超高效液相色谱质谱法测定水中除草剂的残留量
丛梅梅1, 刘思洁2     
1. 吉林省通化市疾病预防控制中心;
2. 吉林省疾病预防控制中心
摘要: 目的 建立超高效液相色谱串联质谱法同时测定水中多种除草剂残留量的检测方法。方法 水样经Oasis HLB柱净化浓缩, 用乙睛洗脱, 采用1.7 μm的C18色谱柱, 用乙腈和甲酸(0.1%)水为流动相, 进行线性梯度洗脱, 并在色谱质谱条件下进行检测。结果 该方法检测30种除草剂, 加标回收率为76.2%~101.3%%, 相对标准偏差(RSD)为3.2%~9.3%之间(n=6), 最低检测限(LOQ)在0.1~1.0 μg/L间, 线性范围在0.0~200 μg/L之间。结论 该方法操作简便, 快速准确, 提高了样品检出灵敏度, 能同时检测30种除草剂的残留量。
关键词: 超高效液相色谱串联质谱          除草剂残留    
Determination of Residual Content of Herbicides by the Method of Ultra-high Performance Liquid Chromatography-mass Spectrometry
Cong Meimei1, Liu Sijie2     
Abstract: Objectives To establish a method for detecting the residual content of several kinds of herbicides in water using ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry. Methods Water sample was purified and concentrated by Oasis HLB column and then eluted by acetonitrile. The determination by chromatography-mass spectrometry was performed on 1.7 μm C18 column, using acetonitrile, formic acid(0.1%) and water as mobile phase in linear gradient elution. Results The method can detect 30 kinds of herbicides. The spiked recovery rate varied in the range from 76.2% to 101.3%, with relative standard deviation in the range of 3.2% to 9.3% (n=6). The limit of operation was 0.1~1.0 μg/L with the linear range varying in the range of 0.0 to 200 μg/L. Conclusions The method is sensitive, specific and simple in operation. It can detect the residual content of 30 kinds of herbicides at the same time.
Key words: herbicide residue     water     UPLC-MS/MS    

目前我国除草剂残留检测方法多采用气相色谱法[1]、气相色谱—质谱法[2]、液相色谱法[3]、液相色谱—质谱法[4],大部分方法都只是涉及对粮食类中的除草剂进行检测,并不适合水中多种类多组分除草剂残留量的检测,本实验采用超高效液相色谱—质谱(UPLC-MS/MS)法对水样中多组分除草剂残留量进行测定,能同时检测30种除草剂的残留量。

1 材料与方法 1.1 主要仪器与试剂

超高效液相色谱仪(ACQU ITY Waters公司);三重四级杆质谱仪,配电喷雾离子源(QUATTRO PREMIER Waters公司)氮吹仪;Oasis HLB固相萃取柱:60 mg,3 mL。

30种除草剂标准品:西码通、敌草净、西码津、嗪草酮、扑草净、特丁津、莠去津、异丙净、特丁净、阿特拉通、苄嘧磺隆、噻吩磺隆、甲磺隆、醚苯磺隆、氟磺隆、氯嘧磺隆、咪唑烟酸、甲氧咪草烟、咪唑乙烟酸、灭草喹、咪草酸酯、异乐灵、二甲戊乐灵、氨磺乐灵、敌稗、异丙甲草胺、丁草胺、双氯磺草胺、2,4-滴、绿麦隆均购于Dr. Ehrenstorfer Gmbh公司,纯度>95%。

试剂:甲酸、甲醇、乙腈(均为色谱纯);盐酸(分析纯)。

1.2 标准配制

1.2.1 单一标准储备溶液

准确称取每种除草剂5.00 mg于50 mL棕色容量瓶中,用乙腈溶解并定容,此单一标准储备液浓度为除草剂100 μg/mL,于4℃条件下可保存1个月。

1.2.2 混和标准储备溶液

根据30种除草剂在仪器上的灵敏度,分别吸取一定体积的30种除草剂单一标准储备溶液,用乙腈稀释,配制成0.0~200.0 μg/L不同浓度的混合标准工作液。

1.3 分析方法

1.3.1 样品处理

首先按3 mL甲醇、3 mL去离子水的顺序对Oasis HLB固相萃取柱进行活化处理。然后,取水样200 mL,以2 mL/min的流速通过活化好的Oasis HLB固相萃取柱(若水样浑浊,则用中速定性滤纸过滤。清洁水样则直接过Oasis HLB固相萃取柱。),弃去流出液。水样过完后, 抽中空1 min,最后用5 mL乙睛洗脱, 收集洗脱液,氮气吹至干后用乙腈定容至1.0 mL,待测。

1.3.2 样品分析条件 1.3.2.1 超高效液相色谱条件

色谱柱Waters ACQU ITY UPLCTM BEH C18柱(2.1 mm×100 mm 1.7 μm);柱温:30℃;样品温度:20℃;进样体积:10 μL。流动相A为含0.1%(体积分数)甲酸水溶液,流动相B为乙腈,按比例混合进行洗脱;流速:0.4 mL/min。梯度洗脱程序:0~10 min,流动相A比例由80%线性变化至25%;10~11 min,流动相A比例由25%线性变化至10%;11~12 min,流动相A比例保持10%;12~15 min,流动相A比例由10%线性变化至80%;15~30 min,流动相A比例保持80%。

1.3.2.2 质谱条件离子源

电喷雾电离(ESI);离子化模式:ESI+ESI-;源温度:110℃;毛细管电压:3.5 kV;光电倍增器电压:650V;脱溶剂温度:350℃;脱溶剂气流量(氮气):550 L/h:碰撞气氩气:350 L/h;锥孔气流:50 L/h。采用多反应监测扫描模式,各种除草剂的质谱采集参数见表 1

表 1 除草剂的质谱优化条件
名称保留时间(min)母离子/子离子锥孔电压(V)碰撞电压(eV)名称保留时间(min)母离子/子离子锥孔电压(V)碰撞电压(eV)
西码通1.43198.2 /124.24020敌草净2.34214.2 /172.24018
西码津3.00202.2 /132.04020嗪草酮3.35215.2 /187.34020
扑草净4.29242.2 /158.14025特丁津5.70230.2 /174.24015
莠去津4.17216.2/174.24018异丙净5.37256.3/144.14028
特丁净4.37242.2/186.14020阿特拉通20.5212.2/170.14018
苄嘧磺隆5.25411.1/149.03022甲磺隆3.73382.1/167.12216
醚苯磺隆4.03402.1/141.12721噻吩磺隆3.47388.1/167.03020
氟磺隆6.05420.1/141.02720氯嘧磺隆6.38415.1/186.02518
咪唑烟酸1.41262.2/217.34020甲氧咪草烟1.59306.3/261.34018
咪唑乙烟酸2.34290.3/245.34020灭草喹3.12312.2/270.34016
咪草酸酯2.61289.3/229.34020异乐灵11.07310.3/226.23018
二甲戊乐11.6682.3 /212.33015氨磺乐灵10.91344.4/283.53020
敌稗5.50218.2 /162.13515异丙甲草胺7.17284.3 /176.2920
丁草胺10.01312.3 /238.22510双氯磺草胺5.43406.2 /161.03523
2, 4-滴4.73219.0/160.82815绿麦隆5.86213.1/71.73020

1.4 最低检测线、精密度、加标回收率

在最佳的色谱和质谱条件下,除草剂空白基质加标,重复测定6次以10倍信噪比确定最低检测限;在空白水样品中,根据30中除草剂在仪器上的灵敏度,在5倍最低检测限(LOQ)浓度水平做添加回收实验和精密度实验,按上述实验条件处理后,然后上机测定。每个样品测定6次,测定样品的加标回收率、相对标准偏差。

2 结果与讨论 2.1 线性范围与检测限

配制浓度为0.0~200 μg/L系列30种除草剂的混合标准溶液。以各组分浓度x(μg/L)为横坐标,被测组分的峰面积y为纵坐标,绘制标准曲线,其相关系数(r)均大于0.99;30种除草剂的浓度在0.0~200 μg/L范围内均具有较好的线性关系,(LOQ)为0.1~1.0 μg/L(表 2)。

表 2 多种除草剂的加标浓度、平均加标回收率、标准偏差和最低检测限(n=6)、回归方程、相关系数
名称添加浓度(μg/L)回收率(%)RSD(%)n=6LOQ(μg/L)回归方程相关系数
西码通0.585.66.10.1Y=1328.45x+739.1590.993
敌草净0.587.95.80.1Y=8537.29x+9811.020.996
西码津0.598.24.60.1Y=2045.11x+1643.200.998
嗪草酮5.083.14.21.0Y=4369.38x+1457.230.993
扑草净0.5101.33.80.2Y=10569.1x+11284.80.997
特丁津2.578.48.40.5Y=11634.2x+10895.70.998
莠去津1.092.83.90.1Y=7729.05x+6549.580.999
异丙净2.589.65.10.5Y=3321.41x+1965.340.998
特丁净0.592.03.50.1Y=10559.6x+18579.30.996
阿特拉通2.585.75.30.5Y=9376.13x+6539.010.993
苄嘧磺隆0.593.64.70.1Y=984.664x+740.7250.999
噻吩磺隆0.593.03.30.1Y=1328.23x+739.2260.996
甲磺隆0.595.24.10.1Y=2337.02x+1841.480.992
醚苯磺隆0.579.75.90.1Y=896.237x+768.9640.998
氟磺隆0.585.16.30.1Y=256.487x+137.1490.994
氯嘧磺隆0.582.85.70.1Y=374.562x+255.1390.993
咪唑烟酸0.585.25.80.1Y=136.884x+89.75220.997
甲氧咪草烟0.588.34.70.1Y=24857.9x+52768.40.998
咪唑乙烟酸0.590.35.50.1Y=18759.6x+17248.10.999
灭草喹0.594.56.00.1Y=18096.5x+13846.20.993
咪草酸酯0.585.96.31.0Y=28304.5x+15804.80.999
异乐灵0.586.79.31.0Y=778.235x+485.8830.993
二甲戊乐灵5.086.47.21.0Y=4329.12x+2580.430.994
氨磺乐灵5.078.26.81.0Y=2256.72x+1706.020.993
敌稗5.093.75.91.0Y=3385.29x+2968.790.999
异丙甲草胺5.079.56.71.0Y=7364.51x+16734.20.996
丁草胺5.087.16.21.0Y=1744.34x+901.5560.994
双氯磺草胺5.085.67.01.0Y=1453.44x+984.5860.992
2,4-D5.088.28.21.0Y=1984.60x+1125.460.995
绿麦隆5.090.36.50.5Y=7318.29x+5749.110.992

2.2 精密度与加标回收率

30种除草剂的加标回收率为76.2%~101.3%,相对标准偏差(RSD)3.2%~9.3% (n=6;表 2)。

2.3 标准品定性定量离子对确定

配制1.0 μg/mL的单个标准溶液,以流动注射泵连续进样,在电喷雾正离子模式下进行全扫描,找出准分子离子质谱峰,然后以准分子离子为母离子,对其子离子进行全扫描。每种除草剂选择两个响应信号稳定的子离子作为特征子离子,选择灵敏度较高的离子对为定量离子,并优化得到每种除草剂的母离子和子离子所需的最佳锥孔电压和碰撞能量。最后,以多反应监测(MRM)方式对各种除草剂进行扫描,找到并优化质谱条件(表 1)。

2.4 液相分离条件确定

采用1.7 μm颗粒径固定相的色谱柱,可以减少基质的干扰。实验分别采用甲醇—水、乙腈—水、乙腈—甲酸水(0.1%体积分数)、甲醇—甲酸水(0.1%体积分数)作为流动相[5],分别进行等度(0.8 :0.2比例)和梯度洗脱,考察30种除草剂分离情况,以甲醇—甲酸水(0.1%体积分数)、乙腈—甲酸水(0.1%体积分数)作为流动相体系基线最为平稳,由于样品的多样性和相近性,等度洗脱很难完全将被测样品分离,以甲醇—甲酸水(0.1%体积分数)作为流动相的灵敏度不如乙腈—甲酸水(0.1%体积分数)高,最后经反复实验确定乙腈—甲酸水(0.1%体积分数)作为流动相进行梯度洗脱。采用乙腈—甲酸水(0.1%体积分数)做流动相可以改善色谱峰的形态,提高离子化效率[6]。以柱温30℃、0.4 mL/min流速进行梯度洗脱,并优化得到最佳的梯度洗脱程序。

2.5 洗脱液及洗脱体积的选择

实验分别用乙腈、甲醇、甲醇—甲酸水(0.1%体积分数)、乙腈—甲酸水(0.1%体积分数)作洗脱液进行样品加标回收试验,结果表明上述洗脱液的洗脱效率均较好。考虑到标准工作液定容介质是乙腈,为保持一致性,选择乙腈作为洗脱液。本实验分别选用乙腈3、5、7 mL洗脱,经测试结果表明,用乙腈3 mL洗脱时,除草剂的回收率为33.4%~48.7%,用5 mL乙腈洗脱时,除草剂的回收率为76.2%~101.3%,用7 mL乙腈洗脱时,除草剂的回收率也在76.2%~101.3%之间,回收率变化不大,故选择5 mL乙腈进行洗脱。

3 结论

本实验建立了超高效液相色谱—质谱法测定水中多组分除草剂残留量的检测方法。实验结果表明,30种除草剂的加标回收率在76.2%~101.3%之间,相对标准偏差(RSD)在3.2%~9.3%之间(n=6),最低检测限在0.1~1.0 μg/L之间,线性范围在0.0~200 μg/L,满足对水中除草剂残留量的检测要求。本方法操作简便,快速准确,提高了样品检出灵敏度,能同时检测30种除草剂的残留量。

参考文献
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中国疾病预防控制中心主办。
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丛梅梅, 刘思洁
Cong Meimei, Liu Sijie
超高效液相色谱质谱法测定水中除草剂的残留量
Determination of Residual Content of Herbicides by the Method of Ultra-high Performance Liquid Chromatography-mass Spectrometry
环境卫生学杂志, 2013, 3(2): 129-131, 135
Journal of Environmental Hygiene, 2013, 3(2): 129-131, 135

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