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饮用水非常规监测项目中，乐果、灭草松、呋喃丹和2, 4-滴农残检测目前的标准检测方法GC、GC-MS操作复杂，分析时间长，有的需要衍生，方法峰形不好或者检出限太高，不能满足限量的需求[1]；微囊藻毒素[2]和丙烯酰胺[3]也普遍存在不能准确定性，灵敏度和重现性差、预处理繁琐等缺陷。超高效液相色谱—质谱(UPLC-MS)具有灵敏度好、分析时间短、选择性好等优势[4]，对提高分析测试能力和加强对各地饮用水卫生状况的分析评价，及时发现饮用水卫生安全性问题具有重要意义。
1 材料与方法 1.1 仪器与试剂超高效液相色谱—质谱，Waters；ACQUITY；UPLC/TQ-3。
丙烯酰胺、微囊藻毒素(LR)、莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹和2，4-滴(标准品分别购于国家标物中心)。甲醇(CH3OH)：色谱纯；乙腈(CH3CN)：色谱纯；甲酸(HCOOH)：色谱纯；高纯水。
1.2 测定条件 1.2.1 液相色谱仪条件测定莠去津、乐果、呋喃丹、2.4-滴和灭草松：色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18(1.8 μm，2.1 mm×100 mm)；乙腈:水(0.1%甲酸)=40 :60；测定丙烯酰胺：色谱柱：ACQUITY UPLC HSS T3(1.8 μm，2.1 mm×100 mm)；乙腈:水(0.1%甲酸)=80: 20；微囊藻毒素：色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18(1.7μm，2.1 mm×50 mm)；乙腈:水(0.1%甲酸)=80 :20；柱温：40℃。
1.2.2 质谱仪器操作条件本方法采用电喷雾三重四级杆串联质谱多反应监测模式进行扫描，各化合物监测离子对、电离电压及碰撞能量见表 1。电离方式：ESI；采集方式：MRM；离子源温度：110℃；脱溶剂温度：400℃；脱溶剂气流量：600 L/h；锥孔反吹气流量：50 L/h。
| 条件 项目 | 毛细管电压/ kV | 锥孔电压/ V | 提取电压/ V | 离子对及其碰撞能量/ V |
| 莠去津(EI+) | 3.5 | 40 | 3.0 | 216＞174.3(20)，216＞133.8(20) |
| 乐果(EI+) | 2.5 | 20 | 2.0 | 229.9＞198.9(5)，229.9＞171.0(5) |
| 灭草松(EI-) | 2.5 | 30 | 3.0 | 239.1＞131.9(30)，239.1＞196.9(25) |
| 呋喃丹(EI+) | 2.5 | 30 | 3.0 | 244.1＞106.8(25)，244.1＞144.8(25) |
| 2.4-D (EI-) | 2.5 | 35 | 3.0 | 218.9＞160.8(15)，218.9＞124.8(25) |
| 丙烯酰胺(EI+) | 3.0 | 35 | 3.0 | 72.1＞55.1(10)，72.1＞44.1(10) |
| 微囊藻毒素(LR) (EI+) | 3.5 | 30 | 3.0 | 996.3＞135(53)，996.1>213 (54) |
1.3 标准曲线配置
准确称取莠去津13.60 mg、乐果16.76 mg、灭草松11.07 mg、呋喃丹11.30 mg和2.4-滴13.13 mg 5种农残标准品，分别用甲醇溶解，并定容至100 mL，其中呋喃丹极性稍大，用甲醇:水=80 :20溶解并定容。使其质量浓度分别为：136.0、167.6、110.7、113.0和131.3 mg/L，置-20℃冰箱保存。移取1.0 mL置100 mL容量瓶中，用甲醇定容，做为中间使用液。分别移取莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹和2.4-滴5种农残标准品中间使用液10、30、30、30和40 μL到10 mL容量瓶中，使标准系列中，莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹和2.4-滴5种农残标准品的质量浓度是1.36、5.03、3.32、3.39和5.25 μg/L。分别移取农残混标0、0.50、1.0、2.5和5.0 mL甲醇定容至5.0 mL，做标准曲线。
准确称取丙烯酰胺标准品0.01623 g于50 mL容量瓶中，甲醇定容，质量浓度为324.6 mg/L，置-20℃冰箱保存。移取1.0 mL上述溶液置100 mL容量瓶中，用甲醇定容，作为中间使用液。取30 μL中间使用液于10 mL容量瓶中，使丙烯酰胺的最终质量浓度为9.75 μg/L，用流动相(见1.2.1) 定容。分别取此溶液0、0.50、1.0、2.5和5.0 mL，用流动相(见1.2.1) 定容至5.0 mL，做标准曲线。
取20 μg/mL的微囊藻毒素标准溶液25 μL到10 mL容量瓶中，配置微囊藻毒素标准使用液50 μg/L，甲醇定容。分别取0、0.50、1.0、2.5和5.0 mL流动相(见1.2.1) 定容至5.0 mL，做标准曲线，待上机测定。
1.4 样品采集及分析取生活饮用水样1.0 mL，经0.22 μm水相滤膜过滤。将经过滤的样品溶液10.0 μL注入液相色谱—质谱系统中，分别利用优化过的色谱和质谱条件，测定莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹和2.4-滴5种农残和丙烯酰胺、微囊藻毒素定量离子的峰面积，根据标准曲线得到水样中待测成分的质量浓度，平行测定2次。
2 结果 2.1 方法线性关系及检出限按照1.3配置各个化合物的标准曲线，各取10.0 μL进样，根据结果绘制线性方程。同时，以3倍的信噪比(S/N=3) 的溶液质量浓度做为检出限(表 2)，计算结果低于国家标准限量。
| 项目 | 线性方程 | 相关系数 | 检出限/(mg/L) | 标准限值/(mg/L) |
| 莠去津 | y=2 968 988x-3 536.26 | 0.999 9 | 0.000 01 | 0.002 |
| 乐果 | y=321 93.1x+2 860.55 | 0.999 8 | 0.000 01 | 0.08 |
| 灭草松 | y=1 056.6x+1 113.86 | 0.999 5 | 0.000 1 | 0.3 |
| 呋喃丹 | y=7 0710.7x+2 104.57 | 0.999 9 | 0.000 03 | 0.007 |
| 2.4-滴 | y=786.906x+1 136.29 | 0.999 8 | 0.000 3 | 0.03 |
| 丙烯酰胺 | y=1 345.73x+7 275.09 | 0.999 3 | 0.000 05 | 0.000 5 |
| 微囊藻毒素 | y=1 052.43x+986.62 | 0.999 1 | 0.000 1 | 0.001 |
在此优化过的色谱和质谱条件下, 7种化合物的分离度较好, 分离速度较快, 其保留时间均在4.0 min以内(图 1)。
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| 图 1 7种化合物的TIC及选择离子流图谱 |
2.2 方法精密度
在未检出的城市末梢饮用水水水样中，分别按低中高浓度加入标准溶液使莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹、2.4-滴、丙烯酰胺和微囊藻毒素的质量浓度分别为标准曲线(见1.3) 最大点浓度的20%、50%和90%，其日内5次重复测定的相对标准偏差范围在0.59%~7.15%之间(表 3)。
| 项目 | 浓度/(μg/L) | RSD/% | 浓度/(μg/L) | RSD/% | 浓度/(μg/L) | RSD/% |
| 莠去津 | 0.27 | 3.52 | 0.68 | 2.56 | 1.22 | 0.86 |
| 乐果 | 1.01 | 2.15 | 2.52 | 2.01 | 4.53 | 0.59 |
| 灭草松 | 0.66 | 4.03 | 1.66 | 3.22 | 2.99 | 1.36 |
| 呋喃丹 | 0.68 | 3.56 | 1.69 | 1.36 | 3.05 | 1.02 |
| 2.4-滴 | 1.05 | 2.65 | 2.63 | 1.95 | 4.72 | 1.61 |
| 丙烯酰胺 | 1.95 | 7.15 | 4.88 | 4.56 | 8.78 | 3.02 |
| 微囊藻毒素 | 10 | 2.43 | 25 | 1.63 | 40 | 1.16 |
2.3 方法回收率
在未检出的城市末梢饮用水水水样中，分别按标准曲线(见1.3) 最大点浓度的20%、50%和90%加入低中高质量浓度的莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹、2.4-滴、丙烯酰胺和微囊藻毒素标准溶液，上机测定，计算其回收率(表 4)。
| 项目 | 加入浓度/(μg/L) | 回收率/% | 加入浓度/(μg/L) | 回收率/% | 加入浓度/(μg/L) | 回收率/% |
| 莠去津 | 0.27 | 88.6 | 0.68 | 96.3 | 1.22 | 102.3 |
| 乐果 | 1.01 | 93.2 | 2.52 | 98.6 | 4.53 | 99.3 |
| 灭草松 | 0.66 | 90.3 | 1.66 | 93.5 | 2.99 | 91.2 |
| 呋喃丹 | 0.68 | 91.5 | 1.69 | 95.7 | 3.05 | 95.0 |
| 2.4-D | 1.05 | 84.3 | 2.63 | 89.6 | 4.72 | 90.2 |
| 丙烯酰胺 | 1.95 | 81.0 | 4.88 | 83.6 | 8.78 | 88.9 |
| 微囊藻毒素 | 10 | 86.7 | 25 | 92.5 | 40 | 93.1 |
2.4 实际水样的测定
对41份水样进行了莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹、2.4-滴、丙烯酰胺和微囊藻毒素的含量测定，结果均小于检出限。
3 讨论 3.1 色谱条件的选择UPLC采用的色谱填料粒径为1.7 μm，与常规的5 μm的C18色谱柱相比较，能获得更大的比表面积，使柱效显著提高，减少分离时间，并且其流速在0.2~0.4 mL/min之间，与电喷雾离子化方式相匹配。
色谱柱是分离系统的心脏，相对于HSS T3来说，Waters的BEH C18是一个通用性很强的柱子，5种混合农药残留选此柱子进行分析，均能达到基线分离，流动相加0.1%甲酸是为了防止峰形拖尾。经常用于分离瘦肉精和三聚氰胺等含碱性基团的HSS T3柱子，用于分离同样具有碱性基团的丙烯酰胺，效果较好。丙烯酰胺和微囊藻毒素在液质上离子化效率不好，因此标准溶液用流动相配置，用加甲酸的流动相进行调谐和分离，便于提高离子化效率。微囊藻毒素是分子量相对较大的化合物，选用BEH C18柱子，流动相中加入适量甲酸可增强ESI+的灵敏度。本文对比了流动相中不同甲酸含量(V/V分别为0%、0.05%、0.10%和0.20%)对灵敏度的影响，随着甲酸百分浓度的升高，色谱峰的峰形较之前的对称、尖锐，能显著提高分析灵敏度。综合考虑，选择和0.20%甲酸效果基本一致的0.10%甲酸作为流动相。相对于甲醇来说，使用乙腈作为流动相，其中灭草松和莠去津的拖尾现象得到了改善。同时选择40℃的柱温有利于多项目分离过程中提高分离度。
3.2 质谱条件的选择根据各个化合物的分子结构，选择EI+或者EI-做为电离化模式，先调谐找到母离子，再通过全扫描方式，优化毛细管电压，锥孔电压，RF电压，脱溶剂温度，脱溶剂气流量等条件的优化，使其信号最强，离子化效率达到最高。再使用Daughter方式选择特征离子，逐步加大碰撞能量，选用丰度较大的两个子离子作为定量和定性离子，确定其最佳碰撞能，使其获得最大的灵敏度。
4 结论非常规项目的监测有利于了解居民生活饮用水水质卫生状况，分析水源性疾病发生和变化情况，及时报告和调查处理饮用水污染健康危害事件，切实维护人民群众健康权益，采取有效措施控制和处置供水卫生安全隐患。
本文建立的饮水中莠去津、乐果、灭草松、呋喃丹、2.4-滴、丙烯酰胺和微囊藻毒素检测方法，灵敏度高、快速、准确，可应用于水质非常规项目检测或者应对突发事件水质污染检测。
| [1] | 郭忠, 段江平, 王妍妍, 等. 液相色谱串联质谱法直接进样测定生活饮用水中呋喃丹、莠去津、灭草松和2, 4-滴[J]. 中国卫生检验杂志, 2013, 23(5): 1132–1134. |
| [2] | 金玉娥, 汪国权, 马佳鸣, 等. 高效液相色谱-串联质谱法同时测定水产品中7种微囊藻毒素[J]. 环境与职业医学, 2012, 29(6): 343–346. |
| [3] | 程雷, 郑炎夏, 徐虹, 等. 固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定食品中的丙烯酰胺[J]. 分析检测, 2013, 33(2): 231–234. |
| [4] | 张晓梅, 张竹青, 黄文鹏. 超高效液相色谱串联质谱法同时测定水体中微囊藻毒素[J]. 中国卫生工程学, 2010, 9(3): 223–225. |