温控离子液体－分散液液微萃取分析环境水样中的有机磷农药

马培丽，周舒，陈方荣，周锦芳，马超，吴波，陈怀侠

（湖北大学化学化工学院，湖北 武汉430062）

温控离子液体－分散液液微萃取分析环境水样中的有机磷农药

马培丽，周舒，陈方荣，周锦芳，马超，吴波，陈怀侠

（湖北大学化学化工学院，湖北 武汉430062）

建立基于温控离子液体－分散液液微萃取和高效液相色谱－紫外检测联用的环境水样中痕量有机磷农药的分析检测方法.在优化的萃取条件下，不同环境水样中4种有机磷农药在2～500μg·L－1浓度范围内具有良好的线性关系（R2＞0.994 3），检测限（s／n＝3）为0.1～0.3μg·L－1，相对标准偏差为1.0%～6.3%；加标回收率为80.8%～116.9%.该方法采用离子液体（［C6MIM］［PF6］）代替卤代烷烃类萃取剂提取富集有机磷农药，具有操作简便、环境友好、富集倍数和回收率高等优点，适合于环境水样中痕量有机磷农药的多组分测定.

温控离子液体－分散液液微萃取；高效液相色谱－紫外检测；有机磷；环境水样

有机磷农药（organophosphorus，OPPs）是一类高效、广谱杀虫剂，被广泛应用于控制农产品害虫.OPPs能够引起急性胆碱能危象、迟发性多发性神经病变、中间肌无力综合症以及心脏损害等.随着用量的增加，OPPs能够通过蒸发、吸附和冲刷等方式不断释放到环境中［1］，造成严重的环境和食品污染，对人畜有严重危害.目前，很多国家都规定了有机磷农药在食品和环境水中的最大残留量［2］.然而，有机磷农药在农业生产中违法大量使用的现象仍然存在［3］.因此，建立一种灵敏、简便、快速的有机磷农药分析方法十分重要.

目前，有机磷农药的主要分析方法有色谱及色－质联用方法［4－7］.但环境样品的组成复杂、分析物含量低，因此，合适的样品前处理方法是保证分析灵敏度和准确度的前提.和传统的萃取方法相比，现代微萃取技术操作简便、环境友好、分离效率高，如固相微萃取（SPME）［8］、液相微萃取（LPME）［9］等.但这些微萃取方法也各有缺点，如选择性不够高、耗时、设备昂贵或稳定性差等［10］.

分散液液微萃取（dispersive liquid－liquid microextraction，DLLME）是2006年由Rezaee等建立的一种新型的液液微萃取方法［11］.该技术优点突出，如回收率和富集系数高、操作简单、提取速度快等.DLLME方法的提取溶剂通常是卤代烷烃类，毒性较大.离子液体（ionic liquids，ILs）是在室温条件下呈液体的一类熔盐，其主要优点有蒸汽压低、热稳定性好、溶解性能高、环境友好、可设计性和多样性等［12］.将室温离子液体作为提取剂应用到分散液液微萃取中，扩大了分散液液微萃取方法的应用范围，如检测有机化合物、无机化合物及金属离子等［13－15］.

文中建立了一种简单、快速的温控离子液体－分散液液相微萃取（temperature－controlled ionic liquid dispersive liquid－liquid microextraction，TC－IL－DLLME）样品前处理方法.该方法采用两相萃取模式，用温控的方式代替以往加分散剂的方法来分散萃取剂，简化了分析步骤，减少了有机溶剂的消耗量，对环境友好.通过优化提取条件，结合液相色谱法检测，将此方法应用于测定实际水样中4种有机磷农药（甲基对硫磷、杀螟硫磷、对硫磷和辛硫磷），获得了满意的结果.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：Dionex Summit P680HPLC仪（Dionex，美国），配有手动进样器、20μL定量环、柱温箱（LGC－1 025M，荆州市楚新电子产品开发有限公司）和Chromeleon色谱管理软件，DL－01溶剂过滤器（DL01真空泵＋FB01T过滤瓶，天津市东康科技有限公司），Aquaplus微量无机型超纯水机（AWJ1－0501－U，艾科浦公司），0.22μm滤膜（醋酸纤维，上海兴亚净化材料厂），80－2型离心机（江苏电子仪器公司），可调式移液器（10～50μL和50～100μL，上海求精生化试剂仪器有限公司；Finnpipette100～1 000μL，上海热电仪器有限公司）.

试剂：甲基对硫磷（parathion－methyl，99.0%）、杀螟硫磷（fenitrothion，98.7%）、对硫磷（parathion，99.5%）和辛硫磷（phoxim，99.0%）（Dima公司，美国）；离子液体（［C6MIM］［PF6］，99.0%）（上海成捷化学有限公司），色谱纯甲醇（Tedia公司，美国），分析纯氯化钠、磷酸等.

1.2 色谱条件色谱柱：Sepax Amethyst－C18column（5μm，4.6mm×250mm），配有相同填料的预柱（2.1mm×12.5mm，5μm，Agilent），流动相：甲醇∶水（75∶25，V／V），流速：1.0mL·min－1，柱温：25℃，检测波长：275nm.

1.3 富集倍数和回收率的计算以富集倍数（EF）和回收率（ER）评价萃取效率.EF和ER定义如下：

其中：C0代表萃取前分析物的浓度，V0为样品溶液的体积，Csed为萃取后沉淀相中分析物的浓度，Vsed为沉淀相体积.

1.4 实验方法

1.4.1 标准溶液的配制 以甲醇为溶剂分别配制浓度为1.0mg·mL－1的4种有机磷农药的储备液，4℃下保存.实验前以超纯水逐级稀释为所需浓度的标准操作液.

1.4.2 样品的处理 洁净玻璃瓶分别用来收集自来水、东湖水和南湖水.收集后的样品用0.22μm的微孔滤膜过滤两次，置于4℃保存.实际水样在收集后的12h内被分离富集和分析.

1.4.3 温控离子液体－分散液液微萃取过程 取5.0mL样品溶液置于尖底离心管中，用移液枪缓慢移取50μL［C6MIM］［PF6］加入到样品溶液中，用2mL注射器上下吸取喷射混合液，以使离子液体与溶液混合，然后将离心管放入70℃水浴中加热20min，以使离子液体分散于水中，取出后立即放入冰水中冷却10min，出现明显的浑浊现象.从冰浴中取出后，将离心管在4 000rpm离心5min，除去上层水相，用50μL甲醇稀释沉淀相，稀释液体积用进样针定量约75μL，取60μL稀释液进HPLC分析.

2 结果与讨论

2.1 萃取条件的优化

2.1.1 萃取剂的选择 考虑到［C8MIM］［PF6］的粘度太大，不易移取，实验中用两种离子液体［C4MIM］［PF6］和［C6MIM］［PF6］为萃取剂来考察对目标物的提取效果.结果发现以［C6MIM］［PF6］为萃取剂时，萃取回收率高，故选择［C6MIM］［PF6］为萃取剂.

2.1.2 萃取剂体积的影响 考察离子液体的体积在40～80μL范围内改变时，萃取剂体积对提取效率的影响.结果显示，离子液体体积从40μL增加到50μL时，回收率增加，但在50μL到80μL范围内回收率基本不变，如图1所示.原因可能是离子液体体积为50μL时，目标物在水中和离子液体中已达到分配平衡，所以增加离子液体的体积对回收率影响不大.故本实验选择离子液体的体积为50μL.

2.1.3 加热温度的影响 温度是分散离子液体的动力，在本方法中占有重要地位.因此实验中改变温度从30～80℃，以确定合适的加热温度.结果如图2.由图可见，当温度为70℃时，萃取回收率最高，故选择70℃为加热温度.

2.1.4 加热时间的影响 合适的加热时间是保证良好分散效果的关键，加热时间短则离子液体不能充分与水溶液混溶，加热时间过长又会导致目标物挥发损失.实验考查了加热时间为5～25min时的影响，结果见图3.由图可知，加热时间在20min时回收率最高，故选择20min为最佳加热时间.

2.1.5 萃取时间的影响 在温控离子液体－分散液液微萃取方法中，萃取时间被定义为离心管放入冰浴到离心之前的时间.实验发现萃取时间在3～15min内时，回收率先增加后又减小，在10min时处于最高，如图4.故萃取时间选择为10min.

图1 离子液体的体积对回收率的影响

图2 加热温度对回收率的影响

图3 加热时间对回收率的影响

图4 萃取时间对回收率的影响

2.1.6 离子强度的影响 在微萃取方法中，盐析效应可以促进目标物与有机相的分离或者降低有机溶剂在水中的溶解度，从而提高萃取效率.但在使用离子液体为萃取剂的方法中，其结果可能不同.所以试验中通过在样品溶液中加入不同量的NaCl（0～20%，W／V），考察离子强度对萃取效率的影响.实验发现，随着加入NaCl量的增加，提取回收率逐渐减小，这种现象可能由于盐度的增强会增加离子液体在水中的溶解度.故后续实验不加NaCl.

2.1.7 溶液酸度的影响 溶液酸度的改变会改变分析物的存在形式，往往也会影响提取效率.本实验以H3PO4调节溶液酸度为pH＝2～7时，提取效率基本不变.而这4种有机磷农药在碱性溶液中不稳定，故后续实验中不改变溶液的酸度.

2.1.8 离心时间的影响 离心是要将离子液体萃取剂与水相分离，会影响沉淀相的体积及提取的目标物浓度.本实验考察2～12min的离心时间内回收率的变化.结果表明，以离心时间为5min时，回收率最高，这可能是因为短时间的离心不能使离子液体沉淀完全，而离心时间太长会产生热效应使得离子液体的水溶性增大，导致目标物的回收率降低.故离心时间选择为5min.

2.2 方法的评价在优化的实验条件下，对添加标样的3种环境水样进行分析，结果见表1.4种目标物在2～500μg·L－1的浓度范围内线性关系良好，其相关系数在0.994 3～0.999 1之间，检测限（LOD）为0.1μg·L－1～0.3μg·L－1，以添加标样50μg·L－1的水样测定5次，其精密度RSD为1.0%～6.3%.4种目标物的富集倍数分别为174，170，173和136.

表1 方法的线性范围、精密度和检测限

图5是东湖水样未添加分析物经过TCIL－DLLME－HPLC分 析、添 加 分 析 物 直 接HPLC分 析 与 加 标 经 TC－IL－DLLME－HPLC分析的色谱图.可见，TC－IL－DLLME方法对4种目标物具有很好的分离富集效果，可以有效提高HPLC分析的灵敏度.

2.3 实际样品分析分别对实验室自来水、东湖水及南湖水3种水样进行分析，均没有检出目标物.为考察本方法对于实际样品的应用，向其中三种水样中分别加入5、50和200 μg·L－13个浓度的分析物，然后提取富集和测试.结果见表2，对4种有机磷农药的加标回收率为80.8～116.9%，日内精密度RSD为0.74～11.3%，日间精密度RSD为2.1%～12.8%（n＝5）.可见，本方法适合于实际水样中有机磷农药的分离分析检测.

图5 东湖水样加标前后HPLC色谱图

表2 3种实际水样中目标物在5、50和200μg·L－13个浓度的回收率和RSD

续表2

［1］Gómez－Arroyo S，Cortés－Eslava J，Villalobos－Pietrini R，et al.Differential mutagenic response ofSalmonella typhimuriumto the plant－metabolized organophosphorus insecticides，phoxim and azinphos methyl［J］.Toxicol in Vitro，2007，21（5）：950－955.

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Temperature－controlled ionic liquid dispersive liquid－liquid microextraction for the analysis of organophosphorus pesticides in environmental water samples

MA Peili，ZHOU Shu，CHEN Fangrong，ZHOU Jinfang，MA Chao，WU Bo，CHEN Huaixia
（Shcool of Chemistry and Chemical Engineering，Hubei University，Wuhan 430062，China）

A temperature－controlled ionic liquid dispersive liquid－liquid microextraction combined with high performance liquid chromatograph method had been established for the determination of trace amounts of organophosphorus pesticides in environmental water samples.Under the optimal conditions，the method yielded a linear calibration curves（R2＞0.994 3）in the concentration ranging from 2－500μg·L－1for four organophosphorus pesticides in different water samples.The limits of detection（s／n＝3）were 0.1－0.3μg·L－1.The relative standard deviation（RSD）varied from 1.0%to 6.3%.Good spiked recoveries over the range of 80.8%－116.9%were obtained.The proposed method has used the ionic liquid（［C6MIM］［PF6］）to replace organic solvent as an extraction solvent for the extraction of organophosphorus pesticides，and had some advantages such as simple operation，environmental friendly，high recoveries and enrichment factors.The method was suitable to detect the trace amounts and multi－components of organophosphorus pesticides residues in enviromental water samples.

temperature－controlled ionic liquid dispersive liquid－liquid microextraction；high performance liquid chromatograph；organophosphorus pesticides；environmental water samples

O657

A

1000－2375（2011）04－0510－06

2010－12－09

国家自然科学基金（20975030）资助

马培丽（1984－），女，硕士生；陈怀侠，通信作者，教授，E－mail：hxch88＠yahoo.com.cn

（责任编辑 胡小洋）