西维因等农药中表面活性剂、PH对其分离影响检测方案(毛细管电泳仪)

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维普资讯http：//www.cqvip.com色 谱CHINESE JOURNAL OF CHROMATOGRAPHYVol.20 No.4July 2002第20卷第4期2002年7月 维普资讯 http：//www.cqvip.com第20 卷色 谱·342· 毛细管电泳法分析西维因等农药 张裕平， 李向军， 袁倬斌 (中国科学技术大学研究生院，北京100039) 摘要：采用毛细管电泳法对西维因和4种三嗪类农药进行了分离研究，考察了溶液的 pH值、胶束浓度和有机改性剂对分离的影响。以 20 mmol/L 硼砂-50 mmol/L十二烷基硫酸钠-10%(体积分数)甲醇溶液(pH9.2)为电泳缓冲液，采用压力进样方式，在25 kV恒压下进行分离，并在波长225 nm 处检测，各组分可达到基线分离。在质量浓度为 30 mg/L-200 mg/L 时，西维因标样的线性关系良好。该方法应用于西维因原药实际样品的测定，结果令人满意，西维因的加标回收率为 93.4%~101.3%，其峰面积的 RSD 为2.59% 关键词：毛细管电泳；农药；西维因；三嗪类农药 中图分类号：0658 文献标识码：A 文章编号：1000-8713(2002)04-0341-04 Analysis of Carbaryl and Other Pesticides by Capillary Eelectrophoresis ZHANG Yu-ping， LI Xiang-jun， YUAN Zhuo-bin (Graduate School， University of Science and Technology of China， Beijing 100039， China) Abstract： Five pesticides， i.e. carbaryl， simazine， atrazine， arnetryne and prometryn were separated by capil-lary electrophoresis technique. The effects of experimental parameters including pH， the concentration of surfac-tant and organic modifier on the separation were investigated. From the experiments， we found the optimumelectrophoretic conditions were as follows： 20 mmol/L borate-50 mmol/L sodium dodecyl sulfate-10% methanol(volume fraction) as the running buffer (pH 9.2)， applied voltage of 25 kV， detection wavelength of 225 nm.Under the optimum conditions， baseline-separation of each component has been obtained using anionic surfactantfor micellar electrokinetic chromatography. The results indicated that the calibration curve of carbaryl was linearin the range of concentrations 30 mg/L-200 mg/L. This method has been applied to the determination of realsample with satisfactory results obtained， and the recovery of carbaryl was 93.4%-101.3%， and the relativestandard deviation of peak area was 2.59%. Key words： capillary electrophoresis； pesticide； carbaryl； triazine pesticide 农药的测定常采用气相色谱和高效液相色谱法，我国的农药类标准方法一般以气相色谱法为主。高效毛细管电泳用于农药原药、制剂及残留的分离分析，国内起步较晚11.2J，国外同行在这一领域已作了大量研究工作，其中尤以各种除草剂的分离、单种农药制剂及复配农药的有效成分含量测定报道居多3~5)。西维因属氨基甲酸酯类农药(见图1)；因其高效、低毒，在动物体内易分解排出，无蓄积作用，对危害多种作物和林木的害虫均有良好的防治效果，因此在农业生产中广泛使用。西玛津、阿特拉津、扑草净、莠灭津均属氯取代的三嗪类农药，性质结构相似(见图1)；它们常常与西维因混合使用。oDesiderio等16.曾采用胶束毛细管色谱法测定了河水中的西玛津和阿特拉津，Schmitt 等17.采用区带电泳 法分离了羟基、甲氧基取代的三嗪类农药，在分离氯取代的三嗪类农药时，因氮芳环在水溶液中质子化程度接近，分离非常困难。鉴于此，本文对上述5种农药的分离进行了研究，采用胶束毛细管电泳(也称胶束电动毛细管色谱，MECC)可使各组分达到基线分离。将该方法用于西维因制剂(25%的可湿性混剂)的测定，结果令人满意。 实验部分 1.1 仪器与试剂 ACS2000 型高效毛细管电泳仪(中科院研究生院应用化学所)、高压电源(0~30kV)；Spectra 200型可变波长(0~800 nm)紫外检测器(美国热电集团)并装有 On-column 型专用毛细管流通池；压差式 ( 收稿日期：2001-11-13 ) ( 作者简介：张裕平，男，1969年生，博士研究生，E-mail：yupzhang@263.net. ) ( 通讯联系人：袁倬斌，男，教授，博士生导师，电话：(010)68224596. ) ( 基金项目：国家自然科学基金资助课题(批准号：29875027). ) 图1 Fig.1 1. simazine； 2. atrazine； 3.carbaryl； 4.ametryne； 5.prometryn. 进样；65 cm×50 um i.d.石英毛细管(有效长度54cm，河北永年光纤厂)；pHS-3C 型酸度计(上海雷磁仪器厂)。 西玛津、阿特拉津、扑草净标样由农业部环境保护监测研究所提供，莠灭津、西维因标样及西维因可湿性粉剂(有效含量不低于25%)由湖南化工研究院提供。硼砂、醋酸、磷酸盐、甲醇、十二烷基硫酸钠(SDS)和苏丹Ⅲ均为分析纯，实验采用石英二次蒸馏水。 1.2 实验方法 实验前首先用 0.1 mol/L NaOH冲洗毛细管3min，再分别用去离子水和背景电解质溶液洗柱3min，采用阳极端手动压差进样，在选定的实验条件下进行分离，每两次运行之间用背景电解质溶液洗柱2min，进行5或6次分析后，更换两边缓冲液。当混合标准溶液夜组组(初始始度均为100mmol/L)达到基线分离时，分别提高单组分物质的浓度，根据峰高的响应变化对谱峰进行定性。 2 结果与讨论 2.1 检测波长的选择 毛细管电泳仪的吸收光程短，通用型的紫外检测器灵敏度较低，因此波长的选择对提高检测的灵敏度非常重要，考虑到分析物在225nm 处均有较大吸收16-8，故实验采用 225 nm 为检测波长。 2.2 分离模式的选择 作为结构差异很大的有机化合物，农药的组成复杂，在水中的极性、离子化程度各不相同，且许多农药在水中不溶或难溶。毛细管区带电泳分离的主要是那些在冰溶液中呈离子态的或可离子化的化合物，其分离原理主要是基于化合物在形态或者是质荷比上的差异。表1列出了5种农药在水中的溶解度和pKa，它们在水中的溶解度均较低，且西玛津和阿特拉津，扑草净和莠灭津的pK接近。实验首先 采用硼砂或醋酸盐作缓冲溶液进行分离研究，因分离物的电泳迁移速度相近，通过区带电泳法不能分离；采用改变分离电压、缓冲溶液的浓度及pH 值等措施，分离仍然得不到改善。因此必须考虑采用胶束毛细管电泳模式。 表1农药在水中的溶解度和pK【6，8] Table 1Solubilities in water and pK values of the pesticides Pesticide Solubility in water(mg/L) pK， Simazine 5 1.65 Atrazine 33 1.68 Carbaryl 120 Ametryn 193 4.00 Prometryn 48 4.05 2.3 pH值对分离的影响 胶束毛细管电泳既可用于离子化合物的分离又可用于中性物质的分离。中性溶质的分离主要是基于色谱的原理，在以电渗流驱动的水溶液流动相和受到电泳阻滞、运动较慢的胶束相之间分配。胶束主要是作为一种分离的“载体”，类似于色谱中的固定相，不过它是移动的，溶质的迁移速度决定于它在胶束相和水相之间的分配系数。测定容量因子可了解溶质与胶束作用的强弱。胶束毛细管电泳与液相色谱的容量因子(k)的定义相似，k'= nme/n1aq(nmc和nag分别为被分离物质进入胶束和缓冲溶液中的量)，可通过测定各种农药的容量因子来考察溶质与胶束作用的程度。容量因子与溶质的保留时间(t)有如下关系： 其中to，tm分别为溶剂和胶束的保留时间。 甲醇在胶束中的分配系数几乎可以忽略，可用作测定to的标记物。苏丹Ⅲ不溶于水，而能完全溶解于所选择的胶束，故用作胶束的标记物测定 tme，在pH6.5~9.5改变缓冲溶液的 pH值，从实验结 果(见图2)看，扑草净的容量因子最大，与胶束的结合最紧。西玛津的容量因子最小，与胶束的结合最松散，因此出峰最快。随着 pH 值增大，5种农药的容量因子有一定定变化，说明 pH 值对溶质与胶束的结合有一定的影响。采用硼砂和磷酸盐的混合缓冲溶液，pH值在7.5~9.5时，容量因子的差别可使各组分达到基线分离。为调节 pH值方便，也可单独使用硼砂作缓冲溶液，此时的 pH值不用调节，pH=9.2. 图2 pH 值对分离的影响 Fig.2 The effect of pH on separation Conditions： buffer， 40 mmol/L sodium dodecyl sulfate (SD)S)20 mmol/L borate-phosphate-15%(volume fraction) methanol； sep-aration voltage， 25 kV； detection at 225 nm；injected hydro-dynami-cally at height of 20 cn and an injection time of 10 s. Number identifications are the same as in Fig. 1. 2.4 有机改性剂对分离的影响 有机溶剂加入到胶束体系中，一方面可防止水溶性差的溶质在体系中产生沉淀，另一方面会减小流动相的极性，改变管壁的 zeta 电势，降低电渗流的速度，从而达到提高选择性，改善分离效果的目的。从图3可看出，当加入的甲醇体积分数为10%时，各物质间分离效果较好，本实验采用甲醇含量为10%。 2.5 表面活性剂的影响 SDS表面带负电，在电泳分离过程中与电渗流的方向相反，朝阳极方向移动，其浓度的选择对于分离效果产生一定影响。实验考察了胶束浓度为0~50 mmol/L时对迁移时间的影响。随着胶束浓度增大，胶束与溶质结合更紧密，保留时间整体呈增大的趋势，从图4可看出，当胶束的浓度为零时，各物质的保留时间非常接近，这同时也说明毛细管区带电泳模式不适合作为这几种农药的分离体系。实际分离过程中采用50 mmol/L SDS，可使峰之间相对保留时间接近，峰的分布更为均匀。 2.6 标准谱图 选择各主要影响因素的优化条件进行实验，可 得到标准混合物的分离谱图(图5)。从图中看出5种组分在16 min 内可达到基线分离。 图3 甲醇含量对分离的影响 Fig. 33 The effect of methanol content on separation Number identifications are the same as in Fig.l and other ex-periment conditions are the same as in Fig.2. 图4 SDS浓度对分离的影响 Fig.4The effect of SDS concentration on separation Number identifications are the same as in Fig. 1 and other condi-tions are the same as in Fig.2. 图5 标准混合液的胶束毛细管电泳图 Fig.5 Electropherogram of a mixture of standards under MEKC Conditions： buffer， 50 mmol/L SDS-20 mmol/L borate-10%(volume fraction) methanol， pH 9.2； separation voltage： 25 kV；detection at 225 nm； injected hydro-dynamically at height 10 cm andan injection time of 10 s. ( Peak identification： 4： 1 . siniazine； 2.atrazine； 3 . carbaryl；4.ametryne； 5.prometryn； 6.sudan H. ) 2.7 标准曲线、检测限及样品的回收率 准确称取一定质量的西维因标准品，配制为1.000 g/L的储备液，工作液使用前配制。分别移取一定体积的储备液于 25 mL的容量瓶中，加入一定体积的用缓冲溶液配制的苏丹Ⅲ(1mg/L)，再用50%(体积分数)的甲醇溶液稀释至刻度，使西维因的质量浓度范围为 30 mg/L~200 mg/L。摇匀，微孔滤膜过滤后，超声15 min，冷却后备用。西维因可湿性粉剂样品使用前需磨细，用甲醇溶解离心分离，其他操作处理与标样相同。在已优化的电泳操作条件下，以峰面积A与对应的质量浓度C(mg/L)作标准曲线，求得其线性方程和相关系数为A=347.35C-256.76，r=0.993，同时以S/N=3计算最小检测限为7.6 mg/L。为考察方法的可靠性，分别对已知浓度的西维因原药的实际样品进行加标回收实验，回收率计算结果见表2。 表2 西维因的回收率(n=6) Table 2 Recoveries of carbaryl(n=6) Background Added Found Recovery (mg/L) (mg/L) (mg/L) (%) 102.7 80.0 78.2 97.8 102.7 100.0 101.3 101.3 102.7 120.0 112.1 93.4 对实际样品进样6次，其迁移时间的 RSD 为0.97%，峰面积的 RSD 为2.59%，实际样品中西维 ( 因的平均含量为26.7%。 ) ( 参考文献： ) ( [1] YUAN Dong-xing， DENG Yong-zhi， LIN Yu-hui. 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B eijing： Chemical I n-dustry Press ， 1988.441 杨立新.农药分析.北京：化学工业出版社，1988. 441 ) 《毛细管电色谱及其应用》 ——分析化学新方法新技术丛书 毛细管电色谱(CEC)是近年发展起来的新型微分离分析技术。本书以作者的研究工作为基础，比较系统、全面地介绍了毛细管电色谱微分离分析技术的方法、原理、现状和发展动态。 本书共分7章，内容包括绪论、毛细管电色谱理论基础、毛细管电色谱的仪器装置和技术、毛细管电色谱的固定相和流动相及操作参数的影响、毛细管电色谱的应用、毛细管电色谱用于拆分手性化合物等。 本书内容新颖、丰富，注重理论与实际、原理与应用现状及发展趋势的结合，可读性、实用性好，可供化学、化工、生物、医学、药学和生物工程等方面的研究人员和技术人员参考，也可作为高等院校本科生、研究生的参考书和教科书。 编著者：邹汉法，刘 震，叶明亮，张玉奎；字数：200千字；出版者：科学出版社；出版时间：2001-12-24；装帧：精装。 购书者请与科学出版社操时杰联系，电话：(010)64015178。