气相色谱-三重四级杆串联质谱法测定土壤中氟啶虫酰胺、氟吡菌酰胺、唑虫酰胺、杀虫脲和氟虫脲

李 珊，孙志洪，郭伟伟，路瑞娟

(1.河北省沧州生态环境监测中心，河北 沧州 061000; 2.沧州市生态环境监控中心，河北 沧州 061000;3.沧州市生态环境保护科学研究院，河北 沧州 061000)

0 引 言

鳞翅目类昆虫，如小菜蛾、甜菜夜蛾等，该类昆虫种类较多，在我国已知的约有8 000多种。此类昆虫对农作物如大白菜、甘蓝、胡萝卜等危害较大，严重时可将叶片吃光，一般在高温、干旱季和大棚蔬菜种植多发。为保障农作物的良好收成，种植户通常会施用农药用于预防和治疗病虫害，氟啶虫酰胺、氟吡菌酰胺、唑虫酰胺、杀虫脲和氟虫脲是常用于防治鳞翅目类昆虫病虫害，氟啶虫酰胺是由日本石原产业株式会社研发的一种新型低毒吡啶酰胺类杀虫剂，氟吡菌酰胺对鳞翅目、半翅目等害虫都有很好的防治作用。据计算，农药杀虫剂在喷洒过程中，仅约15%～20%起到实际杀虫作用，大部分的农药杀虫剂残留在空气、土壤等环境中，伴随着雨水冲洗等作用，空气中的农药杀虫剂又会沉积到土壤环境中，造成土壤微生物系统的损伤，还会随着食物链的传递，影响人们的身体健康[1-7]。因此加强对土壤环境中氟啶虫酰胺、氟吡菌酰胺、唑虫酰胺、杀虫脲和氟虫脲等农药的监测，具有重要的现实意义。

毕思远等研究了SPE-HPLC/MS法监测蓝莓等浆果中氟啶虫酰胺和溴氰虫酰胺残留[8]；陈峰等研究了烯啶虫胺和唑虫酰胺在茶叶和土壤中的残留动态及风险评估[9]；徐敦明等研究了加速溶剂萃取-气相色谱-串联质谱法测定茶叶中10 种吡唑和吡咯类农药的残留量的分析方法。部分学者研究了加速溶剂提取法作为样品中农药提取[10-14]，固相萃取法作为净化的前处理方法，但主要研究对象为食用农产品等。土壤中含有大量的硅酸盐成分和少量的有机物，基质比食用农产品更为复杂，因此需要对提取和净化条件进行深入的研究；且关于土壤中多种鳞翅目类昆虫防治用药残留的研究报道不多，实验开发采用加速溶剂萃取法提取土壤中的氟啶虫酰胺、氟吡菌酰胺、唑虫酰胺、杀虫脲和氟虫脲农药杀虫剂，气相色谱-三重四级杆串联质谱法[15-18]定性、定量检测的分析方法。实验结果证明，此方法具有前处理简单、检测结果准确、重复性好等特点，适用于土壤中微量农药杀虫剂残留的监测。

1 仪器与试剂

1.1 主要仪器

Shimadzu GC 2010 plus型气相色谱仪配备AOC20i自动进样器（日本岛津公司）；TQ-8040型三重四级杆质谱仪（日本岛津公司）；E-916快速溶剂萃取仪：（瑞士步琦有限公司）；PL602E电子天平（精度为0.01 g，瑞士梅特勒托利多有限公司）；FYDCY24S水浴式氮吹仪（杭州菲跃仪器公司）。

1.2 试剂

氟啶虫酰胺(CAS No.158062-67-0，浓度：100 µg/mL)、氟吡菌酰胺 (CAS No.658066-35-4，浓度：100 µg/mL)、唑虫酰胺 (CAS No.129558-76-5，浓度：100 µg/mL)、杀虫脲 (CAS No.64628-44-0，浓度：100 µg/mL)和氟虫脲 (CAS No.101463-69-8，浓度：100 µg/mL)，以上标准溶液均购自农业部环境保护科学研究所。

丙酮、乙酸乙酯：色谱纯（美国热电试剂公司）；硅藻土：分析纯（国药集团上海化学试剂厂）；Carb/NH2固相萃取柱 (500 mg/6 mL, 浙江合谱科技公司)。

2 实验方法

2.1 仪器条件

2.1.1 色谱条件

进样口温度 250 ℃；色谱柱：HP-5MS(30 m ×250 µm，0.25 µm)，载气：高纯氦气 (纯度：99.999%)；载气流量：1.6 mL/min；进样方式：不分流进样；进样量：1 µL；升温程序：60 ℃ 保持 1 min，以 20 ℃/min升温速率升到 130 ℃，再以 15 ℃/min 升温速率升到 300 ℃，保持 15 min。

2.1.2 质谱条件

离子源：电子轰击源 (electron impact，EI)：电离能量：70 eV；接口温度: 280 ℃；离子源温度: 220 ℃；碰撞气：氩气：(纯度：99.999%)；溶剂延迟时间：2.5 min；扫描方式：多反应监测模式（MRM）。

2.1.3 加速溶剂萃取条件

萃取温度：100 ℃，压力：10 kPa, 加热时间：8 min；静态提取时间：6 min，循环次数：3 次，冲洗体积：65%，氮气吹扫：3 min。萃取溶剂：丙酮∶乙酸乙酯（V∶V，1∶1）。

2.2 溶液的制备

2.2.1 样品溶液的制备

样品的前处理按照NY/T395的规定随机采集一定量的土壤样品，去除杂草、石块等异物，将样品放置于通风、整洁的风干室，平铺于托盘中35 ℃烘干。将样品用木棍压碎并过筛后放置于干净的密闭容器中备用。

提取与净化：准确称取预处理后的土壤样品10 g，加入5 g硅藻土于研钵中一起研磨均匀后置于快速溶剂萃取池，按2.1项下加速溶剂萃取条件萃取样品。将萃取液全部转移至已活化Carb/NH2固相萃取柱净化，收集净化液并于75 ℃水浴中氮气吹至近干，残渣用 1 mL 丙酮溶解，0.45 µm 滤膜过滤，加入20 µL环氧七氯内标液，混匀即为测试溶液。

2.2.2 标准曲线溶液

储备溶液：移取100 µg/mL的氟啶虫酰胺、氟吡菌酰胺、唑虫酰胺、杀虫脲和氟虫脲各1 mL，配制成质量浓度10 µg/mL的混合标准储备溶液，于2～8 ℃ 冷藏放置备用。

标准曲线溶液：移取上述储备溶液适量，依次配制成梯度浓度为 0.02，0.05，0.1，0.5，1.0，2.0 µg/mL的标准溶液，以考察方法的线性。

3 结果与讨论

3.1 萃取溶剂的选择

土壤成分较为复杂，为保证检测结果的准确度和灵敏度，所使用的萃取溶剂对目标分析物既要有足够的溶解性，也要有一定的选择性（即对共提物杂质的溶解性差，对目标物的溶解性较好）。根据相似相溶原理，丙酮和乙酸乙酯对以上5种农药均有较好的溶解性。本文在其他条件均不变的前提下，考察了萃取溶剂为丙酮、乙酸乙酯、丙酮∶乙酸乙酯（V∶V，1∶1）对5种农药的加标回收的影响。研究发现丙酮∶乙酸乙酯（V∶V，1∶1）作为萃取溶剂 5种农药的萃取效率最高，具体检测值见表1。因此，本文选择丙酮∶乙酸乙酯（V∶V，1∶1）萃取样品。

表1 3种提取溶剂回收率结果

3.2 萃取温度的选择

快速溶剂萃取中萃取温度、压力、加热时间、静态萃取时间等因素均对萃取效果产生一定的影响。萃取温度是这些因素中影响效果最为显著的。温度适当升高可使萃取溶剂更好地浸润土壤基质，加快目标物转移至萃取溶剂中。然而，温度过高会使一些热不稳定性化合物发生分解，反而降低了萃取效率。本文研究了 60 ℃、80 ℃、100 ℃、120 ℃ 温度下萃取结果回收率的变化。研究发现：5种农药的回收率随着温度的升高而升高，100 ℃时达到最大值。随着温度升至120 ℃时，氟吡菌酰胺、唑虫酰胺和杀虫脲回收率结果变化不大，氟啶虫酰胺和氟虫脲回收率明显降低(见图1）。由此确定，5种农药的最佳萃取温度为100 ℃。

图1 萃取温度对回收率的影响

3.3 质谱条件的优化

通过质谱全扫描（Q3Scan）模式确定5种农药的前体离子和保留时间。接着对前体离子进行二级质谱扫描以得到特征碎片离子。从众多碎片离子中选择一个丰度值较高的离子作为定量，再选择2个碎片离子定性。运用“MRM-Optimization-Tool”工具，对碰撞电压进行优化，确保各组分的CE电压和离子丰度比值达到最优状态。三重四级杆质谱较单杆质谱的优势为提供了更为丰富的子离子信息，通过1对定量离子和2对定性离子的一一对应，降低了干扰物的几率。即使目标物定量离子峰出峰时间一致，由于定性离子的不同，也不会对定量结果产生影响。典型的质量色谱图见图2，优化后的离子信息见表2。

图2 5种农药的质量色谱图

表2 5种农药离子信息、线性方程及检出限1）

3.4 标准曲线、检出限

按照2.1设置色谱质谱参数，待各参数准备就绪后，进样梯度浓度为 0.02，0.05，0.1，0.5，1.0，2.0 µg/mL的标准溶液，采集相应的色谱质谱图。以5种农药定量离子对应的色谱峰面积对质量浓度绘制标准曲线，得到相应的线性方程和相关系数（见表2）。根据检出限的确定方式，以3倍信号噪声的比值（S/N）对应的质量浓度作为方法检出限（见表2）。由表中可以看出：5种农药在 0.02～2.0 µg/mL 范围内线性关系良好，相关系数在0.995 2～0.999 5 之间。检出限结果均在 0.006～0.012 mg/kg之间，符合分析测试的要求。

3.5 回收率与精密度试验

于土壤样品中定量加入已知浓度的5种农药的混标液，在标准曲线浓度范围内选择三个不同水平浓度点（0.2，1，2.0 mg/kg）进行加标回收率测试，每个浓度点加标样品平行制备6份，计算6次检测结果的相对标准偏差。测试结果详见表3。表3结果表明：5种农药的平均加标回收率均在87.8%～106.4%之间，精密度RSD在1.86%～3.82%。说明此方法的准确度和精密度较高。

表3 回收率与精密度结果

4 结束语

本实验建立了加速溶剂萃取（ASE)结合气相色谱-三重四级杆串联质谱(GC-MS/MS)检测土壤中氟啶虫酰胺、氟吡菌酰胺、唑虫酰胺、杀虫脲和氟虫脲残留的分析方法，并对质谱参数、萃取条件进行了优化，考察了方法的线性、准确度及精密度、检出限等参数。实验结果表明，该方法满足农药残留分析测试的要求，可用于土壤中农药残留的监测。