溴化十六烷基三甲铵增敏荧光法测定不同蔬菜中甲萘威

张海容, 何 艳, 陈金娥

(忻州师范学院化学系,山西忻州 034000)

甲萘威又名西维因，化学名称为1-萘基-N-甲基氨基甲酸酯，它是一种氨基甲酸酯类杀虫剂。由于农业上氨基甲酸酯类农药的反复大量使用，它们对环境和人畜饮水造成了严重的危害[1]。特别是甲萘威在酸性土壤中很难降解，因此，大量的农药使用后能通过植物的根、茎、叶吸收传导，在植物的不同器官中大量积累，食用被甲萘威污染的蔬菜对人类健康危害案例时有发生。我国国家标准(GB 5749-2006)《生活饮用水水质标准》[2]对氨基甲酸酯类的甲萘威作了规定，其限量值为0.05 mg/L。另外，在国家标准(GB/T 5750.9-2006)《生活饮用水标准检验方法—农药指标》[3]中采用的方法是液-液萃取-高效液相色谱柱后衍生法进行定量测定，使用对环境有害的有机溶剂。目前，未见蔬菜中甲萘威测定的国家标准和地方标准方法报道。现有测定甲萘威氨基甲酸酯类农药的主要方法有高效液相色谱法[4，5]、高效液相色谱-串联质谱法[6]、固相微萃取-气相色谱法[7]、固相萃取-双梯度高效液相色谱法[8]等。这些方法主要使用大型仪器，普遍存在着样品处理烦琐复杂、耗时费力、使用成本高等缺点。

荧光分析法以灵敏度高、操作简便、分析成本低等优点[9]，成为分析化学领域十分活跃的研究热点。本文所用溴化十六烷基三甲铵增敏荧光法测定常见蔬菜中甲萘威含量，尚未见文献报道。胶束体系具有增敏、增溶和增稳作用[10]，为荧光体提供有机疏水微环境，可以有效地保护激发单线态，从而减少分子去活化过程及荧光猝灭效应。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

F-4600型荧光分光光度计(日本，日立公司)；AB204-N型电子分析天平(Mettler-Toleclo Group公司)；pHS -3B型精密数显酸度计(上海精密科学仪器有限公司)；KQ-100DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；RE-52AA旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)。

甲萘威标准品(Sigma公司)；十二烷基硫酸钠(SDS)(分析纯，Sigma公司)；曲拉通X-100(Triton X-100)(化学纯，北京化学试剂公司)；β-环状糊精(β-CD)(西安宏昌药业有限公司)；溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)(分析纯，北京化学试剂公司)；其余试剂皆分析纯。实验用水为二次蒸馏水。

实验用蔬菜样品均购自忻州市华美超市。

1.2 实验方法

1.2.1 甲萘威标准溶液的配制准确称取甲萘威0.1006 g,无水乙醇溶解后，定容至100 mL，制得5.0×10-3mol/L的甲萘威贮备液，然后稀释得到5.0×10-4mol/L的工作溶液。

1.2.2 有序介质溶液的配制用水分别配制5.0×10-3mol/L Triton X-100、1.0×10-1mol/L SDS、1.0×10-2mol/Lβ-CD和1.0×10-2mol/L CTMAB溶液，浓度均大于各种胶束体系的临界胶束浓度(SDS:8.1×10-3mol/L，CTMAB:9.2×10-4mol/L,Triton X-100:7.0×10-5mol/L)。

1.2.3 缓冲溶液的配制[10，11]准确称取2.4745 g H3BO3以及2.71 mL H3PO4、2.35 mL HAc，用水定容至1 L。用0.2 mol/L NaOH溶液调节至所需pH。

1.2.4 实验材料的预处理称取一定量洗净、晾干的10种新鲜蔬菜，即油菜、西红柿、西葫芦、芹菜、尖椒、小白菜、黄瓜、青椒、圆白菜、豆角，分别用研钵研碎，加入30 mL无水乙醇萃取三次，过滤去渣，收集有机相、减压蒸馏，无水乙醇定容，保存待用。

1.2.5 甲萘威的荧光测定取适量甲萘威工作液或样品提取液，依次加入2 mL pH=10.30三酸缓冲液、2 mL CTMAB有序介质溶液，超声15 min,测量荧光强度，所有实验测定重复三次。荧光测量条件：激发和发射通带为5/5 nm,扫描速度=1 200 nm/min。

2 结果与讨论

2.1 甲萘威在酸碱溶液中的荧光光谱

甲萘威在酸性、碱性环境和水中的荧光激发和发射光谱见图1。由于甲萘威具一个萘基和一个氨基甲酰基。根据分子轨道理论，苯分子轨道包含6个碳原子的封闭π电子形成共轭体系，具有刚性的平面结构，在适当的条件下发出较强的荧光。而氨基甲酰基是一个给电子基团，通过诱导效应和共轭效应[1]使萘环上的电子云密度增加和分子基态激发能降低，荧光增强。由图可知，甲萘威激发峰位于318 nm,有一个发射峰位于475 nm，在酸性条件或近中性条件下，荧光激发和发射峰保持不变；在碱性条件下，荧光增强。因此，本研究工作选择激发和发射波长分别为λex/λem=318/475 nm。

图1 不同pH条件下甲萘威荧光光谱Fig.1 The fluorescence spectra of carbaryl at different pH1.Alkaline(pH=10.3)；2.Water(pH=6.20);3.Acidic(pH=2.35);[CTMAB]=1.0×10-3 mol/L;λex/λem=318/475 nm;slim:5/5 nm.

2.2 不同介质对甲萘威的荧光强度影响

实验分别研究了β-CD、SDS、CTMAB、Triton X-100、水、甲醇、乙醇、乙腈8种介质对甲萘威的荧光性质的影响，各种介质条件下的激发/发射波长不变,均为318/475 nm，结果见表1。实验表明，在pH=10.3时加入CTMAB增敏作用最强。在pH=10.3碱性条件下，和水相比，有机溶剂、有序介质体系对甲萘威荧光均有一定的增敏效果，其中CTMAB体系的增敏效果最好，荧光发射是水介质中的4倍。在加入适量的CTMAB后，其荧光的发射光谱明显增强，这种现象应当归结为甲萘威的刚性平面结构，由于胶束CTMAB为甲萘威提供了一个疏水微环境，使甲萘威增溶于其中，降低了它与水和其他杂质分子的碰撞作用，有效地保护了激发单线态，从而减少了分子去活化过程及荧光猝灭效应[10]。故本研究工作选择CTMAB作为测量介质体系。

表1 8种不同介质在pH=10.3条件下对甲萘威荧光影响

本文探讨了胶束浓度对甲萘威荧发射的影响。结果表明，随着CTMAB浓度增大，荧光强度总的趋势在增大。当浓度大于9.2×10-4mol/L(CMC)时荧光强度迅速增大，当CTMAB浓度超过0.0015 mol/L时，荧光强度达到最大，且随着表面活性剂浓度的增大荧光强度变化平缓，故本文选择CTMAB的浓度为2.0×10-3mol/L。

2.3 酸度对甲萘威荧光的影响

在甲萘威溶液中加入不同pH的三酸缓冲溶液，不同pH缓冲液对甲萘威荧光强度的影响，结果见图2。结果表明，在pH=2.1～5.3范围内,荧光强度随pH变化影响较小；当pH大于5.3时，荧光强度随pH增大开始逐渐增强；pH在9.22～11.9范围内，荧光强度较大且基本保持不变。这种现象可能是在碱性条件下，羟基与氨基甲酰基上氢的作用增强，使氨基甲酰基与萘基电子的共轭体系电子云密度进一步增大[1]，荧光增强。因此，本文选择pH=10.30作为测量酸度。

图2 pH对甲萘威荧光强度的影响Fig.2 Effect of pH on fluorescence intensity of carbaryl

2.4 甲萘威荧光强度稳定性

在上述优化实验条件下，甲萘威在3 h内的荧光信号变化小于5%，其荧光强度基本稳定不变，所选发光体系较稳定、且有充足时间完成荧光性质测定。

2.5 一些常见离子对甲萘威干扰试验

2.6 工作曲线和精密度

按照实验方法绘制工作曲线，甲萘威在1.0×10-7～8.0×10-5mol/L的范围内呈良好线性关系，回归方程为：lgIf=0.7157lgc+6.1583,相关系数R=0.9976。依照IUPAC规定，检出限=KSo/S，其中S为标准工作曲线的斜率，K为与置信水平相关的常数，当置信水平为90%时K=3，So为7次空白溶液测量值的标准偏差(So=0.189)，计算求得本法的检出限为3.1×10-8mol/L，相当于6.23×10-3mg/L,远低于色谱法及国家标准(GB 5749-2006)《生活饮用水水质标准》甲萘威的限量值(0.05 mg/L)的要求。用1.0×10-5mol/L甲萘威标准溶7次平行测量，RSD为3.01%。

2.7 10种蔬菜样品中甲萘威含量的测定

10种蔬菜各取50 g，按照实验方法预处理后，利用所建立的CTMAB增敏荧光法对样品中甲萘威的含量和回收率进行测定(n=7)。结果表明,10种蔬菜中甲萘威含量变化：豆角>西红柿>西葫芦>油菜>尖椒>黄瓜>芹菜>小白菜>圆白菜>青椒(表2)。

表2 10种蔬菜样品中甲萘威的含量

3 结论

实验建立了一种CTMAB体系中甲萘威荧光分析法。用CTMAB增敏荧光光度分析法测定甲萘威含量，方法简便快速。本文的研究结果对于农药甲萘威的常规分析有一定的参考价值。