（分析化学专业论文）环境水中西维因高灵敏检测方法研究.pdf

摘要 环境水中西维因高灵敏检测方法研究 作者简介：钮松召，男，1 9 7 7 年8 月生，师从成都理工大学李崇瑛教授， 2 0 0 8 年0 6 月毕业于成都理工大学分析化学专业，获得理学硕士学位。 摘要 用在线富集高效液相色谱联用技术分离、检测样品时，保证在富集过程富 集量不超过渗漏量，提高富集体积，可以有效提高检测灵敏度。然而，随着样品 富集体积的增加，所得到的背景干扰也明显增大，尤其是与目标物质色谱行为相 近的背景杂质干扰，目标物质在低浓度检测时，甚至完全掩盖了目标物的检测峰。 本文主要进行了用在线富集高效液相色谱联用技术，检测氨基甲酸酯类农 药西维因时，消除西维因浓度为0 0 舡g l 低浓度水平背景杂质对其严重干扰的 研究。使在线富集高效液相色谱联用这一简单、快速、精确、廉价技术，在检 测环境水中西维因残留时，灵敏度大大提高，可获得和l c m s 媲美的检测灵敏 度。 首先进行了在线l c l c 联用仪的装置连接。通过改变色谱条件的方法消除 了重蒸水作为溶剂时，对西维因浓度为0 0 私g l 低浓度水平背景杂质对其严重 干扰。对重蒸水中杂质来源、产生杂质峰原因进行了查找。并对在线富集参数( 在 线富集流速，渗漏体积及渗漏量) 对试验测定的影响进行了讨论。 其次进行了方法验证，在2 2 3 n m 下测得西维因的检测限为可达0 0 0 鲰g l ； 线性相关系数的平方大于0 9 9 9 4 。西维因高中低三个浓度级别的加标回收率均在 8 3 0 1 2 3 之间。不同浓度级别的日间精度和日内精度符合e c 9 8 8 3 法则要 求。取2 0 0 7 年1 1 月份成都东风渠成都理工地段水样进行检测，西维因未检出。 整体来讲，通过消除低浓度溶剂中的背景杂质干扰，本方法不仅具有简单、 快速、精确、廉价的特点，还可以获得和l c m s 媲美的检测限( 1 2 0n 鲫) 灵 敏度。该实验方法对在环境水中的氨基甲酸类农药一西维因简单、快速、精确、 廉价高灵敏检测，相信会对需要进行有机痕量超痕量分析的食品、药物、环保、 农药、生化、制剂等许多领域在进行有机痕量超痕量检测时提供一些启示和参考。 关键词：在线富集h p l c 农药西维因环境水 成都理工大学硕士学位论文 d e v e l o p m e n to fh i g h l ys e n s i t i v ed e t e c t i v em e t h o df o r c a r b a r y l i ne n v i r o n m e n t a lw a t e r h l t - o d u c l i o no ft h e 卸t l l o r ：，n i us o n 争z h a 0 ，m a l e ，w a sb o mi l la u g u s t ，1 9 7 7w h o s e t u t o rw a sp r o f e s s o ri jc t l o n g - y i i l g h eg r a d u a t e d 肋mc h e n g d uu i l i v e r s i t yo f1 e c l u l o l o g ) ， 协a n a l y t i c a lc h e i l l i s 时m a j o r 锄dw a s 删e d t h em a s t e rd e g r e ei 1 1j u n e ，2 0 0 8 a b s t r a c t n e s e n s i t j v i l yo ft h ea p p l i c a t i 伽o fo n - l i n ec hr 0 m a t o 乎a p h i cp r e - c 0 ：1 c e n t r a t i o na s a n a l ”i c a lm e t h o dm a yb ei n c r e a s e db yi n c r e a s i n gp r e c o n c e n t r a t i o nv o l u m ew h i c h d o s en o to v e r r u nb r e a k t h r o u g l lv o l u m e s h o w e v e r ，i i l c r e a s i n gp r e c o n c e n t r a t i o nv o - l u m ei n e v i t a b l yr e s u l ti nt h em a t r i x sw h i c ha r eh a r d l ye l i m i n a t e di n t e r f e r et h ed e t e r - m i n a t i o nr e s u l t s ，e s p e c i a l l yb e i n gd e t e c t e dv e r yl o wc o n c e n t r a t i o n so fi h es o l u t j o n t 1 l i sp a p e rp r e s e n t st h ea n a l y t i c a lm e t h o do fo n - l i n ec h r o m a t o 伊a p h i cp r e - c o n c e - n t r a t i o nf o rt h eh i g h l ys e n s i t i v ed e t e c t i o no fc a r b a r y li nn a t u r a lw a t e r b a s e do ns e r i e s o ft e s t st h a tw e r ec a 丌i e do u tt oe l i m i n a t et h em a t r i xh a r di n t e r f e r e n c e so nu l t r a t r a c e l e v e lc a r b a r y l n em a t r i xs e r i o u si n t e r f e r e n c e so n0 0 4 g ll e v e lc a r b a r y lw a se l i m i n a t e db y o p t i i i l i z i n gc h r o m a t o 孕a p h i cc o n d i t i o n t h eo r i 沓no ft h eh a r di n t e r f e r e n c e sm a t r i xi n r c d i s t i l l e dw a t e r 卸dt h et h r e ed a y sa f t e rp e a l 【o fr e a s o nf o rc l l r o m a t o 伊a p h yw e r e f o u n d t h ep a r 锄e t e r so f0 n - l i n ep r e - c o n c e n t r a t i o ns u c ha sb r e a k t h r o u 曲v o l u m e sa n d q u a n t i t i e s ，n o wr a t e ，r e p r o d u c j b i l i t ya r ea l s od i s c u s s e d i ti sf o u n dt h a tt h er e d i s t i l l e d w a t e rc a nn o tb eu s e da f t e r2d a y s d e t e c t i o nl i m i to fc a r b a r y lo f0 o o 舡g la r eo b t a i n e da t2 2 3i 衄c o e l a t i o n c o e f f i c i e n t so fc a r b a r y la r eh i g e rt h a n0 9 9 9 4 i nn a t u r a lw a t e r ，t h ec o n c e n t r a t i o n0 f w a sd e t e c t e di nad i t c hn e a rb yc h e n g d uu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y r e c o v e r i e so f c a r b a r y lw e r eb e t w e e n8 3 0 a n d11 0 ，a m dr e p r o d u c i b i l i t i e sa n dr e p e a t a b i l i t i e so f t w op e s t i c i d e sa r ef i tt h ee uc o u n c i ld i r e c t i v ee c 9 8 8 3w e u i ng c n e r a l ，t h eo n l i n ec h r o m a t o 伊a p h i cp r e c o n c e n t r a t i o nt e c h n i q u ei ss i m p l e ， r a p i d ，a c c u r a t e 锄de c o n o m i c a l i t a l s op r o v i d e sap o w e r f i l lt o o lf o rt h ea n a l y s i s a q u e o u se n v i r o n m e n t a ls a m p l e s i fag o o dc h o i c eo ft h ep r e c o n c e n t r a t i o np a r a m e t e r s a n dag o o ds e l e c t i o no ft h e a n a l y t i c a lc o n d i t i o n s a r em a d e ，t h el o w e rl e v e l d e t e 彻i i l a t i o n sc 柚b ep e d - o 衄e df o r t h em 卸yp e s t i c i d e s k e y w o r d s ： 0 n l i n e l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y p e s t i c i d e c a r b a m a t e s c a r b a r y l e n v i r 0 i n e n t a lw a t e r 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛都理工盔堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名危松乏 学位论文版权使用授权书 厂 一) 汐月 日 本学位论文作者完全了解盛都理王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛都堡王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文储躲名 学位论文作者导师签名： 芦子年 f 侈 月? 日 ) 第1 章引言 1 1 研究现状 第1 章引言 1 1 1 农药的研究、发展、使用、检测情况 ( 1 ) 西维因 1 9 5 7 年，西维因作为第一个商品化的氨基甲酸酯类农药( c a r b a m a t e s ) 进入 市场【1 1 ，成为继有机磷农药之后防治害虫的第二代农药的代表。据称，西维因可 用于1 4 1 种作物，防治5 6 5 种害虫，可能是目前注册范围最广的杀虫剂。直到今 天，西维因仍被大量应用。西维因是广谱杀虫剂，西维因具有触杀，兼有胃毒作 用，能对人的免疫系统造成危害，长期暴露有西维因的环境里，会使神经中枢受 到损害，从而影响人的活动能力。如在农产品中超标，将对人体造成致癌、致畸、 致突变。化学名称：1 萘基甲基氨基甲酸酯( 1 - n a p h t h y lm e t h y l c a r b a m a t e ) ，相对分 子质量：2 0 1 。 图1 1 西维因结构式 理化性质：无色到浅褐色结晶，熔点：1 4 2 ，密度：1 2 3 ( 2 0 ) ，溶解度： 2 0 水中为1 2 0 m g l 。易溶于极性有机溶剂：二甲基甲酰胺、二甲基亚砜4 0 0 4 5 0 、 丙酮2 0 0 3 0 0 、环己酮2 0 0 2 5 0 、异丙醇1 0 0 、二甲苯1 0 0 ( 全为g l 【g ，2 5 ) 。对 光、热和酸性物质较稳定，遇碱性物质易分解；4 时，西维因标液保存3 个月 后化学性质没有明显的变化【2 1 。最大吸收波长为2 2 0 n m 。 ( 2 ) 西维因的限量标准 氨基甲酸酯类农药是一类广谱杀虫剂，具有杀虫广、用药量少、药效快等优 点，近年来在农业生产中使用愈来愈普遍，有鉴于此，各国对氨基甲酸酯类农药 在植物产品中的残留监控也愈来愈严，一些国家制定了严格的限量标准，如同本 和韩国等国家对进口大米都要求检验氨基甲酸酯类农药残留量。日本政府和韩国 政府都规定进口大米中氨基甲酸酯类农药最高残留限量( m r l ) 为：西维因1 0 m 眺g 。由于西维因为中等毒性的氨基甲酸酯类农药，f a o 例h o 规定牛肉和鸡 蛋中西维因最大残留限量( m r l ) 分别为0 2 m k g 。 成都理工大学硕士学位论文 我国卫生部对西维因的最大残留限量也做了相应规定。西维因在粮食中的最 大残留限量5 0 m g 1 【g ；在蔬菜的最大残留限量为2 0 m g l 【g ；在水果中最大残留限 量为2 5 m g l ( g ；食用油中的最大残留限量为0 5 m g l ( g ；烟草中的最大残留限量为 1 0 m g l ( g 。 但是对于环境水中该种农药的最大残留限量，在查阅的所有资料中欧盟制定 了有关饮用水法则【王4 1 。尽管如此，全球仍没有统一的规定和制度可循。可见环 境水的农药残留检测还有待进一步加强和完善。 1 1 2 采用的各种检测方法及其局限性 近年来，我国应用于粮食、蔬菜和水果上防治病虫的氨基甲酸酯类农药使用 量连年增加。现在我国对氨基甲酸酯类农药残留检测的方法分为化学法和生物法 两大类。生物法包括酶联免疫法和快速酶法，虽然简单快速，易操作，但检测的 果蔬和农药品种有限。 化学法多采用传统的液一液萃取和柱色谱净化前处理技术，用气相色谱( g c ) 或高效液相色谱法( h p l c ) 测定。由于氨基甲酸酯类农药一般缺乏热稳定性，在 进行测定时会造成分解，同时也缺乏灵敏度高的选择性检测器，因此，除对化合 物直接测定外，较多的方法是先将农药衍生为适于电子捕获检测器检测的衍生 物，再用g c 进行定量测定。近年来国内外对高效液相色谱法检测氨基甲酸酯类 农药残留量的研究较为活跃，般的高效液相色谱法常用的检测器是紫外检测 器，但灵敏度不高；荧光检测器因具有高灵敏度已被用于氨基甲酸酯类残留农药 的检测。 ( 1 ) 气相色谱法( g c ) 我国食品中氨基甲酸酯类农药残留量的测定方法用的是气相色谱法1 5 j 。原理 为含氮有机化合物被色谱柱分离后在加热的碱金属片的表面产生热分解，形成氰 自由基( c n 木) ，并且从被加热的碱金属表面放出的原子状态的碱金属( r b ) 接受电 子变成c n 。，再与氢原子结合。放出电子的碱金属变成正离子，由收集极收集， 并作为信号电流而被测定。电流信号的大小与含氮化合物的含量成正比。以峰面 积或峰高比较定量。所用的气相色谱仪附有兀d ( 火焰热离子检测器) 。本方法适 用于粮食、蔬菜中抗蚜威和西维因的残留分析，其最低检出浓度分别为 0 0 2 m 眺g ，0 1 0 m g l 【g 。 时亮等【6 j 用f l o r i s i l 小柱固相萃取分离纯化、气相色谱定性定量同时测定烟 草中五种氨基甲酸酯类农药( 西维因、叶蝉散、速灭威、呋喃丹、灭多威) 。用 o v 2 1 0 1 毛细管色谱柱为分离柱，火焰离子检测器( f i d ) 检测。五种农药在1 2 m i n 内得到分离。线性范围1 2 5 咖l ，最低检测限1 1 1 6 n g 。加标回收率范围为8 5 o 2 第1 章引言 1 0 3 2 。其中西维因的加标回收率为8 5 ，r s d 为5 8 。梁祈等l7 j 研究了 黄芪中的氨基甲酸酯农药( 呋喃丹、西维因、甲霜灵) 残留量的毛细管气相色谱 测定方法。采用正己烷丙酮混合溶剂提取，经柱层析净化后，用s e 3 0 毛细管柱 为分离柱，m ( 火焰热离子检测器) 检测，3 种农药在2 0 m i n 内获得良好的分离。 当添加水平为o 2 1 0 。6 时，回收率为8 9 3 3 9 8 】8 ，线性相关系数r 为 o 9 9 7 0 0 9 9 8 5 ，检测限达到1 9 op g 。毕刚等【8 1 采用气相红外光谱建立了两农药 的光谱数据库，用这种库存的图可以检测抗蚜威和甲胺磷。何燕等【9 】提出了一种 高效提取烟叶中呋喃丹、抗蚜威、甲霜灵的样品前处理技术以及用氮磷检测的气 相色谱方法。他们将样品经丙酮水( 1 ：1 ) 浸泡过夜、震荡、抽滤；滤液用二 氯甲烷萃取，于旋转蒸发仪上浓缩至5 m l 。再将浓缩液过层析柱净化。然后进 气相色谱经氮磷检测器检测。方法的最低检测量为1 6 1 0 “1 4 3 1 0 一1 9 ，最低 检测浓度为0 0 2 m g l 【g 0 0 5 m g l 【g ( 取样2 0g ) ，抗蚜威的加标回收在9 7 3 1 0 2 之间。张美珠【1 0 】用o v 1 7 为固定液，邻苯二甲酸二丙烯酯为内标物进行气 相色谱检测抗蚜威和三唑酮。抗蚜威的方法相关系数为0 9 9 9 ，变异系数小于 0 5 ，平均回收率为9 9 6 。王兴林【1 1 j 、李丹等【1 2 j 也用气相色谱法对抗蚜威原 药和制剂进行了分析。 由于西维因是不易挥发和热不稳定的农药，已经成熟的气相色谱不能对其做 出灵敏的检测。近年来，液相色谱法在有机分析领域中显示了越来越大的潜力和 优势，尤其是对不挥发、受热易分解、强极性的物质的分离检测显示出了明显的 优越性。因此，在农药分析上的应用也逐渐增多，国内外已经有很多关于氨基甲 酸酯类农药残留检测的报道。 ( 2 ) 液相色谱法( h p l c ) a 一般的液相色谱法 周东海等【1 3 】采用液相色谱一二极管阵列检测器测定动物肝组织中的西维因 残留。得到最低检测限和最低定量限均为0 1 m g l 【g 。三七、西洋参、白芍等1 1 4 】 用丙酮超声波提取，二氯甲烷液液分配萃取，中性氧化铝层析柱净化后，经反相 色谱一二极管阵列检测器测得西维因的检测线性范围为0 0 2 7 靴咖l 0 1 6 5 咖l 。玉米中u 副的西维因残留用高效液相色谱法进行了检测，灵敏度为0 0 0 5 m g l 【g 。肉和蛋类食品【1 6 】以及乳制品【r 7 】中的西维因等农药残留也用高效液相色谱 进行了检测。西维因的检测限分别为3 弘眺g 和3 即g l ( g 。薛健1 1 8 j 采用高效液 相色谱同时测定复配制剂中的灭幼脲、抗蚜威、三唑酮，方法的标准偏差 0 5 ， 回收率为9 8 0 1 0 0 。潘康标【1 9 】以c 1 8 键合柱为分离柱，在甲醇和水为流动相 的分离系统中对抗蚜威可湿性粉剂进行了检测。五次测定结果为：标准偏差o 2 3 ， 变异系数o 4 3 ，加标回收率9 9 5 。高如瑜掣2 0 】建立了抗蚜威的高效液相检测系 统中，方法回收率在9 9 0 1 0 0 ，抗蚜威含量标准偏差为o 1 9 ，变异系数为 3 成都理工大学硕士学位论文 0 0 0 2 。i j 等1 2 1 1 采用h p l c 荧光检测器同时测定了工作间里空气中的西维因等 氨基甲酸酯农药残留。他们用填装有玻璃纤维( 或石英纤维) 的o v s 2 空气收 集瓶配上2 过滤器收集工作间里高湿度地区的空气；经丙酮萃取集气瓶中 空气里的农药；然后通过h p l c 进行在线衍生，过荧光检测器检测。并对玻璃纤 维和石英纤维吸附农药的能力以及从两种纤维中提取农药的回收率进行了评估， 同时测试了氨基甲酸酯类农药的稳定性。结果表明用填装有玻璃纤维的o v s 2 空气收集瓶配上如2 过滤器收集空气，经h p l c 荧光检测器能得到基甲酸酯 类农药的最低检测限为靴咖，左右。 那晓琳等1 2 2 j 取水样1 0 0 m l ，用二氯甲烷1 5 m l 萃取，在4 5 5 0 浓缩萃 取液，加入无水乙醇溶解残渣，0 4 鼽m 滤膜过滤。用液相色谱在2 8 0 n m 处，进 样私l ，检测西维因，检测限为2 5 n g ，在0 5 0 毗m l 1 5 毗g m l 范围内线性 关系良好。马志超掣冽采用反相液相色谱柱后荧光法测定了水质中的西维因、涕 灭威砜、呋喃丹及其代谢产物的残留。样品通过大网状x a d 7 树脂进行富集和 净化，在c 8 柱上分离。然后通过氧化镁短柱水解和邻苯二甲醛荧光衍生。荧光 检测得，最低检测浓度为1 n m l ，方法回收率为7 5 9 8 。 b 固相萃取一l c 刘长武等1 2 4 j 报道了用固相萃取浓缩、高效液相色谱分离、柱后衍生荧光检 测法测定了蔬菜、水果中的氨基甲酸酯类农药残留。其中西维因的最低检出限为 0 0 0 4 m g l 【g 。林维宣掣2 5 j 研究了双柱固相萃取一高效液相色谱一紫外光检测器法 测定大米中的西维因、抗蚜威等农药残留。实验中重点讨论了样品的提取、净化 方法以及净化时洗脱剂的选择和用量等，在最佳实验条件下测得西维因的检测限 为o 0 0 5 m g l ( g ；抗蚜威的检测限为o 0 0 5 m g l ( g 。 杨容等1 2 6 j 在综述高效液相对痕量农药残留分析的研究和应用中指出，在九十 年代关于抗蚜威的高效液相色谱检测报道不多。文中提到c a b r a sp 等用一般反相 高效液相色谱法测定莴苣中的抗蚜威等农药残留，在1 1 靴咖l 范围内获得良 好的线性关系；而b o l y g oe 等利用c 1 8 固相萃取柱对水中抗蚜威残留进行了研 究，获得的平均回收率为8 0 1 0 7 ( 在0 0 5 0 1 0 毗l 范围对水强化) ，检 测灵敏度为0 0 3 0 1 g l 。在2 0 0 3 年，杨容等【2 7 】继续研究了应用基质固定相分 散( m s p d ) 高效液相色谱法测定食物中痕量抗蚜威和双甲脒残留物的方法。实 验中着重讨论了m s p d 技术进行前处理的一些参数，如基质柱的制备，洗脱剂 的用量，最佳流动相，检测波长等。当s n = 2 时，抗蚜威的检测限为0 2 n g ( 进 样量1 毗l ) 。 c 在线l c l c d r j s s 等i 冽采用在线富集一反相h p l c 法检测饮用水中的西维因和杀螟硫 磷、对硫磷、二嗪磷，谷硫磷、亚胺硫磷、甲基对硫磷、乙基谷硫磷等七种有机 磷农药残留。实验中讨论了流动相组成，预富集条件( 如预柱填料，填料颗粒 4 第1 章引言 的粒径，预富集流速) ，渗漏体积等。结果指出亚胺硫磷和西维因检测限为 0 犁g l ，其余六种有机磷农药的检测限都在0 0 即l 0 0 鲰g l ；之间，除了西 维因的回收率为5 4 外，其余的均为9 0 。m a r v i n 等【2 9 】报道了用自动i c l c 技术检测饮用水中痕量的残杀威、西维因、苯胺灵、克菌丹、c h l o r o p r o p h a m 和 丁草敌、克百威、燕麦灵。他们用两个六通阀设计了可以反冲的在线富集分离 装置。同时讨论指出反冲对残杀威和克百威的检测有提高作用；5 m 粒径的预柱 填料有最佳的分析效果；并且强调了预富集流速对分离的影响。结果表明八种农 药的最低检测浓度在0 0 1 0 4 舡g l 之间( 取样均为1 0 0 i l l l l ) ，其中西维因的检 测限为0 0 1 g l 。p i c h o n 等1 2 j 报道了用自动在线ig - ir g iy v d a d 联用技术对 饮用水和地表水中的农药残留西玛津、甲基苯噻隆、阿特拉津、西维因、 i s o p r o t u r o n 、l i n u r o n 、敌稗、苯线磷、杀螟硫磷、对硫磷进行了检测。他们更注 重实际的研究了预富集参数( 预柱的选择，不同的农药在超纯水、饮用水和地表 水中的渗漏体积，在线富集的重现性以及预富集流速) ，水样中杂质的干扰峰， 梯度洗脱的影响、检测波长的选择，不同水做溶剂得到的校正曲线的比较。并对 饮用水和巴黎塞纳河的水样进行加标检测，获得的检测限在5 n l 3 0 n l 之间。 李崇瑛等p o j 研究了在线高效液相色谱法在检测环境水中的克百威残留的应用。实 验中重点讨论了在线富集装置的可行性，预富集参数( 渗漏体积、预富集流速) ， 在线富集的重现性以及直接进样与在线富集的比较。在最佳条件下测得克百威的 检测限为o o 耻g l 。胡彬等1 3 l j 报道了用切换技术测定了血清和尿液中的西维因等 农药残留。文章中考察了柱切换系统的性能参数( 回收率、保留时间等) 以及样 品的预处理。当该方法的进样量为o 5 m l ，s n = 1 0 时，可测得农药的含量为 0 1 p p m 。 ( 3 ) l c m s 联用技术 w u 等1 3 2 j 采用i n t u b e s p m e ( 管内固相微萃取) h p l g e s i ( 电喷雾电离) m s 法分析了水中和酒里的极性农药。管内固相微萃取技术是一种在线萃取操作，是 采用自动取样器反复将样品移入镀膜的毛细管，并萃取收集的过程。实验中优化 了管内固相微萃取的萃取条件以及电喷雾电离质谱的检测条件。该方法在s n = 3 时对西维因的最低检测为0 0 4 n m l ，高于s p m e h p l c u v 联用技术对西维因 的最低检测限0 3 8 n m l ( s n = 3 ) 。井水和纯净水的农药加标回收相近，都在 9 5 1 0 4 之间；而实际水样中背景成分很多，所以地表水和自来水的加标回 收率比前者低1 0 左右。酒样农药加标回收率在8 9 2 9 6 9 之间。 t 等1 3 3 j 研究了液相萃取和h p l c m s m s 联用检测水果、蔬菜、谷类中的 残留农药的方法。该方法先用甲醇( 乙酸乙酸氨缓冲液) 超声波萃取样品中农 药残留，然后再经h p l c 分离，m s m s 联用进行检测。为了补偿m s 响应的变 化，他们在定量分析时用【1 3 c 6 】- 西维因做内标物其他农药溶液做外标物，并且着 5 成都理工人学硕士学位论文 重讨论了和实际样品匹配的标准曲线的获得以及实际样品中杂质对农药残留检 测的影响。此法已经用于苹果、橘子、西红柿、谷类等中残留农药的检测。其中 西维因在水果、蔬菜及谷类中的检测限为0 0 0 4 m g l ( g o 0 2 m g l 【g 。j i t k a 等l 矧评 估了采用h p l c e s i m s 检测农作物中一种或多种农药残留的可行性。实验中他 们研究了一般外标溶液校正曲线，与样品匹配的外标溶液校正曲线以及内标校正 曲线对测定值准确度的影响；样品中杂质对农药检测的影响以及内标法对农作物 中西维因等农药残留的检测情况。同时指出内标校正曲线能得到较高的精密度和 准确度。 ( 4 ) 薄层色谱法 王香风等【3 5 】采用薄层色谱一荧光检测法对中药中的西维因及其降解产物a 一奈酚进行了研究，在3 1 3 n m 处西维因的线性范围为0 0 0 4 m m l 0 0 8 0 m 咖l ，检测限量为8 0 5 n g 。胡秋菊等【3 6 】也用薄层色谱一荧光检测法对中药材中 的西维因进行了测定。他们研究了展开剂的选择、薄层板的优化以及烘干温度对 西维因荧光强度的影响。当采用环己酮：丙酮：氯仿= 5 ：1 ：1 ( v ) 作展开剂 时，测得西维因的检测限为1 0 n g 。 ( 5 ) 毛细管电泳法 张裕平等【3 7 】采用毛细管电泳法对西维因原药和4 种三嗪类农药进行了分类 研究。在以2 0 m m o l l 硼砂5 0 m m o l l 十二烷基硫酸钠1 0 甲醇溶液( p h = 9 2 ) 为电泳溶液，采用压力进样方式，在2 5 k v 恒温下进行分离，并于2 2 5 n m 处检 测，各组分可达到基线分离。实验测得西维因的浓度线性范围为3 0 m g l 2 0 0 m g l ；最低检测限为7 6 m g l 。 ( 6 1 毛细管电色谱法 c 1 6 v i sl 等1 3 8 】应用在线富集一毛细管电色谱检测饮用水和蔬菜中的西维因 等多种农药残留。在在线技术中比较了样品注入前，使用水溶剂和非水溶剂对胶 束的反相迁移的清扫和堆积的影响，并提出了胶束反相迁移的改进。这种改进是 在进样后在进样入口小瓶的右边增加瞬间的阳极电压，这样就能捕获更多的待测 定物质，提高检测效率。c a r b e n d z i m 、西玛津、西维因等九种不同类型的农药在 2 0 m m o l l 磷酸2 5m m o l l 十二烷基硫酸钠1 0 甲醇溶液( p h = 2 5 ) 为电泳溶液 时，能在6 m i n 内完全分离、检测，最低检测限为和l 4 似l ，富集倍数增 加3 1 8 倍。该法已经用于复杂样品的检测，测得胡萝卜样品时农药的最低检测 限为2 靴g l ；当离线固相萃取和该技术联用检测饮用水时，最低检测限为 0 1 g l 。 ( 7 ) 其它方法 6 第1 章引言 王萍等【3 9 】用比色法测定了水源中的西维因，加标回收率在9 7 1 0 3 之间； 同时指出当农药的浓度低于0 1 m g l 时，就要经萃取浓缩后水解再测定了。由于 西维因能够激发荧光，所以王玉田等【加j 根据西维因农药能够受激发荧光的光谱特 性，研制了一种光纤式西维因农药残留检测系统该系统采用单光源、测量与参 考双通道结构，具有抑制干扰能力他们采用自己设计的筒式光纤探头激发并探 测荧光，设计了相应的信号处理电路，实现了微机化管理。它不仅可以测量西维 因农药残留量，而且通过改变仪器的有关参数后可以测量其他物质的含量。实验 表明，在激发波长2 8 0 衄、荧光波长3 4 0 砌下，西维因的最小检测浓度为2 和g l ， 西维因浓度范围在2 弘g l 1 2 吮g l 之间时系统具有较好线性关系( s n = 5 ) 。该 系统达到了荧光检测的指标 1 1 3 小结 由表1 1 和上面的介绍可知，到目前为止，国内外对西维因的原药及样品的 检测报道比较多。 在上述所有提及的方法中，h p l c m s 是检测西维因最灵敏的、能获得最佳 检测限的方法。气相色谱及其联用技术、毛细管电泳、毛细管电色谱、薄层色谱、 比色法、光纤式检测系统等对西维因等的检测灵敏度比较低。 表1 1各检测方法及其检测限 各种检测方法检测农药 最低检测浓度( 肛g l ) 气相色谱法西维因 2 0 1 0 0 一般液相色谱西维因1 1 5 固相萃取l c西维因0 0 3 5 在线l c l c西维因0 0 0 5 0 2 l c m s 西维因 0 0 0 4 2 0 薄层色谱法西维因 1 0 8 0 5 n g ( 检测限量) 毛细管电泳法西维因7 6 1 0 3 毛细管电色谱西维因2 4 6 比色法西维因 1 0 0 光纤式两维因农药残留检测系统两维因 2 7 一般的h p l c ，s p e ( s p m e ) h p l c 等方法的对农药的检测限在不断提高， 但不能和h p l c m s 方法相提并论；仅在线l c l c 对西维因等的检测限接近 h p l c m s 法获得的检测结果。同时，在所有提及的检测方法中只有液液萃取 比色法，一般的h p l c ，h p l c 荧光检测器，在线l c l c ，s p e ( s p m e ) h p l c u v ， 7 成都理工大学硕士学位论文 s p m e h p l c m s 和光纤式检测系统成功应用于实际水样中的西维因残留检测。 对于实际样品的检测，这些方法( l c l c 技术除外) 都存在共同的问题：在 实际样品检测中，样品基质背景复杂，前处理过程烦琐，需要耗费较多的时间， 被测成分浓度较低、发生分解，分析仪器的定性能力受到限制、仪器检测灵敏度 不够等一系列问题如何解决这些问题，满足目前越来越严格的法规的要求，是许 多分析工作者研究的方向。 虽然l c m s 联用技术已趋近成熟，但其检测条件要求高、成本昂贵，一般实 验室难以承受；离线技术必然造成样品损失，导致测量误差等等。显然，在线富 集l i c - l c 联用技术是得到廉价、准确、灵敏检测方法的最有效途径，具有很宽 广的发展空间。 1 2 研究现状中值得注意的问题 综观西维因的检测现状，有些问题值得进一步深入研究，主要有： 在实际样品检测中，样品基质背景复杂，前处理过程烦琐，需要耗费较多 的时间，被测成分浓度较低、发生分解，分析仪器的定性能力受到限制、仪器检 测灵敏度不够等一系列问题。因此样品的前处理仍然是研究的重点。 因为离线的样品处理必然导致样品的损失和污染，因此在线的样品处理方 式将是分析化学研究的一个方向。 近年来随着生活水平的提高，人们对生活质量要求越来越高，而作为生命 之源的水，它的质量好坏必定引起人们不断的关注。 氨基甲酸酯类农药是一类广谱杀虫剂，具有杀虫广、用药量少、药效快等 优点，近年来在农业生产中使用愈来愈普遍，有鉴于此，各国对氨基甲酸酯类农 药在植物产品中的残留监控也愈来愈严，如何更灵敏，更准确的检测农药残留也 是仪器分析研究的热点。 虽然l c m s 联用技术已趋近成熟，但其检测条件要求高、成本昂贵，一般 实验室难以承受。因此寻找一种能和l c m s 具有相当检测能力、能在一般实验 室普及、但成本却不贵的检测模式，也是仪器分析研究的一个重点。而正是在线 富集l c - l c 联用技术使用成本廉价和检测准确、灵敏检测的优势，在一般实验 室获得了广阔的应用空间。 1 3 本研究意义 水是生命存在的基础，是宝贵的自然资源，也是经济发展的必要条件。然 而随着科学的进步、农业的不断发展，水污染成了当今世界上普遍而又非常严重 的问题。由于农药大面积、持续地在农业上使用，许多农药已经渗透到地表水、 8 第1 章引言 地下水，对饮用水质量和海洋生物都带来潜在威胁【4 。1 9 8 4 年美国就检测出了 地表水中低含量西维因的存在【4 引。目前，环境水中各种有机农药残留将对人类 及其生存产生的影响已经引起了全世界范围的广泛关注，2 0 0 1 年，联合国粮食 与农业组织( f a o ) 和世界卫生组织( w h o ) 联合会议把西维因列为需要定期 评估的化合物之一【4 引。因此检测地表水、地下水、雨水及饮用水中是否有农药 及其降解产物超标已是势在必行了。 欧盟的饮用水法则( e c 9 8 8 3 ) 要求，饮用水中单个及总的农药残留分别不 得超过o 1 g l 和0 和g l ，而且采用分析方法的准确度、精密度和检测限( l o d ) 应符合e c 9 8 8 3 导则要求，即l o d = 0 0 2 5 g l ，准确度( 以回收率表示) 为7 5 1 2 5 ，重复性试验的精密度 1 2 5 ，重现性试验的精密度 2 5 【3 1 。同时欧盟用 水法则( 7 5 4 4 0 e e c ) 指出，地表水及河湾中总的农药残留在o 0 1 g i 。o 和l 之间【4 1 。 l c l c 联用是h u b e 于2 0 世纪7 0 年代首先提出的，其原理与气相色谱联用 技术类似，关键技术是柱切换【4 4 1 。柱切换技术采用切换阀连接两根或两根以上 相同或不同分离机理的色谱柱，通过改变流动相走向，在前一根色谱柱完成被测 组份与干扰杂质的分离，达到纯化与富集的目的，在随后的色谱柱完成被测组份 的测定。2 0 世纪7 0 年代开始使用的柱切换( c o l u m ns w i t c h i n g ) 技术，是指多柱联 用。通过切换连接阀改变流动相走向和流动相系统而完成复杂样品直接进样分析 的技术。随后从分离机理的角度又引入多维高效液相色谱( m d h p l c ) 概念。按照 g i d d i n g s 提出m d h p l c 的两条标准：( a ) 样品组份必须经过两种或两种以上的 不同分离模式；( b ) 各组份间的分离不受后续分离的影响。在技术上两者有许多 相似之处，但是m d h p l c 强调样品必须经过不同的保留机理。根据样品的传递 过程不同又可分为：( a ) 直接传递技术即样品随流动相依次直接通过不同的色谱 柱；( b ) 间接传递技术即样品随流动相通过第一根色谱柱后，并不直接进入后面 的色谱柱，而是通过切换阀使洗脱能力更强的流动相把杂质洗脱下来。之后样品 再进入后面的色谱柱分离；( c ) 反向传递技术即类似于间接传递技术，只是两次 流动相的流动方向相反；( d ) 进样环传递技术即在不同色谱柱之间加入进样环， 可以避免柱间过高的压力【4 5 1 。由于柱切换技术可实现对复杂样品的直接进样分 析，目前已成为分析复杂化合物的有力工具，被应用在环保分析、农药分析、生 化分析、制剂分析等许多领域。 需要指出的是柱切换理论中的间接传递和反向传递液相l c l c 联用技术， 在理论上讲，只要保证在富集过程富集量不超过渗漏量，那么只要样品的浓度足 够的低，我们就能得到很高的富集体积，比如，1 0 0 0 m l ，1 0 0 0 0 m l 等等。如果 这样的话我们甚至就可以检测到n 班级别或更低浓度的农药残留。但是事实上， 随着样品富集体积的增加，所得到的背景干扰也明显增大，尤其是与目标物质色 9 成都理- t 大学硕七学位论文 谱行为相近的背景杂质干扰，目标物质在低浓度检测时，甚至完全掩盖了目标 物的检测峰。 本论文以柱切换理论为基础，通过以最低的成本改装的实验室已有的岛津 h p l c ( 添加六通阀，预柱及不锈钢管线等) 、选择合适的在线富集参数和柱分离 条件，来达到提高环境水中农药残留检测的目的，对全球广泛使用的氨基甲酸酯 类农药选出有代表性的农药西维因进行检测，并且力争克服柱切换技术中 的一些问题，以达到甚至无须任何样品预处理手段就可得出更灵敏的检测限的目 的。通过本课题的研究不仅会为进一步深化h p l c 检测的研究领域和深度，而且 也将为环境水质量检测做出贡献。 1 4 研究基础与设想 1 9 9 4 年p i c h o n 等【2 】以柱切换技术为理论基础，把在线痕量富集l c l c 联用技 术应用到了环境水中农药残留检测。李崇瑛等1 3 0 j 研究了采用在线预柱富集高效 液相色谱方法在线检测环境水中的克百威残留的应用情况。结果表明该方法不但 具有高灵敏度和准确廉价的特点，而且也为样品自动化富集提供了依据。卢彦等 】以柱切换技术为理论基础，在线痕量富集l c l c 技术进行了研究。通过改装实 验室已有的岛津h p l c ( 添加六通阀，预柱及不锈钢管线等) 、选择合适的在线富 集参数和柱分离条件，来达到提高环境水中农药残留检测的目的，在李崇瑛等人 工作基础上，以最低的成本改装仪器，同时检测了环境水中全球广泛使用的氨基 甲酸酯类农药西维因、抗蚜威，对改进仪器条件进行一些探索。 从整个实验中获得的色谱图及实验数据中发现西维因的检测灵敏度高于抗 蚜威，理论上讲应该得到比抗蚜威更好的检测结果。低浓度的西维因的重复性和 重现性实验精度的实验中西维因出峰处的杂质峰对它的检测干扰太大。该装置只 能对o 私l 级别及其以上的西维因残留进行检测。杂质对浓度级别的西维因的 检测有很大的影响，无法得到很好的检测结果。 为了使西维因获得更好的检测灵敏度，本研究在此研究基础上，继续以柱切 换技术为理论基础，对在线痕量富集l c l c 联用技术进行系统研究。通过卢彦 等改装的实验室已有的岛津h p l c ( 添加六通阀，预柱及不锈钢管线等) ，选择 合适的在线富集参数和柱分离条件，进行色谱条件优化，力争克服柱切换技术中 的一些问题，消除杂质在0 0 舡叽水平上的干扰，达到提高环境水中农药残留 检测灵敏度的目的。以期望能在前人工作上有所突破使西维因检测限接近 或达到欧盟饮用水法则要求。以达到甚至无须任何样品预处理手段就可得出更灵 敏的检测限的目的，使检测限达到国内外已有文献报道领先水平。 1 0 第1 章引言 改进装置图如下： 毗c o l t 0 卫耵e c t 0 置 富集过程 _ l - c o l t 0d z t e c t o r 分析过程 a n a l c o l = a n a i y t i c a ic o i 哪n ，分析柱；p r e c 0 l = p r e c o l 唧n ，预富集柱； p l ，p 2 是泵；l n j e t = 直接 进样阀；在预富集过程中p ，中是水样，在分析过程中