1、分散液液微萃取-气相色谱-质谱法测定鱼塘水中 24 种农药 徐仿敏 徐若沦 刘凌云 魏万里 江苏省江阴市公安局 江苏省无锡市公安局 摘 要： 采用分散液液微萃取结合气相色谱-质谱法同时快速测定鱼塘水中 24 种常见农药。在水样 5.00mL 中快速加入乙醇 1.0mL、四氯乙烯 30L, 形成乳浊液, 静置 5min 后, 以 4 000rmin-1转速离心 5min, 有机相在 VF-5MS 毛细管色谱柱上分离, 质谱分析中选择电子轰击离子源和选择离子监测模式。24 种农药的质量浓度在一定范围内与峰面积呈线性关系, 检出限 (3S/N) 在 0.337.45gL -1之间。加标回收率在 72
2、.4%103%之间, 测定值的相对标准偏差 (n=6) 在1.7%13%之间。该方法成功应用于鱼塘投毒案件中硫丹 、硫丹 和甲氰菊酯的检测。关键词： 分散液液微萃取; 气相色谱-质谱法; 农药; 鱼塘水; 作者简介：徐仿敏 (1984-) , 男, 江苏滨海人, 工程师, 研究方向为毒物、毒品与微量物证检验, 收稿日期：2016-11-23Determination of 24 Pesticides in Fish Pond Water by GC-MS Combined with Dispersive Liquid-Liquid MicroextractionXU Fangmin XU Ru
3、olun LIU Lingyun WEI Wanli Public Security Bureau of Jiangyin; Public Security Bureau of Wuxi; Abstract： A method of GC-MS coupled with dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) was developed for simultaneous and rapid determination of 24 pesticides in fish pond water.1.0 mL of ethanol and 30
4、L of tetrachloroethylene was rapidly added into 5.00 mL of sample to form emulsion.The mixture was let stand for 5 min, and centrifuged at 4 000 r min-1 for 5 min.The organic phase was separated on a VF-5 MS capillary chromatographic column.EI and SIM were adopted in MS analysis.Linear relationships
5、 were found between the peak area and the mass conctentration of 24 pesticieds in definite ranges, with detection limits (3 S/N) in the range0.33-7.45gL -1.Recovery rates obtained by standard addition method ranged from 72.4% to 103% and RSDs (n=6) were in the range of 1.7%-13%.The poposed method wa
6、s successfully applied to the detection of endosulfan-, endosulfan-and fenpropathrin in fish pond poisoning cases.Keyword： dispersive liquid-liquid microextraction; GC-MS; pesticide; fish pond water; Received： 2016-11-23近年来, 鱼塘投毒案件经常发生, 而对所用毒物的检验是该类案件的最直接证据。但是, 一般鱼塘面积较大, 水体中毒物的浓度很低, 这就给毒物的提取和检验带来很多困
7、难。目前鱼塘水中毒物提取常用的方法有液液萃取1-5、液液微萃取6-8、固相萃取9-16、固相微萃取17-19等。液液萃取作为最早使用的提取方法, 需要使用大量的水样以及大体积的有机溶剂, 检出限较高, 而且大量的有机溶剂对人员和环境造成一定的伤害。固相萃取可以富集大体积水样而降低方法的检出限, 但是操作繁琐, 耗时太长;分子印迹固相萃取技术由于其只对特定目标物具有很高的富集效果导致其使用范围狭窄。固相微萃取采用不同材质的萃取头, 具有对目标分析物富集效率高, 不使用有机溶剂等优点, 但是萃取头的成本高、容易损坏, 解析不完全, 易污染等缺点限制了其使用。分散液液微萃取技术是2006 年由 BE
8、RIJANI 等20提取, 因其具有耗时短、富集效率高、操作简便、绿色无污染等优点而被广泛应用。本工作建立一种分散液液微萃取-气相色谱-质谱检测方法来测定鱼塘水中的农药, 分别挑选 7 种农药 (甲草胺、毒死蜱、甲氰菊酯、呋喃丹、马拉硫磷、硫丹 、硫丹 ) 作为目标分析物建立方法, 并使用 24 种常见农药对方法进行评价。1 试验部分1.1 仪器与试剂Varian 3800Saturn 2200 型气相色谱-质谱仪;TDL-802B 型台式离心机;BP 190S型分析天平。24 种农药单标准储备溶液:1.000gL, 分别称取 24 种农药标准品各 10mg, 用甲醇溶解并定容至 10mL。7
9、 种农药混合溶液:分别移取呋喃丹标准储备溶液 40L, 甲草胺、毒死蜱、甲氰菊酯、呋喃丹、马拉硫磷、硫丹 、硫丹 标准储备溶液各 8L 至 100mL容量瓶中, 用去离子水稀释至刻度。甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氯化碳、氯苯、四氯乙烯均为色谱纯。1.2 仪器工作条件1) 色谱条件 VF-5MS 毛细管色谱柱 (30m0.25mm, 0.25m) 。柱升温程序:初始温度 80, 保持 1min;以 10min 速率升温至 260, 保持 2min;以20min 速率升温至 280, 保持 13min。载气为氦气, 流量 1.0mLmin;进样口温度 280;进样量 1L, 不分流进样。2) 质谱条
10、件电子轰击 (EI) 离子源;离子阱温度 150;歧管温度 45;传输线温度 220;溶剂延迟 3.3min;选择离子监测 (SIM) 模式, 扫描范围50450amu;EI 电压 70eV。1.3 试验方法在尖底离心试管中, 加入样品 5.00mL, 然后快速加入乙醇 1.0mL、四氯乙烯30L, 形成乳浊液体系, 室温放置 5min 后, 以 4 000rmin 的转速离心 5min, 提取离心试管底部的沉积相, 在仪器工作条件下进样分析。2 结果与讨论2.1 分散液液微萃取条件的选择在分散液液微萃取过程中, 分散剂和萃取剂的种类、用量, 萃取时间等影响因素都需要进行选择, 试验中使用呋喃
11、丹质量浓度为 400gL, 其余 6 种农药的质量浓度均为 80gL 的 7 种农药混合溶液, 按照试验方法进样分析, 计算目标物的峰面积。2.1.1 分散剂和萃取剂在分散液液微萃取中, 要求分散剂既要能与样品溶液互溶, 同时还要与萃取剂互溶, 萃取剂的要求是密度必须比水大。试验分别以甲醇、乙醇、丙酮、乙腈作为分散剂, 以氯苯、四氯化碳、四氯乙烯作为萃取剂, 根据目标物的峰面积来选择最优的分散剂和萃取剂。不同分散剂和萃取剂对萃取效果的影响见图1。图 1 不同分散剂和萃取剂对萃取效果的影响 Fig.1 Effect of different dispersant and extraction s
12、olvent on the extraction efficiency 下载原图由图 1 可知:萃取剂选择四氯乙烯的时候, 所有目标分析物的峰面积都较大, 表明目标分析物的回收率较好;再对所使用的 4 种分散剂进行比较, 发现选用乙醇作为分散剂时, 目标分析物的峰面积均较大。因此, 试验选择乙醇和四氯乙烯分别作为分散剂和萃取剂。2.1.2 分散剂的用量在分散液液微萃取中, 分散剂乙醇的用量, 直接影响“水-乙醇-四氯乙烯乳浊液”体系的形成, 导致萃取剂在水中的分散程度发生改变而影响萃取效率。试验考察了乙醇用量 (0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5mL) 对萃取效率的影响, 结果
13、见图 2。图 2 分散剂用量对萃取效果的影响 Fig.2 Effect of the dosage of dispersant on the extraction efficiency 下载原图由图 2 可知:大部分目标分析物的峰面积先随乙醇用量的增加而增大, 在乙醇用量为 1.0mL 时达到最大, 而后又随乙醇用量的增加而减小。这是因为在乙醇用量小的情况下, 萃取剂不能均匀地分散在水相中, 回收率较低导致峰面积较小;随着乙醇用量的增加, 回收率逐渐增大, 相应的峰面积也变大;但是乙醇用量继续增加, 会使得目标分析物在水中的分配增加, 从而导致回收率降低。试验选择乙醇用量为 1.0mL。2.1
14、.3 萃取剂的用量萃取剂的用量直接影响沉积相的体积, 从而影响萃取效率。试验考察了四氯乙烯用量 (10, 20, 30, 40, 50L) 对沉积相以及回收率的影响, 结果见图 3、图 4。图 3 四氯乙烯用量对沉积相体积的影响 Fig.3 Effect of the dosage of C2Cl4on the volume of sediment phase 下载原图由图 3 和图 4 可知:随着四氯乙烯用量的增加, 沉积相的体积增大, 但是回收率却在增大到一定量的时候基本无变化或者略有下降。因此, 试验选取四氯乙烯的用量为 30L。2.1.4 萃取时间分散液液微萃取过程是一个能快速达到平衡
15、的萃取过程。分散剂和萃取剂被快速注入样品溶液中, 整个溶液体系迅速形成乳浊液, 萃取剂被分散在整个溶液中, 很快达到萃取平衡。试验考察萃取时间分别为 0.5, 1, 2, 5, 10min 时对萃取效果的影响, 结果见图 5。图 4 四氯乙烯用量对萃取效果的影响 Fig.4 Effect of the dosage of C2Cl4on the extraction efficiency 下载原图图 5 萃取时间对萃取效果的影响 Fig.5 Effect of the extraction time on the extraction efficiency 下载原图由图 5 可知:随着萃取时间
16、的增加, 萃取能迅速达到平衡, 一些目标分析物在2min 就能达到较好的萃取效果;当萃取时间达到 5min 时, 大部分目标分析物都能达到较好的萃取效果, 而且随着萃取时间的继续增加, 萃取效果基本没有太大变化。因此, 试验选择萃取时间为 5min。2.2 色谱行为及质谱参数在优化的试验条件下, 24 种农药混合标准溶液的总离子流色谱图见图 6, 各农药的保留时间、定性离子和定量离子见表 1, 其中“*”为含有同分异构体的农药。2.3 工作曲线与检出限以空白水样为基体配制不同质量浓度的 24 种农药混合标准溶液系列, 按试验方法进行测定, 每个样品平行进样 2 次, 取平均值。分别以各农药的峰
17、面积为纵坐标, 质量浓度为横坐标绘制工作曲线, 各农药的线性范围、线性回归方程和相关系数见表 2。图 6 24 种农药混合标准溶液的总离子流色谱图 Fig.6 TIC chromatogram of mixed standard solution of 24pesticides 下载原图峰号 1-24 对应的化合物名称同表 1表 1 24 种农药的保留时间及定性、定量离子 Tab.1 Retention times, qualitative ions and quantitative ions of 24pesticides 下载原表 根据 3 倍信噪比计算检出限 (3S/N) , 结果见表
18、2。表 2 线性参数与检出限 Tab.2 Linearity parameters and detection limits 下载原表 表 2 线性参数与检出限 Tab.2 Linearity parameters and detection limits 下载原表 2.4 精密度与回收试验根据不同农药的检出限和线性关系, 取空白鱼塘水 2 份, 分别加入高、低两种浓度水平的农药混合标准溶液, 呋喃丹的加标量为 200, 1 000gL, 其余 23种农药的加标量均为 80, 400gL, 按试验方法平行测定 6 次, 计算加标回收率和测定值的相对标准偏差 (RSD) , 结果见表 3。表 3
19、 精密度与回收试验结果 (n=6) Tab.3 Results of tests for precision and recovery (n=6) 下载原表 2.5 样品分析按照试验方法对发生鱼中毒死亡的两个鱼塘水样进行分析。样品 1 中检出硫丹 和硫丹 , 其中硫丹 质量浓度为 22gL, 硫丹 质量浓度为18gL。样品 2 中检出甲氰菊酯, 其质量浓度为 21gL。两个样品的色谱图见图 7。本工作采用分散液液微萃取结合气相色谱-质谱法同时快速测定鱼塘水中 24 种常见农药, 方法操作简单、快捷、高效、经济、绿色环保, 成功应用于鱼塘投毒案件中硫丹 、硫丹 和甲氰菊酯的检测, 可为鱼塘水中常
20、见毒物的筛查提供技术方向。图 7 阳性样品的色谱图 Fig.7 Chromatograms of positive samples 下载原图参考文献1郭璟琦, 许江萍, 郭浩.气相色谱-质谱联用检测稻田水中的双甲脒农药残留J.化学通报, 2014, 77 (1) :90-92. 2王帅, 李忠海, 付湘晋, 等.鱼塘养殖水中 5 种拟除虫菊酯类农药的测定J.食品与机械, 2013, 29 (3) :83-85. 3陈远华, 刘东应, 汪佳佳.柱前衍生化 GC/MS 分析鱼塘水中五氯酚J.刑事技术, 2013, 38 (3) :54-55. 4王娜.液-液萃取富集-气相色谱法测定水中有机氯农药和
21、多氯联苯J.理化检验-化学分册, 2011, 47 (3) :327-330. 5张雪梅, 杨华梅.液液萃取-气相色谱-质谱联用法测定饮用水中 19 种农药残留量J.理化检验-化学分册, 2014, 50 (7) :774-777. 6谢洪学, 何丽君, 吴秀玲, 等.分散液液微萃取-气相色谱法测定水样中甲拌磷农药J.分析化学, 2008, 36 (11) :1543-1546. 7徐仿敏, 李海波, 刘凌云.GC/MS 法快速分析鱼塘水中的硫丹J.刑事技术, 2015, 40 (1) :45-48. 8李刚, 张占恩.中控纤维膜液相微萃取-气相色谱-质谱法测定水样中拟除虫菊酯类农药J.理化检
22、验-化学分册, 2010, 46 (3) :227-229. 9郭浩, 郭东东, 李恒, 等.固相萃取/液相色谱-串联质谱法测定鱼塘水中双甲脒及其代谢产物J.分析测试学报, 2014, 33 (12) :1416-1420. 10徐仿敏, 刘凌云, 姜兆林.分子印迹固相萃取技术-液相色谱法测定鱼塘水中 2 甲 4 氯苯氧乙酸J.刑事技术, 2011 (4) :36-37. 11崔艳华.固相萃取-气相色谱法测定鱼塘投毒案件水样中硫丹的含量J.理化检验-化学分册, 2015, 51 (8) :1199-1202. 12陈祥国, 姜兆林, 汪淑真, 等.气相色谱法测定鱼塘水中 2, 4-二氯-6-硝
23、基苯酚和五氯酚含量J.理化检验-化学分册, 2012, 48 (5) :587-589. 13蔺大伟, 张艳, 孙红雷, 等.SPE-GC/MS 法分析鱼塘水中的 5 种农药J.法医学杂志, 2015, 31 (1) :41-43. 14崔艳华, 姚伟宣, 张素玲, 等.石墨烯/聚二甲基硅氧烷涂层顶空固相微萃取与气相色谱联用测定环境水和果汁中菊酯农药残留J.分析测试学报, 2015, 34 (4) :375-380. 15郭浩, 张松, 宋胜利, 等.亲水性相互作用色谱-串联质谱联用法检验鱼塘水中的草甘膦J.分析试验室, 2013, 32 (6) :93-96. 16刘民, 张世楠, 尹娟,
24、等.固相吸附-GC/MS 法检验鱼塘水中农药氰戊菊酯J.刑事技术, 2012, 37 (3) :34-36. 17郭震, 常靖, 杨瑞琴, 等.固相微萃取气相色谱质谱联用同时测定鱼塘水中26 种常见投毒农药J.分析试验室, 2015, 34 (6) :635-639. 18吴升武, 林坚, 郭建, 等.应用微萃取技术检验鱼塘甲氰菊酯投毒案件 1 例J.海峡科学, 2014 (11) :12-13. 19陈烨, 刀谞, 谭丽, 等.顶空固相微萃取-气相色谱法测定水中 5 种农药残留量J.理化检验-化学分册, 2015, 51 (8) :1174-1177. 20BERIJANI S, ASSADI Y, ANBIA M, et al.Dispersive liquid-liquid microextraction combined with gas chromatography-flame photometric detection:Very simple, rapid and sensitive method for the determination of organophosphorus pesticides in waterJ.Journal of Chromatography A, 2006, 1123 (1) :1-9.
