CN110879165A - 一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，针对有机氯农药作为典型的持久性有机污染物，可以通过多种环境介质进行长距离迁移，对人体健康和环境安全产生了极大危害。本发明建立了环境水体和底泥中有机氯农药的样品前处理方法、净化方法，并采用气相色谱‑色谱法检测分析，有机氯农药的检测限为0.0377~1.9370μg/kg。此方法适合环境中残留有机氯农药样品前处理及检测分析，此发明对有机氯农药在环境中的污染水平、分布和环境风险评价等研究具有重要理论指导和实践意义。

Description

一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法

技术领域

本发明涉及一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，属于有机氯农药残留前处理技术领域。

背景技术

有机氯农药是人工合成的杀虫剂，属于持久性有机污染物的一类，它具有持久性、半挥发性、生物富集性和高毒性的特点，能够通过大气、水体、生物体等多种环境介质长距离迁移。尽管大多数国家1983年已禁止使用，但是其在环境中的残留量容易通过生物放大和食物链的富集对人类健康和生态系统产生不利影响。有研究表明一些有机氯农药被认为是内分泌干扰物，能够造成人体和野生动物内分泌系统紊乱和影响生殖系统的正常功能。有机氯农药从20世纪50年代起，在世界范围内被广泛使用，由于它具有持久性，至今仍然广泛分布在各种环境介质中，可以在水体、土壤、空气甚至食物中检测到其存在，虽然大部分的有机氯农药已经被禁用，但是林丹、三氯杀螨醇等有机氯农药在最近的十几年在农业范围内仍然被广泛使用。因此，有机氯农药一直是环境分析工作者关注的重点。据国家环保总局化学品登记中心公布的数据，其中艾氏剂、异狄氏剂、氯丹、七氯、六氯苯、滴滴涕等有机氯农药已被我国列入《中国禁止或严格限制的有毒化学品名录第一批》的控制名单中。国外针对有机氯农药的研究开展的更早，研究也更加深入，甚至在人迹罕至的极低和沙漠地带，国外的研究者也都进行了研究。长三角地区河流水体和底泥中有机氯农药相关研究，研究对象是长江、钱塘江、黄浦江、太湖等主要水体，本研究首次对扬州城区水体和表层底泥中有机氯农药进行系统的时空分布、污染来源分析研究。

环境中地表水是有机氯农药富集的一种主要介质，沉积物更是有机氯农药的一个贮存库，它反映的是污染的总体状况，是长期积累的结果。要想全面认识水环境中的污染状况，对有机污染物在水体和底泥中的分布、来源及风险的了解是必不可少的。因此研究有机氯农药在水体和表层底泥中的时空分布、来源解析和生态风险具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的问题，提供一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法。

本发明的目的是这样实现的，一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，其特征是：

当样品为水体中的有机氯农药残留样品时，包括以下步骤：

步骤1)量取过滤后的水样500mL置于1L分液漏斗中；其中，分液漏斗预先用丙酮润洗，量取水样的量筒用10mL乙酸乙酯润洗量筒内壁3次后一并转入分液漏斗中；

步骤2)在水样中加入50mL乙酸乙酯、10g氯化钠，充分混合震荡10min后静置待分层，上层有机相通过无水硫酸钠干燥过滤后收集于鸡心瓶中，上层有机相即第1次萃取液；

步骤3)下层溶液接着进行第2次震荡10min后静置待分层，上层有机相即为第2次萃取液；下层溶液进行接着第3次震荡10min后静置待分层，上层有机相即为第3次萃取液；

步骤4)将第1次萃取液、第2次萃取液、第3次萃取液合并，得到合并后的萃取液；

步骤5)将合并后的萃取液采用旋转蒸发仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷继续浓缩至1mL完成溶剂置换，得到样品提取液，再进行净化处理；

当样品为底泥中的有机氯农药残留样品时，包括以下步骤：

步骤a)称取底泥样品15g于150mL锥形瓶中；

步骤b)在装有底泥样品的锥形瓶中加入40mL正己烷和丙酮(1:1，V:V)混合溶液、3g铜粉置于摇床上震荡10h，充分混合后，超声提取20min，第1次提取液通过无水硫酸钠干燥过滤收集于鸡心瓶；

步骤c)用同样方法重复超声提取底泥样品2次，即先超声提取20min得到第2次提取液，然后再超声提取20min得到第3次提取液；

步骤d)将第1次提取液、第2次提取液、第3次提取液合并，得到合并后的提取液；

步骤e)将合并后的提取液采用旋转蒸发仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷继续浓缩至1mL完成溶剂置换，得到样品提取液，再进行净化处理。

对水体或底泥中有机氯农药残留样品的净化方法，包括以下步骤：

(1)预装玻璃层析柱，玻璃层析柱自下到上依次为：1cm无水硫酸钠、5cm中性氧化铝、6cm硅胶，2cm无水硫酸钠；

(2)先用20mL正己烷预淋洗玻璃层析柱中的吸附剂，弃去淋洗液，待上层溶剂液面与无水硫酸钠相切时，加入样品提取液；

(3)用15mL正己烷淋洗玻璃层析柱并收集第一淋洗液，再用15mL己烷和二氯甲烷(1:1，V:V)混合溶液淋洗玻璃层析柱并收集第二淋洗液，第一淋洗液、第二淋洗液全部收集于100mL鸡心瓶中；

(4)第一淋洗液、第二淋洗液采用旋转蒸发仪浓缩至近干，加入10mL正己烷溶剂置换，最后用氮吹仪浓缩近干，定容1mL待仪器分析检测，完成有机氯农药残留样品的净化。

步骤1)中，量取过滤后的水样，水样的采集时：表层水样采集时使用不锈钢水样采集器，采集10～20cm深度表层水，装入事先用超纯水、丙酮清洗过容量为1L的棕色玻璃瓶，各采样点采集表层水样2L；运回实验室后于4℃下贮存，并于48h内滤纸过滤用以去除水体中的颗粒物和其他固体杂质；不锈钢水样采集器和棕色玻璃瓶使用前都用纯水和溶剂清洗干净，不锈钢水样采集器用铝箔纸包好，带到采样点后再打开。

步骤a)中，称取的底泥样品，底泥样品的采集时：

表层底泥样品采集使用抓斗式采泥器，采用多点采集，混合取样的方法；采集的表层底泥样品是在50m的直径范围内采集3个样品，将采集的样品放在处理好的备用铝箔纸上，混合均匀成一个样品，去除其中的石子、贝壳、虫子、植物碎片杂物，混合均匀后装在实现准备的聚乙烯盒子中，迅速带回实验室，冷冻干燥后研磨过100目筛网，保存在-18℃冰箱；抓斗式采泥器使用前都用纯水和溶剂清洗干净，抓斗式采泥器用铝箔纸包好，带到采样点后再打开。

本发明方法先进科学，通过本发明，提供的一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，水体样品的采集时：表层水样采集时使用不锈钢水样采集器，采集10～20cm深度表层水，装入事先用超纯水、丙酮清洗过容量为1L的棕色玻璃瓶，各采样点采集表层水样2L。运回实验室后于4℃下贮存，并于48h内滤纸过滤用以去除水体中的颗粒物和其他固体杂质。所有采样工具和样品瓶使用前都用纯水和溶剂清洗干净，采样工具用铝箔纸包好，带到采样点后再打开。

水体样品前处理方法：用量筒量取过滤后的水样500mL置于1L分液漏斗中，分液漏斗预先用丙酮润洗，量取水样的量筒用10mL乙酸乙酯润洗量筒内壁3次后一并转入分液漏斗中。加入50mL乙酸乙酯、10g氯化钠，充分混合震荡10min后静置待分层，上层有机相通过无水硫酸钠干燥过滤后收集于鸡心瓶中，再用同样的方法重复萃取水样2次，最后合并3次萃取液。将萃取液采用旋转蒸发仪浓缩至近干，加入10mL正己烷继续浓缩至1mL完成溶剂置换，待净化。

水体样品的净化方法：玻璃层析柱自下到上依次为：1cm无水硫酸钠、5cm中性氧化铝、6cm硅胶、2cm无水硫酸钠。先用20mL正己烷预淋洗层析柱中的吸附剂，弃去淋洗液，待上层溶剂液面与无水硫酸钠相切时，加入样品提取液，用15mL正己烷淋洗层析柱并收集淋洗液，再用15mL己烷和二氯甲烷(1:1，V:V)混合溶液淋洗玻璃柱，淋洗液全部收集于100mL鸡心瓶中。淋洗液采用旋转蒸发仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷溶剂置换，最后用氮吹仪浓缩近干，定容1mL待仪器分析检测。

底泥样品的采集：表层底泥样品采集使用抓斗式采泥器，采用多点采集，混合取样的方法。采集的表层底泥样品是在50m的直径范围内采集3个样品，将采集的样品放在处理好的备用铝箔纸上，混合均匀成一个样品，去除其中的石子、贝壳、虫子、植物碎片等杂物，混合均匀后装在实现准备的聚乙烯盒子中，迅速带回实验室，冷冻干燥后研磨过100目筛网，保存在-18℃冰箱，待分析。所有采样工具和样品瓶使用前都用纯水和溶剂清洗干净，采样工具用铝箔纸包好，带到采样点后再打开。

底泥样品前处理方法：称取研磨后的底泥样品15g于150mL锥形瓶中，加入40mL正己烷和丙酮(1:1，V:V)混合溶液、3g铜粉，锥形瓶置于摇床震荡10h，使溶剂和底泥样品充分混合后，超声提取20min，提取液通过无水硫酸钠干燥过滤收集于鸡心瓶，在用同样方法重复超声提取底泥样品2次，最后合并3次提取液，采用旋转蒸发仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷继续浓缩至1mL完成溶剂置换，待净化。

水体样品的净化方法：玻璃层析柱自下到上依次为：1cm无水硫酸钠、5cm中性氧化铝、6cm硅胶、2cm无水硫酸钠。先用20mL正己烷预淋洗层析柱，弃去淋洗液，待上层溶剂液面与无水硫酸钠相切时，加入样品提取液，用15mL正己烷淋洗层析柱并收集淋洗液，再用15mL己烷和二氯甲烷(1:1，V:V)混合溶液淋洗玻璃柱，淋洗液全部收集于100mL鸡心瓶中。淋洗液采用旋转蒸发仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷溶剂置换，最后用氮吹仪浓缩近干，定容1mL待仪器分析检测。

水体样品和底泥样品中有机氯农药的检测分析方法：有机氯农药的检测分析仪器为配备自动进样器的Agilent 7890B/5977A型气质联用仪，色谱柱型号为DB-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)石英毛细管柱；载气为高纯He(99.999％)；柱流速1.0mL/min；进样量1μL；不分流进样；汽化室温度280℃；升温程序是初始温度80℃，保持2min，然后以15℃/min升至190℃，保持2min，再以3℃/min升至300℃，保持2min。质谱检测条件：电子轰击(EI)离子源；离子源温度230℃；电子能量70eV；四极杆温度150℃；传输线温度280℃；溶剂延迟时间4min；m/z离子全扫面范围为50～500m/z。在全扫描模式下确定20种目标化合物出峰顺序、保留时间和定性定量离子，通过选择离子扫描模式根据目标化合物的保留时间及定性定量离子，采用外标法进行定量分析。

水体和底泥中GC-MS的检测条件优化：有机氯农药测定的总离子流色谱图如图1所示，通过多次优化色谱条件，最终确定的试验方案得到的色谱图趋于平稳，各个峰的保留时间稳定，没有出现色谱峰拖尾和干扰峰的现象。

通过全扫描模式得出20种有机氯农药农药的保留时间以及定性定量离子，获得具体检测参数如表1所示。由于检测的组分较多，为了减少对质谱检测器灵敏度的影响，在使用选择离子扫描定量分析时，将20种目标化合物分为7组(A-G)，根据各组离子碎片的数量，每组选择1-2个辅离子作为定性离子。

表1 20种有机氯农药GC-MS¹定量、定性离子

注：¹GC-MS,Gas chromatography-Mass Spectrometer；²SIM,Selected ionMonitor

所建立的检测分析方法的线性范围及检测限：采用外标法定量，在上述仪器检测条件下进行定性定量分析。研究表明，20种有机氯农药在浓度10-500μg/L的线性范围内呈现良好的线性关系，r的范围为0.9922～0.9998。分别以各化合物色谱峰3倍信噪比(S/N＝3∶1)和10倍信噪比(S/N＝10∶1)得到在此检测条件下各化合物的检出限(LOD)和定量限(LOQ)(表2)。

表2 20种有机氯农药的线性方程、检出限及定量限

注：¹LOD:Limit of Detection；²LOQ:Limit of Quantitation

水体和底泥中有机氯农药的添加回收率：分别量取500mL纯水空白样品和准确称取15g空白表层底泥样品，在上述的各样品中加入一定量的20种有机氯农药混合标准溶液，使水体中各样品中有机氯农药添加浓度分别为0.05、0.10和1.00mg/L；底泥中各样品中有机氯农药添加浓度分别为0.05、0.10和1.00mg/kg。水体和底泥样品前处理方法见上述的环境中水体和底泥中的样品检测方法，同时设置空白对照，每处理重复6次。采用上述的样品前处理方法处理后，进行检测分析得到底泥样品中有机氯农药的添加回收率为79.54～110.33％，相对标准偏差为1.5％～6.7％；在水体样品中有机氯农药的添加回收率为82.34～109.44％，相对标准偏差为2.4％～7.2％(表3)。

表3水体和底泥中有机氯农药添加回收率(n＝6)

通过本发明，建立了环境水体和底泥中有机氯农药残留样品的样品前处理方法及其净化方法，采用气相色谱-色谱法检测分析，20种有机氯农药的检测限为0.0377～1.9370μg/kg。此方法适合环境中残留有机氯农药样品前处理及检测分析，此发明对有机氯农药在环境中的污染水平、分布和环境风险评价等研究具有重要理论指导和实践意义。

附图说明

图1为20种有机氯农药混合标准品的色谱图。

具体实施方式

一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，其特征是：

当样品为水体中的有机氯农药残留样品时，包括以下步骤：

步骤1)量取过滤后的水样500mL置于1L分液漏斗中；其中，分液漏斗预先用丙酮润洗，量取水样的量筒用10mL乙酸乙酯润洗量筒内壁3次后一并转入分液漏斗中；

步骤2)在水样中加入50mL乙酸乙酯、10g氯化钠，充分混合震荡10min后静置待分层，上层有机相通过无水硫酸钠干燥过滤后收集于鸡心瓶中，上层有机相即为第1次萃取液，留下下层溶液；

步骤3)下层溶液接着进行第2次震荡10min后静置待分层，上层有机相即为第2次萃取液，留下下层溶液；下层溶液然后进行第3次震荡10min后静置待分层，上层有机相即为第3次萃取液；

步骤4)将第1次萃取液、第2次萃取液、第3次萃取液合并，得到合并后的萃取液；

步骤5)将合并后的萃取液采用旋转蒸发仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷继续浓缩至1mL完成溶剂置换，得到样品提取液，再进行净化处理；

当样品为底泥中的有机氯农药残留样品时，包括以下步骤：

步骤a)、称取底泥样品15g于150mL锥形瓶中；

步骤b)、在装有底泥样品的锥形瓶中加入40mL正己烷和丙酮(1:1，V:V)混合溶液、3g铜粉置于摇床震荡10h，充分混合后，超声提取20min，第1次提取液通过无水硫酸钠干燥过滤收集于鸡心瓶；

步骤c)、用同样方法重复超声提取底泥样品2次，即先超声提取20min得到第2次提取液，然后再超声提取20min得到第3次提取液；

步骤d)、将第1次提取液、第2次提取液、第3次提取液合并，得到合并后的提取液；

步骤e)、将合并后的提取液采用旋转蒸发仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷继续浓缩至1mL完成溶剂置换，得到样品提取液，再进行净化处理。

对水体或底泥中有机氯农药残留样品的净化方法，包括以下步骤：

(1)预装玻璃层析柱，玻璃层析柱自下到上依次为：1cm无水硫酸钠、5cm中性氧化铝、6cm硅胶，2cm无水硫酸钠；

(2)先用20mL正己烷预淋洗玻璃层析柱，弃去淋洗液，待上层溶剂液面与无水硫酸钠相切时，加入样品提取液；

(3)用15mL正己烷淋洗玻璃层析柱并收集第一淋洗液，再用15mL己烷和二氯甲烷(1:1，V:V)混合溶液淋洗玻璃层析柱并收集第二淋洗液，第一淋洗液、第二淋洗液全部收集于100mL鸡心瓶中；

(4)第一淋洗液、第二淋洗液采用旋转蒸发仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷溶剂置换，最后用氮吹仪浓缩近干，定容1mL待仪器分析检测，完成有机氯农药残留样品的净化。

步骤1)中，量取过滤后的水样，水样的采集时：

表层水样采集时使用不锈钢水样采集器，采集10～20cm深度表层水，装入事先用超纯水、丙酮清洗过容量为1L的棕色玻璃瓶，各采样点采集表层水样2L；运回实验室后于4℃下贮存，并于48h内滤纸过滤用以去除水体中的颗粒物和其他固体杂质；不锈钢水样采集器和棕色玻璃瓶使用前都用纯水和溶剂清洗干净，不锈钢水样采集器用铝箔纸包好，带到采样点后再打开。

步骤a)中，称取的底泥样品，底泥样品的采集时：

表层底泥样品采集使用抓斗式采泥器，采用多点采集，混合取样的方法；采集的表层底泥样品是在50m的直径范围内采集3个样品，将采集的样品放在处理好的备用铝箔纸上，混合均匀成一个样品，去除其中的石子、贝壳、虫子、植物碎片杂物，混合均匀后装在实现准备的聚乙烯盒子中，迅速带回实验室，冷冻干燥后研磨过100目筛网，保存在-18℃冰箱；抓斗式采泥器使用前都用纯水和溶剂清洗干净，抓斗式采泥器用铝箔纸包好，带到采样点后再打开。

Claims (4)

1.一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，其特征是：

当样品为水体中的有机氯农药残留样品时，包括以下步骤：

步骤1）量取过滤后的水样500 mL置于1 L分液漏斗中；其中，分液漏斗预先用丙酮润洗，量取水样的量筒用10 mL乙酸乙酯润洗量筒内壁3次后一并转入分液漏斗中；

步骤2）在水样中加入50 mL乙酸乙酯、10 g氯化钠，充分混合震荡10min后静置待分层，上层有机相通过无水硫酸钠干燥过滤后收集于鸡心瓶中，上层有机相即第1次萃取液，剩余的为下层溶液；

步骤3）下层溶液接着进行第2次震荡10min后静置待分层，取上层有机相即为第2次萃取液；下层溶液然后进行第3次震荡10min后静置待分层，取上层有机相即为第3次萃取液；

步骤4）将第1次萃取液、第2次萃取液、第3次萃取液合并，得到合并后的萃取液；

步骤5） 将合并后的萃取液采用旋蒸仪进行浓缩近干，加入10 mL正己烷继续浓缩至1mL完成溶剂置换，得到样品提取液，再进行净化处理；

当样品为底泥中的有机氯农药残留样品时，包括以下步骤：

步骤a）称取底泥样品15g于150mL锥形瓶中；

步骤b）在底泥样品的锥形瓶加入40 mL正己烷和丙酮（1:1，V:V）混合溶液、3g铜粉后，置于摇床震荡10h，充分混合后，超声提取20 min，第1次提取液通过无水硫酸钠干燥过滤收集于鸡心瓶；

步骤c）用同样方法重复超声提取底泥样品2次，即先超声提取20min得到第2次提取液，然后再超声提取20min得到第3次提取液；

步骤d）将第1次提取液、第2次提取液、第3次提取液合并，得到合并后的提取液；

步骤e）将合并后的提取液采用旋蒸仪进行浓缩至近干，加入10mL正己烷继续浓缩至1mL完成溶剂置换，得到样品提取液，再进行净化处理。

2.根据权利要求1所述的一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，其特征是：对水体或底泥中有机氯农药残留样品的净化方法，包括以下步骤：

（1）预装玻璃层析柱，在玻璃层析柱自下到上依次为：1cm无水硫酸钠、5cm中性氧化铝、6cm硅胶，2cm无水硫酸钠；

（2）先用20mL正己烷预淋洗玻璃层析柱中的吸附剂，弃去淋洗液，待上层溶剂液面与无水硫酸钠相切时，加入样品提取液；

（3）用15mL正己烷淋洗玻璃层析柱并收集第一淋洗液，再用15mL己烷和二氯甲烷（1:1，V:V）混合溶液淋洗玻璃层析柱并收集第二淋洗液；第一淋洗液、第二淋洗液全部收集于100mL鸡心瓶中；

（4）第一次的淋洗液、第二次淋洗液旋蒸浓缩至近干，加入10mL正己烷溶剂置换，最后用氮吹仪浓缩近干，定容1mL待仪器分析检测，完成有机氯农药残留样品的净化。

3.根据权利要求1所述的一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，其特征是：步骤1）中，量取过滤后的水样，水样的采集时：

表层水样采集时使用不锈钢水样采集器，采集10~20cm深度表层水，装入事先用超纯水、丙酮清洗过容量为1L的棕色玻璃瓶，各采样点采集表层水样2L；运回实验室后于4℃下贮存，并于48h内滤纸过滤用以去除水体中的颗粒物和其他固体杂质；不锈钢水样采集器和棕色玻璃瓶使用前都用纯水和溶剂清洗干净，不锈钢水样采集器用铝箔纸包好，带到采样点后再打开。

4.根据权利要求1所述的一种有机氯农药残留样品的样品前处理方法，其特征是：步骤a）中，称取的底泥样品，底泥样品的采集时：

表层底泥样品采集使用抓斗式采泥器，采用多点采集，混合取样的方法；采集的表层底泥样品是在50m的直径范围内采集3个样品，将采集的样品放在处理好的备用铝箔纸上，混合均匀成一个样品，去除其中的石子、贝壳、虫子、植物碎片杂物，混合均匀后装在实现准备的聚乙烯盒子中，迅速带回实验室，冷冻干燥后研磨过100目筛网，保存在-18℃冰箱；抓斗式采泥器使用前都用纯水和溶剂清洗干净，抓斗式采泥器用铝箔纸包好，带到采样点后再打开。

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