加速溶剂萃取-GC-MS/MS法检测土壤中5种有机氯农药残留

张文锦，后小龙，付宁

甘肃省定西市环境监测站（定西 743000）

有机氯类农药（Organochlorine pesticides，OCPs）是一类高效、光谱杀虫剂，曾经作为使用最广泛、使用频率最高的一类杀虫剂，被广泛应用到农业、林业等领域农作物病虫害的防治。我国是农药生产和使用大国，有机氯类农药在我国使用量较大，因其使用历史时间较长，且具有半衰期长、降解速度慢、易累积等特点，虽然我国于20世纪80年代开始禁止使用有机氯类农药，但由于有机氯类农药杀虫效果好，仍有少量农业从业者在偷偷使用。据统计，在农作物喷洒农药过程中，实际起到杀虫作用的农药约占20%，绝大部分的农药直接进入土壤、空气、水环境[1-5]中，随着水系统循环，大部分未起作用的农药进入土壤系统，因此加强土壤中的氯丹等有机氯类农药残留的监测，具有重要的现实意义。

土壤中有机氯类农药杀虫剂的检测方法主要有GC法[6-8]、HPLC法[9-10]、GC-MS/MS法[11-12]和HPLCMS/MS法[13]等方法。气相色谱法（GC法）和液相色谱法（HPLC法）专属性差、灵敏度一般，不适用于土壤中微量有机氯类农药残留的监测；液相色谱-质谱法（HPLC-MS/MS法）相比较气相色谱质谱法（GCMS/MS法），更适用于沸点较高的有机氯类农药的检测，对于低沸点的氯丹等，GC-MS/MS法更为适用。

此次试验开发一种加速溶剂萃取-GC-MS/MS法检测土壤中的氯丹等5种常见有机氯农药残留量的分析方法，结果证明此方法具有前处理简便、检测效率高、检测结果准确等特点，适用于土壤中有机氯类农药残留的监测。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

TRACE ISQ型气相色谱-串联质谱联用仪（美国赛默飞）；色谱柱tg-5ms（美国赛默飞）；ASE 350型加速溶剂萃取仪（美国赛默飞）。

艾氏剂、狄氏剂、氯丹、七氯、五氯硝基苯（质量浓度均为100 μg/mL，农业部环境保护科研所）；丙酮、正己烷、乙酸乙酯（色谱级，美国默克）；弗罗里硅土、氧化铝、聚酰胺粉（80～100目）：分析级（上海国药）；活性炭（上海国药）。

1.2 色谱质谱参数

色谱参数：进样口温度260 ℃，毛细管色谱柱Rtx-5 MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气，高纯氦气（纯度：99.999%）；载气流量1.8 mL/min；进样方式，不分流进样；进样量1 μL。

表1 程序升温

质谱参数：离子源，EI源；电离能量70 eV，离子源温度220 ℃，接口温度260 ℃；碰撞气，高纯氩气（纯度99.999%）；溶剂延迟时间2.5 min；监测方式，多反应监测（MRM）模式。

1.3 溶液配制

1.3.1 样品溶液

样品预处理：将采集到的土壤样品置于阴凉处自然风干，除去植物残体（如根茎叶）、碎石等杂物，将样品压碎后过筛网，置于干净的样品袋中密封备用。

样品加速溶剂萃取：称取5.0 g上述处理后的土壤样品，与3.0 g氟罗里硅土充分混匀，转移至加速溶剂萃取仪的萃取池中，按以下萃取条件于加速溶剂萃取仪中萃取：压力10.5 MPa，萃取温度75 ℃，冲洗体积60%，循环次数3次，吹扫时间50 s，静态提取时间6 min，萃取溶剂为乙酸乙酯-正己烷（1∶1，V/V）。收集提取液并置于氮吹仪上吹至近干，正己烷定容至5 mL，涡旋混匀，经0.45 μm滤膜过滤后，进样色谱质谱系统测试。

1.3.2 标准溶液配制

标准储备溶液：将已知质量浓度为100 μg/mL的艾氏剂、狄氏剂、氯丹、七氯、五氯硝基苯标准溶液，用正己烷配制成10 μg/mL的混合标准储备液；置于2～8 ℃冷藏箱保存备用。

标准曲线溶液：将上述10 μg/mL的标准储备液，配制成0.04，0.1，0.5，1.0，2.0和4.0 μg/mL的系列标准溶液，作为标准曲线测试液。

2 结果与讨论

2.1 质谱参数优化

首先对艾氏剂、狄氏剂、氯丹、七氯、五氯硝基苯5种有机氯农药进行全扫描（SCAN模式），确定各自的母离子和保留时间；对每种有机氯农药的母离子进行产物离子扫描，得到相应的特征离子对。根据离子对的响应情况，选择响应值最高的一对作为定量使用，再选择2对离子对定性。各农药的保留时间结合定性离子对综合考评，排除了假阳性结果的判定；响应高的离子对的定量使用，使定量结果更加准确、可靠。通过对碰撞时间、碰撞电压、离子比率等进行优化，使目标物的峰值及灵敏度达到最佳状态，最终确定MRM方法。优化后的质谱参数见表2，标准谱图见图1。

表2 5种有机氯农药的质谱参数

图1 5种农药残留标准谱图

2.2 萃取溶剂的选择

萃取溶剂的选择一般依据“相似相溶”规则。理想的溶剂既能对目标组分有良好的萃取率，又能较低地萃出共提物。试验研究了乙酸乙酯、正己烷、丙酮等溶剂对有机氯类农药的萃取回收率的影响。鉴于5种有机氯农药极性较低，用正己烷作为萃取溶剂时比其它两种溶剂萃取的回收效果好，但是萃取出共提物较多，导致色谱柱污染较大，质谱离子肼也容易污染，导致各有机氯农药出峰响应较低。用丙酮萃取有机氯农药，回收率较低；而采用乙酸乙酯与正己烷混合溶剂（1∶1，V/V）时回收率高（表3），且共提物少，各峰值的灵敏度增高。因此选择体积比1∶1的乙酸乙酯-正己烷溶液作为萃取溶剂。

表3 不同溶剂萃取的回收率结果

2.3 净化试剂的选择

弗罗里硅土、氧化铝、聚酰胺粉、活性炭是常见的净化试剂。为考察不同净化试剂对5种有机氯农药的净化效果及检测结果的影响，将4种不同的净化剂分别与样品混匀，按照1.3.1萃取步骤进行操作。结果发现，以弗罗里硅土作为净化剂所得到的5种有机氯农药回收率最高。原因可能是氧化铝、聚酰胺粉、活性炭对农药的吸附作用较大，而弗罗里硅土仅对其它共提物的吸附性好。

2.4 萃取温度的选择

萃取温度是萃取过程中一个非常重要的因素，合适的萃取温度能够保证最终检测结果的准确度。考虑到目标物的稳定性及萃取溶剂的沸点，试验测试了50～90 ℃温度区间内不同提取温度对有机氯残留的趋势变化。试验发现：随着温度的升高，5种有机氯残留回收率增加显著，当温度为70 ℃时，5种有机氯农药回收率达到最高；升温至80 ℃后，萃取回收率略呈降低趋势。因此，选择70 ℃作为最终萃取温度。

2.5 线性范围及检出限

吸取1.3.2项下0.04，0.1，0.5，1.0，2.0和4.0 μg/mL的系列标准曲线溶液，根据1.2项下的色谱质谱条件各进样1 μL，以MRM模式进行分析。以5种有机氯农药的质量浓度为横坐标，对应的峰面积响应值为纵坐标，绘制工作曲线。为考察方法的检出限，以色谱图中各农药峰高与基线噪音的3倍比计算（S/N）。相关曲线方程、相关系数及检出限见表4。

表4 5种有机氯标准曲线、相关系数及检出限

2.6 回收率与精密度测试

加标回收试验参考GB/T 27404，采用考察三水平加标回收率情况。称取5.0 g的不含艾氏剂、狄氏剂、氯丹、七氯、五氯硝基苯5种有机氯农药的土壤样品，加入一定量的混合标准液，使5种有机氯农药最终浓度分别为0.2，0.8和1.5 mg/kg，按照1.3.1处理加标样品，考察各自的回收率。进样过程中每个加标点的样品平行进样6针，考察仪器的精密度结果。检测结果见表5。5种有机氯农药3个浓度点的加标回收良好，回收率在86.9%～100.7%之间；精密度测试结果均小于5%，符合分析测试的要求。

表5 回收率与精密度结果

2.7 实际样品的测定

采集定西市10处不同种植作物的农田土壤，运用此次试验所建立的加速溶剂萃取气相色谱串联质谱法对5种有机氯农药进行检测。结果显示：有两批农田土壤分别检出狄氏剂和五氯硝基苯，但均在检出限以内。

3 结论

试验建立了一种利用加速溶剂萃取-GC-MS/MS法检测土壤中的氯丹等5种常见有机氯农药残留量的分析方法。方法选用乙酸乙酯-正己烷（1∶1，V/V）混合溶剂作为萃取溶剂，采用加速溶剂萃取仪对过筛后的土壤样品进行萃取、净化。通过优化质谱分析参数和加速溶剂萃取条件，运用多反应监测模式（MRM）进行分析。对萃取溶剂的选择、萃取温度及净化试剂、质谱参数进行了讨论；考察了方法的线性、加标回收及精密度；对实际样品进行了测定。试验证明，此方法具有前处理简便、检测结果准确等特点，适用于土壤中有机氯类农药残留的监测。