农药残留检验方法系列讲座(68)气相色谱法测定饮用水及其源水中灭草松和2，42滴

气相色谱法测定饮用水及其源水中灭草松和2 , 42滴

摘　要:

采用气相色谱ECD 检测器同时分离检测水中灭草松和2 , 42滴两种农药。水样中灭草松和2 , 42滴在酸性条件下经乙酸乙酯萃取, 然后用碘甲烷溶液酯化, 生成较易挥发的甲基酯类衍生物, 用毛细管气相色谱2电子捕获检测器分离测定。对衍生方式、温度和时间进行了优化, 分别使用ECD 和FPD 检测器测定灭草松, 而ECD 检测灵敏度高。本法的最低检测质量浓度为灭草松0.15μg/L , 2 , 42滴0. 050μg/L 。方法灵敏度和精密度均满足分析要求。



本文由北京市疾病预防控制中心的 周　珊, 雒丽娜, 马腾蛟, 赵立文等研究人员共同完成除草剂的GC-ECD 和GC-FPD的分析方法供大家参考。



前 言

灭草松(bentazone) , 分子式C₁₀ H₁₂N₂O₃ S , 相对分子质量240. 28。是触杀性兼有内吸性的除草剂,主要用于水旱田多种农作物防治和除去阔叶杂草和莎草科杂草。灭草松为低毒或中等毒性。大鼠的经口LD50 为1220 mg/ kg。国家生活饮用水卫生规范中, 规定灭草松的限量为0. 3 mg/L 。2 , 4 - 滴(2 , 4 - 滴dichloro - phenoxyacetic acid) , 分子式C₈ H₆C_l2O₃ , 相对分子质量221.18 , 是最早研制成功的选择性除草剂。它于1946 年开始使用, 之后迅速成为全球应用最为广泛的除草剂。时隔近60年, 至今仍是北美第三大广泛使用的除草剂, 且

在世界范围内应用最广。高浓度的2 , 4 - 滴可以影响中枢神经, 产生腿部僵硬、运动系统失衡、乏力、厌食、昏迷等症状。长期口服暴露对研究动物血液及肝肾产生不良影响。有报道称2 , 4 - 滴暴露与动物肿瘤发病率增高有关, 但是美国EPA 尚未把2 , 4 - 滴归类到致癌物质。国家生活饮用水卫生规范中, 规定2 , 4 - 滴的限量为0. 03 mg/L 。

目前国内有关灭草松和2 , 4 - 滴的检测方法主要为气相色谱法, 使用电子捕获检测器( ECD)或火焰光度检测器( FPD , 硫滤光片) 进行分析定量。2001 年中华人民共和国卫生部卫生法制与监督司编制的生活饮用水卫生规范相关方法使用重氮甲烷进行衍生, 方法灵敏度高, 但是试剂毒性大, 且反应条件苛刻, 不易重复。美国EPA 的相关检测方法包括气相色谱法、液相色谱法和液相色谱-质谱联用法等。本法选用碘甲烷对样品进行衍生, 气相色谱- 电子捕获检测器进行分离定量。试剂毒性小, 反应条件温和, 重复性好, 且灵敏度满足生活饮用水分析要求。



实 验

1 　实验部分

1. 1 　仪器与试剂

美国安捷伦公司GC-6890N 气相色谱仪, 电子捕获检测器(ECD) , 色谱柱: 30 m ×0. 25μm ×0. 25mm i . d. HP - 1701 石英毛细管柱样品容器: 全玻采样瓶, 容积200～250 mL , 使用前用稀HNO3 (1 +9) 浸泡处理, 纯水冲净, 并于180 ℃烘箱烘烤1～2h 备用; 容量瓶: 10、100 mL ; 试剂瓶: 无色及棕色; 比色管: 50 及100 mL ; 分液漏斗: 50 及500mL ; 超声波清洗器。

φ(碘甲烷) = 10 %: V (碘甲烷) ∶V (二氯甲烷)= 1∶9 , 此溶液现用现配。

四丁基硫酸氢铵(0. 1 mol/L) 和NaOH (0. 5mol/L) 混合溶液: 分别称取6. 8 g 四丁基硫酸氢铵和4 g NaOH , 溶于200 mL 纯水, 混合均匀。HNO3 (ρ₂₀ = 1. 42 g/mL) : 优级纯。H3 PO4 (0. 5 mol/L) 。

无水硫酸钠: 分析纯, 于600 ℃马弗炉中灼烧4 h 后置于干燥器中备用。

灭草松(纯度99 %; 灭草松标准贮备液(1. 0mg/mL) : 准确称取0. 1010 g 灭草松, 用丙酮溶解,定容于100 mL 容量瓶。

2 , 4 - 滴(纯度99. 4 %) ; 2 , 4 - 滴标准贮备液(1. 0 mg/mL) : 准确称取0. 1006 g 2 , 4 - 滴, 用丙酮溶解, 定容于100 mL 容量瓶。

丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷均为分析纯; 水为纯水。

1. 2 　样品处理方法

1. 2. 1 　水样采集和保存　

于250 mL 采样瓶中加入约1. 1 mL 的HNO3 , 使采样后溶液的pH < 1 , 样品充满采样瓶, 置于4 ℃冰箱保存, 尽快测定。

1. 2. 2 　水样预处理　

准确量取水样(pH < 1) 200mL 于500 mL 分液漏斗中, 用50 mL 乙酸乙酯萃取3 次, 使乙酸乙酯和水溶液充分混合振摇, 静置分层, 合并有机相, 氮吹浓缩近干。

1. 2. 3 　衍生　

将1. 2. 2 的残留物用少量二氯甲烷溶解并转入50 或100 mL 比色管, 加入10 mL 碘甲

烷-二氯甲烷和10 mL 四丁基硫酸氢铵-NaOH 溶液, 超声反应50 min。加冰水控制反应温度在10～20 ℃之间。反应完成后, 转移反应液至50 mL 分液漏斗, 分层, 收集有机相。水相再用10 mL 二氯甲烷萃取, 合并有机相, 用适量的0. 5 mol/L H₃ PO4 洗涤, 然后有机相用无水硫酸钠干燥, 氮吹浓缩至干, 正己烷定容至1 mL 。

1. 3 　分析方法

1. 3. 1 　校准溶液制备　

标准溶液中间液: 分别移取灭草松及2 , 4 - 滴标准贮备液(1. 0 mg/mL) 各10～100 mL 容量瓶中, 用丙酮稀释至刻度, 混匀, 获得混合中间液(ρ= 100. 0μg/mL) , 置于4 ℃冰箱保存备用。

标准使用液: 移取10 mL 中间液(ρ= 100. 0μg/mL) 至100 mL 容量瓶中, 用丙酮稀释至刻度,混匀, 获得混合标准使用液(ρ= 10. 0μg/mL) 。工作曲线: 分别吸取标准使用液(ρ= 10.0μg/mL) 0.05 , 0.10 , 0.20 , 0.30 , 0.40 , 0.50 mL , 制成标准系列。将溶剂挥干, 再按1. 2. 3 衍生步骤进行衍生, 最终定容体积1 mL , 进样1μL , 注入色谱仪。以峰面积为纵坐标, 质量浓度为横坐标, 绘制工作曲线。(工作曲线质量浓度为ρ= 0.50 , 1.0 ,2.0 , 3.0 , 4.0 , 5.0μg/mL , 相当于水中质量浓度ρ= 2.5 , 5.0 , 10 , 15 , 20 , 25μg/L) 。

1. 3. 2 　仪器参数及操作条件

　气化室温度: 250℃; 色谱柱升温程序: 起始温度150 ℃, 保持2min , 升温速率10 ℃, 最终温度250 ℃, 保持1min ; ECD 检测器, 温度260 ℃; 载气: 氮气, 流量1.5 mL/min , 线速40 cm/s ; 分流比10∶1 ; 尾吹气45mL/min ; ECD 检测器。

2 　结果与讨论

2. 1 　实验条件选择

2. 1. 1 　衍生方式　

选用了恒温水浴和超声提取两种衍生方式。经比较发现恒温水浴温度控制比较均匀, 但是衍生剂与待测物质不易充分反应, 而超声提取的温度不如恒温水浴法易控制, 但是衍生效果更佳, 灵敏度和稳定性更好, 因此选定超声提取方式对样品进行衍生。

2. 1. 2 　衍生时间和衍生温度　

于固定温度下, 分别选择30、40、50、60 min 进行衍生, 实验结果表明50 min 提取效果最佳, 灵敏度和稳定性更好,因此选定50 min 的衍生时间。衍生温度影响反应进行的程度及结果, 在实验过程中, 需要严格控制, 需加冰水控制反应温度在10～20 ℃。

2. 1. 3 　检测器选择及色谱条件优化　

在相同操作条件下, 分别选用ECD 和FPD 检测器对灭草松进行测定, 结果表明, ECD 检测器更为灵敏, 并且考虑到本法为灭草松和2 , 4 - 滴同时测定, 而2 , 4- 滴在FPD 上没有响应, 因而选用ECD 检测器测定两种化合物。综合考虑化合物的出峰时间和峰形, 对升温程序、载气流速和进样方式进行优化, 最后选定气相色谱条件如1. 3. 2 中所述。在此条件测定灭草松和2 , 4 - 滴标样, 所得标准色谱图如图1 所示, 各自保留时间为: 2 , 4 - 滴7. 73 min ; 灭草松10. 93 min。

2. 2 　线性范围ECD 检测器的线性范围在两个数量级以内。本法在0. 50～5. 0μg/mL 质量浓度范围内配制标准系列, 取水样200 mL , 相当于质量浓度范围ρ=2. 5～25μg/L , 结果如表1 所示, 两种化合物线性相关系数良好。
2. 3 　标准加入回收实验在200 mL 水样中加入1. 0μg 和0. 5μg 标准,相当于标准质量浓度为ρ= 5. 0μg/L , 和2. 5μg/L ,按照规定操作步骤进行衍生及其它处理, 最终以正己烷定容至1. 0 mL , 进样1μL 进行分析。7 次测定的回收率结果如表2 所示。


2. 4 　精密度

准确配制1. 0 μg/mL 的标准溶液, 准确量取1. 0 和0. 20 mL , 加入到200 mL 水样中, 相当于质量浓度5. 0 和1. 0μg/L , 并按照规定操作步骤进行衍生及其它处理, 最终以正己烷定容至1. 0 mL ,进样1μL 进行分析。7 次平行测定的精密度结果如表3 所示。



2. 5 　检出限

将工作曲线中1. 0μg/mL 的标准溶液逐步稀释并进行测定, 在水样体积200 mL 、衍生后最终定容体积1 mL , 最高进样体积3μL 的条件下, 以> 10 倍信噪比为标准, 测得方法的最低检出量分别为灭草松0. 1 ng , 2 , 4 滴0. 03 ng , 最低检测质量浓度分别为灭草松: ρ= 0. 15μg/L (0. 1 ng/3μL×1000 ×1/200) 和2 , 42滴: ρ= 0.050 μg/L (0.03ng/3μL ×1000 ×1/200) 。

参考文献

[1 ] 　农业部农药检定所编.《农药残留量实用检测方法手册》. 北京: 中国农业科技出版社, 1995 , 394

[2 ] 　中华人民共和国卫生部卫生法制与监督司编制. 生活饮用水卫生规范, 2001 , 358?

（全文完）

（69讲）HPLC反相离子对法测定杀虫单
摘　要：

用反相离子对色谱法测定了杀虫单原粉中杀虫单的含量，色谱柱为 Spherisorb ODSI 250mm*4.0mm i.d.5μm。流动相为 0.025mol/L 磷酸二氢钾 -0.005mol/L 四乙基溴化铵(pH6～7)，检测波长 242nm。在此条件下，杀虫单原粉中杀虫单与杂质完全分离，方法操作简便，快速准确，可用于原粉中杀虫单的分析。

本文由贵州大学化学系的曾唏、牟兰、卢玉振、张长庚等研究人员共同完成国家自然科学基金资助项目中部分内容，现全文介绍如下
前 言

杀虫单是我国自行开发的一种仿生性农药，化学名称为一水合二甲基-氢代-2-(1，3-二磺酸单钠硫代丙基)铵^［1］。是一种广谱性杀虫剂，具有高效、低毒、低残留的特点，用于防治水稻、茶叶、水果上的害虫。
　　杀虫单的同系物杀虫双国家已颁布了 18% 杀虫双水剂标准^［2］，对杀虫单原粉的分析方法还没有国家标准，牟兰等研究了薄层分离库仑滴定法^［3］和钙黄绿素-钯荧光光度法^［4］测定常量和微量的杀虫单。前者已建立了企业标准用于测定原粉中的杀虫单^［5］，后者可用于稻米中杀虫单的残留量分析。本文提出了反相离子对色谱法，采用四乙基溴化铵作为离子对试剂，由四乙基铵正离子与杀虫单分子中磺酸基负离子构成离子对，较好地使杀虫单与原粉中的杂质分离。方法简便快速，准确度及精密度良好。对工业产品杀虫单原粉的分析测定有实际应用价值。

实 验

1　仪器与试剂
　　日本岛津 LC-6A 型高效液相色谱仪，SPD-6AV 紫外可见检测器C-R3A 数据处理机；CSF-1A 超声波振荡器(上海超声波仪器厂)；酸度计(比利时 CONSORT 公司)。
　　杀虫单标准样(经六次重结晶提纯作标准样)；四乙基溴化铵、磷酸二氢钾、氢氧化钾均为国产分析纯试剂，水为二次蒸馏水。

2　实验方法
　　色谱条件：色谱柱为 Spherisorb ODSI 250mm×4.0mm i.d.5μm，流动相为 0.025mol/L 的磷酸二氢钾溶液 -0.005mol/L 的四乙基溴化铵，用稀氢氧化钠溶液调 pH6～pH7，流速 1mL/min ，波长 242nm，柱温：室温。
　　杀虫单原粉的色谱如图1所示，从图上看到，除主成分杀虫单外，杂质主要为硫代硫酸钠。

3　结果与讨论
3.1　分析条件的选择
　　在反相离子对色谱中，样品离子、离子对试剂和离子对间存在动态平衡。保留时间由离子对的结合强度以及离子对试剂浓度决定。离子对试剂确定后，容量因子 K′ 随离子对试剂的浓度增加而增加，但增加到一定值后，K′值基本保持衡定。考查了浓度在 0.001～0.02mol/L 范围内四乙基铵对保留值的影响，在此浓度范围保留时间随四乙基铵浓度增大逐渐增加，选择了保留时间适中的浓度 0.005mol/L。


流动相：0.025mol/L KH₂PO₄ -0.005mol/L 四乙基溴化铵；pH6～7；色谱峰：1——硫代硫酸钠 t_R=1.564min;2——杀虫单 t_R=3.563min

　　溶液的 pH值对酸性官能团离解有较大的影响，对pH4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0 的不同条件进行了样品分析，结果表明 pH值在 6～7 左右分离最佳。
　　在流动相中加入了适量磷酸盐构成缓冲溶液，控制基团的离解，同时缓冲溶液还能改善峰形，使峰保留时间增加，但浓度过大时缓冲液离子有可能与反离子配对，减小K′值，对仪器也有不利的影响。经对不同浓度缓冲液的测定，确定以 0.025mol/L 较好。
　　综合以上实验结果，在测定中流动相配比为 0.025mol/L 磷酸二氢钾 -0.005mol/L 四乙基溴化铵，pH6～7 左右。


3.2　标准曲线
　　将杀虫单 6 次重结晶标准样用流动相配制成质量浓度为 1.00g/L 的标准溶液，再用流动相稀释成 0.02、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0g/L 不同质量浓度的标准系列溶液，进样 20μL，测定其相应峰面积，以峰面积对浓度作工作曲线，结果表明，在标准系列浓度范围内，浓度与峰面积有良好的线性关系。回归方程为 y=0.336x+0.0049，r=0.9996(n=6)；杀虫单最低检出限浓度为 0.002g/L。


3.3　回收率试验
　　精确称取杀虫单原粉 14.60mg ，加入浓度为 1.0g/L 的标准溶液，以流动相稀释至 50mL，按前述色谱条件进行回收率测定。结果列于表1中。结果表明，方法有良好的回收率。





3.4　样品测定
　　按上述操作条件，称取适量试样，将杀虫单原粉和标准样按标准样配制方法配制溶液，对杀虫单含量进行测定，测定结果与薄层分离库仑滴定法测定结果对照，数据列于表2。从表中数据看到，反相离子对高效液相色谱法与薄层分离-库仑滴定法测定结果一致，两种方法的标准偏差相近，说明高效液相色谱法有较高的准确度与精密度。





参考文献

［1］　张泽莹，唐有祺，段成钢，唐　庄.中国科学(B辑)，1985，(7)：621；Scientia Sinica (ser.B)1985,28(11):1167
［2］　GB 8200-87 杀虫双水剂.
［3］　牟　兰，卢玉振，张长庚.分析化学，1996，24(11)：1334
［4］　牟　兰，卢玉振，张长庚.光谱学与光谱分析，1997，17(2)：41
［5］　Q/GHY 04-1995 杀虫单原粉.

（全文完）

（70讲）气相色谱法测定水产品中三唑磷农药残留量

摘要

采用毛细管气相色谱法对水产品中三唑磷残留量及前处理方法进行了研究。用丙酮作为提取溶剂，采用液-液萃取法提取样品中的三唑磷，经净化、浓缩后采用氮磷检测器检测。用保留时间进行定性分析，外标法进行定量计算。在0.25~10μg/kg浓度范围内得到线性方程Y = (2.60×10⁵) X一150，相关系数0.9960；方法检出限为0.25μg/kg，回收率为89.6％～98.8％，RSD为3.11％~19.9％。为渔业污染事故中三唑磷的测定提供依据。

本文由(浙江海洋学院海洋与渔业研究所和浙江省海洋水产研究所的钟志、刘琴、顾蓓乔、刘士忠、郭远明和陈雪昌等共同完成的浙江省分析测试基金(04050)项目的一部分，其论文发表在浙江海洋学院学报(自然科学版) 上，现全文介绍如下。

前 言

随着近年来浙江沿海养殖业的发展，为了保护养殖生物免遭敌害生物的伤害，提高成活率，养殖户在前期清塘、清涂中使用三唑磷，取得了良好的效果，带来了一定的经济效益。但是由于三唑磷的滥用，三唑磷对海水虾蟹类毒性较大[1]，因此引起的渔业污染事故时有发生。随着社会对食品安全越来越关注，对水产品中药物残留限量要求也越来越高，而我国目前尚无水产品体内三唑磷残留量的标准方法，大部分文献未对水产品中的三唑磷农药进行报道[2~4]，只对蔬菜、茶叶等产品中的三唑磷含量测定有所研究[5~12]。故有必要研究开发一个简捷方便的针对水产品中三唑磷残留量的测定方法。本文在参考了其他有机磷分析方法

的基础上，对样品的提取和净化作了改进，并对多个品种的水产品作了检测，验证了本方法的可靠性。

实 验

1 材料与方法

1．1 材料

1．1．1试验材料

鱼、虾、蟹、贝类样品，来自浙江沿海各养殖场，个体较均匀，中等大小。取可食部分，均质后放人玻璃瓶中保存，备用。

1．1．2试剂

三唑磷标准品，丙酮(分析纯)，甲苯(色谱纯)，二氯甲烷(分析纯)，正己烷(分析纯)，无水硫酸钠(分析纯)，中性氧化铝(60目)，硫酸钠溶液(30 g/L)。

1．1．3仪器设备

气相色谱仪CP-3380(美国瓦里安公司)；电子天平AE260(瑞士梅特勒公司)；均质机IKA-T18(德国IKA公司)；离心机LGl0—2.4A（北京医用离心机厂）；旋涡混合器(德国IKA公司)；旋转蒸发器(上海申胜生物技术有限公司)；氮吹仪(美国Organomation公司)

1．2 实验方法

1．2．1样品处理过程

称取10．0 g样品于50 mL离心管中，加入20mL丙酮，均质机均质l min，分散均匀，离心机4 000 r／min离心3 min，将丙酮层转移至100 mL鸡心瓶中；向离心管中再加入10 mL丙酮，重复上述操作，合并丙酮层于鸡心瓶中，于35℃水浴中减压旋转蒸发至约5 mL。向鸡心瓶中加入30 mL硫酸钠溶液和10 mL正已烷，充分振荡l min，转移至50 mL离心管中，4 000 r／min离心3 min，除去上层正已烷层。重复向水相中加人正已烷提取，直至正已烷层呈无色。水相倒入125 mL分液漏斗中，加入二氯甲烷20 mL，充分振摇2min，静置分层。将下层二氯甲烷提取液放入100 mL锥形瓶中。往分液漏斗中再加入二氯甲烷20 mL，重复上述操作，合并二氯甲烷层于锥形瓶中。往锥形瓶中加入1 g中性氧化铝，振摇1 min，经过无水硫酸钠柱脱水过滤于100 mL鸡心瓶中，于35℃水浴中减压旋转蒸发至约5 mL，转移至5 mL刻度试管中并用氮气吹干，加人1.00 mL甲苯，供气相色谱分析用。

1．2．2气相色谱试验条件

色谱柱：SPB-50石英毛细管柱，固定相为50％、二苯基50％二甲基硅氧烷，30m×0.32 mm×0.25μm。载气：高纯氮，纯度>99．99％；进样口温度：270℃，分流比1：100；柱流速：2.0 mL／min，恒流；温度程序：初始柱温为150℃，30℃／min升至250℃，维持1 min，10℃／min升至260℃，维持10 min；检测器：温度300℃，铷珠电流3．000A，尾吹气(氮气)28 mL／min，氢气4.2 mL／min，空气175 mL／min。

1．2．3样品的分析

注入1.0“L样品溶液于气相色谱仪中，按上述色谱条件进行色谱分析，记录峰面积或峰高，响应值均应在仪器检测的线性范围之内。以标准样品的保留时间定性，外标法定量。

2 结果与讨论

2．1提取溶剂的选择

以滩涂养殖泥蚶作为试验对象，进行提取溶剂的选择试验，以几种常用溶剂丙酮、苯、三氯甲烷作为萃取溶剂。在取样量均为10 g，添加浓度为1 mg／L的三唑磷0．1 mL，按1．3所述进行预处理，对三唑磷进行测定，实验结果列于表1。


由表l可见，三种溶剂做出的回收率以三氯甲烷最差，丙酮和苯相差不大，且苯的挥发性比丙酮要小，但由于需大量溶剂进行萃取，考虑对实验操作人员的健康影响，故实验采用丙酮作为萃取溶剂。以苯作为定容溶剂。



2．2 萃取方法的研究

采用振荡浸泡与均质器分散的两种提取方法进行试验，结果显示均质器分散提取的效果要明显好于浸泡提取的方法(均质器分散提取的平均回收率为94％，浸泡提取的平均回收率为74％)，而且均质器分散提取用时较少。



2. 3 预处理方法的研究

2．3．1样品的净化

生物样品上机溶液中水和脂肪的存在对检测结果有影响。为了消除水对测定结果的影响，在提取液中加入固体无水硫酸钠脱水，并将提取液通过固体无水硫酸钠加强脱水效果。对于鱼等脂肪相对较多的水产品，本文通过正已烷对目标物提取液进行脱脂，效果可达到检测要求。

2．3．2气体流速的选择

在实验条件下，进相同样品，改变载气流量作载气流量一峰面积曲线，选载气流量为2．0 mL／min；改变氢气流量作氢气流量一峰面积曲线，选氢气流量为4．2 ml_／min；改变空气流量作空气流量一峰面积曲线，选空气流量为175 mL／min。



2．4 标准曲线和精密度

准确配制三唑磷标准样(0.25～10 μg/kg)进行测定，以浓度为横坐标，以峰面积为纵坐标求得标准曲线回归方程Y=（2.60×10⁵）X一150，相关系数为0.996 0，见图1。




结果表明，三唑磷在0.25～10μg／kg范围内呈线性关系。同时根据色谱分析的定量限定义(响应值为10倍基线噪音时所需的样品量)，得到该方法对三唑磷的检出限为0.25 μg／kg。



2．5 回收率实验

取一定量空白样品添加不同浓度的三唑磷标准，每个添加浓度做5个平行，计算平均回收率，见表2。方法回收率为89．6％～98．8％，RSD为3．1 1％～19．9％。





3 结论

本文对水产品中三唑磷的气相色谱法测定进行了方法学研究，检出限为0.25μg／kg。回收率为89.6％~98.8％，RSD为3.11％～19.9％。以上结果表明本法灵敏度高，重复性和准确性好，适合于水产品中三唑磷的测定，可为渔业污染事故中的三唑磷中毒提供检测方法，也可为标准方法制定提供参考。



（全文完）

（71讲）废水中甲胺磷的快速测定及处理


摘 要：以薄层-碘量法，钠氏试剂法和气相色谱法三种方法对甲胺磷的含量进行了测

定。以气相色谱法作为对照，采用活性炭、阳离子交换树脂、GDX-502和灰煤等四种物质处理甲胺磷废水，选择了最佳处理方案，废水中甲胺磷的去除率达90％以上。



本文由中南大学化学化工学院的研究人员郭方道和黄兰芳与长沙铁道公安处刑警支队技术大队的办案研究人员彭祖斌共同发表在《精细化工中间体》杂志上的论文，对废水中的甲胺磷进行了三种快速处理与测定（对其色谱图峰号缺说明），现将其方法全文介绍如下。



前 言

有机磷农药是农药中的重要品种，其生产过程中排放的大量废水造成环境较大的污染。常用的检测有机磷的方法是气相色谱法，该法准确度高，但不利于大量样品的快速分析。生产废水的处理多采用活性污泥法[1~3]，化学降解法[4,5]，和吸附法[6~8]。笔者讨论了钠氏试剂法快速测定废水中甲胺磷的可能性，并以气相色谱法作为对照，对废水作了定量和定性分析，废水的处理则采用了活性炭、阳离子交换树脂、GDX-502和灰煤等4种物质，比较了各种方法的优劣，提出经济可行的废水处理方案。



实 验

1、实验部分

1.1仪器与试剂

GC-102N气相色谱仪，OMM—IEX色谱数据处理机，M-4无油气体压缩机，DS-11电导仪，8 cm×15cm×0.3 cm层析板，空泵，活性炭，731型阳离子交换树脂，GDX-502，灰煤：将煤块研磨成粒径小于0～15 mm的粉状。

50％甲胺磷乳油 (市售)、甲胺磷废水，敌敌畏废水(湖南南天实业有限公司)、层析硅胶；0.01 mol/L的标准溶液、展示剂：乙酸乙酯+丙酮+水 (8:4:1)、氢氧化钠、甲醇、冰乙酸。

1.2 甲胺磷乳油的测定

由于没有甲胺磷标准．故采用国际仲裁法：薄层-碘量法来测定市售50％甲胺磷乳油中甲胺磷的实际含量，参照文献[9]分别测得甲胺磷乳油的密度和甲胺磷的含量。

1.3 甲胺磷废水的快速测定

取5 g碘化钾溶于50mL水中加.10g碘化汞振荡使其溶解，另取20 g氢氧化钠溶于50ml水中，冷却后倾入碘化汞溶液中，混匀即得钠氏试剂。分别取甲胺磷废水、总出口废水、敌敌畏废水、甲胺磷乳油125倍蒸馏水稀释液各二滴于I、2、3、4号小试管中，分别向其中加入一滴钠氏试剂，静置，待其反应。于白色点滴板上进行同样的实验，实验样为甲胺磷废水、甲胺磷乳油稀释液、蒸馏水及自来水。最后将前面所用甲胺磷乳油稀释液再稀释10、20和50倍与钠氏试剂反应显色得出钠氏试剂对甲胺磷的检测限。

1.4 甲胺磷的气相色谱法测定

色谱条件：GC-l02N气相色谱仪，FlD检测器，色谱柱为1．5m×2mm不锈钢柱，内填80～100目GDX-303，汽化室温度200℃，检测温度180℃，载气N2，流量9m1／min。在此色谱条件下，对甲胺磷废水分别进行定性和定量分析，并通过加标回收实验求得其回收率。

1.5 甲胺磷废水的处理

采用4种方案对甲胺磷废水进行处理，73l型阳离子交换树脂用5％稀盐酸浸泡24 h’去离子水冲洗至连续两次测得的电导值基本不变，分装在3根酸式滴定管中，将活性炭于110℃活化3 h，分别用活性炭、灰煤，GDX和阳离子交换树脂处理甲胺磷废水，用气相色谱法分析处理后的废水中甲胺磷的含量，寻找最佳处理条件。



2 结果与讨论

2. l 薄层-测量法

该法作为仲裁分析使用，准确度高，用于标准物质的测定，但实验操作复杂，工作量大，不利于快速分析，用此方法测得甲胺磷乳油的密度为1．1461 g／ml，其中甲胺磷的含量为51．2％。

2.2钠氏试剂法

在小试管内和白色点滴板上进行的实验表现的结果一致。将点滴板置于电炉上加热l min，红黄色溶液变为红棕色沉淀，黄色乳状液变为黄色沉淀，蒸馏水与自来水与钠氏试剂无反应，由此可见，钠氏试剂与甲胺磷的特征反应是出现黄色沉淀，同时测得钠氏试剂对甲胺磷的检测限为141μg/mL，根据国家规定的废水排放标准，甲胺磷为2.3μg/mL，钠氏试剂的检测限与规定的排污标准相差约60倍。但如果有机溶剂萃取甲胺磷的水溶液，控制有机溶剂与废水溶液的体积比，可以达到浓缩的目的，再以浓缩液与钠氏试剂反应，则可以降低钠氏试剂的检测限。

2.3气相色谱法

在前面所提的色谱条件下，测定甲胺磷废水，得如图1所示废水样品的气相色谱图。




采用外标法求得废水中甲胺磷的含量为0．816mg/mL，甲胺磷加标回收率为97．4％～101．1％ (如表1)，表明该方法是准确可靠的。



2．4甲胺磷废水处理

采用4种不同的物质处理甲胺磷废水，通过对处理前后废水中甲胺磷的测定，发现活性炭对废水的处理效果最好，在最佳处理条件下对甲胺磷的去除率达94.5%，阳离子交换树脂次之为85.6％，再次是GDX-502为71.4％和灰煤为65％。用活性炭处理废水是利用它的吸附作用，阳离子交换树脂兼具离子交换及渗滤功能，GDX同时具有吸附、分子筛、溶解的作用，GDX-502是一种强极性的有机聚合物高分子微球，而甲胺磷也是有较强极性的化合物，因此在GDX-502上吸附和溶解作用更为明显，灰煤具有较大的比表面积，因而能以吸附作用处理废水，其对甲胺磷的去除率只有65％左右，但灰煤价格低廉，可作为预处理步骤加以应用。

根据以上实验可以得出以下两种处理方案：

先以活性炭对污水进行吸附处理，排出的处理液已接近排放标准，此时再以自来水稀释至排放标准即可；先以廉价的灰煤处理废水，降低部分浓度后，再以活性污泥法处理，基本可达排放标准。



3 结论

以薄层一碘量法对甲胺磷乳油作了标定，得乳油中甲胺磷的质量含量为51.2％；可以在几分钟内检测出水电站甲胺磷的存在，最低检测限为14lμg/mL．如以小体积有机溶剂萃取对甲胺磷废水进行浓缩。可测得更低浓度的甲胺磷；在最佳色谱条件下测得甲胺磷废水中甲胺磷的含量为0.816μg/mL，方法准确可靠。通过对不同物质处理废水的效果的比较，发现

活性炭处理效果最好，其对甲胺磷的去除率达94.5％，经二次处理后，废水用自来水稀释后可直接排放，灰煤的处理效果较差，去除率为65％，用着辅以活性污泥处理则可达到排放标准。




（全文完）

（72讲）气相色谱一脉冲火焰光度检测器测定痕量有机磷农药


摘 要：在水样和土壤样中分别加入二氯甲烷和丙酮，用超声波提取水样中敌敌晨、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷等5种有机磷农药和土壤样中甲拌磷、二嗪磷、异稻瘟净、杀螟农、溴硫磷、水胺硫磷、稻丰散、杀扑磷等8种有机磷农药，大大地简化了测定的预处理过程。应用气相色谱法HP-5石英毛细管柱分离，脉冲式火焰光度检测器检测，取得了较好的测定结果。水样中农药的检测限≤0.002 mg／L，土壤样中农药的检测限≤0.002 mg／kg，相对标准偏差水样<7％ ，土壤样<10％ ，加标回收率水样在84％ ～96％之间，土壤样在80％ ～108％之间，均满足测定要求。



本文由江苏省环境科学研究院的邓延慧研究人员用GC-PFPD方法对水中和土壤中的有机磷残留分析，发表在《环境监测管理与技术》第15卷 第3期杂志上的论文供参考。



前 言

有机磷农药是使用最广的杀虫剂。但有些有机磷农药对人、畜毒性较大，易发生急性中毒，有些有机磷农药使用后，在环境中仍有一定的残留期，易对水和土壤造成污染。GB13192—91水中有机磷农药的测定和GB／T14552—93水和土壤中有机磷农药的测定，操作步骤繁琐，所用溶剂多、分析时间长。今采用较简便、快速的预处理提取方法和气相色谱-脉冲火焰光度检测器分析，取得了较好的结果。



1 实 验

1．1 主要仪器与试剂

Varian 3800 GC气相色谱仪，配脉冲式火焰光度检测器(PFPD)；HP-5石英毛细管柱，30 m ×0．53 mm×0．32μm。100 mg／L敌敌畏、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷(以上为水中有机磷检测项目)和100 mg／L甲拌磷、二嗪磷、异稻瘟净、杀螟农、溴硫磷、水胺硫磷、稻丰散、杀扑磷(以上为土壤中有机磷检测项目)标准溶液，国家标准物质研究中心提供；4．0 mg／L混合标准工作液：准确吸取各标准溶液，用甲醇将其稀释混合而成。

1．2 色谱条件

柱温50℃ (2 min) 260℃(2 min)；进样口温度260℃ ；检测器温度300℃ ；N₂ 2 mL／min；H₂ 10 mL／min；空气_l 17 mL／min；空气₂ 15 mL／min；光电倍增管电压530 mV，门电压300 mV。

1．3 样品预处理

吸取水样5．0mL于10mL离心管中，加入二氯甲烷1．5 mL，振荡萃取，离心(也可用超声波提取)，留二氯甲烷相，用35℃ N2吹至近干，加丙酮50溶解，取1．0 进气相色谱仪分析。土壤自然风干、研碎，过60目筛。准确称取土壤样20 g，加丙酮60 mL浸泡0．5 h，用超声波提取10 min，静置抽滤，用丙酮10 mL洗2次，置水浴中，在温度50℃ 以下，用N2吹至近干，以丙酮定容至5 mL。



2 结果与讨论

2．1 色谱图

在选定的毛细管柱和色谱条件下，水及土壤中的有机磷农药均得到了较好的分离。水样出峰顺序为敌敌畏、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷；土壤样出峰顺序为甲拌磷、二嗪磷、异稻瘟净、杀螟农、水胺硫磷、溴硫磷、稻丰散、杀扑磷 色谱图分别见图1和图2。



2．2 标准曲线和检测限

2．2．1 标准曲线

用纯水(空白样)分别加入不同体积敌敌畏、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷标准溶液，配制成质量比分别为0．1 m L、0．2 m L、0．4mg／L、0．6 mg／L和0．8 mg／L测定，以峰面积A与其质量浓度ρ进行回归分析，回归方程见表1。



取土壤样置于350℃烘烤8 h，放人干燥器中冷却，作为空白土壤样备用。准确称取空白土壤样20 g，分别加入不同体积的甲拌磷、二嗪磷、异稻瘟净、杀螟农、水胺硫磷、溴硫磷、稻丰散、杀扑磷标准溶液，使其质量比分别为0．1 mg／kg、0．2 mg／kg、0．4 mg／kg、0．7 mg／kg、1．0 mg／kg测定，以峰面积A与其质量比cu进行回归分析，回归方程见表2。



2．2．2 检测限

在给定的色谱条件下，以基线噪声的2倍为检测限，见表1和表2。

2．3 精密度和加标回收率

在5 mL空白水样中加入敌敌畏、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷各0．5μg 作精密度和加标回收率实验，结果见表3。


在20 g空白土壤样中加入甲拌磷、二嗪磷、异稻瘟净、杀螟农、水胺硫磷、溴硫磷、稻丰散、杀扑磷各2μg作精密度和加标回收率实验，结果见表4。


3 结 语

采用该方法进行样品预处理，简便易行，节约溶液和时间，对环境的污染较小。分析时应注意以下几点：

(1)脉冲式火焰光度检测器稳定时间较长，在作分析前先作好预稳定。

(2)提高光电倍增管的电压或加大氢的流量，可大大地提高仪器的灵敏度，但会影响仪器的使用寿命。

（全文完）

（73讲）采用配备GPC纯化装置的GC/MS进行农产品中农药残留的快速分析


摘 要: 本文采用GPC-GC/MS在线连接系统和固相萃取的方法快速测定农产品中的农药残留。该方法首先用液-液分配法从均化的食物样品中提取农药，然后用PSA 结合相进行固相萃取，最后进行GPC-GC/MS分析。GPC-GC/MS系统包括一套GPC净化装置，可以简化样品前处理步骤。把浓度为0.1μg/g的97种农药添加到马铃薯、甘蓝和胡萝卜中，得到了比较好的回收率。整个分析过程大约需要50min。



本文由岛津国际贸易(上海)有限公司北京分析应用中心的端裕树*、周海霞和秦亚萍共同完成，发表在《分析科学学报》第21卷 第4期岛津专栏中。



前 言

目前农作物中的农药残留已成为一大社会问题。在蔬菜、谷物、水果等农作物中含有众多共存成分，因此，在样品前处理阶段，这些成分就有可能与农药成分一起被提取至有机溶剂中。这些成分(如脂质、色素等)也许会在GC或GC/MS分析中成为干扰成分。因此，在前处理阶段必须除去干扰成分从而纯化农药成分。为此，需要较长的前处理时间。目前世界上使用着约700种农药，若对每个农药进行定性、定量分析，则会花费相当长的时间。然而，对于食品安全来说，农药残留分析是必不可少的，因此，农药残留快速分析方法的开发非常重要。

GPC纯化法被用于农作物多成分残留农药的快速前处理方法，其原理是利用分子的大小差异进行分离。因此，可简单地将油脂、色素等高分子化合物和农药这样的低分子化合物分离，分离纯化与农药的种类无关。为提高分析效率，本文研发出了配备自动前处理功能的GC/MS装置，用于农药残留分析获得良好结果。



实 验

1 实验部分

图1为在线GPC-GC/MS装置的流程图，表1为相应的分析条件。GPC装置与GC/MS装置以2个高压6通切换阀连接，使用200μL的样品环路采集从GPC纯化的农药成分，使用另一台LC泵将制备的农药成分导入GC/MS装置。高压切换阀和GPC系统用LC-Solution工作站控制，GC/MS装置用GC/MS-Solution工作站控制。通过将触点信号从LC-Solution工作站发送至GC/MS装置，开始GC/MS分析。



样品前处理采用文献[1]中的QuEChERS方法，图-2为前处理方法的流程。在此方法中，MgSO4用于提高农药的提取效率，用PSA(PrimarySecondaryAmine)填料进行纯化。此过程中没有过滤、浓缩。





2 结果和讨论

图3为97种农药标样(1μg/g)的GC/MS总离子流色谱图，40min内可分析所有的农药。GPC纯化所需时间10min，因此，GPC-GC/MS系统每50min可进行一次全分析。采用上述的样品前处理法约需40min，故每一样品分析所需总时间为90min。





表2为使用GPC-GC/MS装置分析经QuEChERS法前处理的马铃薯、洋白菜、胡萝卜样品的农药回收率的结果。从结果可知，文献方法(GC/MS)中虽包括PSA纯化，但各农药成分的回收率有偏差。这可认为是由于未能经纯化除去的杂质成分与农药成分的分离不充分而造成的。而回收率低的原因则可认为是由于杂质成分抑制离子化而造成的结果。另一方面，本法(GPC-GC/MS)得到了良好回收率的结果，这应归于GPC纯化而进一步除去了杂质成分。



3 结论

GPC-GC/MS系统可自动进行GPC纯化，即使用农药残留分析中最为简便的前处理方法[1]，处理的样品不仅回收率高，而且一次分析所需时间也可缩短。结果表明，将GPC-GC/MS系统与前处理法结合，对于众多农作物作为农药残留筛选系统是行之有效的。

（74讲）

农药残留检测与样品前处理技术的发展趋势




【前 言】 本文由美瑞泰克有限公司 中国代表处在网上收集并整理。我们摘自中国色谱网全文转发给网友们参考。



一、概述

农药是当前农业生产用于防治病、虫、杂草对农作物危害不可缺少的物质，对促进农业增产有极重要的作用。随着农业科学技术的发展，化学农药的品种和数量不断增加，已成为防治病虫害的主要手段。农药施用到农作物上以后，绝大部分因多种原因而转化，但作物内会残留有极少量的农药。长时间摄食残留农药会影响人体的健康，这就是农药残留量问题的由来。近年来，在茶叶、粮谷、蔬菜及水果种植中由于不少农户忽视农药的正确、合理使用，农药污染问题经常发生，农药残留量超标相当严重，并逐年加剧。而欧盟、美国、日本、加拿大等西方发达国家或地区，出于维护本国经济利益和保护人们健康的需要，相继对进口食品中农药残留量等卫生指标提出了愈来愈严格的要求。鉴于此，为保障我国人民的身体健康、有效控制农药在茶叶、粮谷、蔬菜和水果等生产中的合理使用和对其残留量进行监控，满足进出口贸易的需要，大力开展农药残留量检测技术以及相关的前处理技术的研究是非常必要的。

化学农药是一类复杂的有机化合物，根据其用途可以分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂、杀螨剂、杀鼠剂、杀线虫剂。根据化学结构又可分为有机氯、有机磷、拟除虫菊酯杀虫剂，取代氯苯氧基酸或酯除草剂，氨基甲酸酯杀虫剂、除草剂和杀菌剂和有机杂环类杀菌剂、除草剂等。农药残留量分析需要测定各种样品中ug/g、ng/g、甚至pg/g量级的农药和/或代谢产物及降解物。其分析过程一般包括取样、样品处理（提取、净化和衍生化）和测量，根据农药种类和样品基质的不同，上述各个步骤的复杂性有所不同。

色谱方法常用于样品的净化和测量，以前较多采用填充柱气相色谱法（GC），现在则越来越多地使用毛细管气相色谱法（GC）和高效液相色谱法（HPLC），尤其在定性分析的气相色谱/质谱法（GC/MS）中，毛细管柱技术占绝对优势。电子捕获检测器（ECD）、火焰光度检测器（FPD）、氮磷检测器（NPD）是最常用的农药残留量分析的气相色谱检测器，质谱检测器（MSD）则是最通用和灵敏的检测器。各种进样方式，如分流、不分流、冷柱上进样技术和程序升温汽化进样技术都已应用于农药残留物分析。近年来，随着农药残留研究的不断深入，农药残留检测方法日趋完善，并向简单、快速、灵敏、多残留、低成本、易推广的方向发展。

在检测技术方面，目前国际上已较多采用多残留检测技术和快速筛选检测技术传统的农残分析大多用来分析某一类农药的单一成分，多残留分析方法（Multi-ResidueAnalysis Method）不仅可以用于分析同一类农药中的不同成分，而且可以分析不同种类农药中的不同成分。前者称为选择性多残留分析方法（Selective Multi-Residue AnalysisMethod），后者称为多类多残留分析方法（Multi-class,Multi-Residue Analysis Method）。这方面，如英国中央科学实验室（CSL）开发了104 种农药残留量同时检测的方法；德国科学研究协会开发了320种农药残留的多残留检测方法；美国FDA农药分析手册（PAM）的多残留方法可检测300 多种农药；美国CDFA 和荷兰卫生部都有较好的多残留同时检测方法和系统分析方法。

这些方法，既可用于定量，又可进行确证。我国从上世纪90年代初开始研究和利用多残留分析方法，并相继推出了一系列国家标准。如国家标准GB/T17331-1998食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多种残留的测定和GB/T17332-1998 食品中有机氯和拟除虫菊酯类农药残留的测定等，均可同时测定不同类型中的20多种农药残留。在我们的行业标准中SN/T0334-95多残留检测方法能同时检测22 种农药残留量，秦皇岛局制定的《农产品中多种拟除虫菊酯残留量检验方法》已成为国际AOAC方法。在我局技术中心目前开发或采用的检测茶叶、蔬菜等样品中有机氯、有机磷、菊酯类农药以及一些杂环类农药的方法和本次研讨会将要学习和讨论的方法也大都是多残留检测方法。当然，我们现在的方法，在一次性检测农药的数量上和确证技术上与国际先进方法还存在不小的距离。

在快速筛选检测技术方面，上个世纪六十年代就有人利用薄层色谱酶抑制法测定有机磷农药等残留量，检测限量为毫克级；八十年代开始，农药的酶抑制和免疫检测技术作为快速筛选检测方法受到许多发达国家的高度重视，并因此得到了快速发展。酶抑制、酶联免疫（ELISA）、放射免疫（RIA）、单克降抗体等技术由于可以避免假阴性，适宜于阳性率较低的大量样品检测，在农兽药残留检测中应用日益增多。我国在近十多年来也相继开展了农药残留酶抑制法和免疫法快速筛选检测方法研究，取得了一定的研究成果，系统内有广东检验检疫局研制了农药残留速测卡，但总体上应用不多，方法的灵敏度不高，试剂不够稳定。

在样品前处理方面，现代色谱分析样品制备技术的发展趋势就是使处理样品的过程要简单、处理速度快、使用装置要小、引进的误差要小、对欲测定组分的选择性和回收率要高

目前，国际上较多使用固相萃取(SPE)、微波提取技术、凝胶层析(GPC)、加速溶剂提取（ASE）、基体分散固相萃取（MSPD）、超临界萃取（SFE）、固相微萃取技术。而我国目前主要采用传统的溶剂萃取，液液分配，柱层析净化，前处理方法自动化程度低、提取净化的效率不高，速度慢，环境污染严重。新开发的前处理技术其目的和结果就是要实现快速、有效、简单和自动化地完成分析样品制备过程。



下面就农药残留检测中采用的气相色谱检测技术和前处理技术的新发展向各位做一些简单的介绍。

二、检测技术

1、GC/MS 和GC/MS/MS技术

质谱技术问世于1910年。传统的有四极质谱仪和飞行质谱仪。近年来又出现了串联质谱仪（MS/MS）傅里叶变换离子回旋共振质谱仪等。目前，GC/MS的发展方向是小型化（即台式GC/MS）、自动化（仪器调试、控制、数据处理）、高灵敏度和高稳定性。目前几种常见的离子源有电子轰击型离子源（EI）、化学电离源（CI源）、快原子轰击电离源（FAB源）、解析化学电离源（DCI）、大气压电离源（API 源）等。电子轰击型离子源（EI）是有机质谱应用最广的常规型离子源；化学电离源（CI源）又称软电离技术，可获得准分子离子峰，是EI源的一个补充；大气压电离源（API源）主要用作液相色谱-质谱联用。



（1）GC/MS技术

气相色谱测定农药残留的基本原理是根据保留时间来判定待测组分。往往因为样品提取和净化等原因，可能会出现许多杂质峰。如果待测组分在保留时间内有一种或多种杂质峰出现，就可能被认为是待测组分，造成误判。GC/MS法不仅根据样品中待测组分在图谱上的保留时间，更主要是根据在此保留时间内残留农药裂解的特征离子碎片，由质谱仪按其分子量和分子结构对农药准确定性，并以此作为定量的依据，从而克服了由于未净化掉的杂质峰与农药保留时间重叠而造成将杂质峰误判为农药的缺点。GC/MS技术在农药残留检测中已有许多成功的应用实例，在此不多作介绍。但随着农药残留限量要求的进一步提高，以及样品基质的影响，这种技术的应用也受到了一定的限制。大家切记，GC/MS方法的灵敏度不是由标准溶液的信噪比提供的，而是由样品基质条件下的信噪比决定的。



（2）GC/MS/MS技术

比一级质谱具有优势的是以离子阱为质量分析器的离子阱串联质谱仪具有与大质谱相当的功能，可提高灵敏度，可对复杂基体中微量待测物进行测定，对一级质谱无法区分的化合物可进行进一步的确认，以及同分异构体的区分。在分析领域，离子阱串联质谱已成为今后台式小型GC/MS 的发展方向之一。有机磷农药在各种农作物和环境样品中含量很低，目前利用GC/MS技术分析农作物和环境样品中的农药残留量越来越普遍，因为它能给出化合物的结构信息，有利于化合物的定性。但因一般样品中（如蔬菜、水果、茶叶等）的背景干扰较大，导致样品预处理的周期较长，而且回收率较难保证。而MS/MS技术的应用，为复杂样品中微量农药的定性、定量分析提供了新的途径。在分析韭菜中倍硫磷农药时，分别采用EI全扫描和MS/MS分析，在MS/MS 分析条件下，倍硫磷的信噪比相对于EI 全扫描时提高了100 多倍。此外，利用MS/MS 分析的另一大特点是可以将在色谱上不能完全分开的共流出物利用时间编程和多通道检测将其分开。

目前，GC/MS/MS 已在环境分析、食品分析等方面得到广泛的应用。该技术不仅适用于复杂基体混合物的定性分析，而且可以利用得到二级质谱结果进行定量。这是因为在两个前后串联的质谱/质谱仪中，前级质谱主要用于担任分离工作，在样品被电离后，它只允许被分析的目标化合物的母离子或特征离子碎片通过，经过碰撞裂解后，再由第二级质谱分析裂解后产生的离子碎片，利用MS/MS可以同时得到较低的检测限和良好的结构鉴定信息（1 个母离子和2 个或更多的的子离子）。与气相色谱检测器相比，传统的台式质谱仪（GC/MS）因灵敏度较低，其使用受到限制。而据文献报道，GC/MS/MS可在与传统气相

色谱检测器相似的灵敏度下进行定性定量分析。原因是MS/MS在对离子检测前就排除了干扰，所以即使对复杂样本也可达到很高的灵敏度。它不需要重复进样就能定性，比选择性检测器有更高的可信性。在用传统的质谱仪分析较“脏”的样品时，因大量干扰的存在而不选择低于100amu的离子。因为许多样本的共存杂质含质量数低于100amu的离子；对检测器造成严重干扰，使被测物的碎片离子无法检出。在MS/MS中，子离子图谱中只有来自母离子的碎片离子，因此，低质量离子不受干扰，对结构鉴定更加有用。例如，建立乙酰甲胺磷分析方法时，即使质量数低至M/Z42，该离子由于不受干扰仍可作为定量分析离子。

检测技术的发展已对残留量分析提出了更高的要求，即虽然传统中GC 检测器可进行痕量分析并达到较低的检测限，但仍要求用MS 作结构确证。因此任何实验室测定残留量的能力都会受到MS 方法灵敏度的限制。选择离子检测（SIM）已被用于降低检测限。但是，SIM 所收集的离子信息并不如全扫描丰富，不能认为是一个等同的结构分析。在大多数情况下，MS/MS的灵敏度相当于或低于GC选择性检测器的下限，并可在此水平上进行定量分析和真实的分子结构确证。美国纽约州农业署食品实验室已建立了一种用GC/MS/MS技术对水果、蔬菜和牛奶中100 多种农药残留量进行检测、定量和结构确证的方法。这一方法可对浓度范围低至PPB 水平的100 多种农药进行准确的检测和鉴定。美国农业部的Beltsville农业研究中心利用GC/MS/MS技术分析了水果和蔬菜萃取物中22种农药残留物，得到良好的回收率和重现性，检出限小于2ng/g。当然，当前GC/MS/MS 方法的局限性在于仅能检测目标分析物，很难一次进样分析大量化合物。王焕龙等报道了茶叶中有机氯农药残留量的气相色谱/串联质谱分析的研究报告，采用气相色谱串联质谱仪（GC/MS/MS）同时检测茶叶中51种有机氯农药。茶叶样品经二氯甲烷/水匀浆提取，用饱和氯化钠溶液分离水溶性色素杂质，再以弗罗里硅土（硅酸镁）固相萃取柱（SPE）净化，最后以GC/MS/MS检测分析，得到清晰的MS/MS质谱图，可去除茶叶背景值干扰，增加信噪比（S/N），适用于鉴定、确认分析极低浓度的定量分析。茶叶中色素相当多，样品经弗罗里硅土固相萃取柱（SPE）净化后，仍有色素杂质存在，会影响传统的GC/ECD 分析，测定结果经常需要进一步用GC/MS或GC/MS/MS做确证分析，如待测物浓度极低时，茶叶色素的背景值会干扰MS全扫描质谱图做对比分析。而以GC/MS/MS进行分析时，分析物经第一级MS电子轰击后，选择主要母离子或特征离子，以适当碰撞诱导解离（CID）能量做第二次MS电子轰击，产生清晰的MS/MS质谱图，大幅增加信噪比，可做低浓度确证分析。在该方法中，51种分析物可同时进入GC，通过非极性毛细管柱（如HP5-MS柱）分离，再进入MS做定性定量分析，其定量分析结果得到校正线性范围为0.05~5.0ug/ml，检测极限范围为0.001~0.2ug/ml(依据不同分析物而定)。在0.25、0.75及2.5ug/g 添加量回收率中，得到平均回收率为70~120%之间。在实际茶叶样品试验中，经GC/ECD 检测为阳性的样品，以GC/MS/MS 进行确证和定量分析，大部分样品的GC/ECD 分析值与GC/MS/MS 分析结果

一致。但有少部分样品，GC/ECD检测为假阳性。



2、GC/AED技术

虽然GC/MS 在农药多残留分析中很受欢迎，但它仍有局限性。当采用选择离子检测（SIM）或串联质谱（MS/MS）时，方法开发较为耗时，且GC 中任何保留时间的漂移都要求各个分析物的保留时间窗口相应移动。这些方法只能检测目标化合物表中所列的农药，还有几百种农药及代谢物可能检测不到。原子发射检测器（AED）是近年飞速发展起来的多元素检测器，它是利用等离子体做激发光源，使进入检测器的被测组分原子化，然后原子被激发至激发态，在跃迁至基态时发射出原子光谱。根据这些光谱的波长和强度即可进行定性和定量分析。所以，AED 属光度学检测器。由于它是原子（或原子离子）而不是分子激发后发射光，故称为原子发射检测器。



AED具有许多独特的性能和应用，如：

1、AED 可以以选择性和通用性两种方式工作：若用杂原子通道，AED 可作为选择性检测器，且其选择性较其他气相色谱检测器（如ECD、FPD等）更高，若用碳、氢通道，AED即为通用性检测器，且灵敏度高于FID；



2、AED对元素周期表中除氦以外的任何一种元素均可检测，属多元素检测器，可用于测定未知化合物的经验式和分子式；对未知物鉴定，AED是MSD、FTIR 的有力补充工具；



3、由于AED 选择性强，可降低对复杂混合物高分辨分离的要求，对未完全分离峰也可分别检测；



4、由于AED的相对响应因子几乎是恒定的，不用标样也可准确定量。



GC/AED 的主要应用之一就是测定各种样品中的残留农药、杀虫剂和除草剂等。GC/AED 的各元素选择性通道检测不仅能够解决化合物分离问题，而且可以立即判断出各种化学物质中的元素组成，大大简化了分析程序。有文献报道了一种用于筛选567 种农药和可疑内分泌破坏物的方法。该筛选方法建立在保留时间锁定（RTL）的气相色谱新技术基础上，采用基于保留时间和元素含量或检测器响应的数据库检索。这一技术能将被分析物的鉴定缩小到仅有几种可能性的范围之内。进一步的确证则采用GC/MS或采用GC/AED计算化合物元素来完成。由于GC/AED 的元素响应几乎与分子结构无关，不依赖于化合物的校准可用来定量所发现的所有农药。选择一种已知浓度的农药标准溶液加入到样品溶液中，获得有关元素的特征校正曲线，利用这些曲线来校正任何含一种或多种这些元素的化合物。因为GC/AED 相当稳定，外标法可以取得满意的结果。利用这一方法已分析了许多种水果和蔬菜样品，具有多方面的适应性和潜在用途。农药几乎总是含有杂原子，并且一个分子中往往含有几个，最常见的杂原子有O、P、S、N、Cl、Br和F。GC与AED结合已证明是一种非常有用的农药筛选工具，因为它对农药化合物中发现的所有元素都有选择性。遗憾的是，由于种种原因，仪器制造商目前已经停止了这种检测器的生产。但我个人认为，应用这一技术检测农药残留量的方法，给我们带来很多启迪，值得借鉴，其中的一些技术还将做重点介绍。



3、酶抑制和免疫检测技术

从二十世纪八十年代开始，农药的酶抑制和免疫检测技术作为快速筛选检测方法受到许多发达国家的高度重视, 成为农业生物技术领域一个重要分支，得到了快速发展。酶抑制、酶联免疫（ELISA）、放射免疫（RIA）、单克降抗体等技术由于可以避免假阴性，适宜于阳性率较低的大量样品检测，在农药残留检测中应用增多。如依据有机磷和氨基甲酸酯类农药抑制生物体内乙酰胆碱酯酶的活性来检测上述两类农药的残留。

酶抑制和免疫检测技术对所测样品的前处理要求简单，多数样品可直接用于测试。目前，研制成功了多达100 多种农用药物检测试剂盒，其中常见的农药残留监测试剂盒有近30 种。欧、美、日、巴西、印度等10多个国家，运用这一技术开展了对农产品中有毒物质残留的生物技术监测研究，粗筛检测水产品、肉类产品、果蔬产品中农药残留量。最近，英国研制的通用型有机磷杀虫剂免疫检测药盒可对一些样品中8 种以上的有机磷农药进行同时检测。近来我国市场上也广泛推荐和大规模地应用这一快速检测技术。



4、其他色谱分析新技术

（1）保留时间锁定（RTL）

所谓保留时间锁定，就是使特定化合物的保留时间在不同仪器、不同色谱柱（但标称固定相和相比相同）之间保持不变。决定保留时间的因素主要是化合物的性质、固定液的性质和操作条件。如果前两个因素不变（对于特定的化合物和GC 仪器系统，这当然是成立的），那就只有操作条件了，即载气流速、柱温、毛细管柱规格和检测器类型。只要仪器的载气和温度控制精度足够高，只要色谱柱的标称规格一致，就可以通过调节柱前压的方法来补偿操作参数的微小变化，从而实现保留时间的重现，这就是RTL的基础。

现在，随着仪器制造水平和色谱柱制造工艺的进步、仪器自动化程度的提高，各种操作参数的控制更为严密，同一台仪器的保留时间重复性可达到0.01min。但不同仪器、不同色谱柱之间的重现性仍不能令人满意。最近，保留时间锁定（RTL）技术的出现，给这一问题的解决提供了较为理想的途径。保留时间锁定（RTL）技术的应用，使方法中增加更多化合物的检测变得更为简单，只需在相同的锁定条件下确定它们的保留时间即可。带有数据库检索功能的保留时间锁定很容易使该方法应用到相似的分析类型中去。在GC/AED筛选567 种农药和可疑内分泌破坏物的方法中，就谈到该方法的一个关键是气相色谱中保留时间锁定技术的研究，采用RTL技术，可以用一个给定的GC方法测定农药的保留时间，然后，在此后的运行中在同一台仪器或不同仪器上重现这些保留时间。由于保留时间的精密度和预测性提高了，使保留时间成为一个极为有用的化合物定性的参数。可以弥补由于不同时间、不同色谱柱和不同仪器差异造成的保留时间的不可预见性。农药多残留检测，要求有一个能使几十种，乃至几百种农药在适当时间流出、同时得到充分分离的GC方法。利用该技术建立一个锁定保留时间表，在不同条件下重现这些保留时间。目前，某些仪器公司已开发出很多的技术软件包括保留时间锁定软件、方法转换软件和农药保留时间表。现在市场上可以买到现成的保留时间锁定软件（RTL），它就是根据上述原理设计和工作的，当一个分析方法确定以后，首先进行一次锁定。用户只要将5 个压力下目标化合物的保留时间数据输入计算机，软件就会自动给出p-tR曲线，并同方法一起储存起来。当在另一台仪器上重复该方法时，只要将原方法拷贝到新仪器上，就可以重新进行锁定。计算机可依据试运行的结果自动计算并调节柱前压，从而使新仪器上的保留时间与方法开发时保留时间很好吻合。虽然目前这种软件只能在HP（现已改为安捷伦）化学工作站中运行，但估计很快会有较为通用的RTL软件出现。



（2）大体积进样技术

目前的进样技术主要有：大口径毛细管柱接口、分流/不分流进样、冷柱上进样和程序升温进样口（PTV），以及基于冷柱上进样和程序升温进样口（PTV）技术的大体积进样和直接进样杆进样。直接进样杆进样适合于高沸点化合物的分析测定，同时直接进样杆结合PTV 进样口进行测定，大大减少了样品的前处理工作，适合于对果蔬中农药残留等复杂样品体系的测定，扩大了GC/MS的应用范围，是目前各仪器公司争相开发的一个重点。此外，固相微萃取技术（SPME）也是目前各种GC/MS生产厂家研究的一个重点。由于固相微萃取技术可部分或全部替代顶空进样器、吹扫捕集进样器、液液萃取、液固萃取等技术，且使用更方便，无需溶剂，节省大量的时间和日常操作费用，特别在复杂样品体系的分析中表现出强大的生命力和广阔发展前景，已成为GC/MS的重要配件之一。今天主要为大家介绍基于PTV进样技术的大体积进样。

样品浓缩是提高灵敏度的成熟方法，对许多农药残留分析来说，样品浓缩包括在提取之后的溶剂蒸发，这会产生大量的废溶剂，且大大增加了样品的制备时间。近来科学的发展，比如固相萃取(SPE)、超临界萃取（SFE）、固相微萃取技术等，可避免使用液/液萃取，但是这些方法仍然要增加样品的处理时间。通过降低系统的本底和干扰可以降低检测限，使用高选择性高灵敏度检测器也可以降低检测限。近年发展起来的大体积进样（LVI）技术更是一种有效提高灵敏度的方法。采用比常规GC大几十到几百倍的进样量（5~500 ul）就可提高灵敏度一到两个数量级。实现大体积进样的方式，一是基于冷柱上进样，二是基于PTV技术。文献报道的LVI应用多数是采用程序升温汽化（PTV）进样技术的。这主要是因为PTV进样时样品是在衬管中汽化的，不挥发物滞留在衬管中可以保护色谱柱不被污染，故很适合于分析农药残留量。对于大体积进样，PTV 用于“溶剂放空”或“溶剂排除”模式。样品注入进样口，其温度接近溶剂的沸点，且具有相对高的分流比。溶剂（以及低沸点溶质）被放空，而高沸点溶质（约比溶剂沸点高100℃）则保留在进样口中并被浓缩。在到达预先设定的时间后，关闭分流出口，并升高进样口温度以将溶质和残留的溶剂转移到色谱柱进行分离。因为样品是在进样口中汽化，不挥发物和降解产物留在进样口中，这样就最大限度地减少了对色谱柱的污染。研究证明用PTV进样造成的进样口污染对下一次进样的影响要比汽化室加热所造成的影响小。如果进样口被污染，进样口中的衬管很容易更换。所以，对于不干净样品的分析，PTV是比冷柱上进样和分流/不分流进样更好的选择。当然，目标化合物中含有高挥发性组分时，通过PTV做LVI并不是一种好的选择，因为低沸点组分会随同溶剂一起放空而流失。要使分析获得成功，最低沸点目标化合物的沸点应高于溶剂沸点100℃。



三、前处理技术

1、固相萃取（Solid Phase Extraction SPE）

固相萃取（SPE）就是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。与液/液萃取相比固相萃取有很多优点：固相萃取不需要大量互不相溶的溶剂，处理过程中不会产生乳化现象，它采用高效、高选择性的吸附剂（固定相），能显著减少溶剂的用量，简化样品的予处理过程，同时所需费用也有所减少。一般说来固相萃取所需时间为液/液萃取的1/2，而费用为液/液萃取的1/5。但其缺点是目标化合物的回收率和精密度要略低于液/液萃取。

固相萃取实质上是一种液相色谱分离，其主要分离模式也与液相色谱相同，可分为正相（吸附剂极性大于洗脱液极性），反相（吸附剂极性小于洗脱液极性），离子交换和吸附。固相萃取所用的吸附剂也与液相色谱常用的固定相相同，只是在粒度上有所区别。



固相萃取选择分离模式和吸附剂时还要考虑以下几点：

① 目标化合物有极性或非极性溶剂中的溶解度，这主要涉及淋洗液的选择。

② 目标化合物有无可能离子化（可用调节PH值实现离子化），从而决定是否采用离子交换固相萃取。

③ 目标化合物有无可能与吸附剂形成共价键，如形成共价键，在洗脱时可能会遇到麻烦。

④ 非目标化合物与目标化合物在吸附剂上吸附点的竞争程度，这关系到目标化合物与干扰化合物能否很好分离。

最简单的固相萃取装置就是一根直径为数毫米的小柱，小柱可以是玻璃的，也可以是聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯等塑料，还可以是不锈钢制成的。为了方便固相萃取的使用，很多厂家还研制开发了很多固相萃取的专用装置，固相萃取仪。固相萃取的一般操作程序分为如下几步：活化吸附剂：在萃取样品之前要用适当的溶剂淋洗固相萃取小柱，以使吸附剂保持湿润，可以吸附目标化合物或干扰化合物。

不同模式固相萃取小柱活化所用溶剂不同:

----反相固相萃取所用的弱极性或非极性吸附剂，通常用水溶性有机溶剂，如甲醇淋洗，然后用水或缓冲溶液淋洗。也可以在用甲醇淋洗之前先用强溶剂（如己烷）淋洗，以消除吸附剂上吸附的杂质及其对目标化合物的干扰。

----正相固相萃取所用的极性吸附剂，通常用目标化合物所在的有机溶剂（样品基体）进行淋洗。

----离子交换固相萃取所用的吸附剂，在用于非极性有机溶剂中的样品时，可用样品溶剂来淋洗；在用于极性溶剂中的样品时，可用水溶性有机溶剂淋洗后，再用适当pH值，并含有一定有机溶剂和盐的水溶液进行淋洗。

为了使固相萃取小柱中的吸附剂在活化后到样品加入前能保持湿润，应在活化处理后在吸附剂上面保持大约1mL活化处理用的溶剂。固相萃取技术的应用：固相萃取主要用于复杂样品中微量或痕量目标化合物的分离和富集。例如，生物体（如血液、尿等）中药物及其代谢产物的分析，食品中有效成分或有害成分的分析，环保水样中各种污染物（可挥发性有机物和半挥发性有机物）的分析都可使用固相萃取将目标化合物分离出来，并加以富集。



2、固相微萃取（SPME）

固相微萃取（SPME）是在固相萃取上发展起来的一种新型、高效的样品预处理技术，它集采集、浓缩于一体，简单、方便、无溶剂，不会造成二次污染，是一种有利于环保的很有应用前景的预处理方法。与液/液萃取和固相萃取相比，具有操作时间短，样品量小，无需萃取溶剂，适用于分析挥发性与非挥发性物质，重现性好等优点。很多研究结果表明，在样品中加入适当的内标进行定量分析时，其重现性和精密度都非常好。固相微萃取装置外形如一只微量进样器，由手柄（holder）和萃取头或纤维头(fiber)两部分构成，萃取头是一根1cm 长，涂有不同吸附剂的熔融纤维，接在不锈钢丝上，外套细不锈钢管（保护石英

纤维不被折断），纤维头在钢管内可伸缩或进出，细不锈钢管可穿透橡胶或塑料垫片进行取样或进样。手柄用于安装或固定萃取头，可永远使用。固相微萃取的萃取过程是一个平衡过程，萃取的平衡时间与搅拌速度、固定相的膜厚以及被分析样品的分配常数、扩散系数、萃取温度有关。大分子质量的物质比小分子质量的物质需更长的分析时间。搅拌有利于减少达到平衡所需时间，当达到平衡时，固相微萃取方法的灵敏度最高。



固相微萃取技术包括两个过程：

① 样品中待分析物在石英纤维上的涂层与样品间扩散、吸附、浓缩过程以及浓缩的待分析物脱附进入分析仪器完成分析过程。在前一个过程中，涂有吸附剂的石英纤维浸入样品中，使样品中目标化合物从样品基质可中扩散、萃取、浓缩于涂层上。

② 将石英丝收回针头中，进样时直接插入分析仪器的进样室中，如气相色谱仪的汽化室，使萃取的化合物脱附，被载气导入色谱柱完成分离分析。在实施固相微萃取时可以采用直接固相微萃取法、液上空间固相微萃取法和衍生化固相微萃取法3 种模式。影响固相微萃取灵敏度的因素很多，但萃取头涂层种类和厚度对灵敏度的影响最为关键。一般来说，不同种类待测物要用不同类型的吸附质涂层进行萃取，其选择基本原则是“相似相溶原理”。用极性涂层萃取极性化合物，用非极性涂层萃取非极性化合物。



3、微波萃取技术（MAE）

微波萃取就是利用极性分子可迅速吸收微波能量来加热一些具有极性的溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮和水等。因非极性溶剂不能吸收微波能量，所以在微波萃取中不能使用100%的非极性溶剂作为萃取溶剂。一般可在非极性溶剂中加入一定比例的极性溶剂来使用。如丙酮-环己烷（体积比=1:1）就可用来作微波萃取溶剂。微波萃取是将样品放在聚四氟乙烯材料制成的样品杯中，加入萃取溶剂后将样品杯放入密封好、耐高压又不吸收微波能量的萃取罐中。由于萃取罐是密封的，当萃取溶剂加热时，由于萃取溶剂的挥发使罐内压力增加。压力的增加使得萃取溶剂的沸点也大大增加，这样就提高了萃取温度。同时，由于密封萃取溶剂也不会损失，也就减少了萃取溶剂的用量。

微波萃取装置一般是一台带有控温和控时的微波加热装置，根据需要选用体积为50~100ml 的聚四氟乙烯材料制成的样品杯和放样品杯的密封罐。影响微波萃取效果的主要因素有萃取温度、萃取溶剂、样品杯材料吸附及记忆效应等。



4、加速溶剂萃取（ASE）

加速溶剂萃取(ASE)是一种全新的处理固体和半固体样品的方法，该法是在较高温度(50~200℃)和压力条件(10.3~20.6MPa)下，用有机溶剂萃取。它的突出优点是有机溶剂用量少（1g样品仅需1.5mL溶剂）、快速（一般为15min）和回收率高，已成为样品前处理最佳方式之一，并被美国EPA（环保局）选定为推荐的标准方法（标准方法编号EPA3545），已广泛用于环境、药物、食品和高聚物等样品的前处理，特别是农药残留量的分析。

在提高的温度下能加速溶质分子的解析动力学过程，减小解析过程所需的活化能，降低溶剂的粘度，因而减小溶剂进入样品基体的阻力，增加溶剂进入样品基体的扩散。已报道温度从25℃增至150℃，其扩散系数大约增加2~10 倍，降低溶剂和样品基体之间的表面张力，溶剂能更好地“浸润”样品基体，有利于被测物与溶剂的接触。液体的沸点一般随压力的升高而提高。例如，丙酮在常压下的沸点为56.3℃，而在0.5MPa 时，其沸点高于100℃。液体对溶质的溶解能力远大于气体对溶质的溶解能力。由于加速溶剂萃取是在高温下进行，因此，热降解是一个令人关注的问题。加速溶剂萃取的运行程序是先加入溶剂，即样品在溶剂包围之下，再加温，而且在加温的同时加压，即是在高压下加热，高温的时间一般少于10min，因此，热降解不甚明显。

加速溶剂萃取仪由溶剂瓶、泵、气路、加温炉、不锈钢萃取池和收集瓶等构成，其工作程序的第一步是手工将样品装入萃取池，放在圆盘式传送装置上，以下步骤按先后全自动进行，即圆盘传送装置将萃取池送入加热炉腔并与对应编号的收集瓶联接，输液泵将溶剂输送到萃取池（20~60s），萃取池在加热炉中被加温和加压（5~8min），在设定的温度和压力下静态萃取5min，分别少量向萃取池加入清洗溶剂（2~60s），萃取液自动经过滤膜进入收集瓶，用N2吹洗萃取池和管道（60~100s），萃取液全部进入收集瓶，待分析。全过程仅需13~17min。溶剂瓶由4个组成，每个瓶可分别装入不同的溶剂，可选用不同溶剂先后萃取相同的样品，也可用同一溶剂萃取不同的样品。可同时装入24 个萃取池和26 个收集瓶。ASE200 型萃取仪，其萃取池的体积可11mL~33mL。ASE300 型萃取仪的萃取池体积可选用33mL、66mL和100mL。



5、凝胶渗透色谱（GPC）

凝胶渗透色谱技术被用来去除脂肪和其它分子量相对较高的化合物，适用的样品范围极广，回收的农药品种多，回收率也较高，不仅对油脂净化效果好，而且分析的重现性好，柱子可以重复使用，已成为农药多残留分析中的通用净化方法。其作用类似一组分子筛，将样品溶液加到柱子上后，用溶剂淋洗，分子量大于农药的类脂肪、色素、蜡质等先被淋洗出来，然后农药按分子量大小相继被淋洗出来。常用的淋洗剂有环己烷/二氯甲烷、甲苯/乙酸乙酯、二氯甲烷/丙酮等。凝胶渗透色谱技术在欧美国家应用非常普遍。

采用多残留检测技术和快速筛选检测技术，结合各种先进的、各具特色的前处理技术检测食品中农药残留量已成为当今的发展趋势。迄今为止，许多传统的样品前处理方法和技术得到了进一步改进，新的处理方法和技术也相继出现，快速、有效、简单、绿色的色谱分析样品处理方法和技术成为色谱工作者的追求。



（全文完）

（75讲）GC/MS/AMD IS 技术用于韭菜中残留农药的确证


摘 要: 采用自动质谱退卷积定性系统(AMD IS)、Varian 数据处理系统、N IST98 谱库检索系统对韭菜中有机磷、有机氯、氨基甲酸酯等三类农药的17 种农药残留进行确证分析， 比较三种检索定性技术对添加不同浓度(0. 1、0. 5、0. 2 mg/k g) 农药的样品中农药的检出结果。结果表明:AMD IS 的确证结果最为理想。对GC-MS全扫描文件进行退卷积处理可有效解决基质的干扰问题，农药添加浓度越低，检索优势越为明显，同时可获得足够的信息量， 准确对目标化合物进行定性。整个操作过程自动完成，方便快捷。

本文摘自《质谱学报》第25 卷 第3 期 作者张伟国1， 陶传江2， 李重九1,2 （1. 中国农业大学理学院；2. 农业部农药检定所），共同完成。 第一作者张伟国(1978～ ) ， 男(汉族) ， 黑龙江省绥化人， 博士研究生， 农药残留专业。Email: zhangwg161@163. com ；

通讯作者: 李重九(1948～ ) ， 女(汉族) ， 北京人，博士生导师。Email: cjiuli@cau. edu. cn

前 言

随着科技的发展， 农药残留检测技术得到了进一步的提高， 目前GC-M S 方法可以同时检测不同种类样本中的多种农药残留。由于各种类农药的性质差别较大，为了确保各种极性的农药都有很好的回收率，不可避免地将样本中的基质引入检测过程中， 导致某些目标农药会被基质“淹没”， 无法通过图谱解析对目标化合物进行定性分析。排除基质干扰使目标化合物被“筛选”出来， 准确对其进行确证分析成为农药多残留分析的难点[ 1 ]。目前解决这一难点的主要技术有气相色谱-质谱-选择离子监测技术(GC/MS/SIM ) ，可以选择性地对目标化合物进行扫描， 去除基质干扰。为了提高灵敏度， 每个农药选择2～ 3 个离子进行扫描， 但得到的质谱图并非全谱， 定性结果有一定的不确定度。如何在有效去除基质干扰的同时获得更多的确证信息是确证残留农药的难点。本工作拟采用自动质谱退卷积定性系统(AMD IS)、Varian 数据处理系统、NIST 98 谱库检索系统等三种数据后处理系统分析GC.MS的全扫描文件， 对韭菜中17 种农药的残留进行确证分析， 农药种类包括有机磷、有机氯、氨基甲酸酯类， 比较确证分析结果。

实 验

1　实验部分

1.1　主要仪器

Varian Saturn 2000 气相色谱质谱联用仪:美国Varian 公司产品; Saturn WS 工作站; 自动质谱退卷积定性系统(AMD IS) ;NIST 98 谱库检索系统; 气相.火焰光度检测器(P 滤光片).氮磷检测器: 日本岛津公司产品。

1.2　主要试剂

农药标准品: 17 种农药的标准品由中国农业部药检所提供， 浓度范围为800～1 000μg/m L ; 丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、氯化钠、无水硫酸钠: 均为分析纯， 北京化学试剂厂生产。

1.3　GC-MS-PUCW 条件

1.3.1　色谱条件　

DB-25 石英毛细管柱， 内径30m ×0. 25mm ， 粒径0. 25μm。进样模式: 分流进样1 μL; 进样口温度260 ℃; 载气(He) 流速1. 0 mL/min; 柱温80 ℃， 升温程序: 80 ℃保持1 min ， 以10 ℃/min 速率升至150 ℃， 然后以3 ℃/min 升至220 ℃， 再以40 ℃/min 升至280 ℃， 保持20 min 。

1.3.2　质谱条件　

离子源温度150 ℃; 传输线温度270 ℃; 质量扫描范围m/z 50～ 450。

1.4　样本提取和净化

称取50 g 韭菜样本， 加入200mL 丙酮、150mL 二氯甲烷、20 g 氯化钠匀浆2 min ， 静置分层。取上清液至300 mL 锥形瓶中， 加入40 g 无水硫酸钠， 加盖， 振动， 静置15 min 。准确移取140mL ， 过装有无水硫酸钠的漏斗。二氯甲烷洗涤无水硫酸钠相， 合并滤液。用旋转蒸发器在30～ 40 ℃下， 减压浓缩近干。采用直径20 mm 的玻璃层析柱， 自下而上依次加入脱脂棉、1 cm 厚的无水硫酸钠、吸附剂(4 g 硅胶.活性碳.氧化铝的混合物)、1 cm 厚无水硫酸钠、少许脱脂棉，以少许石油谜预淋， 将韭菜提取液浓缩残渣以少量石油醚溶解上柱， 以丙酮:乙酸乙酯(体积比为1∶1) 150 mL 淋析， 将淋出液减压浓缩， 定容至5 mL。

1.5　检测

用气相.火焰光度检测器(FPD， P 滤光片).氮磷检测器(N PD ) 和GC/M S 全扫描方式分析农药标准品和韭菜样本， 以及添加不同浓度(0. 1、0. 5、2 m g./k g) 农药的韭菜样本。

1.6　AMD IS. Varian.NIST98 处理GC/MS 数据文件

用GC/MS 全扫描方式分析农药标准品所得到各样品的质谱图建立农药谱库。分别用NIST 98 谱库检索系统结合保留时间手动检索韭菜中的农药， 用Varian 数据处理系统和AMD IS 结合自建谱库处理添加农药浓度(0. 1、0. 5、2.0mg/kg) 的韭菜样本和空白韭菜样本的GC/MS 数据文件， 自动检索韭菜中的农药， 比较以上3 种方法的特点。

2　结果和讨论

2.1　基质的干扰

韭菜含大量有机硫化合物和其它干扰物质，严重影响农药残留分析。图1 韭菜空白样本FPD 色谱图。使用只对P 元素有响应的FPD 检测器仍不能去除韭菜样本对农药峰产生的干扰。

韭菜对NPD 和ECD 检测器等其它选择性检测器也有干扰。使用非选择性的检测器， 基质的干扰更为严重。图2 为添加农药浓度(0. 1mg/kg)韭菜样本的GC/MS 总离子流图。保留时间为29. 80min 的对硫磷峰完全被29. 74min 的杂质峰所覆盖。29. 80min 处得到相应的质谱图示于图4 (a) ， 表明对硫磷的特征离子m .z 263、m .z235、m .z 186、m .z 155“淹没”于干扰离子中。


为解决基质干扰问题， 采用AMD IS 对GC.M S 全扫描文件进行处理。首先用GC.M S 分析每种农药的标准样品， 采集各成分的质谱图， 建立农药谱库。而后用GC.M S 分析韭菜空白样品和添加样品。采集每个离子的质量色谱图， 并用AMD IS 将所有保留值和形状相同的质量色谱m峰的离子组合成一张质谱图， 从而排除干扰， 重建质谱图。图3 为29. 60～ 29. 90 min 时间内的总离子流色谱图和提取离子流色谱图(m .z235、m .z 242、m .z 263、m .z 291)。m .z 235、m .z263 的碎片离子的峰形和保留值与m .z 291 的分子离子峰完全相同。m .z 242 的碎片离子的峰型和保留值与前三者不同， 这说明m .z 242 的碎片离子不是对硫磷的碎裂离子。AMD IS 将m .z235、m .z 263、m .z 291 离子保留， 去除m .z 242离子， 建立一张新的质谱图， 示于图4 (b)。比较图4 (a) 和图4 (b) ， 经过AMD IS 处理的质谱图得到了明显的净化， 在谱库中检索会有更好的匹配度， 定性结果更为准确。AMD IS 有效去除了基质的干扰， 同时可以获得比选择离子技术更多的信息量， 使确证更为准确。






2.2　添加浓度的影响

采用AMD IS、Varian 数据处理系统和NIST 98 谱库检索系统对GC.M S 全扫描文件进行处理， 对不同添加浓度(0. 1、0. 5、2m g/k g) 样本中的农药进行检索的结果列于表1。添加浓度为2 mg/kg 的样本时，Varian 定性系统检出14种农药，NIST 98 谱库检索系统和AMD IS 将其中17 种农药全部检出; 添加浓度为0. 5 mg/k g时， Varian 定性系统未能检出任何一种农药，NIST 98 谱库检索系统和AMD IS 检出全部农药; 添加浓度下降为0. 1mg/kg 时，NIST 98 谱库检索系统检出15 种农药， AMD IS 检出全部农药。比较3 种数据后处理系统的检索结果，NIST 98 谱库检索系统检索能力较强， 但需在检索前明确目标农药的保留时间， 根据各农药组分的保留时间手动完成检索， 检索过程复杂、繁琐，在农药多残留分析中难以实际应用。Varian 数据处理系统和AMD IS 检索过程自动完成， 但前者不能排除基质的干扰， 只能调用如图3 (a) 的原始质谱图进行检索。这种干扰严重的质谱图不能满足(匹配度> 700) 匹配度要求， 无法检出目标农药对硫磷。AMD IS 对GC.M S 全扫描文件进行退卷积处理， 有效地去除了基质的干扰， 净化的质谱可满足更高的匹配度要求， 因此有更好的检索效果。






　比较AMD IS 和NIST 98 谱库检索系统的检索结果， 在添加浓度较高干扰不严重时， 目标农药的特征离子较为明显，AMD IS 并未显示出较强的检索优势，AMD IS 和NIST 98 谱库检索系统均可将添加浓度(0. 5、2 m g/k g) 样本中的农药检出。当添加浓度降至0.1mg/kg 时， 某些农药组分的质谱图受杂质的干扰加重， 采用NIST 98 谱库检索的逆相似度明显的降低。从表1 中可以看出， 添加浓度为0. 1 mg/k g 时， 除了仲丁威、二嗪农、毒死蜱， 其它农药采用N IST98谱库检索的逆相似度均< 700。采用AMD IS 检索时， 由于其可有效的去除杂质的干扰， 重建质谱图， 因此检索的匹配度保持在80 以上(100 表示质谱图完全匹配)。AMD IS 与NIST 98 谱库检索系统和Varian 数据处理系统相比较， 添加农药浓度越低， 检索优势越显著。通过AMD IS 对GC/MS 全扫描文件进行退卷积处理可有效解决基质的干扰问题， 添加农药浓度越低， 检索优势越显著。AMD IS 在有效去除干扰的同时可获得足够的信息量， 准确对目标化合物进行定性。整个操作过程自动完成，方便快捷。





3　结　论

苯甲酸酯类液晶的电子轰击源(E I) 的质谱无分子离子峰， 而化学电离源(C I) 的准分子离子峰均为基峰; C I 源质谱有[104+ R1 ]离子的互补离子[ 93+ R2+ R3 ]， 而E I 源质谱无相应的互补离子。这种互补性为解决该类化合物的剖析及确认该类化合物的结构奠定了基础。且就相对LC-MS 而言该技术不仅简单经济并且无溶剂污染，是解决该类化合物的有效方法， 并且对今后该类液晶的剖析和研究有一定的借鉴意义。

（75讲）GC/MS/AMD IS 技术用于韭菜中残留农药的确证


摘 要: 采用自动质谱退卷积定性系统(AMD IS)、Varian 数据处理系统、N IST98 谱库检索系统对韭菜中有机磷、有机氯、氨基甲酸酯等三类农药的17 种农药残留进行确证分析， 比较三种检索定性技术对添加不同浓度(0. 1、0. 5、0. 2 mg/k g) 农药的样品中农药的检出结果。结果表明:AMD IS 的确证结果最为理想。对GC-MS全扫描文件进行退卷积处理可有效解决基质的干扰问题，农药添加浓度越低，检索优势越为明显，同时可获得足够的信息量， 准确对目标化合物进行定性。整个操作过程自动完成，方便快捷。

本文摘自《质谱学报》第25 卷 第3 期 作者张伟国1， 陶传江2， 李重九1,2 （1. 中国农业大学理学院；2. 农业部农药检定所），共同完成。 第一作者张伟国(1978～ ) ， 男(汉族) ， 黑龙江省绥化人， 博士研究生， 农药残留专业。Email: zhangwg161@163. com ；

通讯作者: 李重九(1948～ ) ， 女(汉族) ， 北京人，博士生导师。Email: cjiuli@cau. edu. cn

前 言

随着科技的发展， 农药残留检测技术得到了进一步的提高， 目前GC-M S 方法可以同时检测不同种类样本中的多种农药残留。由于各种类农药的性质差别较大，为了确保各种极性的农药都有很好的回收率，不可避免地将样本中的基质引入检测过程中， 导致某些目标农药会被基质“淹没”， 无法通过图谱解析对目标化合物进行定性分析。排除基质干扰使目标化合物被“筛选”出来， 准确对其进行确证分析成为农药多残留分析的难点[ 1 ]。目前解决这一难点的主要技术有气相色谱-质谱-选择离子监测技术(GC/MS/SIM ) ，可以选择性地对目标化合物进行扫描， 去除基质干扰。为了提高灵敏度， 每个农药选择2～ 3 个离子进行扫描， 但得到的质谱图并非全谱， 定性结果有一定的不确定度。如何在有效去除基质干扰的同时获得更多的确证信息是确证残留农药的难点。本工作拟采用自动质谱退卷积定性系统(AMD IS)、Varian 数据处理系统、NIST 98 谱库检索系统等三种数据后处理系统分析GC.MS的全扫描文件， 对韭菜中17 种农药的残留进行确证分析， 农药种类包括有机磷、有机氯、氨基甲酸酯类， 比较确证分析结果。

实 验

1　实验部分

1.1　主要仪器

Varian Saturn 2000 气相色谱质谱联用仪:美国Varian 公司产品; Saturn WS 工作站; 自动质谱退卷积定性系统(AMD IS) ;NIST 98 谱库检索系统; 气相.火焰光度检测器(P 滤光片).氮磷检测器: 日本岛津公司产品。

1.2　主要试剂

农药标准品: 17 种农药的标准品由中国农业部药检所提供， 浓度范围为800～1 000μg/m L ; 丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、氯化钠、无水硫酸钠: 均为分析纯， 北京化学试剂厂生产。

1.3　GC-MS-PUCW 条件

1.3.1　色谱条件　

DB-25 石英毛细管柱， 内径30m ×0. 25mm ， 粒径0. 25μm。进样模式: 分流进样1 μL; 进样口温度260 ℃; 载气(He) 流速1. 0 mL/min; 柱温80 ℃， 升温程序: 80 ℃保持1 min ， 以10 ℃/min 速率升至150 ℃， 然后以3 ℃/min 升至220 ℃， 再以40 ℃/min 升至280 ℃， 保持20 min 。

1.3.2　质谱条件　

离子源温度150 ℃; 传输线温度270 ℃; 质量扫描范围m/z 50～ 450。

1.4　样本提取和净化

称取50 g 韭菜样本， 加入200mL 丙酮、150mL 二氯甲烷、20 g 氯化钠匀浆2 min ， 静置分层。取上清液至300 mL 锥形瓶中， 加入40 g 无水硫酸钠， 加盖， 振动， 静置15 min 。准确移取140mL ， 过装有无水硫酸钠的漏斗。二氯甲烷洗涤无水硫酸钠相， 合并滤液。用旋转蒸发器在30～ 40 ℃下， 减压浓缩近干。采用直径20 mm 的玻璃层析柱， 自下而上依次加入脱脂棉、1 cm 厚的无水硫酸钠、吸附剂(4 g 硅胶.活性碳.氧化铝的混合物)、1 cm 厚无水硫酸钠、少许脱脂棉，以少许石油谜预淋， 将韭菜提取液浓缩残渣以少量石油醚溶解上柱， 以丙酮:乙酸乙酯(体积比为1∶1) 150 mL 淋析， 将淋出液减压浓缩， 定容至5 mL。

1.5　检测

用气相.火焰光度检测器(FPD， P 滤光片).氮磷检测器(N PD ) 和GC/M S 全扫描方式分析农药标准品和韭菜样本， 以及添加不同浓度(0. 1、0. 5、2 m g./k g) 农药的韭菜样本。

1.6　AMD IS. Varian.NIST98 处理GC/MS 数据文件

用GC/MS 全扫描方式分析农药标准品所得到各样品的质谱图建立农药谱库。分别用NIST 98 谱库检索系统结合保留时间手动检索韭菜中的农药， 用Varian 数据处理系统和AMD IS 结合自建谱库处理添加农药浓度(0. 1、0. 5、2.0mg/kg) 的韭菜样本和空白韭菜样本的GC/MS 数据文件， 自动检索韭菜中的农药， 比较以上3 种方法的特点。

2　结果和讨论

2.1　基质的干扰

韭菜含大量有机硫化合物和其它干扰物质，严重影响农药残留分析。图1 韭菜空白样本FPD 色谱图。使用只对P 元素有响应的FPD 检测器仍不能去除韭菜样本对农药峰产生的干扰。

韭菜对NPD 和ECD 检测器等其它选择性检测器也有干扰。使用非选择性的检测器， 基质的干扰更为严重。图2 为添加农药浓度(0. 1mg/kg)韭菜样本的GC/MS 总离子流图。保留时间为29. 80min 的对硫磷峰完全被29. 74min 的杂质峰所覆盖。29. 80min 处得到相应的质谱图示于图4 (a) ， 表明对硫磷的特征离子m .z 263、m .z235、m .z 186、m .z 155“淹没”于干扰离子中。


为解决基质干扰问题， 采用AMD IS 对GC.M S 全扫描文件进行处理。首先用GC.M S 分析每种农药的标准样品， 采集各成分的质谱图， 建立农药谱库。而后用GC.M S 分析韭菜空白样品和添加样品。采集每个离子的质量色谱图， 并用AMD IS 将所有保留值和形状相同的质量色谱m峰的离子组合成一张质谱图， 从而排除干扰， 重建质谱图。图3 为29. 60～ 29. 90 min 时间内的总离子流色谱图和提取离子流色谱图(m .z235、m .z 242、m .z 263、m .z 291)。m .z 235、m .z263 的碎片离子的峰形和保留值与m .z 291 的分子离子峰完全相同。m .z 242 的碎片离子的峰型和保留值与前三者不同， 这说明m .z 242 的碎片离子不是对硫磷的碎裂离子。AMD IS 将m .z235、m .z 263、m .z 291 离子保留， 去除m .z 242离子， 建立一张新的质谱图， 示于图4 (b)。比较图4 (a) 和图4 (b) ， 经过AMD IS 处理的质谱图得到了明显的净化， 在谱库中检索会有更好的匹配度， 定性结果更为准确。AMD IS 有效去除了基质的干扰， 同时可以获得比选择离子技术更多的信息量， 使确证更为准确。






2.2　添加浓度的影响

采用AMD IS、Varian 数据处理系统和NIST 98 谱库检索系统对GC.M S 全扫描文件进行处理， 对不同添加浓度(0. 1、0. 5、2m g/k g) 样本中的农药进行检索的结果列于表1。添加浓度为2 mg/kg 的样本时，Varian 定性系统检出14种农药，NIST 98 谱库检索系统和AMD IS 将其中17 种农药全部检出; 添加浓度为0. 5 mg/k g时， Varian 定性系统未能检出任何一种农药，NIST 98 谱库检索系统和AMD IS 检出全部农药; 添加浓度下降为0. 1mg/kg 时，NIST 98 谱库检索系统检出15 种农药， AMD IS 检出全部农药。比较3 种数据后处理系统的检索结果，NIST 98 谱库检索系统检索能力较强， 但需在检索前明确目标农药的保留时间， 根据各农药组分的保留时间手动完成检索， 检索过程复杂、繁琐，在农药多残留分析中难以实际应用。Varian 数据处理系统和AMD IS 检索过程自动完成， 但前者不能排除基质的干扰， 只能调用如图3 (a) 的原始质谱图进行检索。这种干扰严重的质谱图不能满足(匹配度> 700) 匹配度要求， 无法检出目标农药对硫磷。AMD IS 对GC.M S 全扫描文件进行退卷积处理， 有效地去除了基质的干扰， 净化的质谱可满足更高的匹配度要求， 因此有更好的检索效果。






　比较AMD IS 和NIST 98 谱库检索系统的检索结果， 在添加浓度较高干扰不严重时， 目标农药的特征离子较为明显，AMD IS 并未显示出较强的检索优势，AMD IS 和NIST 98 谱库检索系统均可将添加浓度(0. 5、2 m g/k g) 样本中的农药检出。当添加浓度降至0.1mg/kg 时， 某些农药组分的质谱图受杂质的干扰加重， 采用NIST 98 谱库检索的逆相似度明显的降低。从表1 中可以看出， 添加浓度为0. 1 mg/k g 时， 除了仲丁威、二嗪农、毒死蜱， 其它农药采用N IST98谱库检索的逆相似度均< 700。采用AMD IS 检索时， 由于其可有效的去除杂质的干扰， 重建质谱图， 因此检索的匹配度保持在80 以上(100 表示质谱图完全匹配)。AMD IS 与NIST 98 谱库检索系统和Varian 数据处理系统相比较， 添加农药浓度越低， 检索优势越显著。通过AMD IS 对GC/MS 全扫描文件进行退卷积处理可有效解决基质的干扰问题， 添加农药浓度越低， 检索优势越显著。AMD IS 在有效去除干扰的同时可获得足够的信息量， 准确对目标化合物进行定性。整个操作过程自动完成，方便快捷。





3　结　论

苯甲酸酯类液晶的电子轰击源(E I) 的质谱无分子离子峰， 而化学电离源(C I) 的准分子离子峰均为基峰; C I 源质谱有[104+ R1 ]离子的互补离子[ 93+ R2+ R3 ]， 而E I 源质谱无相应的互补离子。这种互补性为解决该类化合物的剖析及确认该类化合物的结构奠定了基础。且就相对LC-MS 而言该技术不仅简单经济并且无溶剂污染，是解决该类化合物的有效方法， 并且对今后该类液晶的剖析和研究有一定的借鉴意义。