合相的色 谱柱则用于特定的分析；短柱或小口径柱可提高分析速度。 目前，应用于农药残留分析时使用最多的检测器是紫外吸收检测器( u v ) ，其次是荧光 检测器和质谱检测器。紫外吸收检测器( 以c 1 8 柱及二极管阵列紫外检测器为主) 的优点是 灵敏度高，流量和温度的变化影响小是梯度淋洗的一种比较理想的检测器，但是只能检测 对紫外光有吸收性能的农药。蔬菜中伐虫脒盐酸盐农药【4 6 t 的检测用紫外检测器，在2 5 4 n m 处 测定，可准确的测得其在黄瓜、青椒、洋葱、笋瓜、韭葱的平均回收率分别为8 5 * - 4 5 、8 6 8 5 、 9 1 6 1 、9 2 6 7 、8 7 * - 3 6 ，其中黄瓜的最低测限量是o 0 8 7 m g k g 。荧光检测器( f d ) 是 一种灵敏度高、选择性强的检测器，比u v 的灵敏度要高1 2 个数量级。但由于大多数农药 本身不发射荧光，经衍生化反应又较麻烦，限制了f d 的应用。目前，多种检测器和极性、 非极性键合相及离子交换拄的应用在增多，同时热喷雾质谱检测器在h p l c 中应用的研究也 很活跃。 3 ) 气相色谱一质谱( g c - - m s ) 联用 气相色谱一质谱联用技术是将气相色谱仪和质谱仪串联起来，成为一个整机使用的检测 技术。它既具有g c 的高分离性能，又具有m s 准确鉴定化合物结构的特点，可达到同时定 性定量检测的目的。多用于农药代谢物、降解物的检测和多残留检测。例如牟俊f 4 7 1 等用此法 测定粮食和油籽中丰索磷的残留量，最低检测限量为0 0 1 m g k g ，评价添加回收率是8 6 9 - - 9 6 5 ，选择监测离子种类为m z 2 9 3 、2 9 5 、3 0 8 ，其丰度比为1 0 0 ：1 1 ：3 4 。 尽管气相色谱一质谱联用技术简便快捷，有很多优点，但气质联用设备价格较昂贵【“1 ， 限制了它的普及和发展。 4 ) 液相色谱一质谱( l c - - m s ) 联用技术 据统计，液相色谱可以分析的物质约占世界上己知化合物的8 0 以上，但液相色谱尚缺 乏高灵敏度和具结构分析功能的检测器。而g c - - m s 已经比较成熟，但是由于气相色谱本身 的局限性，也使其应用范围受到一定限制。这样，基于以上技术的缺点，一种新型的技术应 运而生，这就是液相色谱一质谱联用技术( l c - - m s ) 。 1 0 南开大学硕 ：研究生毕业学位论文 l c 与m s 联用研究起步于7 0 年代，与g c - - m s 相比，l c m s 的衔接更为复杂。目前，l c m s 联用已出现多种接口方式，如电喷雾接口( e s ) 、热喷雾接口( t s ) 、离子喷雾接口( i s ) 、 大气压化学电离接口( a p c d 及粒子束接1 ：3 ( p b ) 。尽管l c - - m s 仪器价格昂贵，划分析技 术和仪器的要求高，但它仍是一种很有利用价值的高效率、高可靠性的农药残留分析技术。 l c - - m s 广泛应用于不易挥发及热不稳定化合物的分析，是农药残留定性、定量的有效手段， 尤其是氨基甲酸酯类农药的检测。y a n g l 4 9 】总结了氨基甲酸酯残留分析的进展：k r a u s e 5 。1 建立 了氨基甲酸酯的荧光测定方法，食物样品用甲醇提取，乙腈一二氯甲烷液液分配，活性炭一 c e l i t e 柱净化，反相液相色谱分离，邻苯二醛衍生，检测限为5 5 0 pg a g ，结果用m s 确证。 随着联用技术的发展，出现了l c 与其它仪器的联用，如液相色谱与快原子轰击质谱( f a b m s ) 以及与傅立叶变换红外光谱( f t i r ) 联用技术在农药残留分析中也得到应用【5 l j 。 5 ) 薄层色谱( t l c ) 薄层色谱( t l c ) 始于1 9 3 8 年，方法的基本原理首先由i z m a i l o u 等发表，但到了1 9 5 9 年才 由s t s h l 等发展成近似于现在这样的薄层色谱法【3 1 。薄层色谱法实质上是以固体吸附剂( 如硅 胶、氧化铝等) 为担体，水为固定相溶剂，流动相一般为有机溶剂所组合的分配型层析分离 分析方法。薄层色谱法不需要特殊设备和试剂，方法简单、快速、直观、灵活，可同时分析 多个样品，多用于复杂混合物的分离和筛选。t l c 除用特殊的显色剂观察斑点颜色和用比移 值( r f ) 定性外，与其它技术的联用不仅可以定性，而且可以对样品中被分离的一种或多种 成分进行定量分析。2 0 世纪8 0 年代发展起来的高效薄层色谱( h p t l c ) 与扫描技术结合，是 一种易于建立和掌握的半定量技术。目前，许多国家采用自动化多通道展开技术，用h p t l c 定量筛选饮用水中的2 5 6 种农药残留【5 1 1 。 6 ) 超临界流体色谱( s f c ) 技术 超临界流体色谱( s f c ) 技术是8 0 年代兴起的新技术，以超i f 6 j 界流体作为色谱流动柏， 可以使用各种类型的较长色谱柱；可以在较低温度下分析分子量较大、对热不稳定的化合物 和极性较强的化合物，它综合利用了气相色谱和高效液相色谱的优点，克服了各自的缺点， 可与各种气相色谱、高效液相色谱的检测器相匹配( 如f i d 、f p d 、n p d 、e c d 、u v 等) ， 以及与红外、质谱等仪器联用：可以通过调节压力、温度、流动相等组成多重梯度，选择最 佳色谱条件。这样就极大地拓宽了其应用范围，许多在气相色谱和高效液相色谱上需经过衍 生化才能分析的农药，都可以用s f c 直接测定。另夕f s v c 可与s f e 直接连接，使样品提取净化 和测定一次完成蟑烈。毛细管超临界流体色谱( 简称c s f c ) 促进了s f c 技术的进步，c s f c - - m s 的联用克服了g c 和l c 的不足且具有二者的优点，c s f c - - m s 主要用于大分子量、热不稳 南开人学坝j 。研究生毕业学位论义 定的复杂混合物分析。c s f c 结合选择性的检测器( ! c u f p d 、n p d 、e c d 等) 是农药痕量分析 发展的必然方向。j a b l o n s k a 等1 5 3 j 和m u r u g a v e r l 等 5 4 1 分别报道了用毛细管s f c m s j 贝t 定有机氯及 氨基甲酸酯类农药的残留。 超临界流体萃取和超临界流体色谱在农药残留分析中的应用显示出巨大的威力，也为真 正意义上的自动化分离分析体系的建立提供了切实可行的技术基础。由于超临界流体色谱需 要