超高效液相色谱串联质谱法测定土壤中的农药残留

陈佩瑾(实朴检测技术(上海)股份有限公司，上海 201108)

摘要：建立土壤中苯磺隆、丙环唑和除虫脲残留量测定的液相色谱-质谱联用法，样品经乙腈溶液提取后，采用超高效液相色谱分离，电喷雾正电离源(ESI+)、多反应监测(MRM)三重四级杆质谱方式进行定量与定性监测。实验结果表明：苯磺隆、丙环唑和除虫脲在1～100μg/L线性范围内，相关系数大于0.999。方法的平均回收率在81.5%～92.7%，RSD为0.48%～5.32%，方法检出限为1μg/kg。此方法具有灵敏度高、净化效果好、快速、高效，适用于土壤中苯磺隆、丙环唑和除虫脲的测定。关键词：超高效液相质谱；土壤；苯磺隆；丙环唑；除虫脲

Determination of Pesticide Residues in Soil by UPLC Triple-quadrupole Mass

Spectrometry

CHEN Pei-jin (SEP Analytical(Shanghai)Co., Ltd., Shanghai 201108, China)

Abstract: A liquid chromatography-mass spectrometry method was developed for the determination of tribenuron methyl, propiconazole and diflubenzuronin soil. The sample was extracted by acetonitrile solution, then separated by UPLC, and using positive electrospray ionization source(ESI+), multiple reaction monitoring (MRM) positive ions in the form of monitoring with triplequadruple mass. The experimental results show that the correlation coefficient is greater than 0.999 in the linear range of 1～100μg/L. The average recovery was 81.5%～92.7%, the RSD was 0.48%～5.32%, and the detection limit was 1μg/kg. This method has the advantages of high sensitivity, good purification effect, high speed and high efficiency.

Keywords: UPLC-MSMS; soil; tribenuron methyl; propiconazole; diflubenzuron

0 引言

农药是在农业上用于防治病虫害及调节植物生长的化学药剂。广泛用于农林牧业生产、环境和家庭卫生除害防疫、工业

[1]

农药品种很多，按用途主要可分为杀虫剂、品防霉与防蛀等。

杀螨剂、杀鼠剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂等[2-4]。

随着农药大量和不合理的使用，一定时期内没有被分解而残留于生物体、收获物、土壤、水体、大气中，对环境造成污染[5]。残留的农药可直接通过植物果实或水、大气到达人体、畜体内，或通过环境、食物链最终传递给人、畜，对人体和家畜、家禽和农牧业造成危害。农药对人体危害的主要表现在急、慢性中毒，慢性危害，致癌、致畸、致突变等危害。本文介绍的苯磺隆是一种内吸传导选择性麦类作物高效磺酰脲类除草剂；丙环唑是一种具有保护和治疗作用的内吸性三唑类杀菌剂；除虫脲属灭幼脲类杀虫剂，是一种昆虫生长调节剂。它们都是高效低毒类农药。

随着人们生活水平的提高，农药残留对人类健康可能造成的伤害和影响，已经越来越受到人们的重视。因此，2012年农业部与卫生部联合发布了食品安全国家标准GB 2763—2012《食品中农药最大残留限量》，这部标准成为我国监管食品中农药残留的唯一强制性国家标准。除直接食用的食品外，目前和食品产业直接相关联的土壤中的农药污染残留，也已成为当今世界备受关注的环境问题。因此，建立高效、环保的土壤中农药残留的检测及降解方法，也是迫在眉睫。农药残留的检测方法有很多手段，目前应用最多的是色谱法，

气相色谱[7]、气相与质谱联用技术[8-10]以主要有高效液相色谱[6]、

液相色谱-质谱(LC-MS)联及液相质谱联用技术[11-13]等方法。

176 |  2020年11月用技术以及液相色谱-串联质谱(LC-MRM)联用技术，综合了液相色谱的分离能力以及串联质谱可以得到选择离子的碎片的能力的优点，灵敏度高，目标物定性能力强，可同时对多个化合物进行测定等优点，特别对大分子(包括蛋白、多肽多聚合物本等)、不挥发、热不稳定、极性化合物的检测有一定的优势[14]。文旨在说明利用液相色谱-串联质谱(LC-MRM)联用技术，建立一种高效测定土壤中苯磺隆、丙环唑和除虫脲的方法，该法简便、灵敏度高、快速、高效，为土壤中苯磺隆，丙环唑和除虫脲残留量测定提供依据。

1 材料与方法

1.1 标准品及试剂

苯磺隆、丙环唑和除虫脲溶液浓度100μg/mL(德国Dr. Ehrensorfer公司)，乙腈和甲醇为HPLC级(美国Thermofisher公司)，甲酸LC/MS级(国药集团)，乙酸铵HPLC级(国药集团)，超纯水(美国Millipore公司)，N-丙基乙二胺(PSA，40～63μm，6nm)和C18 吸附剂(德国CNW公司)，其他未注明的试剂均使用国药集团分析纯级试剂。

1.2 仪器设备

Agilent 1290 三重四极杆质谱仪(美国Agilent公司)。色谱柱： AgilentPoroshell 120 EC-C18，3.0mm×100mm，粒径为2.7µm。超声波清洗器，漩涡混合器，离心机等其他实验室常规配置设备。

1.3 标准溶液配制

分别准确吸取苯磺隆、丙环唑和除虫脲标准溶液，用乙腈稀释成1mg/L混合标准溶液，4℃保存。使用前准确吸取混合标准溶液，用初始流动相水配制成浓度分别为1μg/L、2μg/L、5μg/L、10μg/L、20μg/L、50μg/L、100μg/L的系列标准工作溶液。

1.4 样品前处理

称取10g试样置于50mL离心管中，加入足量硅藻土混匀，加10mL乙腈，涡旋1min、超声15min后，再涡旋混合1min，然后进行第二次超声15min。4000r/min离心10min，取上清液加入100mg PSA和100mg C18，4000r/min离心5min，过0.22μm有机相滤膜，待测。按同一操作方法作空白试验。

名称苯磺隆除虫脲丙环唑

表2 三个目标化合物的标准溶液的线性回归方程

线性方程Y=1456.94x+85.74Y=4638.91x+421.71Y=1407.084x+1088.24

相关系数0.9990.9990.999

方法检出限/(μg/kg)1.01.01.0

2.3 回收率与精密度实验

精密度实验：分别对3组浓度分别为1μg/L、10μg/L、50μg/L

的标液，参照“1.5”色谱质谱条件，连续进样6次，计算相对标准偏差(RSD)，计算结果范围在0.48%～5.32%之间，表明该方法的精密度良好。分别选取某地2个实际样品用标液加标后制备成的样品，参照“1.4”条件前处理过程提取，然后，按照“1.5”色谱质谱条件分析，计算检测结果显示3种化合物的回收率范围在81.5%～92.7%之间，结果表明该方法的回收率较好。

1.5 液相色谱质谱条件1.5.1 液相色谱参考条件

色谱柱：Poroshell 120 EC-C18，柱长100mm，内径3.0mm,

粒径2.7μm，或同等性能色谱柱。柱温：35℃。进样量：5μL。流动相A: 5mmol/L乙酸铵+0.1%甲酸水；流动相B: 5mmol/L乙酸铵-甲醇。流速：0.4mL/min。洗脱方式：梯度洗脱。0～0.5min，B: 20%，0.5～3min, B: 20%增至60%，3～5min, B: 60%增至90%，保持5min，10～11min, B: 90降至20%，保持3min。

2.4 样品定量分析

用该法对某场地区域的土壤样品进行了定量分析。结果

表明苯磺隆、丙环唑和除虫脲有检出，浓度为分别为2.82、3.74、3.50μg/kg，加标回收率为82.9%～90.2%，RSD为1.98%～3.65%。数据表明，本方法可以满足土壤中苯磺隆、丙环唑和除虫脲定性定量检测的要求。

1.5.2 质谱参考条件

电喷雾离子源(ESI)，正离子扫描，多反应监测(MRM)，电

350℃，鞘气流速：11L/min。喷雾电压：-4000V，鞘气(N2)温度：

干燥气温度：350℃。干燥气流速：8L/min。监测离子对信息和碰撞能量等，如表1所示。

表1 目标化合物的监测离子对和碰撞能量

化合物苯磺隆除虫脲丙环唑

母离子396311342

子离子155*/181158*/14169*/159

锥孔电压/V12092120

碰撞能/V20/109/2520/20

3 结语

本文采用乙腈超声提取，液相色谱串联质谱联用法对土壤

中的苯磺隆、丙环唑和除虫脲三种农药残留进行测定，以甲醇、乙酸铵和0.1%甲酸水梯度洗脱，用EC- C18柱分离，在正离子模式下用MRM法定量测定，可以有效降低土壤样品基体对目标物质的干扰和影响。该方法灵敏度高，准确，高效，能满足土壤中对苯磺隆、丙环唑和除虫脲的定性定量检测要求，可以作为土壤中农药残留监测的一种参考方法。

注：*定量离子(quantification ion)。

2 结果与讨论

2.1 分析检测条件优化

将苯磺隆、丙环唑和除虫脲标准溶液逐级稀释到5μg/mL的标准溶液，对母离子、子离子、电喷雾电压、碰撞能量、干燥气温度等质谱参数进行优化。查看实验结果表明，苯磺隆、丙环唑

优化离子质谱参和除虫脲在ESI源正离子模式下容易获取H+，

数使特征碎片离子的强度达到最大。优化后苯磺隆、丙环唑和除虫脲多离子反应监测总离子流图如图1所示。

参考文献：

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图1 苯磺隆、丙环唑和除虫脲总离子流图(浓度：50μg/L)

2.2 标准曲线与检出限

取所配制的系列标准工作溶液，按上述色谱和质谱条件测定定量离子峰面积Y与浓度X，进行线性回归分析。结果表明，在1μg/L～100μg/L线性范围内，其信号响应的相关系数大于0.999。以大于等于3倍信噪比(S/N)计算苯磺隆、丙环唑和除虫脲的方法检出限。计算结果如表2所示，数据表明该方法具有较高的灵敏度。

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2020年11月  | 177失，坩埚中的物质是否是黏稠状，在进行析出部分的盐状晶体时降低温度冷却，利用超纯水将坩埚盖和内壁冲洗干净然后再次加入1mL(1+1)HNO3进行温热溶解残留渣物质。最后将溶剂放置到50mL比色管里，再加入6mL5 %的磷酸氢二铵溶液，待其冷却后，运用超纯水定容摇晃均匀后等待检测结果[4]。(3)结果。GF-AAS测定Pb、Cd元素升温程序优化对象应包括含有目标元素的标准点和含有基本背景的样品。比较两者优化后的参数，选择同时适用于两者的升温参数。优化时样品中均预加5%的磷酸氢二铵溶液作为基体改进剂。结合实验谱图与两组样品的升温数据，Cd元素测定最佳灰化和原子化温度分别为700℃、1600℃；Pb元素测定最佳灰化和原子化温度分别为800℃、1900℃。①基体改进剂含量对测定的影响：以不含基改剂的标准溶液和消化样品为本底，各取1mL，分别加不同体积的20%的磷酸氢二铵溶液。采用动态三磁场塞曼校正测定各样品中的Pb元素，记录测定数据在基改剂1.25％和2.5％两个含量中得出：标准溶液吸光度、GSS-8(108μg/L)吸光度和BCR-142R(199μg/L)吸光度的各高低浓度的曲线段的基改剂含量都有所不同。在标准溶液中，基改剂含量的增加所引起的吸光度变化幅度比样品小，两端数据比中间数据稍高，具体原因待查。在样品GSS-8中，吸光度随着基改剂含量的增加先增后减，在基改剂含量为5%和10%时有最大吸光度。而对于较高浓度的BCR-142R，基改剂含量为5%时有最大吸光度，含量继续增加时吸光度明显下降。由此确定预加基改剂含量为5%时，对标准溶液和样品都有最优效果。②ICP-OES测定Pb、Cd元素参数优化：Cd元素发射波长选择根据仪器谱图库提供的元素分析波长，按照标准的元素参数依次进行排列顺序，每个元素均选择1～2条谱线进行谱图分析，通过做好的记号、相对标准偏((RS))低、线性好、检出限低者为本实验分析波长。对于10μg/L标准点，Cd214.441nm波长时强度均值Ints.为6349，RSD为1.26%；Cd228.802nm波长时强度均值Ints.为5367，RSD为1.31%。表明在Cd214.441nm波长的强度比Cd228.802nm要高。两者的RSD均符合要求，峰形均与周围的干波长完全分离，说明在基本体背景干扰的标准溶液中2个分析波长均可选用[5]。

率分别为83.3%～95.7%、74.7%～98.0%；校准曲线含有基体时3组标样Pb、Cd回收率分别为80.6%～92.4%、75.3%～100.5%。不论基体是否匹配，3组样品中的Pb、Cd元素最终测定结果基本一致，说明GF-AAS测定时，基体改进剂使用得当，可以掩蔽基体对测定结果的干扰。ICP-OES测定时，不含基体的标准曲线回归计算值明显低于基体匹配的标准样品标准加入校正曲线回归计算值。校准曲线不含基体时3组标样Pb、Cd回收率分别为69.5%～84.4%、71.5%～89.0%；校准曲线含有基体时3组标样Pb、Cd回收率分别为91.0%～102.9%、85.0%～110.1%，说明ICP-OES测定时基体干扰明显，对结果有很强的负干扰，须采用与样品基体匹配的校准曲线回归计算样品值。在基体匹配的情况下，3组样品的Pb、Cd元素测定结果均在认定值范围内，说明ICP-OES在基体匹配、测定波长及相关参数优化完毕后完全可以用于土壤中Pb、Cd元素的测定。ICP-OES法结果的准确性和精密度均优于GF-AAS法，且电感耦合等离子体发射光谱法可一起测定多种元素，机敏性较高、解析结果较快，适用于少量的试验品测定。

3 结语

总而言之，国家相关部门重视起对土壤资源被金属污染的生态问题，否则会出现一系列人类无法控制的环境恶化局面。因此不仅要提高检测技术，也要定期对土壤进行优质的养护管理措施。而本文建立的两种光谱法更能精准有效的检定出土壤中的铅和镉符合对土壤中微量金属残留的测定，且对改善土壤环境污染具有重要意义。

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2 两种测定方法测定元素准确度比较

GF-AAS测定时，校准曲线不含基体时3组标样Pb、Cd回收

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作者简介：陈佩瑾(1969-)，女，汉族，浙江奉化人，中级工程师，大学本科，理学学士，主要从事环境化学检测与检测质量管理工作，研究方向：有机化学检测和质量保证。

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