三重四级杆气质联用仪测定固废中的19种有机磷农药.pdf

2023年 第16期广东化工第50卷 总第498期185三重四级杆气质联用仪测定三重四级杆气质联用仪测定固废中的固废中的19种有机磷农药种有机磷农药张朝青(新疆矿产实验研究所，新疆 乌鲁木齐830000)摘要该方法采用三重四级杆气质联用仪dMRM测量方式，建立了固废中的19种有机磷农药的检测方法。固废中的有机磷农药经提取、净化处理后，采用三重四级杆气质联用仪dMRM测量方式进行检测。dMRM模式在检测目标化合物时有更好的选择性，更有效的除去基体干扰，可以实现了痕量的测定。其线性范围内均呈现良好的线性关系，线性系数0.999以上，该方法固体样品检出限为0.090.16 ug/kg，浸出液检出限为0.601.48 ug/L；该方法固体样品精密度为2.2%12.1%，浸出液精密度分为2.5%10.2%；加标回收率为70.0%115.5%。该方法重现性好、精密度高、操作简单，适用于固废中多种有机磷的检测关键词三重四级杆气质联用仪；dMRM方式；有机磷农药；离子对；痕量中图分类号TQ文献标识码A文章编号1007-1865(2023)16-0185-04Determination of Polychlorinated Biphenyls in Solid Waste by Triple Four-stageGas Chromatography-mass SpectrometryZhang Chaoqing(Xinjiang Central Laboratory of Ministry of Geology and Minerals,Urumqi 830000,China)Abstract:A method for the determination of 19 organophosphorus pesticides in solid waste was established by means of DMRM with a three-level andfour-stage gas chromatography-mass spectrometry(gc-ms).The organophosphorus pesticides in solid waste were extracted and purified,and then detected byDMRM with triple and four-stage gas chromatography-mass spectrometry(gc-ms).DMRM mode has better selectivity in the detection of target compounds,moreeffective removal of matrix interference,can achieve the determination of trace.The detection limits of solid samples and leachate were 0.090.16 ug/kg and0.601.48 ug/kg,respectively,and the linear coefficients were 0.999.The precision of the solid sample is 2.2%12.1%,the precision of the leaching solution is 2.5%10.2%,and the recovery is 70.0%115.5%.The method has the advantages of good reproducibility,high precision and simple operation,and is suitable for thedetermination of various organophosphorus compounds in solid waste.Keywords:triple quadrupole gas chromatography-mass spectrometry；dmrm mode；organophosphorus pesticide；ion pairs；trace有机磷农药，是指含磷元素的有机化合物农药1。主要用于防治植物病、虫、草害。有机磷农药种类很多，根据其毒性强弱分为高毒、中毒、低毒三类2。有机磷农药对人体的危害以急性毒性为主，多发生于大剂量或反复接触之后，会出现一系列神经中毒症状3。在我国每年都有大量人群由于在有机磷农药生产及使用过程中不注意防护，或由于自服、误服而引起急性有机磷农药中毒，即使给予积极救治，死亡率仍较高4。我国生产的有机磷农药绝大多数为杀虫剂，如常用的对硫磷、内吸磷、马拉硫磷、乐果、敌百虫及敌敌畏等1。固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。固体废物还可分为有毒和无毒的两大类。有毒有害固体废物是指具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、放射性和传染性的固体、半固体废物。在生产生活中废弃的固体废物中含有多种有害物质，造成环境的污染。检测固废中的有害物质，为固废的处理提供依据，避免造成大面积的环境污染。目前研究有机磷农药有机物的检测方法主要有气相色谱法、气相色谱-质谱法8。由于气相色谱-三重四极杆质谱4的多反应检测模式(dMRM)可以有效降低背景干扰，大幅度提高分析的灵敏度，近年来已经有文献报道应用于水质、土壤、生物、农产品等检测中。本方法采用优化的快速溶剂萃取方式前处理，使用二氯甲烷萃取，经干燥、浓缩、除杂、再浓缩、加入内标定容后用气相色谱-三重四极杆质谱的多反应检测模式(dMRM)上机测定。由于使用了灵敏度更高的三重四极杆-质谱测定，在简化了前处理流程后也能保证达到低检出限。1实验部分实验部分1.1实验原理用二氯甲烷采用加速溶剂萃取或液液萃取提取固体废物或固体废物浸出液中的有机磷农药，提取液经无水硫酸钠脱水，浓缩，硅酸镁小柱净化，再浓缩至一定体积后，加入内标物，用三重四级杆气质联用仪定性定量测定目标化合物。1.2试剂和耗材1.2.1正己烷农残级。1.2.2二氯甲烷农残级。1.2.3丙酮农残级。1.2.4正己烷-丙酮混合剂1+1。1.2.5无水硫酸钠(Na2SO4)分析纯无水硫酸钠经400灼烧2小时，保存于干燥器中备用；1.2.6硅藻土经400灼烧2小时，保存于干燥器中备用；1.2.7标准储备液19种有机磷农药的标准储备液均购自国家标准物质研究中心。使用前用二氯甲烷将标准储备液稀释成二级储备液。1.2.8硅酸镁小柱1 g。1.2.9内标萘-d8，苊-d10，菲-d10，-d12，苝-d12，均购自国家标准物质研究中心。1.3仪器三重四级杆气质联用仪Agileng7000D；快速溶剂萃取仪吉天APLE-2000；平行浓缩蒸发仪睿科AUTO-EVA-60；固相萃取仪睿科FOTECTOR PLAS；电子天平梅特勒PL2002；色谱柱安捷伦HP-5 ms，30 m*0.25 um*0.25 mm；马弗炉(箱式电阻炉)DR2。1.4实验条件气质质仪器条件如下表1所示。收稿日期2023-02-12作者简介张朝青(1982-)，男，青海人，高级工程师，硕士研究生，主要研究方向为分析检测。广东化工2023年 第16期第50卷 总第498期表表1实验仪器条件实验仪器条件Tab.1Experimental instrument conditions进样口温度/进样口压力/psi吹扫流量/(mL/min)分流方式辅助温度/离子源温度/四级杆温度/扫描方式2808.23不分流310230150dMRM柱温采用程序升温方式：初始温度为60，保持1 min，以40/min升温到170，再以10/min升温到310，保持3 min。快速溶剂萃取条件如下表2所示。表表2快速溶剂萃取条件快速溶剂萃取条件Tab.2Conditions of rapid solvent extraction萃取压力预热时间加热时间萃取时间加热温度淋洗体积氮吹时间循环次数11.0 Mpa15 s300 s400 s10040%100 s2次2样品实验部分样品实验部分2.1样品的提取2.1.1固体样品的处理样品在中性条件下，称取20.0 g固体样品，加入替代物标准使用液，加入5.0 g硅藻土，用二氯甲烷采用快速溶剂萃取法提取固体样品中的有机磷农药，在萃取条件下，循环2次。提取的提取液经无水硫酸钠干燥处理，后用平行浓缩蒸发仪进行浓缩，浓缩至1 mL，然后采用固相萃取仪进行净化，净化后再次浓缩为1 mL，加入内标，留待测定。硅酸镁小柱净化步骤：先在净化小柱上加入1 g无水硫酸钠，再用10 mL正己烷淋洗小柱，然后用10 mL二氯甲烷活化。活化完后，将浓缩的提取液移至小柱，再用正己烷-二氯甲烷(91)进行脱附。2.1.2液体样品的处理根据HJ/T 299或HJ/T 300的相关要求进行固体废物浸出液的制备。浸出液在4下冷藏、避光、密封保存，分析浸出液中有机磷类农药需在2 d内完成萃取。取固体废物浸出液300 mL于分液漏斗中，加入替代物标准使用液，用100 mL的二氯甲烷分三次萃取，萃取液经无水硫酸钠脱水后收集于浓缩瓶中进行浓缩；将浓缩液换为正己烷，经硅酸镁小柱净化，再次浓缩为1.0 mL，加入内标，留待测定。硅酸镁小柱净化步骤同2.1.1。2.1.3数据处理取1 uL待测标准及样品利用气相色谱-三重四极杆质谱的多反应检测模式(dMRM)进行检测，以每种目标化合物定量离子和内标定量离子峰面积比值对标准系列浓度和内标浓度比值绘制标准曲线，用内标法定量目标化合物。3讨论讨论3.1质谱条件的优化采用气相色谱-三重四极杆质谱测定固体废物中19种有机污染物的分析方法。该方法利用多反应监测(dMRM)定性定量抗干扰灵敏度高的优势，降低检出限，适合超痕量有机污染物定性和定量分析，dMRM检测模式在第2个四极杆可有效除去许多化学背景，在一般情况下出现与目标物碎片离子质量完全相同的碎片干扰的机率微乎其微，所以三重四极杆多反应监测对于测定复杂基质中的痕量目标物比单四极杆可减少更多的化学噪音。本次实验选择高灵敏度的气相色谱-三重四极杆质谱测定。19种有机磷农药的定量和定性离子对、保留时间、碰撞电压及内标分组见表3，dMRM质谱图见图1。首先用1 g/mL19种混标进行全扫描分析，得到19种有机磷农药的保留时间，考察各化合的碎片离子及相对丰度，选择质荷比最大丰度最高的离子为母离子，对其产生的二级质谱碎片离子进行扫描，得到子离子扫描质谱图，选择响应强的23个二级碎片作为子离子对。对不同的母离子和子离子以及碰撞电压进行优化，确定了这19种有机物的多反应监测模式(dMRM)的最佳质谱条件。表表319种有机磷农药质谱条件种有机磷农药质谱条件Tab.319 mass spectroscopic conditions of organophosphorus pesticides序号化合物保留时间/min内标母离子对/(m/z)子离子对/(m/z)碰撞电压/eV1敌敌畏4.679萘-d8184.99310144.9109101097952灭线磷7.0206苊-d10157.91145157.99715138.99753甲拌磷7.5041苊-d10128.96515121651012147304乐果7.7913苊-d10125791012547158746205磷胺8.3392菲-D10192.912751271091012795156氯唑磷8.5235菲-D10256.916251611465161119.157甲基毒死蜱9.139菲-D10262.91091012579512547102023 年 第 16 期广东化工第 50 卷 总第 498 期187续表 3序号化合物保留时间/min内标母离子对/(m/z)子离子对/(m/z)碰撞电压/eV8甲基对硫磷9.1429菲-D10285.99325124.9471578.947109甲基立枯磷9.2306菲-D1026725215267933012579510杀螟硫磷9.5871菲-D10277260.15125.1795125.1471511马拉硫磷9.7287菲-D10172.99915157.81255126.999512毒死蜱9.9536菲-D10313.8257.815198.917115196.91691513对硫磷9.9717菲-D10291109151391095109811514杀朴磷10.9998屈-d12144.9855144.958.11514杀朴磷10.9998屈-d12144.958.1158558515丙溴磷11.5333屈-d12338.8268.715296.8268.75207.9633016乙硫磷12.4242屈-d12230.917510152.996.910124.996.9017三唑磷12.6433屈-d12161.2134.25161.2106.110161.2911518甲基吡啶磷12.7337屈-d12215171.11018311215125472019哒嗪硫磷13.7991屈-d123401995204203.1519哒嗪硫磷13.7991屈-d12204203.1518882103.2 色谱柱的选择因为有机磷农药都是极性较强的化合物，弱极性柱子的吸附能力不强，出峰速度比较快，有时在溶剂延迟就出掉了，分离效果差，峰型也不好看，采用中等极性或强极性的柱子对目标物的吸附能力比较强，分离效果好，峰型液比较好看，相应值也比较高。本文选用色谱柱为安捷伦 HP-5 ms，30 m*0.25 um*0.25 mm；3.3 萃取溶剂的选择在目前的快速溶剂萃取分析中，常以正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、乙腈、甲苯等作为单一提取溶剂或 2 种以上溶剂的混合液作为提取溶剂。有机磷农药都是极性较强的化合物，所以在选用提取溶剂时选用极性中等以上的溶剂作为提取溶剂。由于二氯甲烷的极性比较大，而有机磷的极性也比较大，根据相似相溶原来选用二氯甲烷作为提取溶剂。3.4 标准曲线图图 1有机磷农药化合物标准物质总离子流图有机磷农药化合物标准物质总离子流图Fig.1Total ion flow diagram of reference materials of organophosphorus pesticide compounds广东化工2023年 第16期第50卷 总第498期有机磷农药标准储备液(1.0 ug/mL)：用微量注射器取1.0 mL有机磷农药标准品于10 mL容量瓶中，用二氯甲烷稀释至刻度，混匀。混合内标标准储备液40 ng/mL：用微量注射器取1.0 mL混合内标标准品于250 mL容量瓶中，用二氯甲烷稀释至刻度，混匀。标准系列：分别吸取有机磷农药标准储备液4.0 uL、8.0 uL、20.0 uL、40.0 uL、80.0 uL、200.0 uL于1 mL安瓶中，加入10.0 uL混合内标标准储备液，用正己烷-丙酮混合剂定容至刻度，得目标化合物系列浓度为：4.0 ng/mL、8.0 ng/mL、20.0 ng/mL、40.0 ng/mL、80.0 ng/mL和200.0 ng/mL。标准系列溶液在上述仪器条件下进行分析。所得目标物相关系数均达到3个9以上。按照仪器参考条件进行分析，得到不同浓度各目标化合物的质谱总离子流图，记录各目标化合物的保留时间、前级离子和产物离子质谱峰的峰面积。有机磷农药化合物标准物质总离子流图见图1。3.5方法检出限、精密度和准确度实验实验当固体废物取样量为20.0 g，固体废物浸出液取样体积为300 mL，固体废物采用加压流体萃取，浸出液采用液液萃取，提取液用多层硅胶柱净化处理，浓缩定容体积为1.0 mL时，采用上述仪器条件进行测定，19种有机磷农药的固体样品检出限为0.090.16 ug/kg，浸出液为0.601.48 ug/L；对目标化合物进行加标回收实验，加标浓度分别为8.00 ug/kg、40.00 ug/kg、160.00 ug/kg、8.00 ug/L、40.00 ug/L、160.00 ug/L 3个添加水平进行加标回收实验，每个添加水平做6次平行测定，按照本方法实验条件进行，计算回收率和相对标准偏差；依据HJ963-2018中检出限实验要求，在石英砂中按0.05 ug/L添加19种混标平行进行7次实验，计算标准偏差后乘以3.143得到方法检出限。表4、表5列出了检出限、回收率和相对标准偏差，能满足地下水GB 50850.3-2007和GB 50850.6-2007分析方法的技术要求。精密度分别为2.2%12.1%、2.5%10.2%；加标回收率为70.0%115.5%。表表4固体样品方法检出限、回收率和相对标准偏差固体样品方法检出限、回收率和相对标准偏差Tab.4Detection limit,recovery and relative standard deviationof solid sample method序号化合物固体样品检出限/(g/kg)固体样品回收率/%RSD/%1敌敌畏0.1380.192.33.010.72灭线磷0.1083.5113.43.28.23甲拌磷0.1082.605.32.76.84乐果0.1470.0115.44.312.65磷胺0.1180.2107.83.79.76氯唑磷0.1081.4109.65.111.37甲基毒死蜱0.0981.899.73.87.18甲基对硫磷0.1278.3100.32.48.79甲基立枯磷0.1182.1105.53.29.210杀螟硫磷0.1382.3108.92.35.811马拉硫磷0.1481.8109.72.27.212毒死蜱0.1285.6102.94.411.313对硫磷0.1377.5111.53.78.914杀朴磷0.1476.8109.73.56.315丙溴磷0.1181.2115.53.07.516乙硫磷0.1373.6114.33.69.417三唑磷0.1479.895.25.512.118甲基吡啶磷0.1581.597.96.611.219哒嗪硫磷0.1688.1108.86.110.7表表5浸出液方法检出限、回收率和相对标准偏差浸出液方法检出限、回收率和相对标准偏差Tab.5Detection limit,recovery rate and relative standarddeviation of leaching solution method序号化合物浸出液检出限/(g/L)浸出液回收率/%RSD/%1敌敌畏1.1178.190.02.89.22灭线磷0.6084.6108.42.67.43甲拌磷0.7588.6109.83.05.94乐果1.2673.7110.43.810.65磷胺0.7583.5106.62.68.46氯唑磷0.8387.5106.13.49.57甲基毒死蜱0.7784.8103.23.16.78甲基对硫磷0.8982.3109.52.87.89甲基立枯磷0.9580.1108.53.48.610杀螟硫磷0.9679.513.52.76.611马拉硫磷0.8985.4113.82.56.112毒死蜱0.9487.7106.83.58.313对硫磷0.8880.5107.53.18.214杀朴磷1.2279.8.8112.23.17.815丙溴磷1.2688.8109.43.27.516乙硫磷1.2675.9104.73.28.317三唑磷1.2977.892.54.310.218甲基吡啶磷1.4285.3101.94.59.919哒嗪硫磷1.4884.1103.45.110.14结论结论本方法采用三重四级杆气质联用仪dMRM模式检测固废中的有机磷农药，快速，前处理时间短，实验成本低。dMRM模式在检测目标化合物时有更好的选择性，不仅可以大大提高仪器灵敏度，最重要的是可以有效的去除基质干扰,实现了痕量的测定；方法的检出限、精密度和加标回收率均优于HJ963-2018、HJ-834-2017及全国土壤污染状况详查土壤样品分析测试方法技术规定。参考文献参考文献1朱宝铎有机磷农药的毒性及防护J劳动保护，1982(10)2土 壤 和 沉 积 物半 挥 发 性 有 机 物 的 测 定 气 相 色 谱-质 谱 法SHJ834-20173固体废物 有机磷农药的测定 气相色谱-质谱法S，HJ963-20184Thermo Fisher Scientific扩展GC/MS类产品全新三重四级杆气质联用方案J分析化学，2007，(06)5郭蓉，孙谦，赵宇鑫，等三重四极杆气质联用法测定熟肉及其制品中多组分-受体激动剂残留量J环境化学，2019，38(1)：231-2346潘玉虎，毕兴，简永远 气相色谱法分析水质中有机磷农药的研究J 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