1、GC-MS法测定水中 有机氯农药,农药pesticide,用于预防、消灭或者控制危害农业、林业 的病、虫、草和其他有害生物以及有目的 地调节植物、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物质或者 几种物质的混合物及其制剂。 农药使用环境安全技术导则(HJ556-2010),农药发展的三个时代,从农药商品化的使用和发展来看，大致分为三个时代 天然药物时代19世纪中期，植物除虫菊、鱼藤、烟草 无机农药时代砷酸铅、砷酸钙、硫酸烟碱 有机合成农药时代1939年，瑞士化学家缪勒(1948年获得诺贝尔生理学与医学奖)合成了滴滴涕，DDT对多种重要的农业害虫的药效都超过了以往的天然杀虫剂，而且
2、，由于对病媒昆虫的突出防效，挽救了千万人的生命。从此，化学农药进入新的快速发展时期。,农药与环境,1962年，美国生物学家莱切尔卡逊女士出版了寂静的春天一书，引起了人们对化学农药使用的争论，唤醒了人们的环境保护意识。 农药对空气的污染 农药对水体的污染 近水道农药喷洒，下水道排水； 来自农药使用区域的径流； 不规范的处理农药容器； 清洗喷洒和贮存农药的设备或被农药污染的设备； 农药泄露；农药污染的土壤淋溶等。 农药对土壤的污染 -刘维屏.农药环境化学.北京：化学工业出版社.2005 .10,农药分类按组成成分,A 有机磷类 磷酸酯、一硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯、磷酰胺、硫代磷酰胺、焦磷酸酯 B
3、有机氯类 C 氨基甲酸酯类 N甲基氨基甲酸酯类、二甲基氨基甲酸酯 D 拟除虫菊酯类 光不稳定性拟除虫菊酯、光稳定性拟除虫菊酯 E 有机氮类 脒类、沙蚕毒类、脲类 F 有机氟类 G 无机杀虫剂 是以天然矿物质为原料的无机化合物 H 植物性杀虫剂 I 微生物杀虫剂 J 昆虫生长调节剂 K 昆虫行为调节剂,有机氯农药种类,有机氯农药主要分为以苯为原料和以环戊二烯为原料的两大类。 以苯为原料的包括六六六、滴滴涕和六氯苯等 以环戊二烯为原料的包括七氯、艾氏剂、狄氏剂 和异狄氏剂等 此外,以松节油为原料的莰烯类杀虫剂、毒杀芬和以萜烯为原料的冰片基氯也属于有机氯农药。 http:/ 脂溶性强，水中溶解度大多
4、低于1ppm； 氯苯架构稳定，不易为体内酶降解，在生物体内消失缓慢； 土壤微生物作用的产物，也象母体一样存在着残留毒性，如DDT经还原生成DDD，经脱氯化氢后生成DDE； 有些有机氯农药，如DDT能悬浮于水面，可随水分子一起蒸发。环境中有机氯农药，通过生物富集和食物链作用，危害生物； 对人的急性毒性主要是刺激神经中枢，慢性中毒表现为食欲不振，体重减轻，有时也可产生小脑失调、造血器官障碍等。文献报道，有的有机氯农药对实验动物有致癌性。,水中有机氯农药监测现状,美国EPA规定的水中129种“黑名单”物质中包括有机氯 农药17种：-六六六，-六六六，-六六六，-六六六，七 氯，艾氏剂，环氧七氯，-硫
5、丹， 4,4-DDE，狄氏剂，异狄氏剂，-硫丹，4,4-DDD，异狄氏醛，硫丹磺酸酯，4,4-DDT，甲氧滴滴涕 1983年，我国就已经开始停止使用有机氯农药，但是二十世纪90年代末期，仍然可从长江南京段水域检出有机氯农药六六六、滴滴涕等，其水平保持在ngL-1数量级。 我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）也对3种有机氯农药的标准限值作了规定 。滴滴涕：0.001 mg/L；林丹：0.002 mg/L；环氧七氯：0.0002 mg/L,有机氯农药监测方法,采样,样品运输 和保存,样品制备,样品提取,样品净化,样品分析,有机氯农药水样的采集,玻璃（棕色）样品瓶采样 注意：不能用水样
6、冲洗采样容器 用带聚四氟乙烯衬垫的螺旋盖封瓶 当采用非实心的磨口瓶塞时，应用二氯甲烷冲洗过的锡纸包覆瓶塞，并密封；,水质采样 样品的保存和管理技术规定 （HJ 493-2009）,有机氯农药水样的运输和保存,现场采好的水样应注意低温保存，可采用冷柜，或简易冷藏箱（放有冰块的保温箱），将样品保持在1-5C。 运输过程应防震、低温保存、避免阳光照射， 还应防止车内空气污染样品。 样品运回实验室后立即放入冰箱或冷藏库中于4温度下保存。水样必须在采样后5d内完成萃取，30d内完成仪器分析,水中有机氯农药的测定方法,目前，我国环境监测部门对水体中有机氯农药含量的测定普遍采用气相色谱法，通过配置电子捕获检
7、测器（ECD）进行测定该检测方法简便、仪器普及率高，但ECD检测器易受污染，影响定性确认，同时具有定量线性范围窄等诸多不足。双柱或多柱保留指数定性是GC中较为可靠的方法，因为不同的化合物在不同色谱柱上具有相同保留值的几率要小得多。双柱：一般选择非极性和中等极性柱李杰颖，刘方，邹晓等. 双柱、双ECD对农药多残留的快速检测J. 山地农药生物学报, 2007, 26(6):551-556. （DB-1和DB-17）本实验室选用（ HP-5和DB-35MS ）在多种农药残留分析中，质谱（MS）检测器被广泛使用，通过选择离子模式（SIM）对化合物进行定量分析，可提高分离度和定量的准确度。,1：六氯苯；
8、2：甲体六六六；3：林丹；4：乙体六六六；5：七氯；6：艾氏剂；7：环氧七氯；8：硫丹I；9：P,P-DDE；10：狄氏剂；11：异狄试剂；12：O,P-DDT；13： P,P-DDD；14：硫丹II；15：P,P-DDT；16：甲氧滴滴涕 图1. DB-35 MS柱子上16种有机氯农药标准色谱图,1：甲体六六六；2：六氯苯；3：乙体六六六；4：林丹；5：七氯；6：艾氏剂；7：环氧七氯；8：硫丹I；9：P,P-DDE；10：狄氏剂；11：异狄试剂；12：硫丹II；13：P,P-DDD；14：O,P-DDT；15：P,P-DDT；16：甲氧滴滴涕 图2. HP-5柱子上16种有机氯农药标准色谱图
9、,水中有机氯农药分析方法,一、已有国家标准方法 水质 六六六 滴滴涕的测定 气相色谱法 （GB 7492-87）二、水和废水监测分析方法（第四版）（增补版）1.有机氯农药 毛细管柱气相色谱法（GC-ECD） （16种有机氯农药）用正己烷做萃取剂，在中性条件下，萃取水中有机氯农药。100 mL水样，10 mL正己烷，萃取1次2.有机氯农药 毛细管柱气相色谱-质谱法（10种有机氯农药）采用液-液萃取和液-固萃取两种方法1L水样，50 mL正己烷，萃取2次，先旋蒸再氮吹1L水样，PS-2小柱，洗脱液-6 mL丙酮、3 mL正己烷和3mL乙酸乙酯三、现行正在制、修订标准：南京环境科学研究所 1.水质
10、有机氯农药和有机卤化物的测定 液液萃取或固相萃取/气相色谱-质谱法 2.水质 有机氯农药和有机卤化物的测定 液液萃取或固相萃取/GC-ECD法,有机氯农药测定的注意事项,有机氯农药中的p,p-DDT和异狄氏剂很容易在进样口发生分解。因此在检测时应该在每间隔几个样品（12小时的分析时间）用两种的单标做一次分解率测定。计算其分解率的公式为： 滴滴涕的分解率%=降解峰面积之和（DDD+DDE）100/全部峰面积之和（DDT+DDD+DDE） 异狄氏剂的分解率%=降解峰面积之和（异狄氏醛+异狄氏酮）100/全部峰面积之和（异狄氏剂+异狄氏醛+异狄氏酮） 如果任何一种化合物的降解超过了15%，则进样口设
11、备需要进行维护和重新校准。,有机氯农药标样使用,标准样品登记所有的标准样品应进行登记，记录内容包括样品名称、生产厂家、批号、接受时间、有效期等，标样证书要存档备查。 母液、中间储备液保存母液和中间储备液打开使用后，立即转移到密封样品小瓶中，做好标记，贴好标签，存放于-10-20的低温冰箱中保存。长时间使用时，要注意检查溶液的蒸发情况。有机氯农药的标样相对还是比较稳定的，一般在高浓度（10ppm以上）下贮存的时间较长（半年），异狄氏剂在低浓度很容易分解为异狄氏剂醛和酮，因此，异狄氏剂使用前应该测其是否已经分解。 标准使用液的稀释与保存取一定量的中间储备液，用合适的有机溶剂稀释成所需浓度的标准使用
12、液。标准使用液保存于样品瓶中，用有特氟龙硅胶垫的密封盖密封，存放于-10-20的低温冰箱中保存。有内标物存在时，可保存使用3个月。 使用保存的标准溶液时，将标准溶液从冰箱中取出后，一定要平衡到室温后使用。,有机氯农药标样,常用两种混标有机氯农药： （16种） -六六六，-六六六，-六六六，六氯苯，七氯，艾氏剂，环氧七氯，-硫丹， 4,4-DDE，狄氏剂，异狄氏剂，-硫丹，4,4-DDD，2,4-DDT， 4,4-DDT，甲氧滴滴涕有机氯农药： （17种） -六六六，-六六六，-六六六，-六六六，七氯，艾氏剂，环氧七氯，-硫丹， 4,4-DDE，狄氏剂，异狄氏剂，-硫丹，4,4-DDD，异狄氏醛
13、，硫丹磺酸酯，4,4-DDT，甲氧滴滴涕（17种）,定量校准,校准曲线 标准曲线标准溶液系列直接测量 工作曲线（试样的预处理较复杂致使污染或损失不可忽略时）标准溶液经过与样品相同的消解、净化和测量等全过程 相对响应因子（RRF）至少5个浓度标准溶液，每个溶液分析3次，计算相对响应因子外标校准曲线法配制5个浓度水平的待测标准溶液，最低浓度应接近或略高于检出限内标校准曲线法 首先选定一个或多个合适的内标物质 配制含恒定内标物质的5个浓度水平的待测标准溶液，低浓度也应接近或略高于检出限,定量校准,溶液浓度在mg/L级水平时，其相关系数应0.995；溶液浓度在ug/L级水平时，其相关系数应0.990；
14、最高浓度均不得超出仪器的线性响应范围,GC-MS仪器的稳定性,每天一次测定目标物的定量校准曲线中中间浓度的标准溶液，确认其（各目标物、内标、替代物）灵敏度变化与制作校准曲线时的灵敏度相比在20%（2530%）以内 GC-MS每天保留时间变化5%，与内标保留时间比2%,有机氯农药内标物的选择,EPA 8081A 五氯硝基苯（Pentachloronitrobenzene）单柱分析 1-溴-2-硝基苯（1- bromo-2-nitrobenzene） 双柱分析相关文献资料 菲：Phenanthrene； 芘：Pyrene； 屈：Chrysene。 荧蒽：Fluoranthene,内标物的选择 原样
15、品中不存在的纯物质，该物质的性质尽可能与待测组分相近，不与被测样品起化学反应，同时要能完全溶于被测样品中。 内标物的峰应尽可能接近被测组分的峰，或位于几个欲测组分的峰中间，但必须与样品中的所有峰不重叠，即完全分开。 理想的内标物 被测组分的稳定同位素标记化合物（氘代的或者是碳13标记的待测物，相比之下，氘代的更便宜些），因为它们的物理化学性质相同 同系物的理化性质相似，还有相同的特征离子，又极易分离，是常用的内标物 其它物化性质相似的化合物，只要通过实验所得的定量结果在允许误差范围内，也可以作为内标物 内标校正的优点 进样量的变化，色谱条件的微小变化对内标法定量结果的影响不大 目标化合物和内标
16、的保留时间还可以用于计算目标化合物的相对响应时间（RRT）,方法检出限,某特定分析方法在给定的置信度内可以从样品中检出待测物的最小浓度或最小量，是建立分析方法中较重要的一个参数，特别是评估一个分析方法对于低浓度的样品检测具有重要意义 “检出”是指定性检出，即判定样品中存在有浓度高于空白的待测物质 美国EPA SW-846中规定方法检出限： 连续分析7个接近于检出限浓度的实验室空白加标样品，计算标准偏差s。方法检出限按下式计算：MDLs t（n-1，0.99）其中： t(n-1,0.99)为置信度为99、自由度为n1时的t 值； n为重复分析的样品数， n=7 时，99%的置信度下t（6，0.9
17、9）=3.143Trace Analyses for Wastewaters, Environ. Sci. Technol., 1981, 15, 1426-1429.,空白试验,确认在样品溶液制备或分析仪器进样操作等原因引起的污染，保证测定环境的设定对样品分析没有显著干扰 空白值的大小及其分散程度影响着方法的检出限和测试结果的精密度 影响空白因素纯水质量、试剂纯度、载气质量、试液配制质量、玻璃器皿的洁净度、精密仪器的灵敏度和准确度、实验室的洁净度、分析人员的操作水平和经验等 空白试验值的要求重复测定结果应控制在一定波动范围内，一般要求平行双份测定值的相对误差不大于50% 空白试验测定值偏大不
18、仅会导致测定灵敏度降低，而且会造成检出限偏高，测定结果可信度降低,平行样测定,同一样品的两份或多份子样在完全相同的条件下进行同步分析 一般做平行双样，对精密度偏低的项目可以考虑增加平行个数 每批样品随机抽取10%的样品做平行双样检查，批样品量10个时，平行样不得少于1个 平行双样可由分析人员自编明码平行样，也可由质控人员编制密码平行样 平行双样测定结果的相对偏差必须在允许的误差范围内,允许误差,以相对偏差评价 浓度在三倍检出限以内者的相对偏差66.6 浓度在三倍检出限以上者的相对偏差50 检出限以下者不统计 重复性检验样品合格率应大于80。 有机污染物测定项目的精密度控制在40%以下（更多使用
19、30%）,样品加标回收率试验,在测定样品的同时，于同一样品的子样品中加入一定量的标准样品，完全按样品分析程序进行分析，计算回收率 加入物质和待测物质相同，在测定结果中扣除样品的测定值，反映了测试结果的准确度 平行加标进行回收率测定时，所得结果既可以反映测试结果的准确度，也可以判断其精密度基体加标回收率百分数R=( A B )/C100式中：A = 添加样品的测量浓度,B = 未添加样品的测量浓度C = 添加浓度,样品加标注意事项,加标量应控制在与样品中所含待测物的测量精密度相同的范围内 加标量尽量与样品中待测物含量相近 当样品中待测物含量接近方法检出下限时，加标量应控制在校准曲线的低浓度范围
20、在任何情况下加标量均不得大于待测物含量的3倍 当样品中待测物浓度高于校准曲线的中间浓度时，加标量应控制在待测浓度的一半 加标后的测定值不应超出方法的测量上限的90% 样品加标存在问题 加标样和样品的分析条件完全相同，其中干扰物质和不正确操作等因素导致的效果相等 当以其测定结果的减差计算回收率时，常不能确切反映样品测定结果的实际差错,GC-MS分析条件,色谱柱：DB-5MS (30 m0.25 mm0.25m)；程序升温条件：70 保持1 min，以20/min升温到210 ，再以2 /min升温到240 ，并保持2 min。载气：高纯氦气；柱流速：1.19 mL /min；线速度：40 cm/
21、sec；进样口温度：250 ；进样方式：无分流进样(1min)；分流比：14.0；进样量：2L质谱参数 全扫描范围：m/z 50450；扫描间隔：0.5 sec； 电离方式：EI；接口温度：280 ；离子源温度：230 ； 扫描方式：SIM；SIM方式采样速率：0.2 sec,1：甲体六六六；2：六氯苯；3：乙体六六六；4：林丹；内标：氘代菲；5：七氯；6：艾氏剂；7：环氧七氯；8：硫丹I；9：P,P-DDE；10：狄氏剂；11：异狄试剂；12：硫丹II；13：P,P-DDD；14：O,P-DDT；15：P,P-DDT；16：甲氧滴滴涕,图1. 16种有机氯农药标准色谱图,有机氯农药测定的标准
22、曲线,采用正己烷（乙酸乙酯）作为溶剂配制5个不同浓度的十六组分有机氯农药混标，分别为5 g/L，25 g/L，50 g/L，125 g/L，250 g/L；内标氘代菲浓度为200 g/L。根据设定的分析条件进行测定, 得到5个不同浓度值的化合物的数据文件，利用QP-2010软件的校准功能建立相应的内标标准曲线，得到各待测组分的回归方程。,表1. GC/MS测定16种有机氯农药的定量离子、保留时间和相关系数,水中有机氯农药前处理方法,液-液萃取法：当前我国环境监测系统广泛应用的农药 前处理方法。操作简单，无需特殊的仪器设备，尤其是 分离效果较好，适用范围广。但该方法存在明显缺点：选择性差、溶剂用
23、量大、提取时间长、易造成二次污染。固相萃取（SPE）法：近年来在环境分析中得到广泛应用，正逐步取代传统的液-液萃取方法。固相萃取是一种可同时对样品中有机化合物进行萃取、浓缩及纯化的前处理技术，具有有机溶剂用量少、对环境污染小、自动化程度高、节省人工、萃取效率高等优点，是目前从水样中萃取有机化合物时应用较多的分离富集技术，美国国家环保局已将其作为水中农药含量的测定方法。,液液萃取方法,取200 mL水样于500 mL的分液漏斗中，向水样中加入25 mL的正己烷，震荡萃取10 min，然后静置，完成两相分层，移出正己烷相，经无水硫酸钠脱水后收集于氮吹浓缩管中，再往水相中加入25 mL正己烷，重复上
24、述液液萃取过程两次，合并正己烷萃取液，氮吹浓缩定容到1mL。加入2L内标氘代菲（100 mg/L），涡旋混匀后进行GC-MS测定。注意：若水样浑浊或乳化，可加入少量氯化钠（5g）破乳，所用的氯化钠须在340灼烧处理4h,萃取液的纯化,若萃取液颜色较深，则萃取液需要纯化。纯化的方法是向萃取液中加入5 mL的浓硫酸，然后开始轻轻震摇（注意放气），然后激烈震荡510 s，静置分层后弃去下层硫酸。然后重复操作数次，至到硫酸层为无色为止。净化后向有机层中加入25 mL 2%的硫酸钠水溶液洗涤两次，弃去水相，有机层用无水硫酸钠干燥后浓缩至1 mL。,表2. 萃取条件的优化,注：15-1指加入15 mL萃取
25、剂，萃取一次，15-2指加入15 mL萃取剂，萃取二次，其他类同。,表3. 液液萃取法相关性能数据,固相萃取方法,SPE小柱的活化 将固相萃取小柱安装在固相萃取装置上，分别用10 mL乙酸乙酯，10 mL甲醇和5 mL纯水活化固相萃取小柱。样品的萃取富集 1L水样保持流速5 mL /min连续通过活化过的小柱，当所有样品经萃取柱吸附后，通入高纯氮气60min以除去小柱中的水分。样品的洗脱 先用5 mL乙酸乙酯浸泡并缓慢流过萃取富集水样后的小柱，然后用7 mL乙酸乙酯以1 mL /min的速度洗脱萃取柱，合并流出液。用高纯氮气浓缩至1 mL，再加入2L内标氘代菲（100 mg/L），定容后，进行GC-MS测定。固相萃取-气相色谱/质谱法测定水中16种有机氯农药环境监测管理与技术2010年6期,表4. 固相萃取法相关性能数据,谢谢！,
