全自动固相萃取气相色谱-串联质谱法测定水中的18种有机氯农药

吴聪

(厦门市政水务检测有限公司,福建 厦门 361005)

有机氯农药 ( Organochlorine Pesticides,简 称 OCPs) 是环境中广泛存在的一类持久性有机污染物,具有高效的杀虫、除草以及灭菌等作用[1]。其作为经典农药之一,具有毒性大、易残留、难分解等特点[2-4],环境水体特别是饮用水源地水体中有机氯农药残留较低,这对样品的分析监测提出了较高要求。目前对于水质中有机氯农药的前处理的方法一般有液-液萃取法[5-7]、固相微萃取法、固相萃取法(SPE)[8-9]、固相膜萃取[10]等方法。其中,液液萃取法仪器设备简单,但消耗溶剂多,环境不够友好,且操作基本为手工,无法做到自动化;固相微萃取法,是一种集萃取,浓缩和进样于一体的无溶剂样品微萃取新技术,为目前所采用的样品前处理技术中应用最为简洁、广泛的方法之一,但因为富集样品量有限,某些组分灵敏度不能达到要求;固相萃取法和固相膜萃取法是目前应用最广泛的可实现大体积批量上样、浓缩全自动的前处理方法,前者耗时较长,但消耗溶剂少,环境更友好。气相色谱-串联质谱MRM采集模式相对于单四级杆质谱SIM采集模式具有更低的背景碎片干扰,能获得更高的灵敏度。本方法采取全自动固相萃取法搭配气相串联质谱检测器,对水中18种有机氯农药测定,自动化程度高,降低了人力劳动,减少了人与有机溶剂的接触,并且获得了较高的灵敏度。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

Agilent三重四级杆气相色谱质谱联用仪7000B;Hp-5 ms毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);CTC三合一(固相微萃取、顶空进样、液体进样)自动进样器;睿科自动固相萃取仪Fotector Plus 60,睿科氮吹浓缩仪EVA 60,Supelco C18固相萃取小柱。

有机氯农药标准品, 浓度2 000 mg/L( Supelco) ,甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯均为色谱纯,实验用水为超纯水。

标准溶液的制备:取适量标准品,溶于甲醇中,配制成浓度为10 mg/L的标准中间液,于4 ℃避光保存。

1.2 固相萃取方法

固相萃取柱活化:依次用3 mL二氯甲烷、3 mL乙酸乙酯、5 mL甲醇清洗活化小柱,再用10 mL无有机溶剂的超纯水活化小柱。

上样:取1 000 mL 待测水样,加入0.5 mL甲醇,以10 mL/min的流速通过经活化后的小柱,上样完成后用10 mL超纯水淋洗小柱,用20 mL空气排空小柱,再以氮气吹干小柱15 min。

洗脱:依次用3 mL二氯甲烷和3 mL乙酸乙酯洗脱小柱,收集洗脱液于15 mL试管中,转移至睿科氮吹浓缩仪EVA 60中浓缩至0.5 mL以下,用二氯甲烷定容至1 mL后转移至2 mL进样小瓶,进GC/MS/MS分析。

1.3 GC/MS/MS条件

GC条件:以高纯氦气(99.999%) 为载气,恒流1.2 mL/ min;脉冲不分流进样模式; 进样口温度为280 ℃;起始柱温60 ℃,以12 ℃/ min 升温至260 ℃,保持4 min。

MS条件: EI源;电子能量70 eV; 离子源温度260 ℃;传输线温度260 ℃;氦气碰撞流量:2.25 mL/min;氮气碰撞流量:1.5 mL/min。

2 结果与讨论

2.1 固相萃取柱及条件的优化

2.1.1 固相萃取柱的选择

实验过程分别用C18固相萃取柱和 Waters HLB 小柱对20 ng/L和60 ng/L的18种有机氯加标水样进行萃取,考察了两种固相萃取小柱对水中有机氯的萃取效率,实验结果表明,两种小柱对有机氯的萃取效率基本一致,故本实验采用更为经济的C18小柱。

2.1.2 洗脱溶剂的选择

洗脱溶剂直接影响组分的加标回收率,溶剂极性太强,固相萃取小柱中一些不必要的组分被洗脱下来,溶剂极性太弱,有些组分不易被洗脱下来,因此考察了5 mL的二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷对有机氯农药的洗脱能力,实验表明,正己烷对有机氯农药的洗脱能力较弱,因此,本实验采用先3 mL二氯甲烷后用3 mL乙酸乙酯的方式进行洗脱

2.2 仪器条件的优化

配制1.0 mg/L的18种有机氯农药的标准样品,用全扫描模式确定了各组分的保留时间,设计出各分析时段,结合丰度比,选择丰都高、质荷比大的离子作为特征母离子,对每种成分的母离子进行子离子扫描,同样结合丰度比,选择丰度高的作为定量和定性离子,组成母离子/定量离子和母离子/定性离子对,再分别比较碰撞电压为5,10,15,20,25,30,35,40 V的条件下,各组分的响应峰面积,取峰面积较大响应的碰撞电压,建立MS/MS分析条件,见表1。

表1 18种有机氯的质谱采集参数

按照表1的MRM采集参数,测定20 μg/L的18种有机氯农药得标准TIC谱图如图1。

1-α-666;2-β-666;3-γ-666;4-δ-666;5-七氯;6-艾氏剂;7-环氧七氯;8-硫丹1,9-4,4-DDE;10-狄氏剂;11-异狄氏剂;12-硫丹2,13-4,4-DDD;14-o,p-DDT;15-异狄氏剂醛;16-4,4-DDT17-硫丹硫酸酯;18-甲氧滴滴涕。

2.3 标准曲线、线性相关系数及检出限

将10.0 mg/L的有机氯标准中间液用二氯甲烷稀释成质量浓度为5.0,10.0,20.0,30.0,50.0,80.0,100.0 μg/L的标准曲线,直接进入串联四级杆气质联用仪进行测定,用峰面积对组分的质量浓度进行线性回归,得到回归方程和相关系数如下表2;方法测定下限采用HJ 168—2020中的方法进行测定,对1 000 mL 空白水样进行低质量浓度(8 ng/L)加标,按上述前处理和质谱采集条件平行测定 7 次,计算7次测定结果的标准偏差s。检出限MDL=s×t(n-1,0.99) ,当n=7 时,t(6,0.99)=3.143,取4MDL为该方法的测定下限。

表2 18种有机氯农药的标准曲线方程

表2(续)

2.4 精密度和加标回收率

向1 000 mL空白水样中加入适量的18种有机氯农药的混合标准溶液使其终浓度分别20,60 ng/L,进行加标回收实验,平行测定6次,测定结果见表3。

表3 18种有机氯农药的精密度、加标回收率

3 结论

建立了同时测定水中18种有机氯的检测方法,采用GC /MS /MS 的多反应监测模式( MRM),结合全自动固相萃取仪对水样进行大体积富集,自动化程度高,检出限低,灵敏度高,同时相对于传统的气相或者单杆气质方法,还有抗基质干扰的优点,能够同时进行定量和定性分析,适合饮用水中痕量有机氯化合物的检测。