农药及残留成分

1、第十章农药及残留成分分析第十章农药及残留成分分析 1 概论 2 样品前处理技术及分析方法简 介 3 有机磷农药分析 4 有机氯农药分析 5 氨基甲酸酯的分析 1 概述概述 农药：指具有预防、消灭、或者控制危害农 业、林业的病、虫、草、鼠和其他有害生物以 及能调节植物、昆虫生长的化学合成或者来源 于生物、其他天然物质的一种或多种物质的混 合物及其制剂 农药残留：农药使用后残存于生物体、农 副产品和环境中农药原体、有毒代谢物、降 解物和杂质的总成 残留量：一般情况下主要指农药原体的残 留量和具有比原体毒性更高或相当毒性的降 解物的残留量 杀虫剂、杀螨剂、杀鼠剂、杀软体动物剂、 按用途 杀菌剂、杀线

2、虫剂、除草剂、植物生长剂 农药分类 按来源：矿物农药、生物源农药、化学合成农药 有机磷(膦)、有机氯、氨基甲酸酯、醚类、 按化学结构 拟除虫菊酯、有机氮、有机硫、酰胺类、脲类 农药原药 乳化剂、浓乳剂、微乳剂、悬浮剂、可湿性粉剂、 农药产品 农药剂型 水剂、粉剂、粒剂、烟剂、油剂 农药制剂 原药和制剂分析常 农药分析 量分析 残留量分析微量分析 2 样品前处理技术及分析方法简样品前处理技术及分析方法简 介介 一、样品前处理技术一、样品前处理技术 固相萃取技术(SPE) 是一种被用来替代传统的液-液萃取和其 他一些基于吸附的样品纯化手段的分离技 术。 SPE SPE SPE 正相柱：硅胶、氧化铝

3、、硅镁吸附剂 反相柱：C18 分离柱 氰基键合相柱 离子交换柱 吸附树脂柱 固相微萃取技术(SPME) 利用待测物在基体和萃取相间的非均 相平衡使待测组分扩散吸附到石英纤维表 面的固定相涂层，待吸附平衡后，再与 GC 或HPLC里联用分离和测定待测组分 SPME与GC联用分析挥发性有机物 SPME与HPLC联用分析难挥发性有机 物 超临界萃取技术(SCF) 超临界流体：处于临界温度和临界压力的非 凝缩性的高密度流体 超临界萃取：处于超临界状态的流体为溶剂 对样品中待测组分进行萃取分离的方法 通常选取CO2为萃取剂：无毒、无臭、化学惰 性、环境友好、超临界条件温和 微波辅助萃取技术(MAE) 物

4、质的介电常数的绝对值越大，吸收 微波的能力越强。从而导致了不同的化学 物质吸收微波的能力不同 微波萃取时要求溶剂具有一定的极性、 对待测组分有较强的溶解能力、对后续测 定的干扰小 常用萃取剂：甲醇、乙醇、丙酮、乙酸、 甲苯、二氯乙烷、乙腈 压力液体萃取(PLE)和亚临界水萃取(SWE) 二者都是从固体基体中萃取有机污染物的 技 术，又称作加速溶剂萃取 凝胶渗透色谱(GPC) 溶质(被分离物质)相对分子质量的不同通 过 具有分子筛性质的凝胶，溶质中小分子物质 就 会进入凝胶微孔中，而大分子物质则直接通 过 凝胶颗粒的空隙流出色谱柱，从而分离小分 子 与大分子物质 加速溶剂萃取(ASE) 加速溶剂

5、萃取或加压液体萃取是在较高 的温 度和压力下用有机溶剂萃取固体或半固体 的萃 取技术 基质固相分散(MSPD) 固相萃取材料与样品一起研磨，使目标化合 物分散到固相中，然后装柱，再用不同的溶剂 淋洗杂质及洗脱目标物 分子印迹合成受体技术(MISR) 是制备合成受体的一项新技术，将拟被印迹 的分子与聚合物单体键合，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， 聚合物内部留下被印迹分子的印迹 免疫亲和色谱技术(IAC) 利用色谱的差速迁移理论，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， 实现样品分离 吹扫蒸馏 利用惰性气体进行

6、吹扫蒸馏，使农药或 其他 有机物质先挥发，动物油脂或植物提取物保 留 在分馏管的玻璃珠上，从而达到分离纯化 二、常用分析方法二、常用分析方法 气相色谱法(GC) 农药分子中含有磷、硫等原子，采用 电子 俘获检测器、火焰光度检测器、氮磷检 测器 等很容易检测出这些原子和含有这些原 子的 物质含量 气相色谱(GC)-质谱(MS)法 两者联用质谱当检测器，只需要一次 提取 1. 和一次检测即可 高效液相色谱(HPLC)-质谱(MS) 法 二者连用解决了热不稳定化合物分析的难题 薄层色谱(TLC)法 操作简单，快速等特点，但只能进行定 性和 半定量分析 传感器法 将传感器技术与农药免疫分析技术相结合而

7、 建立起来的，应用在痕量分析的有生物传感器和 固相传感器 原子吸收分光光度法 是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线(通常 是待测元素的特征谱线)的吸收作用来进行定量分 析的一种方法 吸光度的大小与原子化器中待测元素的原子浓 度成正比，由此可得出待测元素的含量 原子荧光光谱法 原子蒸气受具有特征波长的光照射后，其中 一些自由原子被激发跃迁到较高能态，然后活化回 到某一较低能态而发射出特征光谱的物理现象 当激发辐射的波长与产生的荧光波长相同时， 成为共振荧光，它是各种原子都有的特定的原子荧 光光谱，根据原子荧光强度的高低可测试样中元素 含量 紫外-可见分光光度法 用可见光源（400-760nm）测

8、定有色物质的方法 和用紫外光（200-400nm）源测定无色物质的 方法合并在一个仪器中的检测法 免疫法 利用抗原抗体反应检测标本中微量元素的方 法，任何物质只要能获得相应的特异性抗体，即可 用免疫测定进行检测 电游分离法 被检测物质在电场中，以缓冲液为介质，受正 极负极的吸引和排斥产生的移动速度不同，进而达 到分离的检测方法 速测卡法 胆碱酯酶专门催化乙酰胆碱的水解，靛酚乙酸 酯在胆碱酯酶的催化作用下迅速水解生成靛酚(蓝 色)和乙酸，只要有微量的有机磷存在可强烈抑制 蓝色产物的产生，根据肉眼看蓝色的深浅来判断农 药的残留 3 有机磷农药分析有机磷农药分析 一、有机磷农药中毒的机理一、有机磷农

9、药中毒的机理 有机磷进入人体，磷酰基与酶的活性部分紧密 结合，形成磷酰化胆碱酯酶，丧失分解乙酰胆碱 的能力，导致乙酰胆碱大量积蓄并抑制仅有的乙 酰胆碱酯酶活力，使中枢神经神经系统及胆碱能 神经过度兴奋，最后转入抑制和衰竭 有机磷农药分析实例有机磷农药分析实例 （一）敌百虫原药的鉴定与分析（一）敌百虫原药的鉴定与分析 化学名为O,O-二甲基-(2,2,2-三氯-1-羟基乙基)膦酸酯，水中溶解 度120g/L，可溶于苯、乙醇和大多数氯代烃，不溶于石油醚， 微溶于乙醚和四氯化碳。 高效液相色谱法测定敌百虫原药的含量 （1）测定原理 反相高效液相色谱 流动相：乙腈/水(用磷酸调水的pH=3) 紫外检测

10、器 ShimadzuvpODS不锈钢柱 外标法定量 （2）高效液相色谱操作条件 流动相：乙腈:水=15:85 (用磷酸调水的pH=3) 流量：1.0mL/min 柱温：30 检测波长：200nm 进样体积：5L 保留时间：敌百虫药11.0min （3）测定步骤 标样溶液的配制：0.2g敌百虫标样置于50mL 容量瓶中，10mL乙腈溶解，再用酸性水定容 试样溶液的配制： 0.2g敌百虫试样置于50mL 容量瓶中，10mL乙腈溶解，再用酸性水定容 测定：按照标样溶液、试样溶液、标样溶液 的顺序进行测定 （4）结果计算 2 1 1 2 2 1 1 1 2 . 100(10 1) . A A mg m

11、 A m p X A g p m 标样溶液中敌百虫峰面积的平均值 试样溶液中敌百虫峰面积的平均值 标样的质量, 试样的质量, 标样中敌百虫的质量分数,% 2. 碱解定氯法测定敌百虫原药的含量 （1）测定原理 （2）测定步骤 5050% 3050.51.0/ 20350.05/ 100 / 5(1+3)3 0.3 0.4250 mL CmLmol L mLmLmol L mLg L mLmL gmL 加入乙醇溶液 左右的恒温浴、静置加入碳酸钠溶液 加入水、硝酸银 3硫酸铁铵 加入硝酸溶液取出锥形瓶邻苯二甲酸二丁酯 硫氰酸铵标准溶 试样，置于锥形瓶中 试样溶解 液滴定 淡红色 5050% 750.

12、51.0/10min 0 3 0.3 0.4250 mL mLmLmol L mLmL mL mL gmL 加入乙醇溶液 加入硝酸溶液加入碳酸钠溶液恒温冰水浴维持 加入4水、10硝酸银标准溶液 3硫酸铁铵溶液 取出锥形瓶邻苯二甲酸二丁酯硫氰酸铵标准溶液滴定 空白测定：试样，置于锥形瓶中 试样溶解 淡红色 （3）结果计算 13 1 241 122 2 1 2 3 4 1 1 2 2 2 () 0.2574 1.01 100 (102) cmol L cmol L VmL Vm cVc V L VmL VmL mg cV m m c V X m 硝酸银标准溶液的浓度， 硫氰酸铵标准溶液的浓度， 滴

13、定试样时加入硝酸银标准溶液的体积， 滴定试样时加入硫氰酸铵标准溶液的体积， 滴定空白溶液时消耗硝酸银标准溶液的体积， 滴定空白溶液时消耗硫氰酸铵标准溶液的体积， 试样质量，空白试 3 0.25741.00() 1.000 1.01 g mLc AgNO mol L 样质量， 与硝酸银标准滴定溶液 相当的以克表示的敌百虫的质量 校正系数。 3. 敌百虫原药酸度的测定 （1）测定步骤 12g试样，置于250mL锥形瓶中，加入 50mL水，试样溶解后加入甲基红指示剂，用 氢 氧化钠标准溶液滴定，同时做空白试验 （2）计算结果 1 2 12 1 () 0.049 100(103 g 0.0491.00

14、()1.000 ) cmol L VmL VmL m mLc NaOH mol L c VV X m 氢氧化钠标准滴定溶液的浓度, 滴定试样溶液消耗氢氧化钠标准溶液的体积， 滴定空白溶液消耗氢氧化钠标准溶液的体积， 试样质量， 与氢氧化钠标准滴定溶液 相当的以克表示的硫酸的质量 （二）甲基对硫磷原药溶液（二）甲基对硫磷原药溶液（80%）的测定）的测定 （1）测定原理 气相色谱分离和鉴定：p, p-DDE为内标物， 氢火焰离子检测器，1.5%SE30和1.5%OV-210 混合柱 （2）色谱柱的制备 固定液的涂渍、色谱柱的填充、色谱柱的老化 （3）气相色谱操作条件 1801025-35(min)

15、 2103035(min) 300400(min)250 1.0 0.22 12 ,1.6 1.9 CmL CmL mLC L p pDDE S 柱室：载气： 温度 汽化室： 气体流量 氢气： 空气：检测器： 甲基对硫磷： 对硝基苯酚： 进样体积：相对保留时间 ： 甲基异构体： (4)测定步骤 标样溶液的配制：甲基对硫磷标样0.12g置于 30-50mL具塞玻璃瓶中，用移液管加入20mL内标 溶液，摇匀 试样溶液的配制：含约0.12g甲基对硫磷试样 置于具塞玻璃瓶中，用同一移液管加入20mL内 标溶液，摇匀 按照标样溶液、试样溶液、试样溶液、标样 溶液的顺序进行分析 （5）结果计算 1 21

16、3 1 2 1 2 2 100(104) r r rmp X rm mg mg p 标样溶液中，甲基对硫磷与内标物峰面积比的平均值 试样溶液中，甲基对硫磷与内标物峰面积比的平均值 标样质量, 试样质量, 标样中甲基对硫磷的质量分数。 （三）粮、菜、食用油中有机磷农药残量的（三）粮、菜、食用油中有机磷农药残量的 测定测定 测定原理 食品中残留的有机磷农药经有机溶剂 提取、净化、浓缩后，注入气相色谱仪， 进行色谱分离，火焰光度检测器检测，比 较试样及标准品的色谱峰面积或峰高，计 算出有机磷农药的残留量 2. 有机磷农药标准的配置 u有机磷农药标准储备液：分别准确称取敌敌 畏、乐果、对硫磷、马拉硫磷

17、、甲拌磷、稻瘟 净、倍硫磷、杀螟硫磷及虫蜗硫磷各10mg， 分别置于100mL容量瓶中，用丙酮或二氯甲烷 溶解并定容，储备于冰箱中备用 u有机磷农药标准混合液：用丙酮或二氯甲烷 将标准储备液稀释成两组标准混合液，第一组 敌敌畏、乐果、对硫磷、马拉硫磷、甲拌磷含 量1.0g/mL，第二组稻瘟净、倍硫磷、杀螟硫 磷及虫蜗硫磷含量2.0g/mL u有机磷农药系列标准混合溶液：分别吸取 两组有机磷农药混合液0.00、0.20、0.40、 0.60、0.80、1.00mL于两组6个10mL容量瓶 中，用丙酮或二氯甲烷定容，第一组中含 敌敌畏、乐果、对硫磷、马拉硫磷、甲拌 磷浓度依次为0.00、0.20、

18、0.40、0.60、0.80、 1.00g/mL，第二组稻瘟净、倍硫磷、杀螟 硫磷及虫蜗硫磷浓度依次为0.00、 0.40、 0.08、0.12、0.16、0.20g/mL 色谱条件 u 色谱柱:玻璃珠，具有相应的固定液、担体、固定相 u 温度：进样口220，检测器240 ，柱温180 u 气体流速(mL/min)：载气80、空气50、氢气180 4. 测定步骤 （1）样品处理（提取、净化、浓缩） u 蔬菜 10- - mL0.5 35 2 g h mL mL 称取于具塞锥形瓶中加入30 100g无水碳酸钠 0.2 0.8mL加入活性炭 剧烈振摇70二氯甲烷电动振荡过滤 二氯甲烷洗涤残渣 准确

19、量取滤液自然挥发移入具塞刻度试管 蔬菜切碎混匀 定容至 2010 mL0.5 15 2 g h mLK D mL 过目筛、混匀称取于具塞锥形瓶中 加入0.5g中性氧化铝 20二氯甲烷电动振荡过滤 滤液直接进样加30mL二氯甲烷 振摇过滤量取滤液浓缩器 磨碎样品 如农药残留量过低 定容至 u粮食 u 植物油 50 101min1 30 10050g/ 5 mL mLh mL mLL g 丙酮分次溶解 加水旋转振摇静置弃去油层 二氯甲烷 倒入另一分液漏斗硫酸钠 二氯甲烷层移至蒸发皿振摇 静置分层丙酮水溶液二氯甲烷再次提取合并二氯甲烷层 二氯甲烷洗涤残渣 在具塞刻 自然挥发 混匀试样置于分液漏斗中

20、上层清夜 无水 5 2 1g mL mL g g 度试管中定容至 二氯甲烷洗涤残渣至分液漏斗中 振摇静置、分出二氯甲烷层 二氯甲烷再次提取 在具塞刻度试管中定容至10 无水碳酸钠 中性氧化铝、0.2 活性炭 过滤过滤 少量水 滤液进样 （2）测定 将各浓度的两组标准混合液分别注入气相色 谱仪中，在各组色谱条件下进行气相分析，以峰 高为纵坐标，农药浓度为横坐标分别绘制各标准 有机磷农药的标准曲线。同时取样注入气相色谱 仪中，测得峰高查出相应的含量 5. 结果计算 定性分析：保留时间定性 定量分析：试样中各有机磷农药含量 1 2 2 1 1000 (10 15) 1000 1000 ng g Xm

21、g m m m m L m L X 试样中有机磷农药含量， 进样体积中各有机磷农药含量， （由相应标准曲线上查得） 进样体积()相当于试样的质量， 。 6. 注意事项 火焰光度检测器可同时分别测出各种有机磷农药 农药性质不同，担体和固定液的选择不同 本法是标准规定测定粮食、蔬菜、食用油等食品 中一些农药的方法 本法最低检出量为0.1-0.3ng 有机磷农药的气相色谱（图10-4） 4 有机氯农药分析有机氯农药分析 一、有机氯农药中毒机理一、有机氯农药中毒机理 氯苯结构稳定、难降解，通过生物富 集和食物链的作用进入人体的有机氯农药 能在肝、肾、心脏等组织中蓄积 二、有机氯农药的分析实例二、有机氯

22、农药的分析实例 （一）气相色谱法（一）气相色谱法 1. 测定原理 有机氯农药经处理后用气相色谱法测 定，与标准比较定量，用电子捕获检测器 测定出六六六和DDT；不同异构体和代谢 物可同时分别测定 2. 农药标准溶液的配置 u农药标准品：六六六(-HCH;-HCH;-HCH;-HCH) 纯度99%, DDT(p,p-DDE) u标准储备液: 分别准确称取-HCH;-HCH;-HCH;- HCH和p,p-DDD, p,p-DDE, p,p-DDT 各10mg,溶于 苯中，再分别动容于100mL容量瓶中，储备于冰箱中 uHCH与DDT混合标准工作液：吸取各标准储备液于 同一容量瓶中，以正己烷定容 3

23、. 色谱条件 u 检测器：氚源电子捕获检测器 u 色谱柱：玻璃柱 u 温度：进样口195，检测器225 ，柱温 185 u 载气流速：110 mL/min 4. 测定步骤 （1）试样制备 谷类制成粉末，其制品制成匀浆；蔬 菜、水果及其制品、蛋品主壳制成匀浆； 肉品去皮筋后制成肉糜；鲜乳、食用油混 匀待用 （2）样品的提取、浓缩和净化 粮食(谷类) 20 0.5 5 15min 2 mL mL mL g GC 置于具塞锥形瓶盖塞滴水封严 加入石油醚电动振荡30min 浓缩近干过滤于旋转蒸发器 石油醚洗涤残渣移入具塞刻度试管 石油醚洗涤液并入试管加浓硫酸净化 石油醚稀释定容至振摇 离心 粉末试样

24、滤液 取上层溶液分析 蔬菜、水果及其制品 630 30min 5 20 + mL gmL m g 准确加入40mL丙酮置于具塞锥形瓶 加入5水盖塞滴水封严 电动振荡30min加氯化钠、摇匀准确加入石油醚 上层清液准确吸取30mL继续震荡 静置分层过滤到旋转蒸发器石油醚洗涤 浓缩近干石油醚洗涤液并入试管 移入具塞刻度试管石油醚稀释定容至 匀浆试样 洗液 滤液 0.5 15min mL L GC 加浓硫酸净化 振摇 离心 取上层溶液分析 食用油 0.5 15min 0.5 mL g GC 加石油醚溶于10mL刻度试管稀释定容 加浓硫酸净化振摇 离心 试样 取上层溶液分析 （3）测定 绘制标准曲线：

25、混合标准液2.0、4.0、6.0、 8.0、10.0L,分别进样，根据含量与对应的峰面 积(或峰高)绘制标准曲线 样品测定：吸取样品10.0L，进样，根据 峰面积或峰高在HCH与DDT各异构体的标准曲 线上查出相应的含量 5. 结果计算 （1）定性分析：根据样品与标准 HCH与DDT各 异构体在色谱保留时间进行定性 （2）定量计算 1 2 1 111 2 2 2 2 2 1 1000 (106) 1000 HCHDDT ng g mL AmV X AmV Xmg kg A A m m V VL 样品中，及其异构体或代谢物的单一含量， 被测试样中各组分的峰值（峰高或峰面积） 各农药组分标准的的峰

26、值（峰高或峰面积） 从标准曲线上查出的被测样液中各组分的单一含量， 被测试样的取样量， 被测样品净化后浓缩液的体积， 被测试样的进样体积，。 6. 注意事项 样品经处理后不能含有水分 各异构体必须各自做标准曲线 （二）薄层色谱法（二）薄层色谱法 1. 测定原理 HCH与DDT点样于薄层板上，在吸附 剂与展开剂之间连续的吸附于脱附，用硝 酸银显色后在紫外线照射后生成棕黑色斑 点，根据斑点与标准比较定性定量 2. 测定步骤 （1）提取：同气相色谱法 （2）净化 0.5min15min 101mLmL 浓缩加0.1mL浓硫酸盖上试管塞振摇 打开瓶塞放气振摇离心 提取液 上层清液 （3）测定 薄层板的制备4.5g氧化铝G、1mL10g/L硝酸银溶液及 6mL水，研磨至糊状，涂在玻璃板上，厚度为0.2mm， 100烘半小时，干燥器中保存 点样：底端2cm处标记为原点，点试样、HCH、DDT 标准使用液于薄层板 展开：点样的薄层板放入盛有展开剂的展开槽中，当 溶剂前沿距离远点10-12cm取出晾干 显色：在薄层板上喷硝酸银，紫外灯下显色 3.结果计算 （1