固相萃取_气相色谱法检测8种有机磷农药的方法及条件优化.docx

中国农学通报 2010,26(19):88-93

Chinese Agricultural Science Bulletin

固相萃取-气相色谱法检测 8 种有机磷农药的
方法及条件优化

李 博，张 莉，汪东风，吴 昊，孙继鹏
（中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 266003）

摘 要：为建立一套针对性强、重复性好、操作简便的有机磷农药检测方法，通过固相萃取-气相色谱联用
技术，利用正交试验对 8 种具有代表性结构的有机磷农药敌敌畏、氧化乐果、甲胺磷、乐果、马拉硫磷、毒
死蜱、对硫磷、甲基对硫磷同时检测的气相色谱参数及固相萃取各个参数进行了全面探索和优化，全面
分析了各个参数对回收率、色谱峰峰形以及灵敏度的影响。与现有农药残留检测方法相比，该方法峰形
较好，灵敏度较高，分析时间缩短。方法检测限为 1.1~2.5 μg/L，线性范围为 0.1~4 mg/L，相对标准偏差为
2.0%~7.4%，回收率为 69.1%~108.2%，完全满足农残检测要求。
关键词：气相色谱法；固相萃取；有机磷农药；参数优化
中图分类号：S-3 文献标志码：A 论文编号：2010-1384

Method Optimization of Eight Organophosphorous Pesticides Detection by
Solid Phase Extraction-Gas Chromatography
Li Bo, Zhang Li, Wang Dongfeng, Wu Hao, Sun Jipeng
(College of Food Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao Shandong 266003)
Abstract: The condition of separating mixed dichlorvos, chlorpyrifos, parathion, parathion-methyl, dimethoate,
omethoate, methamidophos, malathion methamidophos by solid phase extraction (SPE) and gas chromatography
(GC) was developed in this paper. The orthogonal experiment design was used to define the best operation
parameter, the effects of sensitivity, recovery and peak shape to obtain the optimization resolution. Comparing
with methods reported, better sensitivity, peak shape and shorter analysis time were obtained. The detection
limit was 1.1 μ g/L~2.5 μ g/L. The linear range was 0.1 mg/L-4 mg/L. The relative standard deviation ranged
from 2.0% to 7.4%. The average recovery was in the range of 69.1%-108.2%. The method discussed could be
applied for quick and accurate simultaneous determination for organophosphorous pesticides.
Key words: gas chromatography; solid phase extraction; organophosphorous pesticides; parameter optimization

0 引言
需要用有机磷农药防治病虫害。但由于多方面原因，

有机磷农药是当今农药的主要类别，一直在国内
目前中国农药污染问题仍较突出，除了对环境造成严

外大量生产和广泛使用。中国有机磷农药的产量约占
重污染外，在食物中残留超标现象时有发生，给食品安

全世界总量的 1/3，占全国农药总量的 1/2 以上。由于
全带来较大隐患[1-2]。农产品及食品中有机磷农药的检

有机磷农药对于防治农业虫害具有经济、高效、方便等
测所采用的分析方法对样品前处理要求严格，繁琐、费

特点，现阶段为提高农作物的产量和质量，农业生产还
时且设备昂贵[3-4]。众多检测方法中，气相色谱法(GC)

基金项目：国家自然科学基金资助项目“壳聚糖金属配合物对有机磷农药磷酸酯键的水解作用及机理研究”(20807040)，山东省科技攻关计划项目

“一种多功能果蔬保鲜剂的研究与应用”(2007GG10009005)。

第一作者简介：李博，男，1984 年出生，湖北襄樊人，硕士，研究方向：食品安全与质量控制。通信地址：266003 青岛市市南区鱼山路 5 号 中国海洋大

学食品科学与工程学院，Tel：[phone]，E-mail：bibilibo@。

通讯作者：张莉，女，1979 年出生，山东青岛人，博士，讲师，研究方向：食品化学与营养。通信地址：266003 青岛市市南区鱼山路 5 号 中国海洋大学食

品科学与工程学院 62 楼 105，Tel∶0532-82031575，E-mail∶qdzhangli@。
收稿日期：2010-05-04，修回日期：2010-06-04。

李 博等：固相萃取-气相色谱法检测 8 种有机磷农药的方法及条件优化


· 89 ·

是一种经典适用的分析方法，也是检测有机磷的国家
置：分别取浓度为 100 mg/L 的农药标准品根据浓度需

标准方法。但是在气相色谱的分析试验中，由于仪器
要用丙酮稀释即得。3）农用农药的处理：用丙酮按

升温程序、载气流速等各项参数设置不同，得到的测试
12.5 万倍稀释[5]。

图谱差别很大。因此，发展灵敏、可靠的有机磷快速检
1.2.2 气相色谱参数的确定 在各参数的单因素试验基

测方法越来越受到人们的重视。目前，尚未见直接对
础上利用正交试验筛选主要影响因素，对筛选出的几

多种有机磷农药进行同时检测的气相色谱分析条件的
组较优的条件进行优化，所用试剂为 8 种农药的混合

报道。该试验利用气相色谱技术，结合固相萃取技术
标准品。进样量均为 1 μL，峰面积外标法定量。

对 8 种具有代表性结构的有机磷农药进行同时测定，
1.2.3 标准曲线的绘制 用丙酮将各农药标准品进行

检测样品直接采用农药标准品。选取的 8 种有机磷农
稀释，质量浓度分别为 0.1，0.25，0.5，1.0，1.5，2.0，3.0，

药为敌敌畏(磷酸酯)，氧化乐果，甲胺磷(硫醇代磷酸
4.0 mg/L。每份工作液平行测定 7 次。以浓度为横坐

酯)，乐果，马拉硫磷(二硫(酮、醇)代磷酸酯)和毒死蜱，
标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。

对硫磷，甲基对硫磷(硫(酮)代磷酸酯)。笔者对 8 种有
1.2.4 固相萃取条件的确定 分别用甲醇 3~5 mL 和超

机磷农药同时检测方法的建立及优化进行了研究和探
纯水 3~5 mL 对小柱进行活化，然后上样，上样量为

讨，以期为农产品及食品中有机磷农药检测技术的改
200 μL，调整流速，采用不同洗脱液洗脱，整个过程保

进提供试验数据和技术资料。
持小柱处于润湿状态 [6]。洗脱后溶液用氮气吹干，用

1 试验部分
丙酮复溶后上气相色谱仪检测。

1.1 仪器与试剂
2 结果与讨论

HP6890 气相色谱仪（美国 Agilent Technologies，
2.1 气相参数的确定

配 FPD 检 测 器 ），DB-1701 毛 细 管 柱（30 m ×
2.1.1 载气流速的确定 理论上认为载气流速可按照比

0.32 mm×0.25 μm，美国 Agilent 公司），固相萃取仪（美
最佳流速高 10%来确定，该试验在最佳流速附近选取

国 Supelco公司），固相萃取小柱 C-18柱（200 mg/3 mL）
了几个不同速率做比较[7]，结果表明，载气流速对结果的

（中国 Agela Technologies 公司），敌敌畏、甲胺磷、氧化
影响不大，最终选择的气体流量如下：氢气 75 mL/min，

乐果、乐果、马拉硫磷、甲基对硫磷、毒死蜱、对硫磷标准
空 气 100 mL/min，尾 吹 气 15 mL/min，总 载 气 流 量

品（100 mg/L，农业部环境保护科研所），农用农药（敌敌
64.5 mL/min。

畏 80%乳油，山东大成农药有限公司；氧化乐果 40%乳
2.1.2 进样口及检测器温度 进样口温度的底限是要能

油，山东大成农药有限公司；毒死蜱 480 g/L 乳油，美国
陶氏益农药有限公司；乐果 40%乳油，山东大成农药有
限公司）。甲醇（上海陆都有限公司）、乙腈（天津科密欧
试剂有限公司）、丙酮（烟台三和试剂有限公司）、甲苯
保证待测组分在瞬间不分流时汽化，上限不能使样品
分解，根据参考文献选择 220℃[8]。柱温和检测器温度
参考国标略加调整，为 250℃[9]。
2.1.3 升温程序各参数的优化 气相色谱仪的参数很

（天津博迪试剂有限公司）等所用试剂均为分析纯。
多，有柱温，进样口温度，升温程序，载气流速等，在众

1.2 试验方法
多因素中，以柱温，升温程序的影响最大[10]。在参考文

1.2.1 试剂的配置
献及相关资料的基础上，采用正交试验对升温程序进

（1）混 合 农 药 标 准 品 的 配 置 ：分 别 取 浓 度 为
行优化。首先进行了恒温条件试验，结果发现恒温条

100 mg/L 的农药标准品敌敌畏 0.4 mL，毒死蜱 0.15
件不适合 8 种有机磷农药混合样的分析，各组出峰时

mL，对硫磷 0.4 mL，甲基对硫磷，乐果，氧乐果，甲胺磷
间长，峰形差，且不能得到较好分离。采用一阶程序升

和马拉硫磷各为 0.5 mL，于 25 mL 容量瓶，丙酮定容即
温，峰形虽然得到改善但分离效果仍不理想，如图 1。

得。混合农药标准品中各种农药的浓度(mg/L)如下：
采用三阶程序升温，耗时过长，且分离效果未见明显改

敌敌畏 Dichlorvos 1.6，毒死蜱 Chlorpyrifos 0.6，对硫磷
善，如图 2。故选用二阶程序升温进行条件优化，正交

Parathion 1.6，甲 基 对 硫 磷 Parathion-methyl 2，乐 果
试验表见表 1。

Dimethoate 2，氧 乐 果 Omethoate 2，甲 胺 磷
根据试验结果，进一步优化筛选，并结合载气流

Methamidophos 2，马拉硫磷 Malathion 2。2）单标的配
速，最后得到如下条件：

75℃(1min) 25℃/min) 200℃(2min)
4℃/min)

240℃(2min)

（
（

· 90 ·


中国农学通报

图中，8.395-敌敌畏；10.076-甲胺磷；15.36-乐果；16.132-毒死蜱；16.223-甲基对硫磷；16.503-马拉硫磷；16.963-对硫磷。
图 1 一阶程序升温分离 8 种有机磷农药色谱图

图中，6.833-敌敌畏；7.468-甲胺磷；12.395-乐果；14.022-毒死蜱；14.213-甲基对硫磷；15.032-马拉硫磷；16.063-对硫磷。
图 2 三阶程序升温分离 8 种有机磷农药色谱图
表 1 正交试验因素水平表

水平

1
2
3
4


起始温度/℃
60
80
100
120


终止温度/℃
220
230
240
250
因素
中间温度/℃
140
160
180
200


程序升温速率 1/℃
2
4
10
20


程序升温速率 2/℃
2
4
10
20

李 博等：固相萃取-气相色谱法检测 8 种有机磷农药的方法及条件优化

图 3 二阶程序升温分离 8 种有机磷农药色谱图
表 2 8 种农药的保留时间，线性回归方程，相关系数及检出限


· 91 ·

农药
敌敌畏
毒死蜱
氧乐果
乐果
对硫磷
甲基对硫磷
甲胺磷
马拉硫磷

保留时间/min
5.589
11.805
9.120
10.660
13.187
11.957
6.102
12.436

线性回归方程
y=1792.6x－55.584
y=1948.5x+32.478
y=299.79x+211.86
y=2685.7x－43.782
y=1322x+98.647
y=1388.7x+82.695
y=4534.5x+121.65
y=1220.9x+18.863

相关系数
0.9995
0.9955
0.9927
0.9926
0.9937
0.9935
0.9934
0.9997

检出限/(μg/L)
1.1
1.4
2.5
1.8
1.9
1.3
1.7
1.5

整个过程耗时 20 min，此 8 种农药在 14 min 全部

部分有机磷类和氨基甲酸酯类农药吸附效率较低，

出峰且分离效果良好。如图 3 所示。洪蔚萍等报道，
有机磷农药气相色谱法检测的起始温度为 150℃[11]，而
敌畏和甲胺磷等低沸点农药的分离和检测效果明显好

用较低的起始温度。
各种农药的保留时间见表 2。
2.2 线性范围与检出限
分别准确吸取一定量的有机磷农药标准溶液，用
丙酮配制成一系列标准混合溶液，浓度在 0.1~4 mg/L
之间，以峰面积对浓度做线性回归分析，检出限的确定
C-18 小柱对有机磷类和氨基甲酸酯类农药吸附效率
高，C-18 柱是较为常用的 SPE 小柱，故该试验选用
C-18 柱[13]。
2.4.2 洗脱液的选择 洗脱液是 SPE萃取过程的关键，选
取的洗脱液不同，农药回收率的差别很大。目前常用的
洗脱液有乙腈，乙酸乙酯，丙酮，正己烷，甲醇，二氯甲烷
以及混合有机溶剂[14]。该研究发现，与混合溶剂相比，单
一有机溶剂不能同时对这 8 种有机磷农药保持较高的
回收率，单一溶剂的回收率如下：乙腈﹥乙酸乙酯﹥丙
酮，而混合溶剂的不同配比直接影响到回收率，如表 3。

则是以 3 倍噪声结合检测方法确定[12]，结果见表 2。
6 种混合溶剂中，以乙腈+丙酮+甲苯（4:2:1）的回

2.3 重复性实验
收率最高。其中敌敌畏的回收率在 6 种洗脱方法中均

连续 7 次进样，保留时间的相对标准偏差在 0.02%
比较低，原因可能与洗脱液的选择及操作过程中的损

~0.16%，峰面积的相对标准偏差在 2.0%~7.4%，完全满
失(如氮气吹干)有关 [15]。对单一农药来说，例如甲胺

足农残分析需要。
磷，在洗脱液中加入二氯甲烷得到的回收率较高，但综

2.4 固相萃取条件的优化
合各种农药的回收率，以乙腈+丙酮+甲苯（4:2:1）回收

2.4.1 小柱的选择 根据文献报道，弗罗里硅小柱对大
率较高。另有文献报道 [16]，丙酮，乙酸乙酯按 1:1 混合

该试验结果表明，起始温度较低时（60℃和 80℃），敌
于起始温度较高时（100℃和 120℃）。因此，该试验选

· 92 ·


中国农学通报

表 3 不同洗脱液的回收率

回收率/%

农药

敌敌畏
毒死蜱
乐果
氧化乐果
甲基对硫磷
对硫磷
甲胺磷
马拉硫磷
乙腈+乙酸
乙酯(1:1)
14.5
31.3
81.3
99.5
50.1
50.5
86.4
52.3
甲醇+丙酮
（7:3）
3.2
42.3
85.3
101.5
61.3
67.9
85.4
48.1
乙腈+丙酮
（4:1）
23.3
29.5
84
99.8
63.7
58.2
87.1
67.9
二氯甲烷+
异丙醇(4:1)
18.3
54.5
81.2
94.5
50.4
55.3
91.4
64.1
乙腈+丙酮+甲苯+二
氯甲烷(4:2:1:1)
1.7
71.4
104.7
109.5
70.7
72.5
92.5
98.1
乙腈+丙酮+
甲苯（4:2:1）
15.1
90.1
93.3
102.2
89.5
94.2
89.7
96.9
丙酮+乙酸
乙酯（1:1）

95.6

63.2
106.2
94
66.6

表 4 8 种农药的回收率及相对标准偏差

农药
敌敌畏
毒死蜱
乐果
氧乐果
甲基对硫磷
对硫磷
甲胺磷
马拉硫磷

加入量/(mg/L)
1.6
0.6
2.0
2.0
2.0
1.6
2.0
2.0

测定值/(mg/L)
1.106
0.583
1.93
2.058
1.75
1.731
1.836
2.002

回收率/%
69.1
97.2
96.5
102.9
87.5
108.2
91.8
100.1

RSD/%
4.64
3.5
2.0
7.41
2.62
4.07
4.91
2.64

对甲基对硫磷有较好的提取效果，该试验中乙腈+丙

酮+甲苯对甲基对硫磷同样有较好的回收率且对其他
乐果 毒死蜱
敌敌畏 氧乐果

农药也有较好的回收率。故该试验选用采用乙腈+丙
甲基对硫磷 对硫磷

酮+甲苯（4:2:1）作为洗脱液，在此基础上经过改进，得
甲胺磷 马拉硫磷

到的回收率见表 4。

2.4.3 流速的选择 在试验中，以 8 种农药的混合标准

品过 C-18 柱，混合农药标准品的浓度如表 4，采用乙

腈 +丙酮 +甲苯（4:2:1）作为洗脱液。根据文献报道

流 速 通 常 在 2~4 mL/min[17]，该 试 验 设 定 流 速 为 1~5

mL/min 之间，洗脱曲线如图 4。

通过试验比较证明，流速大于 1.5 mL/min 时回收

率有小幅下降，大于 3 mL/min 时开始大幅下降，大于
流速

5 mL/min 时回收率显著降低，小于 3 mL/min 回收率随
图 4 不同流速与回收率之间的关系

着流速的下降而有所提高，而小于 1 mL/min 回收率未
用量进行试验，结果如图 5。

见明显提高，考虑到时间因素，该试验选择流速为
图 5 表明洗脱液用量小于 3 mL 时，回收率显著下

1.5 mL/min。
降，而大于 3.5 mL 时变化不大，故选用 3.5 mL 为洗脱

2.4.4 洗脱液用量的选择 在保证较高回收率的前提
液用量。

下，为了尽量减少有机溶剂的使用，并防止大量的杂质
2.4.5 添加回收率试验 该试验选用大田里农用农药作

也被洗脱出来，因此有必要对洗脱剂的用量进行确
为测试样品。由于甲胺磷，对硫磷，甲基对硫磷，马拉

定。该试验在流速为 1.5 mL/min 的条件下，选取不同
硫磷的禁用，故选用其余四种有机磷农药作为研究对

回收率

李 博等：固相萃取-气相色谱法检测 8 种有机磷农药的方法及条件优化


· 93 ·

象。按照 1.2.1 对农用农药进行处理然后分别添加高、
乐果 毒死蜱

敌敌畏 氧乐果
甲基对硫磷 对硫磷
低两种水平的标准品，利用建立的 SPE 前处理方法处
理后上气相色谱仪检测。表 5 是四种有机磷农药的添

甲胺磷 马拉硫磷
加回收率试验结果。
3 结论
目前有机磷农药检测的报道很多，大多以检验有
机磷农药残留为目的，关于分析方法的报道很少 [18]。
该试验在查阅、总结现有方法及标准的基础上，通过正
交试验对各条件参数做了比较全面的分析摸索及优
化，对 8 种具有代表性结构的有机磷农药的同时检测
方法进行了探索和优化。确定出固相萃取-气相色谱
洗脱液用量

图 5 不同洗脱液用量与回收率的关系
检测农药这项技术中各个参数的最佳设置，并对各参
数对检测结果的影响做出较为全面的分析，通过考察

表 5 四种有机磷农药的添加回收率试验

农药
敌敌畏
氧乐果
乐果
毒死蜱
敌敌畏
氧乐果
乐果
毒死蜱
加入量/(mg/L)
0.2
0.2
0.2
0.2
2.0
2.0
2.0
2.0
测定值/(mg/L) n=7
0.129
0.178
0.165
0.150
1.362
1.982
1.802
1.868
回收率/%
64.5
89
82.5
75
68.1
99.1
90.1
93.4
RSD/%
6.5
7.3
2.4
3.1
4.9
2.1
1.7
2.4

回收率、检测限、线性范围和变异系数对方法进行了验


种残留的测定[S].

证，得到了满意的结果。运用该方法进行检测分析，耗
[10] 刘虎威.气相色谱方法及应用 [M].北京:化学工业出版社,2000:

时短，回收率高，检测限低，针对性强，适于推广，对今
后同类研究具有一定的借鉴作用。
24-28.
[11] 洪蔚萍,陈枝华,杨忠强.气相色谱法同时检测蔬菜中多种有机磷、
拟除虫菊酯类农药残留[J].色谱,2004(3):289.

[12] USEPA Method 1657—1993, The Determination of

参考文献
OrganoPhosphorus Pesticides in Municipal and Industrial

[1] 朱之鑫.中国统计年鉴[M].中国统计出版社,2002:478.
Wastewater[S].

[2] 苏建峰.猪肉中 63 种有机磷农药的气相色谱筛选与气质联用确证
[13] Karamfilov V K, Fileman T W, Evans K M, et al. Determination of

方法[J].分析测试学报,2008,27(12):1298-1302.
dimethoate and fenitrothion in estuarine samples by C-18

[3] 郭岚,谢明勇,鄢爱平,等.GPC-GC-MS 对食用植物油中多种类型
solid-phase extraction and high-resolution gas-chromatography

农药残留的同步测定[J].分析测试学报,2009,28(1):67-71.
with nitrogen-phosphorus detection[J]. Analytica Chimica Acta,

[4] 吴岩,康庆贺,高凯扬,等.固相萃取-在线凝胶渗透色谱-气相色谱/
1996, 335: 51-61.

质谱法测定板栗中 44 种有机磷农药残留[J].分析化学,2009,37(5):
753-757.
[14] 杨元,高玲,景露,等.SPE-GC/MS 法测定水中有机磷和氨基甲酸酯
农药[J].中国测试,2009,35(2):86-89.

[5] 杨丽莉,张平奇,纪英.稀释介质对测定有机磷农药的影响[J].环境
[15] 苏建峰.猪肉中 63 种有机磷农药的气相色谱筛选与气质联用确证

监测管理与技术,2005,17(2):39.
方法[J].分析测试学报,2008,12(27):1298-1302.

[6] 高巍,武中平,许春祥,等.固相萃取技术研究[J].调研综述,2006(3):
[16] 陈浩,柳训才,李胜清,等.蔬菜中高毒有机磷农药多残留的检测方

17-21.
法研究[J].食品科学,2005,3(26):204-208.

[7] 张祥民.现代色谱分析[M].上海:复旦大学出版社,2004:16-17.
[17] 马妍,李薇,赵建庄,等.现代农药残留检测技术与发展动向[J].北京

[8] 熊小青,黄卓焕,张富生等.毛细管气相色谱法测定茶叶中 16 种有
农学院学报,2007,23(S2):119-123.

机磷农药残留[J].食品研究与开发,2009,30(4):119-122.
[18] 夏广济,刘富强,卜林刚.用正交实验法选择气相色谱的最佳条件

[9] GB5009-145—2003.植物性食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多
[J].中国测试技术,2008,(34):96-98.

回收率