（分析化学专业论文）烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的gceims分析方法研究与应用.pdf

摘要 摘要 化学农药在防治农作物病虫害的同时也给人类与环境带来了负面影响 食品的质量 与安全是决定人类生存质量的重要因素之一 农药残留问题是目前影响食品安全的首要 问题 一直被世界各国政府和组织所关注 随着世界各国对食品中农药残留种类的要求 越来越多 最高农药残留限量标准的要求越来越低 研究与建立行之有效的农药残留分 析方法 以保证食品的质量与安全和促进农产品的出口贸易十分必要 本学位论文致力于食品中有机氯类 有机磷类和拟除虫菊酯类农药的农药残留分析 方法研究 优化了气相色谱 电子轰击电离源 质谱联用法 g c e i m s 的分析条件 探讨 了水果保鲜剂中农药组分对水果中农药残留的影响 初步建立了烟草和蔬菜水果中多类 多种农药残留的分析方法 论文内容分为以下四章 第1 章简要阐述了化学农药的分类与性质 农药残留对人类的危害及化学农药的市场 使用现状 综述了食品中农药残留分析的研究进展 重点阐述了各种样品f j 处 理方法和分析方法在食品的多农药残留分析中的研究与应用进展 最后阐述了 本论文研究工作的主要内容和意义以及研究展望 第2 章建立了g c e i m s 同时分析卷烟和烟叶中3 类2 9 种农药残留的分析方法 优化 了卷烟和烟叶样品的超声辅助提取 u a e 和自制固相萃取柱净化的样品前处 理方法 以三苯基磷酸酯 t p p 为内标物 采用g c e i m s 的选择离子监测方式 分析了卷烟和烟叶中2 9 种有机磷 有机氯和拟除虫菊酯类农药残留 并考察了 分析方法的线性范围 方法检测限 加标回收率和相对标准偏差等质量控制指 厦门大学理学硕士学位论文 烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的g c e l m s 分析方法研究与应用 标 第3 章开展了含硫蔬菜中1 5 种农药残留的g c e l m s 分析方法的研究 优化与选择了 含硫蔬菜样与不含硫蔬菜样品的前处理条件 对不含硫蔬菜采用u a e 自制固 相萃取柱净化 含硫蔬采用微波加热处理 u a e 自制固相萃取柱净化的样品前 处理方法 毛豆 苛兰豆 四季豆 青葱 大蒜 韭菜 洋葱7 种蔬菜经过制 样后 以乙腈为提取剂进行超声提取 f l o r i s i l 硅土与中性氧化铝双净化剂固相 萃取柱净化与j 下己烷 乙酸7 酯 7 3 v v 混合洗脱剂洗脱和浓缩后 以t p p 为 内标物 采用g c e l m ss i m 分析方法进行定性和定量分析 第4 章开展了水果和保鲜剂中7 种农药残留和农药组分的g c e l m s 分析方法研究 以水果中农药残留与商品保鲜剂中的农药组分为研究对象 采用u a e 和 g c e l m s 法分析了用不同品牌保鲜剂处理过的柚子皮和柚子肉中农药残留的 情况 及其它水果果皮和果肉中的农药残留量 从各方法控制指标考查了该分 析方法的可行性和可靠性 探讨了水果保鲜剂中农药组分对水果中农药残留的 影响 关键词 卷烟 烟叶 蔬菜 含硫蔬菜 水果 多农药残留 有机氯 有机磷 拟除虫 菊酯 保鲜剂 g c e l m s 超声辅助提取 微波加热处理 厦门人学理学硕士学位论文 a b s t r a c t ab s t r a c t p e s t i c i d ei sad o u b l e e d g e ds w o r d i tp r o t e c t sa g r i c u l t u r ep r o d u c t sf r o md e s t r o y e db y p l a n td i s e a s e sa n di n s e c tp e s t sa n dp r o v i d e sb e n e f i t si ni n c r e a s i n gc r o pp r o d u c t i o nw h i l ei th a s an e g a t i v ei m p a c to re v e nat h r e a tt oh u m a na n de n v i r o n m e n ta sw e l l t h eq u a l i t ya n ds a f e t y o ff o o di sc r u c i a lt oh u m a n sl i f ew h i l et h ep e s t i c i d er e s i d u ei so n eo ft h em o s ti m p o r t a n t p r o b l e m sw h i c ha t t r a c tm u c ha t t e n t i o no fm a n yg o v e m m e n ta n do r g a n i z a t i o n s a st h e m a x i m u mr e s i d u el e v e l so fp e s t i c i d e sa d o p t e db yt h el e g i s l a t i o ni nt h ei n t e r n a t i o n a lb e c o m e m o r ea n dm o r es t r i c t i ti se s s e n t i a lt od e v e l o pe f f e c t i v ea n a l y t i c a lm e t h o d s t h i st h e s i sf o c u s e do nt h es t u d i e sa n d a p p l i c a t i o n o f a n a l y t i c a l m e t h o d so n m u l t i p e s t i c i d er e s i d u e so fo r g a n o c h l o r i n e o r g a n o p h o s p h o r o u s p y r e t h r o i da n dp r e s e r v a t i v e a f t e ro p t i m i z i n gt h es a m p l ep r e t r e a t m e n ta n da n a l y t i c a lc o n d i t i o n so fg 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 r y g c m s t h em e t h o do ft h ep e s t i c i d er e s i d u e sd e t e r m i n a t i o ni nf o o dh a s b e e ne s t a b l i s h e d t h et h e s i sc o n s i s t e do ff o u rc h a p t e r s i nt h ef i r s tc h a p t e r s e v e r a la s p e c t sw e r ei n 仃o d u c e da b o u tp e s t i c i d e s s u c ha s t h e p e s t i c i d e ss o r t s p r o p e r t i e s t h ee f f e c tt oh u m a na n dt h em a r k e tu s i n gs t a t u s c u r r e n tp r o g r e s s o fm u l t i p e s t i c i d er e s i d u ea n a l y s i si nf o o dw a ss u m m a r i z e dw i t he m p h a s i so nv a r i o u ss a m p l e p r e t r e a t m e n tt e c h n o l o g ya n dd e t e c t i o nm e t h o d sf o rp e s t i c i d er e s i d u e s f i n a l l y t h em e a n i n g a n dc o n t e n to ft h et a s kw a si n t r o d u c e s a n dt h er e s e a r c he x p e c t a t i o n si nt h e i rf i e l dw e r e d i s c u s s e d i nt h es e c o n dc h a p t e r g c e l m sw a sa p p l i e dt ot h es i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no f2 9 p e s t i c i d e si nt o b a c c o o p t i m i z e dt h ep r e t r e a t m e n tc o n d i t i o n sa n dg c e l m sc o n d i t i o n ss u c h 厦门大学理学硕士学位论文 烟草和蔬菜水果多类多种农药残留的g c e l m s 分析方法研究与应用 a st h ee x t r a c t a n t t h ee l u e n ta n dp r o p o r t i o no fe l u e n t t h e np e s t i c i d e sw e r ea n a l y z e di n t o b a c c ow i t ht p pa st h ei n t e r n a ls t a n d a r d b e s i d e s t h el i n e a rr a n g e s l i m i to fd e t e c t i o n a c c u r a c y p r e c i s i o no ft h em e t h o dw e r ei n v e s t i g a t e di nd e t a i lt oe n s u r et h eq u a l i t y i nc h a p t e rt h r e e a na n a l y t i c a lm u l t i r e s i d u em e t h o df o rt h es i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o n o f15p e s t i c i d e si nv e g e t a b l e sw a sd e v e l o p e d t h ec o m m o nv e g e t a b l e sw e r et r e a t e d 谢t 1 1 u l t r a s o n i ca s s i s t e re x t r a c t i o na n ds o l i dc o l u m nc l e a n u p a n dt h es u l f u r c o n t a i n i n gv e g e t a b l e s w e r ed e a l e dw i t hm i c r o w a v ef o r e m o s t p e s t i c i d e sw e r ed e t e r m i n e db yg c e i m sa n d q u a n t i f i e di ns e l e c t i v ei o nm o n i t o r i n gm o d ei nv e g e t a b l e ss u c ha sg r e e ns o yb e a n h a r i c o t b e a n k i d n e yb e a n s c a l l i o n g a r l i c l e e ka n do n i o n i nc h a p t e rf o u r d e v e l o p e dag c e i m sm e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no f7p e s t i c i d e si nf r u i t a n dp r e s e r v a t i v e s t h eg r a p e f r u i t sw e r ed e a l e d 州t hd i f f e r e n tb r a n dp r e s e r v a t i v e sf i r s t t h e n t h ep e s t i c i d e si nt h ef l e s ha n dp e r i c a r po ff r u i tw e r ea n a l y s e dd i v i d u a l l yw i t ht h eo p t i m i z e d p r e t r e a t m e n ta n di n s t r u m e n tc o n d i t i o n s t h ef r u i ta l s oi n c l u d e do r a n g ea n da p p l e t h ew h o l e a n a l y t i c a lm e t h o ds t e pi sb r i e f n e s sa n dl o wc o s t a n dc a ng i v eag o o da c c u r a c y p r e c i s i o na n d s e n s i t i v i t y k e yw o r d s t o b a c c o v e g e t a b l e s u l f u r c o n t a i n i n gv e g e t a b l e f r u i t m u l t i p e s t i c i d e r e s i d u e s o r g a n o c h l o r i n e o r g a n o p h o s p h r o u s p y r e t h r o i d p r e s e r v a t i v e g c e i m s u l t r a s o n i ca s s i s t e de x t r a c t i o n m i c r o w a v ep r e p a r a t i o n 厦门大学理学硕士学位论文 厦门大学学位论文原创性声明 本人呈交的学位论文是本人在导师指导下 独立完成的研究成 果 本人在论文写作中参考其他个人或集体己经发表的研究成果 均 在文中以适当方式明确标明 并符合法律规范和 厦门大学研究生学 术活动规范 试行 另外 该学位论文为 课题 组 的研究成果 获得 课题 组 经费或实验室的 资助 在 实验室完成 请在以上括号内填写课 题或课题组负责人或实验室名称 未有此项声明内容的 可以不作特 别声明 声明人 签名 年月日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人同意厦门大学根据 中华人民共和国学位条例暂行实施办 法 等规定保留和使用此学位论文 并向主管部门或其指定机构送交 学位论文 包括纸质版和电子版 允许学位论文进入厦门大学图书 馆及其数据库被查阅 借阅 本人同意厦门大学将学位论文加入全国 博士 硕士学位论文共建单位数据库进行检索 将学位论文的标题和 摘要汇编出版 采用影印 缩印或者其它方式合理复制学位论文 本学位论文属于 1 经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文 于年月日解密 解密后适用上述授权 2 不保密 适用上述授权 请在以上相应括号内打 或填上相应内容 保密学位论文 应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文 未经厦门大学保密 委员会审定的学位论文均为公开学位论文 此声明栏不填写的 默认 为公开学位论文 均适用上述授权 声明人 签名 年月日 第1 章绪论 1 1 农药残留简介 第1 章绪论 农药残留 p e s t i c i d er e s i d u e s 是施用农药后一段时期内没有被分解而残留于生物体 农作物 土壤 水体 大气中的微量农药原体 有毒代谢物 降解物和杂质的总称 农 药残存的数量叫残留量 为保证和促进农 林 牧业发展 满足人类对农副产品的大量需求 化学农药发挥 了显著的作用 同时化学农药是一把双刃剑 大量施用农药使生态环境恶化 土壤质量 下降 水体污染 食品中农药残留超标 都将直接或间接影响人类的生存环境和身体健 康 食用受到化学农药严重污染的蔬菜水果及农副产品而造成的急性中毒事件屡有发 生 例如毒韭菜 毒芹菜事件等 食品安全问题己引起世界各国政府的重视 食品中农药残留问题是消费者普遍关心 的 也容易引起国际贸易的争端 我国最新发布的食品中农药最大残留限量标准 食品 中农药最大残留限量 g b 2 7 6 3 2 0 0 5 于2 0 0 5 年1 月2 5 日发布 自2 0 0 5 年1 0 月1 日开始 实施 规定了我国食品中1 3 6 种化学农药的最大残留限量标准 其中涉及5 2 种在蔬菜上 使用的化学农药1 1j 美国海洋生物学家 蕾切尔 卡逊 r a c h e lc a r s o n 女士经历4 年时间 调查了使用 化学杀虫剂 当时主要是有机氯农药 滴滴涕和六六六 对环境和人类造成的危害后 于1 9 6 2 年出版了 寂静的春天 s i l e n ts p r i n g 一书 在这本书中 作者阐述了化学农 药对环境的污染 从生态学的原理分析了这些化学杀虫剂对人类赖以生存的生态系统所 带来的危害 指出人类毫无节制地使用自己制造的化学农药来提高农副产品的产量 无 异于饮鸩止渴 人类应该走 另外的路 2 弓 为了防治农作物的病虫害 全球每年有5 6 0 多万吨的化学农药被喷洒到自然环境中 据美国康奈尔大学介绍 全世界每年使用的6 0 0 余万吨化学农药 实际可以发挥效能的 仅1 其余9 9 都散逸于土壤 空气及水体之中 散逸到环境介质中的化学农药在各 种气象条件及生物作用下 在各环境要素之间循环 造成化学农药在环境介质中重新分 厦门大学理学硕士学位论文 烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的g c e l m s 分析方法研究与应用 布 使其污染范围极大扩散 致使全球大气 水体 地表水 地下水 土壤和生物体 内都含有农药残留 据美国环保局报告 美国许多公用和农村家用水井里至少含有被追查的1 2 7 种化学 农药中的一种 印第安纳大学对从赤道到高纬度寒冷地区的9 0 个地点采集了树皮样品进 行了分析 都检测出d d t 林丹 艾氏剂等农药残留 曾被视为 环境净土 的地球两 极 由于大气环流 海洋洋流及生物富集等综合作用 在格陵兰冰层和南极企鹅体内 均已检测出d d t 等农药残留 我国是世界农药生产和使用大国 且以使用化学杀虫剂为主 致使不少地区土壤 水体及粮食 蔬菜 水果中的农药残留量大大超过安全标准 对环境 生物及人体健康 构成了严重威胁 4 1 为保障我国人民的身体健康 有效控制化学农药在各类农作物生产中的合理使用和 对其残留量进行监控和满足进出口贸易的需要 大力开展农药残留量的分析方法以及相 关的样品前处理技术的研究是非常必要的1 5 1 1 1 化学农药的分类及理化性质 化学农药品种很多 分类的方法也多种多样 可按防治对象 按成分和来源分类 按作用方式及毒理机制分类 按化学结构等分类 亦有将上述几种综合或交叉分类的 为了实用简便 常常从以下几个角度对农药进行分类 1 根据防治对象的不同 分为杀虫剂 杀螨剂 杀菌剂 除草剂 杀鼠剂等 常将防治害虫的化学农药称为杀虫剂 防治红蜘蛛的化学农药称为杀螨剂 防治作物真 菌 细菌及病毒的化学农药称为杀菌剂 防治杂草的化学农药称为除草剂 防治鼠类的 化学农药称为杀鼠剂 2 根据农药的作用方式分为胃毒剂 触杀剂 熏蒸剂 内吸剂 引诱剂 驱避 剂 拒食剂和不育剂等 3 按化学结构分类分为 有机氯类农药 有机磷类农药 氨基甲酸酯类农药 拟除虫菊酯类农药 有机硫化合物农药 有机金属化合物类农药等等 按化学结构分类 应用最为广泛 1 有机氯类农药 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 厦门大学理学硕士学位论文 笫1 章绪 论 o c p s 大部分是含有一个或几个苯环的氯的衍生物 其特点是化学性质稳定 难以 被化学降解和生物降解 因此在环境中的滞留时间很长 o c p s 具有较低的水溶性和高 的辛醇 水分配系数 故很大一部分被分配到沉积物有机质和生物脂肪中 在 斯德哥 尔摩公约 中决定禁止或限制使用的1 2 种持久性有机污染物中有8 种是有机氯杀虫剂 这8 种o c p s 分别是艾氏剂 氯丹 狄氏剂 异狄氏剂 七氯 灭蚁灵 毒杀芬 滴滴涕 d d t 我国常用的有机氯杀虫剂主要是六六六和滴滴涕 此外还有少量毒杀芬 狄氏剂 氯丹和赛力散等 o c p s 化学性质极为稳定 该类农药多为脂溶性的 故在生物体内代 谢缓慢 不易降解 具有很长的半衰期 女 i d d t 在土壤中的生物半衰期达到1 0 年以上 6 而其代谢产物d d e 和d d d 的半衰期比d d t 更长 7 1 因此o c p s 虽然己禁用 但由于它们 的长期使用 在环境和生物体内的残留时间可达数十年 并通过食物链 人体脂肪组织 内蓄积 对人体健康造成潜在危害 研究表明 蔬菜对六六六 d d t 的吸收富集能力较 强 8 2 有机磷类农药 o r g a n o p h o s p h a t e s o p s o p s 杀虫效果好 残效期较短 但对温血动物具有一定毒性 不同品种的毒性差异 大 图1 1 为0 p s 的结构通式 式中r l 和r 2 多为相同或不同的烷基 x 为烷氧基 芳香基 卤素或杂环取代基团 y 一般为氧和硫元素 o p s 品种多 多数属于中毒和低毒 少数 属于高毒类 我国己于2 0 0 7 年全面禁止以下5 种高毒o p s 甲胺磷 甲基对硫磷 对硫磷 久效磷和磷胺 r i o 0 r o 图1 1 有机磷农药的结构通式 f 酥1 1t h es t r u c t u r eo fo r g a n o p h o s p h o n sp e s t i c i d e s 3 氨基甲酸酯类农药 c a r b a m a t e 氨基甲酸酯类农药是农药急性中毒的主要原因 也是目前蔬菜中农药残留的重点检 厦门大学理学硕士学位论文 烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的g c e l m s 分析方法研究与应用 测品种 酶抑制法就是基于它们对昆虫的毒理机制而建立起来的分析方法 这类杀虫剂 分为五大类 萘基氨基甲酸酯类 如西维因 苯基氨基甲酸酯类 如叶蝉散 氨基甲酸肟酯类 如涕灭威 杂环甲基氨基甲酸酯类 如呋哺丹 杂环二甲基氨基甲酸酯类 如异索威 除少数品种如呋哺丹等毒性较高外 大多数属中 低毒性 4 拟除虫菊酯类农药 s y n t h e t i cp y r e t h r o i d s s p s s p s 是一类仿生合成的杀虫剂 是改变天然除虫菊酯的化学结构衍生的合成酯类 s p s 是一类能防治多种害虫的广谱杀虫剂 其杀虫毒力比老一代杀虫剂如有机氯 有机 磷 氨基甲酸酯类提高1 0 1 0 0 倍 s p s 对昆虫具有强烈的触杀作用 有些品种兼具胃毒 或熏蒸作用 但都没有内吸作用 其作用机理是扰乱昆虫神经的正常生理 使之由兴奋 痉挛到麻痹而死亡 s p s 因用量小 使用浓度低 故对人畜较安全 对环境的污染很小 其缺点主要是对鱼毒性高 对某些益虫也有伤害 长期重复使用也会导致害虫产生抗药 性 1 1 2 农药残留的危害 1 1 2 1 农药对人体的影响 农药主要由三条途径进入人体内 1 是偶然大量接触 如误食 2 是长期接触一定量的农药 如农药厂的工人和使用者农民 3 是日常生活接触环境 食品 化妆品中的残留农药 后者是大量人群遭受农 药污染的主要原因 环境中大量的残留农药可通过食物链经生物富集作用 最终进入人 体 农药对人体的危害主要表现为三种形式 急性中毒 慢性危害和 三致 致癌 致畸 致突变 危害 其中有机磷农药与氨基甲酸酯类农药对人和生物的毒作用机理相似 主要是抑制胆 碱酯酶 a e e t y l e h o l i n e s t e r a s e a c h e 活性 使酶活性中心丝氨酸的羟基被氨基甲酰化 4 厦f 大学理学硕士学位论文 第1 章绪论 因而失去酶对乙酰胆碱的水解能力 氨基甲酸酯类农药不需经代谢活化 即可直接与胆 碱酯酶形成疏松的复合体 氨基甲酸酯类农药与胆碱酯酶结合是可逆的 且在机体内很 快被水解 胆碱酯酶活性较易恢复 故其毒性作用较有机磷农药中毒为轻 1 1 2 2 农药残留摄入的累积性风险 由于食用不同食品 造成农药残留暴露的聚集效应 a g g r e g a t ee x p o s u r e 即农药来 自不同食品造成摄入量的增加 但是也存在来自同一食品中含有不同农药的可能 或者 说不同化学物的混合效应 而且这些农药具有相同的毒性作用机理 造成暴露效应的加 和 被称为农药残留暴露的累积效应 这种累积效应也称作鸡尾酒效应 c o c k t a i le f f e c t 这主要考虑不同农药和类似物的暴露 并非具有毒理相似性 主要包括乙酰胆碱酯酶抑 制剂 有机磷和氨基甲酸酯类农药 二硫代氨基甲酸盐和苯丙咪唑杀菌剂 l o 1 1 1 如果 忽视农药的累积性暴露 将导致低估消费者的农药暴露风险 m o s e r 等 9 测定了测定了 五种有机磷农药混合物的相互作用 毒死蜱 二嗪农 乐果 乙酰甲胺磷和马拉硫磷 发现在低剂量时五种农药混合物具有增强效应 同剂量水平的单组分却没有可观察效 应 1 1 2 3 日允许摄入量与农药残留最大限量值的关系 1 2 1 日允许摄入量 a c c e p t a b l ed a i l yi n t a k e a d i 是指消费者每天都摄入某种化学物 质而没有造成明显健康风险的最大剂量 a d i 值是由无可观察负作用水平 n o o b s e r v e d a d v e r s ee f f e c tl e v e l s n o a e l 的数值除以1 0 0 得出 其中1 0 0 是种群间差 异 动物实验数据外推给人时的1 0 倍 和人群之间 妇女 儿童 老人以及易感群体 的敏感差异 1 0 倍 之积 由于n o a e l 是根据实验动物的毒理试验得来的数据 因此 a d i 值具有健康属性 农药残留最大限量 m a x i m u mr e s i d u el i m i t s 眦 是指食品 农产品或动物饲 料中允许存在的最大法定限量 m r l 的设定不完全基于a d i 或急性参考剂量 a c u t e r e f e r e n c ed o s e 舳 值 因此不是一个健康限量 m r l 的设定是基于田间试验 按 照农药使用的规定条件和良好农业操作 g o o da g r i c u l t u r a lp r a c t i c e g a p 要求 经过合 理的安全间隔期后 收获作物 如果此时的估算摄入量超过a d i 或a r f d 则不同意该农 药在该条件下使用 要么降低用药浓度 要么延长间隔期 在推荐的g a p 条件下 继续 厦门大学理学硕士学位论文 烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的g c e l m s 分析方法研究与应用 试验该农药 只有在摄入量不超过a d i 或a r i d 时才允许使用 设定m r l 的基本目标是 作为执行g a p 的一种监督措施 保护消费者健康 促进公平贸易 m r l 与a d i 值的关系 如图1 2 2 危害确定良好农业操作g a p 鸶妻誓述a d 健i 萎a 器r 磊i d 限欲i 乜墅生产坠与建立威ii 风险描述 理论掇入估计 建市法定m r l 图1 2 农用农药残留的风险评估 f i 9 1 2 r i s ka s s e s s m e n to f a g r i c u l t u r a lp e s t i c i d e s 理论上m r l 应该可以保护人体健康 它受到g a p 的影响 而不是毒理学数据 有些 情况下 工业界能成功地游说政府采用较高的最高残留水平 以方便进行贸易 但却降 低了食品安全的保护力度 有些情况就是 m r l 没超标 而a d i 却超标了 因为有些人 吃入大量的一种产品 英国有一个案例 在计算苹果和梨的农药残留时 有1 0 2 2 0 个儿 童 1 5 4 岁 在食用最高残留水平未超标的水果 却能导致a r f d 给人体健康造成危 害 1 1 3 农药使用的市场现状 目前大陆农药产品结构与前些年 3 个7 0 现象 杀虫剂占农药的7 0 有机磷杀 虫剂占杀虫剂的7 0 高毒有机磷杀虫剂占有机磷杀虫剂的7 0 相比有了较大程度的 改善 目前大陆生产的杀虫剂 杀菌剂 除草剂比例为4 5 1 3 4 1 其它植物生长调节剂 约为1 左右 这与国际上2 5 2 4 4 7 的消费比例相差较大 但相对于2 0 0 0 年大陆杀虫剂 杀菌剂 除草剂6 5 1 2 2 0 的农药构成比例已经有了相当大的改善 我国农药的生产 使用存在以下几点不利因素 农药生产供大于求 农药生产企 业多数小而分散产品质量控制不严 农药产品结构不合理 占农药总量以上的杀虫剂 中 高毒剧毒品种如甲胺磷 对硫磷等占了大部分比例 农药使用缺乏正确的认识 6 厦门大学理学硕士学位论文 第1 章绪 论 违反农药使用规定 不合理使用农药的现象普遍存在 大多数菜农法律意识淡薄 片面 强调剧毒农药的药效 仍然继续使用国家已明令禁止使用的如甲胺磷 呋喃丹等高毒高 残留农药 导致蔬菜农残超标 加之农药残留监管力度不够 农畜产品中农药残留问题 比较突出 1 2 农药残留分析方法综述 1 2 1 样品前处理技术 样品前处理过程首先起到提取和浓缩待测分析目标物组分 从而提高分析方法的灵 敏度 降低方法检测限 此外 还可以消除对仪器或分析系统有干扰的基体物质 如强 酸或强碱性物质和生物大分子等 从而延长仪器的使用寿命 且使分析仪器能长期保持 在稳定和可靠的状态下运行 随着科学技术的日新月异 样品前处理的方法也在频繁更 新 由于农药残留种类和品种繁多 样品的种类和来源的复杂 因此样品的前处理技术 也不尽相同 这是分析农药残留的关键技术之一 目前 已报道或已取得广泛应用的新技术主要有 固相萃取法 固相微萃取法 基 质固相分散法 加速溶剂萃取法 超临界流体提取法 超声辅助提取法 微波辅助萃取 法 q u e c h e r s 法 凝胶渗透色谱法和分子印迹合成受体技术等 1 2 1 1 固相萃取法和固相微萃取法 1 固相萃取法 固相萃取法 s o l i d p h a s ee x t r a c t i o n s p e 是1 9 7 6 年由b r e i t e r 等提出来的一种样品 前处理技术 主要基于液相色谱分析原理的样品前处理方法 该法克服了液 液分配法 和一般柱层析法的缺点 具有高效 省溶剂 可避免出现乳化现象 可对农药残留物进 行富集 便于自动化等特点 它在农药残留分析中 特别是在脂肪和蛋白质含量高的动 植物样品中农药残留及农药多残留的分离 提取 净化和浓缩中得到了广泛的应用 s p e 的主要分离模式可分为正相色谱 吸附剂极性大于洗脱液极性 反相色谱 吸 附剂极性小于洗脱液极性 离子交换和吸附色谱 1 3 等 固相萃取法的分析过程可分为四步进行 1 活化 除去净化剂上的杂质 使疏水性净化剂溶剂化 厦门大学理学硕士学位论丈 烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的g c e l m s 分析方法研究与应用 2 吸附 使农药目标物尽量吸附于净化剂上 3 洗涤 去除吸附于净化剂上的干扰组分 4 洗脱 用合适的溶剂尽可能完全的将分析目标物洗脱下来 h 之o 2 固相微萃取法 固相微萃取法 s o l i d p h a s em i c r o e x t r a c t i o n s p m e 是2 0 世纪9 0 年代发展起来的一 种新型 高效的样品前处理技术 首先由p a wl i s z y n 等开发成功的 他们在细石英纤维 上涂布一层特效固定相涂层 将此石英纤维插入样品溶液内 溶液中的分析目标物被分 配或吸附到固定相上 取出石英纤维插入气相色谱仪的进样口进样 进行分离分析 s p m e 克服了以往样品前处理技术的诸多不足 是一种集合采样 萃取 浓缩 进 样为一体的样品前处理技术 它是一种无溶剂的萃取技术 具有操作时间短 样品用量 少 重现性好 精密度高和检出限低等优点 且这种富集方法不受复杂样品基体的限制 目前已被广泛应用于环境样品中 尤其是对含有痕量分析目标物样品的分析 如农药 增塑剂和阻燃剂等有毒有机污染物 2 1 2 3 1 其中特效固定相涂层是s p m e 的核心部分 商 品化的s p m e 涂层材料主要是聚二甲基硅氧烷 p d m s 和聚丙烯酸甲酯 p a s p m e 的萃取模式可分为三种 直接法 即将石英纤维暴露在样品中 主要用于挥 发性的气体 液体样品萃取 顶空法 将石英纤维放置在样品的顶空装置中 主要用于 挥发性固体或废水水样萃取 膜分离法 将石英纤维放在经过微波萃取及膜处理过的样 品中 主要用于难挥发性复杂样品萃取 1 9 9 4 年s p m e 技术首次应用在有机磷农药分析中 e i s e r tr 等口4 1 用1 0 0 mp d m s 萃取 头萃取河水中6 种有机磷农药 此后s p m e 技术在农药残留分析中应用日益增多 大部分 是基于气相色谱 g c 或高效液相色谱 h p l c 等各种分析技术联用 r a v e l o p 6 r e z 等例用采用s p m e 前处理方法 用大体积进样胶束电动毛细管色谱 m e k c 分析t 2 0 种红洒中的1 1 种农药残留 各农药的平均回收率在9 0 0 0 1 0 7 之间 刘德仓等 2 6 1 以丙烯 酸甲酯 丙烯酸乙酯 丙烯腈 丙烯酰胺为单体 通过聚合反应制备丙烯酸酯类聚合物 并将此聚合物用于s p m e 涂层 实验中用微量进样器和毛细管装配成s p m e 装置 制备方 法简单 价格低廉 通过对水中5 种农药残留的萃取分析实验结果表明该涂层对5 种农药 残留具有优良的吸附特性和较强的富集能力 厦门大学理学硕士学位论文 第1 章绪论 1 2 1 2 基质固相分散萃取法 基质固相分散法 m a t r i xs o l i d p h a s ed i s p e r s i o n m s p d 是1 9 8 9 年由美国路易斯安 那州立大学的s t a t e n a b a r k e r 教授首次提出并给予理论解释的一种样品前处理技术 2 7 其原理是将涂渍有c 1 8 等各种聚合物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 然后用不同的洗脱剂淋洗柱子 将各种分析 目标物洗脱下来 该法最早应用于动物组织样本中药物的提取和净化 近年来在农药残 留分析领域得到了大量的应用 并己扩展到了水果 蔬菜和果汁等植物样品中农药残留 分析领域 m s p d 适用于的多农药残留分析 特别适合于进行 类分析目标物的分离或 单个化合物的分离 2 8 3 们 m s p d 综合了传统的样品前处理过程中所需的样品均化 组织细胞裂解 提取 净 化等过程 避免了样品均化 转溶 乳化 浓缩等造成分析目标物的损失 既缩短了样 品的前处理时间 又保证了萃取和净化效率 近年来 m s p d 的自l 处理方法在国内己被 广泛应用于多农药残留的同时分析 3 1 3 4 1 1 2 1 3 加速溶剂萃取法 加速溶剂萃取法 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 是美国戴安 d i o n e x 公司于 1 9 9 6 年推出的一种处理固体和半固体样品的方法 该法是根据溶质在不同萃取剂中溶解 度不同的原理 利用快速溶剂萃取仪在较高的温度 5 0 2 0 0 和较高的压力条件 6 8 9 2 0 6 7 m p a 下 选择合适的萃取剂萃取固体和半固体样品中分析目标物的样品 前处理方法 利用升高的温度和压力 增加分析目标物溶解度和扩散效率 提高萃取效 率 a s e 与其他萃取技术比较具有缩短萃取时间 降低萃取溶剂使用量和减少溶剂挥发 等优点 通常a s e 萃取所用时间仅为1 2 2 0r a i n 萃取溶剂的使用量为1 5 4 5m l 增 加压力有利于提高萃取剂的沸点 使之能在较大压力下保持液态 从而萃取更多的溶质 此法已成为样品前处理最佳方式之一 并被美国环保局 e p a 推荐为标准的分析方法 标准方法编号 e p a 3 5 4 5 已广泛用于环境 药物 食品和高聚物等样品的前处理 特别是多农药残留的分析 3 5 3 9 1 厦门大学理学硕士学位论文 9 烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的g c e 1 l v l s 分析方法研究与应用 1 2 1 4 超临界流体萃取法 超临界流体萃取法 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 s f e 是利用处于超临界状态的流 体作为萃取剂对样品中分析目标物进行萃取的样品前处理方法 超临界状态是物质的一 种特殊流体状态 当气 液平衡的物质升温与升压时 热膨胀引起液体密度减少 而压 力升高又使气相密度变大 当温度与压力达到临界点 t c p c 时 气 液两相界面消 失成为均相体系 在临界点附近 温度和压力的微小变化就可导致溶质的溶解度发生数 量级的突变 故可通过对温度 压力的控制而改变溶质的溶解度 s f e 就是在超临界状态下 将超临界流体与待分离的物质接触 控制体系的压力和 温度使其选择性地萃取其中的某些溶质 s f e 的特点是有机溶剂用量少 萃取的选择性 高 分析时间短和自动化程度高 在选用s f e 萃取剂时应考虑 临界条件是否容易达到 溶解能力的大小 萃取剂的 毒性 腐蚀性 对装置是否有影响和价格等因素 最常用的超临界流体为c 0 2 它具有 无毒 无臭 化学惰性 不污染样品 易于提纯 超临界条件温和等特点 是萃取热不 稳定的非极性物质的良好溶剂 但由于c 0 2 的极性低 不适用于萃取极性和离子型化合 物 同时s f e 对于液体样品的萃取效率十分有限 通常要把分析目标物先吸附在吸附剂 上再干燥 然后用超临界流体进行萃取 如果直接进行s f e 萃取 难免会有少量的样品 基体溶入超临界流体萃取剂 在减压过程中冷凝析出固体物堵塞s f e 系统 而且会给以 后的分析带来影响 s f e 的流程由萃取与分离两个过程组成 可以分为恒温萃取 恒压萃取和吸附萃取 三种操作方式 恒温萃取是指在一定温度下 萃取相经减压 膨胀 降低密度 溶质分 离后溶剂经加压再回到萃取器中 恒压萃取指在等压条件下 萃取相经过加热升温 溶 质分离 溶剂冷却后再回到萃取器中 吸附萃取是指分离槽中充填吸附剂用来吸附溶质 溶剂返回萃取剂中 y c l i n g 掣4 1 研究t s f e 提取含硫土壤中有机氯农药残留时的基体效应问题 b e n c en a g y 等 4 2 l 和s t e v e nj 考查了s f e 萃取过程中样品的粒径 含水量和含油量对加标 回收率的影响 优化了s f e 萃取的各项参数 s f e 是一项很有吸引力和发展潜力的技术 它的许多特征很好地适应了农药残留分 析的要求 国内外利用s f e 在食品中多农药残留分析的应用非常广泛 w 8 1 但s f e 设备 1 0 厦门大学理学硕士学位论文 第1 章绪论 属于专用性仪器 设备费用高 1 2 1 5 超声辅助提取法 超声提取法 u l t r a s o n i ca s s i s t a n te x t r a c t i o n u a e 的操作简便 提取效率高 适 用的样品类型范围广泛 是众多提取方法中通用性较为广泛提取法 与常规的萃取技术 相比 u a e 具有简便 快速 价廉 一次可同时提取多个样品等优点 越来越多的被国 内外研究学者采用 4 9 1 杜晓刚等 5 0 将u a e 吸附分离的预处理技术 g c 分析了茶叶中的农药残留 对u a e 的条件和吸附分离柱 自制 的结构进行了优化 建立了茶叶中有机磷类和菊酯类农药 残留的分析方法 1 2 1 6 微波辅助萃取法 微波辅助萃取法 m i c r o w a v ea s s i s t e de x t r a c t i o n m a e 也称微波萃取法 是上世 纪8 0 年代后期发展的一项萃取分离技术 它是对样品进行微波加热 利用极性分子可迅 速吸收微波能量的特性来加热极性溶剂 达到萃取样品中分析目标物 分离杂质的目的 与传统的振荡提取法相比 m a e 具有高效 安全 快速 试剂用量小和易于自动控制等 优点 5 1 1 1 9 7 5 年a b u s a r m a 等1 5 2 1 率先将m a e 用于湿法样品处理中 1 9 8 6 年硒n g s t o n 等 5 3 1 利用 计算机进行监控 对高温高压下的密闭微波消解系统中的一些参数进行定量研究 使得 m a e 的应用得到了快速发展 袁宁等f 5 4 建立了啪 s p m e g c 同时分析茶叶中六六六 4 种异构体 滴滴涕类 氯氰菊酯和氰戊菊酯等1 0 种农药残留的分析方法 结合了m a e 和s p m e 这两种前处理新技术 对茶叶中的有机氯和拟除虫菊酯残留农药进行了有效的 提取 净化和浓缩 实现了茶叶中农药残留量的快速分析 l e is u n 等 5 5 分析了土壤中的 4 种氨基甲酸酯类农药 优化了两种前处理方法m a e 和s f e 的前处理参数 有效解决了 氨基甲酸酯类农药目标物易降解的问题 1 9 9 0 年1 1 月 美国环境保护局 u s e p a 颁布了两个采用m a e 的分析方法标准 提 出环境样品m a e 的指导原则 并说明了m a e 在环境分析的方法标准 随着分析工作对 样品消解要求的不断提高 越来越多的分析工作者都开始重视m a e 的应用 厦门大学理学硕士学位论文 烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的g c e l m s 分析方法研究与应用 1 2 1 7