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典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 摘要 有机氯农药( o r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e s ，o c p s ) 是一类典型的持久 性有机污染物，能长期残留于土壤、大气、水体等环境中，并富集 到蔬菜等农作物和动物体，进而危害人体健康。我国温室蔬菜种植 面广量大，因此，有必要研究温室蔬菜及其生长环境中o c p s 残 留、分布和归趋特征，及温室环境对o c p s 环境行为的影响，为保 障设施作物安全生产和人体健康提供理论依据和技术支撑。 本研究分析了温室中番茄、茄子、黄瓜、南瓜和辣椒等5 种蔬 菜及其土壤和大气等周围环境中有机氯农药的含量和污染，及其在 土壤。蔬菜大气间的分布及迁移转化等环境行为。 蔬菜组织中o c p s 含量为2 1 2 - 6 8 7 3n g g ，均值为1 2 2 5n g g ： 温室土壤的o c p s 总残留水平为2 3 7 8 3 8 7 4n g g ，均值为3 1 6 6 n g g ：o c p s 在温室空气中的残留量为5 4 7 9 18 5 8 7p g m 3 ，均值为 1 1 9 1 6p g m 3 ；o c p s 在薄膜中的残留量为3 5 4 6 7 7 6 1n g g ，均值为 5 5 5 4n g g 。 由生物富集因子( b c f s ) 可知，除茄子外，其他四种蔬菜的根 部对卢h c h 富集能力强于h c h s 的其他异构体；除黄瓜外，其他四 种蔬菜的根部对o , p - d d t 的吸收能力强于d d t s 的其他异构体和降 解产物。五种蔬菜的所有根中p , p d d d 的b c f s 值均接近于0 ，但 蔬菜土壤中p ，p d d d 为d d t s 的主要残留物。根据b c f s 以及根部 浙江工业大学硕士学位论文i 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 与根际土间o c p s 浓度显著关系可知，所研究的蔬菜根部o c p s 的主 要途径是从土壤中富集，而黄瓜叶子中的仅h c h 主要来源于大气沉 降。 辣椒温室大气中h c h s 含量低于黄瓜温室和番茄温室，略高于 温室外，d d t s 浓度低于另外两个温室以及温室外大气浓度。应用 逸度理论研究土壤大气交换过程的分配行为，发现番茄和黄瓜温室 中仅h c h 、p , p - d d e 、c c 的逸度商更趋近于o 5 ，即基本处于土气 交换平衡，p , p - d d d 的逸度商小于o 1 5 ，可以确定大气沉降为主， 而y - h c h 、t c 的逸度商大于o 8 5 ，以土壤挥发为主；辣椒温室中肛 h c h 、6 - h c h 、p ，p - d d t 、p ，p d d d 、c c 的逸度商更接近o 5 ，即 基本处于土壤空气交换平衡，y - h c h 、p , p - d d e 、t c 的逸度商大于 o 8 5 ，可以确定土气交换以土壤挥发为主。 结合分子标志示踪的方法和土壤中手性o c p s 的e f s 值对o c p s 来源进行解析，所测的蔬菜温室中均无h c h s 和d d t s 新污染源， 而是受到曾经施用的工业h c h s 、林丹以及三氯杀螨醇污染。根据 手性o c p s 的e f s 值可知，温室土壤、大气以及蔬菜组织样品对五 种手性o c p s 的对映体都存在一定的选择性富集。 关键词：有机氯农药，温室，蔬菜，手性，分布 浙江工业大学硕士学位论文 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 d i s t r 【b u t i o nc h a ra c t e r i s t i c so f o r g a n o c h l o r ep e s t i c i d e si n v e g e t a b l e sf r o mt y p i c a lg r e e n h o u s e a bs t r a c t o r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e s ( o c p s ) a r eat y p i c a lg r o u po fp e r s i s t e n t o r g a n i cp o l l u t a n t sa n dw e r ew i d e l yd i s t r i b u t e di ns o i l s ，a t m o s p h e r e ，a n d w a t e r t h e yc a nb ee n r i c h e di na n i m a l sa n dc r o p si n c l u d i n gv e g e t a b l e s ， a n dt h e ne n d a n g e rh u m a nb o d y sh e a l t h g r e e n h o u s ew a sw i d e l yu s e dt o c u l t i v a t i n gv e g e t a b l e si nc h i n a ，t h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yt os t u d yo ft h e d i s t r i b u t i o na n da c c u m u l a t i o no fo c p si nv e g e t a b l e sa n de n v i r o n m e n t a l b e h a v i o ro fo c p si ng r e e n h o u s e t h ei n f o r m a t i o nc a np r o v i d ev a l u a b l e s u g g e s t i o nf o rc r o p ss e c u r i t ya n dh u m a nh e a l t h i nt h i ss t u d y ，w ea n a l y s e dt h ed i s t r i b u t i o na n da c c u m u l a t i o n so f o c p si nt o m a t o e s ，e g g p l a n t s ，c u c u m b e r s ，p u m p k i n sa n dp e p p e r si n g r e e n h o u s e ，a n ds o i h ，a t m o s p h e r e b a s e do ne n a n t i o m e r i cf r a c t i o n ( e f ) o fc h i r a lo c p s ，t h ed e g r a d a t i o n , d i s t r i b u t i o na n dm i g r a t i o no fo c p si n s o i l - v e g e t a b l e a i rw e r ea l s oa n a l y s e d t h ec o n c e n t r a t i o no ft h eo c p si nv e g e t a b l et i s s u e sr a n g e df r o m 2 1 2 - - , 6 8 7 3n g g ，w i t hm e a no f1 2 2 5n g g ，o c p sc o n c e n t r a t i o ni ns o i l s r a n g e d f r o m2 3 7 8 - 3 8 7 4 n g g ，w i t hm e a no f31 6 6n g g ，o c p s c o n c e n t r a t i o ni n a i rr a n g e df r o m5 4 7 9 18 5 8 7p g m 3 ，w i t hm e a no f l 19 16p g m ，o c p sc o n c e n t r a t i o ni n p l a s t i c f i l m s r a n g e d f r o m 3 5 4 6 - 7 7 6 1n g g ，w i t hm e a no f 5 5 5 4n g g 浙江工业大学硕士学位论文i i i 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 a c c o r d i n gt o b i o a c c u m u l a t i o nf a c t o r s ( b c f s ) ，f l - h c hw a sm o r e a c c u m u l a t e dt h a no t h e ri s o m e r si nr o o t so fv e g e t a b l e se x c e p te g g p l a n t o , p - d d tw a sm o r ea c c u m u l a t e dt h a no t h e ri s o m e r sa n dd e g r a d a t i o n p r o d u c t so fd d ti nr o o t s o fv e g e t a b l e se x c e p tc u c u m b e r a l t h o u g h b c f so fp ，p d d dw e r en e a r l yz e r oi na l lv e g e t a b l e sr o o t s ，p , p d d d w a so n eo ft h em a i no fd d t si ns o i l s b a s e do nb c f s ，o c p si nr o o t s w e r em a i n l yf r o ms o i l ，a n da t m o s p h e r i cd e p o s i t i o nw a sam a i ns o u r c eo f 口h c ho nl e a v e so fc u c u m b e r t h ec o n c e n t r a t i o no fh c h so fa t m o s p h e r ei np e p p e r sg r e e n h o u s e s w a sl o w e rt h a nt h o s ei n g r e e n h o u s e so fc u c u m b e r sa n dt o m a t o e s ，b u t h i g h e rt h a nt h o s eo fo u t s i d e a c c u m u l a t i o n so fd d t si na t m o s p h e r eo f c u c u m b e r sa n dt o m a t o e sg r e e n h o u s e sa n do u t s i d ew e r ea l lh i g h e rt h a n t h o s ei np e p p e r sg r e e n h o u s e s t h et e n d e n c i e so fs o i l t o - a i re m i s s i o nc a n b ed e s c r i b e db yc a l c u l a t i n gt h ef u g a c i t i e so ft h ec h e m i c a l si nb o t hs o i l a n da t m o s p h e r e f u g a c i t i e so f 仅一h c h ，p , p d d ea n dc c ( c s c h l o r d a n e ) w e r ea p p r o x i m a t e l ye q u a lt o0 5i ng r e e n h o u s ew h i c hw e r eu s e dt o c u l t i v a t e de g g p l a n t sa n dt o m a t o s i ti n d i c a t e dt h a to c p sw e r ei nb a l a n c e b e t w e e ns o i la n da t m o s p h e r e t h ef u g a c i t i e so fp , p d d dw e r el o w e r t h a no 15a n di n d i c a t e dt h a tp r e c i t i a t i o no fp , p d d df r o ma i rt os o i l o c c u ra tt h eg r e e n h o u s eo fe g g p l a n t sa n dt o m a t o s t h ef u g a c i t i e so f y h c h 、t c ( t r a n s c h l o r d a n e ) w e r eh i g ht h a no 8 5a n di n d i c a t e dt h a t e v a p o r a t i o no fy - h c h 、t cf r o ms o i l t oa i ro c c u r r e da tt h eg r e e n h o u s e o f e g g p l a n t sa n dt o m a t o s t h e0 5o ff u g a c i t i e so ff l h c h ，3 - h c h ，p p t d d t ，p , p d d da n dc ci m p l i e do c p sb a l a n c eb e t w e e ns o i la n da i ri n g r e e n h o u s eo fp e p p e r ，w h i l et h eo 8 5o ff u g a c i t i e so fy - h c h p , p d d e a n dt cs h o w e de v a p o r a t i o nf r o ms o i l st oa i r c o m b i n i n gt h em o l e c u l a rm a r kt r a c e rm e t h o da n de f so fc h i r a l o c p si ns o i l si nt h ev a l u eo fs o u r c e so fo c p sa n a l y s i s ，i tc o u l db e 浙江工业大学硕士学位论文 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 r e s o l v e dt h a th c h sa n dd d t si ng r e e n h o u s ew e r ef r o mh i s t o r i c a l a p p l i c a t i o n e n a n t i o m e r so f f i v ec h i r a lo c p sw e r es e l e c t i v e l ye n r i c h m e n t i nt h eg r e e n h o u s es o i l s ，a t m o s p h e r ea n dv e g e t a b l et i s s u e ss a m p l e s k e yw o r d s ：o r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e ，g r e e n h o u s e ，v e g e b a b l e ， c h i r a l i t y ，d i s t r i b u t i o n 浙江工业大学硕士学位论文 v 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 符号说明 g c - 一气相色谱仪如辛醇空气分配系数 g c m s 气相色谱质谱联用仪 矽辛醇水分配系数 e c d 一电子捕获检测器p i 肝一聚氨酯泡沫 o c p 卜前机氯农药g f f _ 玻璃纤维滤膜 h c 卜六六六t s k 总悬浮颗粒物 d d t _ 滴滴涕f _ 逸度商 c h l o r d a n e 一氯丹 b c 卜生物富集因子 e 卜对映体比值 浙江工业大学硕士学位论文x 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 1 1 有机氯农药概述 第一章绪论 在农药商品化的使用和发展历史上大致出现三类农药，即天然药物、无机 农药和有机合成农药【l 】。有机氯农药( o r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e s ，o c p s ) 是应用 较早的一种有机合成农药，是一类氯代芳香烃衍生物，主要包括六六六 ( h c h s ) 、滴滴涕( d d t s ) 、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂、艾氏剂、七氯和三氯杀螨 醇等。o c p s 是一类典型的持久性有机污染物( p e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s ， p o p s ) ，具有致癌、致畸、致突变等“三致性”，可以在环境中长期滞留并能长 距离迁移，难溶于水而易溶于脂肪，易在有机体内富集，并可以通过食物链蓄 积和放大作用在生物体内积累，最终对生物体和人体健康产生不利影响。 自从1 9 3 9 年瑞士诺贝尔获得者化学家p a u lm u l l e r 发现了d d t s 的高效杀虫 效力后，在世界范围内o c p s 陆续被大量用于防止农林病虫害，粮食产量得到 了极大的提高，但越来越多的研究显示，大量生产和使用的o c p s 可在环境中 持久存在，造成大量土壤、水体和空气污染，危害生物和人类健康。自2 0 世纪 7 0 年代开始世界各国己禁止o c p s 的使用，我国也在1 9 8 3 年禁止d d t s 和 h c h s 等o c p s 在农业上的使用。 1 1 1 六六六( h c h s ) 六六六( h e x a c h l o r o c y c l o h e x a n e ，h c h ) ，化学名为六氯环己烷，是环己烷 中每个碳原子上的一个氢原子被氯原子取代形成的饱和化合物。h c h s 是一种 光谱性杀虫剂，主要用来防治蔬菜、果树、农作物的多种虫害以及控制家庭方 面的病虫害。 h c h s 有8 种同分异构体，分别为a 一、a - 、卜函、争、乒、刁- 和良，其中只 有y - h c h s ( 即林丹) 才具有杀虫效果，其余均为无效异构体。其饱和蒸汽压 为：a 体3 3 x 1 0 。6 k p a 、体3 7 x 1 0 6 k p a 、) ，体2 1 1 0 - 6 k p a 、6 体2 3 x 1 0 。6 k p a ， 浙江工业大学硕士学位论文 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 ( 2 0 ) 。相对于其他o c p s 而言，h c h s 的水中溶解度和蒸汽压都较高。在水体 和大气中的半衰期分别大于2 年和大于1 年。 工业h c h s 包括6 0 7 0 ( 质量分数，下同) a h c h ，5 1 2 f l - h c h ， 1 0 - 1 2 y - h c h ，乱1 0 6 h c h 和3 4 h c h 【2 1 。a - h c h 的主要来源是大量 工业h c h s 的使用，) , - h c h 是林丹的主要组成成分，超过林丹总量的9 9 。其 中a h c h 在自然环境中不稳定，降解速度较快；y - h c h 具有杀虫作用，为活性 组分且易降解；- n c h 因其分子结构具有良好的对称性，物化性质较其他异构 体稳定，挥发性较低，难于降解，为h c h s 中最稳定的一种。h c h s 进入环境 后，在一定条件下y - h c h 可能转化为口一h c h 。 利用分子标志( m o l e c u l a rm a k e r s ) 示踪可以判断环境中某物质的来源。所 谓分子标志示踪是指用某种o c p s 的异构体与其降解产物的比值，和不同组分 的性质差异，以及工业o c p s 产品中不同组分的相对含量，提取该种o c p s 的来 源与迁移转化过程信息【3 1 。依据该方法和工业h c h s 成分及其异构体性质差 异，可利用a h c h 与? - h c h 的比值分析h c h s 的来源和迁移过程。从组分上 看，工业h c h s 中o g y - h c h 在介于5 7 之间，林丹的a y h c h 值几乎为0 【4 】。 由于a h c h 的降解周期较) ，体长，且在一定条件下) ，体能转化为a 体，当工业 h c h s 进入环境后，a y h c h 比值将会升高；林丹污染将会使环境中的嘶h c h 值变d , t 5 1 。因此当环境中嘶h c h 大于0 但小于5 ，一般认为周围环境中曾经受 到工业h c h s 和林丹的污梨6 】。同时还可根据a f l - h c h 比值来监控h c h s 的污 染是否为历史使用【7 期，工业h c h s 中的比值约为1 1 8 ，f l - h c h 较a 体更稳定 9 - 1 0 1 ，o d f f - h c h 小于11 8 表明曾有工业h c h s 的输入。 中国于2 0 世纪5 0 年代开始生产使用h c h s ，1 9 8 3 年停止在农业上的使 用，全国累计施用h c h s 约4 9 0 多万吨，占同期国际用量的3 3 【i l 】。在1 9 8 3 年工业品h c h s 停止使用后的十年间我国生产了h c h s 的替代品林丹，总使用 量为3 2 0 0 t 【1 2 】，目前林丹在我国农业方面已全面停止使用。虽然h c h s 在我国 农业上已禁用近3 0 年，但仍能在全国范围内的土壤、水体、大气、沉积物以及 浙江工业大学硕士学位论文 2 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 多种食品、生物，甚至人体中有较高的检出率和一定的残留量，这可能是由 h c h s 具有半挥发性、难降解性、生物蓄积性和持久性等特性引起。 1 1 2 滴滴涕( d d t s ) 滴滴涕( d i c h l o r o d i p h e n y l t r i c h l o r o e t h a n e ，d d t ) ，别名2 ，2 - 双( 4 _ 氯苯基) - 1 , 1 ，1 三氯乙烷，曾是一种最广泛使用的有机氯农药之一。d d t s 最早是于1 8 7 4 年被分离出来，但直到1 9 3 9 年才由p a u lm u l l e r 发现了其高效杀虫力，并于 1 9 4 3 年开始大量生产。二战期间，d d t s 开始大量地以喷雾方式用于对抗黄热 病、斑疹伤寒和丝虫病等虫媒传染病。2 0 0 9 年我国已停止d d t 等杀虫剂p o p s 的生产、使用和进出口( 除病媒控制用途外) ，并将于2 0 1 4 年全面停止d d t 作为非封闭系统内三氯杀螨醇生产中间体的用途。全国d d t s 累计使用量约4 0 多万吨，占全球总用量的2 0 t 1 1 1 。 工业品d d t s 是一种异构体混合物，所有异构体均呈白色结晶状固体或淡 黄色粉末，无色，几乎无臭。d d t s 的蒸汽压为2 5 3 x 1 0 k p a ( 2 0 c ) ，极不溶于 水，辛醇水系数( k o w ) 的对数值大于6 ，大于h c h s 的l gk o w 。d d t s 在大多 数环境中可以稳定存在，在土壤中的半衰期最长可达1 5 年，在大气中约为7 天。d d t s 在环境中的转化途径包括土壤转化、生物转化及光转化等。d d t s 的 降解产物有d d d s 和d d e s ，均是脂溶性化合物，能富集在人和生物的脂肪 中。d d t s 在需氧条件下被土壤微生物脱氯转化为d d e s ，在厌氧条件下转化为 d d d s 【1 3 】。 我们可以利用分子标志示踪从d d t s 各种异构体及其降解产物的比例能获 得其污染来源信息。工业品d d t s 是p , p - d d t ( 7 7 1 ，质量分数) 为主，其次 是o , p - d d t ( 1 4 9 ) ，p , p - d d e ( 4 ) ，p , p - d d d ( 0 3 ) ，o , p d d d ( 0 1 ) ，o , p - d d e ( 0 1 呦，和其他物质( 3 5 ) 1 v l s 。我国生产的三氯杀螨醇商品中d d t 的含 量范围为3 5 4 1 0 7 8 【1 6 】。在环境中经过长期的化学降解和生物降解后， o , p - d d t 降解为o , p - d d d 和o , p - d d e ，p , p - d d t 降解为p , p - d d d 和p , p - d d e ，环境中d d t s 残留量降低，d d d s 或d d e s 成为主要残留部分【1 7 1 。因 此，d d t s ( d d d s + d d e s ) 值在一定程度上可以反映环境中是否有d d t s 新污 染涮1 引。工业品d d t 中d 护 - d d t p , p - d d t 值的范围为o 2 o 3 t 1 9 1 ，三氯杀螨 浙江工业大学硕士学位论文 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 醇的主要组成部分是o , p - d d t ，环境中o , p - d d t s t 瑟p , p - d d t 更不稳定 2 0 1 ，所 以单纯的工业品d d t 污染不会使得环境中o , p - d d t i p , p - d d t 值高于0 2 。如 果环境中o , p - d d t p , p - d d t 值大于0 3 ，一般可判断三氯杀螨醇的使用是该地 区d d t 污染的主要来源。北京大学邱兴华研究员通过o , p - d d t p , p - d d t 比值 来判断我国大部分地区的大气、水体、底泥和土壤等介质环境中d d t s 的污染 来源于三氯杀螨醇1 1 9 , 2 1 。 1 1 3 氯丹( c h l o r d a n e s ) 氯丹( c h l o r d a n e s ) 自1 9 4 5 年产生以来，氯丹已被大量用作杀虫剂，用于防 治高粱、玉米、柑橘、小麦、大豆等农作物及林业苗圃等地下害虫。目前我国 氯丹基本不再作为农药生产和使用，但仍有作为消灭白蚁的特效药用于构筑 物、水坝保护，而且目前没有可行的替代品。 工业品氯丹为棕绿色粘稠液体，有杉木味，氯丹纯品为淡黄色液体，挥发 性介于h c h s 和d d t s 之间，故具有持久杀虫性能，药效可达数月之久。工业 品氯丹的主要成分有顺式异构体( c i s c h l o r d a n e ，c c ) 、反式异构体( t r a n s c h l o r d a n e ，t c ) 和反式九氯( t r a n s - n o n a c h l o r ，t n ) ，氯丹的辛醇水系数( 1 ( 0 w ) 的对数值大于6 ，不溶于水，易溶于多数有机溶剂。h i n c k l e y 等【2 2 1 测得在咒。c 2 0 参考标准下t c 和c c 的蒸汽压分别为6 3 1 0 0 和4 5 1 0 3 p a ( 2 5 ) 。 一般工业品中t c c c 的比值约为1 1 7 2 3 1 ，环境中t c 较c c 更易挥发和降 解，因此当t c c c 值小于1 1 7 时可判定周围环境中曾受到氯丹污染。h a m e r 等 人【2 4 】在北美的研究表明氯丹降解率为t c c c ，认为t c 比c c 更易降解，随着 大气传输距离的增大，比值t c c c 减小。s h e n 等【2 3 】对北美大气中氯丹残留研 究结果表明t c c c 比值随着污染物迁移距离增大而减小，即在迁移过程中t c 比c c 在气相中降解或去除率更高。 本研究的主要组分是顺式异构体( c c ) 和反式异构体( t c ) 。 1 2 有机氯农药的样品制备及分析方法研究进展 o c p s 在土壤、水、底泥、动植物等环境样品中含量极低，而且干扰物质 多，样品只有经过复杂的前处理后方能进行高灵敏度的分析测定。样品o c p s 浙江工业大学硕士学位论文4 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 的前处理一般包括提取和净化两步骤，是样品分析的主要步骤，约占总分析时 间的三分之二。前处理的目的是使样品经处理后更适合气相色谱、液相色谱等 农药残留分析仪器测定的要求，以提高分析的速度、效率、准确度、灵敏度和 精密度。 1 2 1 样品提取 提取是指通过溶解、吸着或挥发等方式将样品中的残留农药分离出来的操 作步骤，也通常称为萃取。样品提取方案的选择主要由残留农药的理化特性确 定，但也需要考虑试样类型、样品组分( 如脂肪、水分含量) 、农药在样品中 存在的形式以及最终的测定方法等因素。 残留农药的提取方法有多种多样，包括传统的液液提取、索氏提取和近些 年出现的固相萃取、固相微萃取、超临界萃取、基质固相分散、微波萃取和膜 萃取等。 l 索氏提取( s o x h e l te x t r a c t i o n ) 索氏提取，即脂肪提取，是一种从土壤、沉积物、生物组织等固体样品中 提取目标物质的有效方法。它是由溶剂在高温下形成蒸气，再凝结成纯净液 滴，循环不断地提取固体样品。其主要优点是回收率较高且稳定，适合提取样 品中的非极性及半挥发性痕量物质。缺点是该法所需时间较长，且易将其它有 机物萃取出来，必要时需进一步净化。 索氏提取被许多国家作为法定的标准方法，还经常被用于其它萃取方法的 验证方法。索氏提取法所用溶剂的选择原则是：对分析物质选择性好；沸点 低，便于纯化和浓缩；毒性低。常用的溶剂包括：正己烷、二氯甲烷、丙酮、 石油醚、甲苯等。近些年，通过将索氏提取器加装自动取样器和溶剂自动分流 器已制成全自动的索氏提取器，实现了溶剂完全提取自动化。 2 液- 液提取( l i q u i d - l i q u i de x t r a c t i o n ) 液液提取是指根据分配定律，用与液体样品( 一般是水) 不混溶的溶剂与 样品液体接触、分配、平衡，使溶于样品液体相的物质转入提取溶剂相的过 程。 液液提取通常使用分液漏斗进行，操作时一般选择容积较液体样品体积大 一倍的分液漏斗。提取溶剂的体积一般约为样品液体体积的1 0 3 0 。通常可以 浙江工业大学硕士学位论文5 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 通过增加有机溶剂的体积或增加提取次数来提高液液提取效率。但由于在实际 操作中不希望使用太多的溶剂和提取次数，液液提取要求样品液体与溶剂间有 较大的分配系数。通过调节溶液的p h 值阻止酸性或碱性农药离子化，或通过 加盐降低农药的水溶性，可以提高分配系数。 液液提取曾一度是水样最为广泛使用的样品预处理方法，被美国 e p a s 0 0 、6 0 0 、8 0 0 系列方法采用。其缺点是费时、溶剂用量大、易引入新杂 质。 3 超声波萃取( s u p e r s o n i ce x t r a c t i o n ) 超声波萃取在环境样品分析中也是一种较常用用的萃取方法，一般采用的 设备是超声波清洗机。其原理是利用超声空化作用，使样品固体在溶剂中更易 分散、乳化，加快了溶剂对样品的溶解速度。较经典索氏提取而言，超声波萃 取既可节约大量试剂，又能节约大量时间，从而提高萃取效率，结果令人满 意。 4 超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ) 超临界流体提取法是指利用超临界流体在临界压力和临界温度以上具有独 特的溶解性能作为提取溶剂，从液体或固体基体中提取出特定成分，以达到提 取分离目的。超临界流体萃取法具有一定的选择性，故可降低对萃取物的预净 化要求，也可在萃取的同时对待测物进行衍生化处理。常用的超临界流体包括 c 0 2 、n h 3 、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和水等。在各超临界流体中，c 0 2 由于其 合适的临界条件以及独特的物理、化学特性而最受关注，已经在土壤和沉积物 中o c p s 的萃取中得到广泛的应用。 与传统提取方法和其他一些新方法相比，超临界流体提取法的最大优点是 不需要使用大量有机溶剂，缩短了处理时间，降低了分析成本，减少了有毒溶 剂对人体的危害，受到人们的重视。 5 微波辅助萃取( m i c r o w a v e - a s s i s t e de x t r a c t i o n ，m a e ) 微波能最早于2 0 世纪7 0 年代被试用于分析化学的样品处理，直到1 9 8 6 年 才出现微波萃取法，匈牙利学者报道了将微波能应用于分析试样制备。m a e 是 指在密闭容器中利用微波加热样品及其有机溶剂，将被萃取物质从样品基体或 体系中提取出来的一种有效方法。m a e 能在短时间内完成多种组分的提取，节 浙江工业大学硕士学位论文6 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 省溶剂，结果重现性好，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。 目前微波辅助提取装置己自动化，可自动控制提取温度、压力和时间等。 但提取完成后，需等待提取溶剂完全冷却，然后倒出溶剂，进行离心或过滤等 手工操作。m a e 目前主要用于从作物土壤以及生物组织等固体样品中提取有机 氯农药。 6 固相提取( s o f i dp h a s ee x t r a c t i o n ) 固相提取法，又被称为液固提取法，是指液体样品中的待测物质通过吸附 和吸收作用被保留在吸着剂上，然后用一定的溶剂洗脱的过程。固相提取发展 于2 0 世纪7 0 年代，是一种基于液固分离萃取的分离技术，是净化和富集相结 合的方法，在很大程度上解决了液液萃取的不足，具有提取、浓缩、净化同步 进行的作用。目前固相提取主要用于水样和食品中分析物的提取，该方法有重 复性好、节省溶剂、快速、适用性广、易于实现自动化和方便用于现场等优 点。 7 固相微提取( s o f i dp h a s em i c r o - e x t r a c t i o n ) 固相微萃取是在固相提取的基础上发展起来的，是利用固相提取的方式实 现对样品的分离和净化，但所用的固相材料及其分离机制不同。 固相微萃取包括直接固相提取法和顶空固相提取法两种操作方法。前者适 用于气体、液体样品中残留农药的分析，而后者适合于各种基体的样品，包括 大气、水、土壤、动植物组织中挥发和半挥发性农药的分析。固相微萃取具有 操作简便，速度快，所需溶剂极少等特点，发展非常迅速，随着固相新涂层的 不断推出，其应用范围将日益扩大。 8 快速溶剂提取技术( a c c e l e r a t e ds o l v e n te x t r a c t i o n ，a s e ) a s e 是1 9 9 5 年由b r u c ee r i c h t e r 等人提出的一种新型全自动提取技术， 克服了目前已有的多数溶剂提取法存在的溶剂用量大、提取时间长和提取效率 不够高等缺点。a s e 是利用高温高压加快解析动力以达到加速提取的目的，适 用于固体和半固体样品的制备，及大地减少了样品制备的繁琐操作。a s e 使得 样品提取变成自动化流程，已被美国e p a 接受为环境、食品和其他固体、半固 体样品的标准提取方法。a s e 的主要优点在于提取迅速，不破坏样品成分的形 浙江工业大学硕士学位论文 7 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 态，提取溶剂用量少，受样品基体影响小，甚至对不同基体可用相同的提取条 件。 1 2 2 样品净化 净化是指利用分析物与基体中干扰物质的理化特性的差异去除提取物中对 测定有干扰作用的杂质的过程。物理方法有分配、沉淀、挥发和层析；而化学 方法有分配、浓酸碱、氧化以及衍生化等。其中，柱层析法是应用最多的净化 方法，其他方法则是在有特殊要求是使用。一般来说，检测限越低，样品中目 标物质含量越低，要消除的干扰杂质就越多，净化要求越高。此时净化过程就 比较复杂，常多种净化方法结合使用。 一般根据干扰性杂质的性质和目标化合物的性质选择合适的净化方法。常 见干扰性杂质有脂类( 蜡质、脂肪、油腊等) 、色素( 叶绿素、叶黄素、花青 素等) 、氨基酸衍生物( 蛋白质、肽、生物碱、氨基酸等) 、碳水化合物 ( 糖、淀粉、醇等) 、木质素( 酚类及其衍生物) 、萜类( 单萜、倍半萜、二 萜等) 以及其他环境污染物( 各种有机物、矿物、硫、多氯联苯、邻苯二甲酸 酯、碳氢化合物等) 。 1 柱层析法 柱层析法是一种最为常用的净化技术。它的基本原理是将提取液中的农药 与杂质一起通过一根适宜的吸附柱，使它们被吸附在含有弗罗里硅土、硅胶、 氧化铝、活性炭或石墨化炭黑等吸附剂上，然后用适当极性的有机溶剂将物质 淋洗下来，农药一般先被淋洗出来，而脂肪、蜡质和色素等干扰性杂质滞留在 吸附柱上，从而达到分离、净化的目的。为了提高吸附剂对杂质的吸附能力， 一般需要将吸附剂在高温下进行活化，但是为了不影响农药的淋洗率，有时又 要在应用前将活化后的吸附剂进行去活化。 近年来出现的凝胶渗透层析( g p c ，g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y ) 也是属 于柱层析方法的一种，受到人们的广泛关注。美国e p a 则规定，凡是土样( 包 括淤泥) 提取液均要用g p c 做净化处理。它能去除样品中的脂肪、聚合物、共 聚物、天然树脂、蛋白质、甾类等大分子化合物，以及细胞碎片和病毒粒子等 干扰性杂质。在实际农残分析操作中，g p c 适用于动植物组织、果蔬、加工食 品、土壤、牛奶、血液、水等几乎所有样品的净化处理。 浙江工业大学硕士学位论文8 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 2 吹扫共馏法 吹扫共馏法与吹扫捕集和项空提取法的原理基本相同，是从水样或不易挥 发的基体中提取挥发性目标物质，从而除去挥发性较低的杂质。吹扫共馏法最 早于1 9 6 5 年由s t o r h e r r 等人应用于有机磷酸酯农药的净化。目前，该技术对动 植物样品中有机氯、有机磷、三嗪类等农药有很好的回收率。它适用于具有一 定挥发性和热稳定性的农药的样品净化。 3 化学净化法 化学净化法是指用强酸或强碱将基体消解掉，留下分析物或其可测知降解 物的净化方法。该方法主要是针对性质稳定的有机氯农药而建立的。如毒杀 芬、氯丹、艾氏剂、七氯的净化分析，先用发烟硫酸处理提取物，使脂类和色 素等杂质水解后去除。浓碱用于脂类的水解( 皂化) ，一些如木瓜蛋白酶、胃 蛋白酶等酶类物质，可用来降解净化样品中的肽类杂质。 1 2 3 样品中有机氯农药检测技术 当样品经过提取和净化之后则可进行分析检测。目前，农药残留测定方法 主要是应用色谱法和质谱法，具体包括气相色谱法( g a sc h r o m a t o g r a p h y ， g c ) 、高效液相色谱法( h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ，h p l c ) 、气相色 谱质谱法( g a sc h r o m a t o g r a p h y - m a s ss p e c t r o m e t e r ，g c - m s ) 、液相色谱- 质谱法 ( l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y m a s ss p e c t r o m e t e r ，l c m s ) 以及免疫分析法 ( i m m u n o s o r b e n ta s s a y s ，i a ) 、超临界流体色谱法( s u p e r c r i t i c a lf l u i d c h r o m a t o g r a p h y ，s f c ) 和毛细管电泳法( c 印i 1 1 a 巧e l e c t r o p h o r e s i s ，c e ) 等1 2 5 之6 】。 1 气相色谱法( g c ) g c 是农药残留检测分析中最重要也是最广泛使用的方法之一，所用的柱子 有毛细管柱和填充柱，前者占绝大部分。g c 具有分析速度快、分离能力强、选 择性好、灵敏度高、直接进样用量少、能多组分同时分析等突出优点。但是 g c 对于沸点高或热稳定性差的物质不能进行检测分析，需经过衍生化法处理后 才能进行g c 分析。由于样品前处理不可避免地带来一些干扰性物质，因此气 相色谱一般采样具有选择性的检测器。常用的检测器有：电子捕获检测器 ( e c d ) 、氮磷检测器( n p d ) 、火焰光度检测器( f p d ) 、火焰离子化检测器( f i d ) 、 原子发射检测器( a e d ) 等。其中e c d 特别适用于有机氯农药和拟除虫菊酯类农 浙江工业大学硕士学位论文 9 典型温室蔬菜中有机氯农药的分布特征研究 药的检测。但由于它对卤素、氮、磷、硫和氧等其他原子也有很高的灵敏度， 因此它的选择性并不是很好，然而利用核心切换和反冲技术的二维色谱能很好 地解决这个问题。 2 高效液相色谱法( h p l c ) h p l c 是2 0 世纪6 0 年代末期在