CN114324660A - 一种气相色谱质谱联用仪检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气相色谱质谱联用仪检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的方法，加压流体萃取‑C18柱净化‑气相色谱质谱联用仪定量检测分析土壤和/或沉积物中灭多威肟。利用该方法，土壤样品灭多威肟低、中、高三个浓度加标回收效率分别为79.4％～83.7％、90.5％～91.5％和90.9％～91.8％，相对标准偏差为0.7％～3.1％，最低检出限为1.17μg/kg。本发明的方法简单、易于操作，精确度和灵敏度高，适合于批量土壤和/或沉积物样品的实际分析检测。

Description

一种气相色谱质谱联用仪检测土壤和/或沉积物中灭多威肟 的方法

技术领域

本发明涉及环境检测技术领域，具体地，涉及一种气相色谱质谱联用仪检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的方法。

背景技术

灭多威是一种广谱性氨基甲酸酯类杀虫剂，1997年世界野生动物基金会将灭多威列为可疑内分泌干扰物，灭多威因使用量大、土壤中迁移性强、水中溶解度高和在土壤和水中半衰期长等原因，在一些地区的土壤、湖泊、海洋和地下水中均能检测到灭多威的残留。灭多威肟是灭多威合成过程中的中间体，同时也是灭多威在环境中降解的主要产物。灭多威肟是生产灭多威和灭多威肟工业废水中的主要污染物，随废水排放到环境中，对环境中水体和土壤都有很大污染。因此，检测灭多威肟含量对控制灭多威肟的排放具有重要的意义。

目前对水体中灭多威肟检测方法的研究较为普遍，而土壤中灭多威肟的检测方法的研究较少。灭多威肟的前处理和仪器分析条件有待于进一步优化，以便该方法能普遍广泛应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种简单快捷便于操作且灵敏度高的土壤和/或沉积物中灭多威肟前处理和仪器定量方法。

本发明的第一个目的是提供一种气相色谱质谱联用仪检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的前处理方法。

本发明的第二个目的是提供一种检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：

一种气相色谱质谱联用仪检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的前处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：将土壤和/或沉积物样品去杂，研磨脱水，得到脱水样品；

S2：提取：用二氯甲烷-丙酮混合液提取，得到提取液；

S3：浓缩：步骤S2的提取液经旋转蒸发仪浓缩；

S4：净化：将步骤S3浓缩后的提取液转移至C18柱上，停留1～2min后，收集流出液，洗脱C18柱，接收洗脱液。

优选地，步骤S2的提取方法为索氏提取，具体步骤为：用索氏提取仪器提取权利要求1的脱水样品，提取试剂为二氯甲烷-丙酮混合液，温度为74～76℃，回流速度为每小时4～6次，提取9～11h，收集提取液。

更优选地，所述索氏提取步骤中，水浴加热温度为75℃，提取时间为10h

优选地，步骤S2的提取方法为加压流体萃取，具体步骤为：用加压流体萃取仪器提取权利要求1的脱水样品，提取试剂为二氯甲烷-丙酮混合液，2～3次加压流体萃取后，收集提取液。

更优选地，所述加压流体萃取步骤中，加压流体萃取2次。

更优选地，步骤S2中，加压流体萃取温度为69～71℃，压力为11～13MPa。

最优选地，加压流体萃取温度为70℃，压力为12MPa。

优选地，所述二氯甲烷-丙酮混合液中，二氯甲烷和丙酮的体积比为1：1。

优选地，将步骤S2的提取液水浴旋蒸浓缩至0.5～1.0mL，用5.0～6.0mL正己烷提取，再浓缩定容至1.0mL。

更优选地，将步骤S2的提取液水浴旋蒸浓缩至0.5～1.0mL，5mL正己烷提取，再浓缩定容至1.0mL。

优选地，步骤S3中，旋转蒸发仪浓缩温度为19～21℃。

更优选地，步骤S3中，旋转蒸发仪浓缩温度为20℃。

优选地，步骤S4中，将步骤S3浓缩后的提取液转移至C18柱上，停留1min后，收集流出液。

优选地，步骤S4中，洗脱C18柱的洗脱液为二氯甲烷-丙酮混合液。

更优选地，步骤S4中，二氯甲烷-丙酮混合液用量与C18柱填料用量的比为8～9mL：500mg。

最优选地，步骤S4中，二氯甲烷-丙酮混合液用量与C18柱填料用量的比为8mL：500mg。

更优选地，步骤S4中，所述二氯甲烷-丙酮混合液中，二氯甲烷和丙酮的体积比为1：1。

优选地，步骤S4中，C18柱在使用前需经正己烷洗涤并活化，保持C18柱表面湿润。

一种检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的方法，其特征在于，所述的前处理方法处理后，用气相色谱质谱联用仪检测洗脱液。

优选地，气相色谱质谱联用仪的色谱条件为：

进样口：温度：280℃；分流比：10：1；

色谱柱：DB-WAX(30m×250μm×0.25μm)；气体流量：1.0mL/min；

升温程序：100℃保持0min，以10℃/min的速率升到180℃，并保持5min。

气相色谱质谱联用仪的MS检测器条件为：

离子源温度：230℃；四级杆温度：150℃；

SIM模式，扫描离子：58，88，105。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过对气相色谱质谱联用仪检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的前处理和定量方法的深入研究，建立了一种加压流体萃取-C18柱净化-气相色谱质谱联用仪定量检测分析土壤和/或沉积物中灭多威肟的方法。利用该方法，土壤样品灭多威肟低、中、高三个浓度加标回收效率分别为79.4％～83.7％、90.5％～91.5％和90.9％～91.8％，相对标准偏差为0.7％～3.1％，最低检出限为1.17μg/kg。本发明的方法简单、易于操作，精确度和灵敏度高，适合于批量土壤和/或沉积物样品的实际分析检测。

附图说明

图1为标准曲线图。

图2为不同浓缩方式的回收效率图。

图3为不同提取溶剂的回收效率图。

图4为不同回流次数的回收效率图。

图5为不同萃取时间的回收效率图。

图6为不同萃取温度的回收效率图。

图7为不同萃取溶剂的回收效率图。

图8为不同萃取压力的回收效率图。

图9为不同层析柱的回收效率。

图10为不同体积的体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液的淋洗效果图。

图11为灭多威肟加标量为2000ng的土壤样品色谱图。

具体实施方式

下面结合说明书附图及具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

实施例1气相色谱质谱联用仪测定土壤中灭多威肟的分析方法

一、标准样品的配制

标准样品：灭多威肟(CAS号10533-67-2，纯度99.5％)，市售有证标准物质，Dr.Ehrenstorfer，批次号：G1005933。

用正己烷稀释标准样品并定容，配制成10mg/L标准储备溶液。稀释标准储备液，配制标准曲线系列浓度，浓度分别为10、50、100、200、500和1000ng/mL。标准曲线图如图1所示，R²＝0.999，线性关系好。

二、土壤样品前处理

1.水分的测定

土壤样品干物质含量测定按照《HJ613-2011-土壤干物质和水分的测定重量法》执行，沉积物样品含水率测定按照《GB 17378.5-2007海洋监测规范 第5部分：沉积物分析》执行。

2.样品准备

将所采土壤或沉积物样品置于搪瓷或玻璃托盘中，除去枝棒、叶片、石子等异物。称取两份10.0g样品，一份用于测定干物质含量，一份加入硅藻土，研磨成流砂状脱水，待测。

3.提取

(1)索氏提取：选用DK-S28电热恒温水浴锅：温控范围：室温～100℃，控温精度±1℃。将称好的样品用玻璃纤维滤膜包裹起来，放入索氏提取回流管中，在平底烧瓶中加入100mL体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液，水浴加热(设置温度为75℃)，通过循环冷凝泵链接冷凝管，控制溶剂回流速度，回流速度控制在每小时4～6次，提取10h，完成提取，收集提取液。

(2)加压流体萃取：选用睿科HPFE 06S加压流体萃取仪，温控范围：室温～200℃，控温精度±1℃，流量泵压力：常压～20Mpa，控温精度±1Mpa。将装好的的萃取池垂直放于桌面上，通过专用漏斗加入20g石英砂，再通过专用漏斗将称好的样品装入到萃取池，放入到加压流体萃取装置上，选择萃取溶剂为体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液，设定温度70℃，压力为12MPa。进行两次的加压萃取，收集萃取液。

4.浓缩

选用德国艾卡旋转蒸发仪RV10，温控范围：室温～100℃，控温精度±1℃。加压流体萃取的萃取液经旋转蒸发仪20℃水浴减压旋蒸(200Pa)浓缩至0.5～1.0mL，加入正己烷5.0mL，再浓缩定容至1.0mL，得到浓缩后的提取液转，待净化。

5.净化

用10mL正己烷洗涤并活化C18柱，保C18柱表面湿润。用吸管将浓缩后的提取液转移至C18净化柱上，加入1mL正己烷，洗涤装提取液的接收瓶，洗涤3次，并将洗涤液转移至C18柱上，停留1min，收集流出液。再加入8mL体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液洗脱C18柱，接收洗脱液。

净化后再按照上述相同的浓缩方法浓缩，用气相相色谱质谱联用仪检测。

三、气相相色谱质谱联用仪分析与定量

1.仪器

安捷伦8890-5977B气相相色谱质谱联用仪(EI源)；

2.色谱条件

进样口：温度：280℃；分流比：10：1；

色谱柱：DB-WAX(30m×250μm×0.25μm)；气体流量：1.0mL/min；

升温程序：100℃保持0min，以10℃/min的速率升到180℃，并保持5min。

3.MS检测器

离子源温度：230℃；四级杆温度：150℃；

SIM模式，扫描离子：58，88，105。

实施例2浓缩方法对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

为考察不同的浓缩方法对检测土壤中灭多威肟的影响。向250mL平底烧瓶中加入100mL体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液，再加入1mL实施例1标准储备溶液稀释得到的浓度为1μg/mL的灭多威肟标液，分别用水浴50℃减压旋蒸(200Pa)、35℃减压旋蒸(200Pa)、20℃减压旋蒸(200Pa)和直接氮吹4种浓缩方法进行浓缩。

二、试验结果

由图2可知，20℃减压旋蒸回收率最高，回收率为(96.2±1.0)％，旋转蒸发温度越高回收率越低，这是因为灭多威肟的热稳定性差，旋转蒸发的压力低导致其沸点降低，热稳定性降低，回收率降低。而氮吹过程中温度低，回收率相对较高，达到(91.8±0.4)％，但氮吹方式耗时长。因此选择20℃减压旋蒸作为萃取液的浓缩方式。

实施例3索氏提取溶剂对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

索氏提取利用溶剂的回流和虹吸原理，对固体混合物中成分进行连续提取，提取溶剂种类对提取效率也有很大影响，因此考察不同索氏提取溶剂对土壤中灭多威肟的萃取效果的影响。按照实施例1的方法称取10.0g的土壤样品，将0.2mL实施例1标准储备溶液稀释得到的浓度为5μg/mL的灭多威肟标准溶液加入土壤样品中，迅速用玻璃纤维滤膜包好放入索提管中，在150mL平底烧瓶中分别加入100mL体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液、体积比为1：1的二氯甲烷-正己烷混合液、二氯甲烷和丙酮，将索提管和平底烧瓶架设在水浴锅上进行提取，设置温度为75℃，提取时间为10h。提取结束后将索提管和平底烧瓶中的溶剂转移至250mL平底烧瓶中，按照实施例1的方法进行浓缩、净化和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

由图3可知，体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液提取效率最好，灭多威肟的回收率分别为(85.7±1.3)％，二氯甲烷最低，可能是二氯甲烷极性较小对于极性较大的灭多威肟萃取率低。

实施例4索氏提取回流次数对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

为考察不同回流次数对灭多威肟萃取效果的影响。按照实施例3的方法进行索氏提取，提取溶剂选择体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液。控制1h的回流次数分别为2～3次、4～6次、7～9次，提取时间为10h。提取结束后按照实施例3的方法转移溶液、浓缩、净化和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

由图4可知：索氏提取回流4～6次提取效率最好，灭多威肟的回收率为(85.7±1.3)％，其中索氏提取回流2～3次的提取效率最低，可能原因在于索氏提取回流次数太少，无法完成有效提取。

实施例5索氏提取时间对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

为考察不同提取时间对灭多威肟的提取效果的影响。按照实施例4的方法进行索氏提取，控制1h的回流次数为、4～6次，提取时间分别为6h、10h和14h。提取结束后按照实施例4的方法转移溶液、浓缩、净化和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

由图5可知：10h提取效率最好，灭多威肟的回收率为(85.7±1.3)％。

实施例6加压流体萃取温度对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

加压流体萃取可通过增加压力和增加温度来增加提取效率，缩短萃取时间，因此考察不同萃取温度对灭多威肟的萃取效果的影响。按照实施例1的方法，进行加压流体萃取，其中土壤样品中加入0.2mL实施例1标准储备溶液稀释得到的浓度为5μg/mL的灭多威肟标准溶液，设定加压流体萃取温度分别为30℃、50℃、70℃、90℃、110℃和130℃，压力为10MPa。收集萃取液并按照实施例1的方法进行浓缩、净化和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

由图6可知：加压流体萃取温度为70℃时提取效率最高，为(81.8±9.7)％，可能是因为温度升高增加了萃取效率，但是温度过高灭多威肟不稳定回收率反而降低。

实施例7加压流体萃取溶剂对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

考察不同萃取溶剂对灭多威肟的萃取效果的影响。按照实施例6的方法，进行加压流体萃取，设定温度为70℃，萃取溶剂分别为正己烷、二氯甲烷、丙酮、乙腈、体积比为1：1的正己烷-丙酮混合液和体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液。收集萃取液并按照实施例1的方法进行浓缩、净化和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

由图7可知：混合液萃取效率相对较高，其中体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液提取效率最高，为(87.8±2.8)％，单一溶剂萃取率相对较低，正己烷最低，仅为30.7％，可能是正己烷极性较低，而灭多威肟极性较大，所以提取率低。

实施例8加压流体萃取压力对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

考察不同压力对灭多威肟的提取效果的影响。按照实施例7的方法，进行加压流体萃取，选择萃取溶剂为体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液，设定压力分别为8MPa、10MPa、12MPa、14MPa和16MPa。收集萃取液并按照实施例1的方法进行浓缩、净化和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

由图8可知：12MPa提取效率最好，灭多威肟的回收率为(91.7±1.5)％。

通过实施例3～5可知，索氏提取法检测土壤中灭多威肟，最高效率为(85.7±1.3)％，通过实施例6～8可知，加压流体萃取法检测土壤中灭多威肟，最高效率为(91.7±1.5)％。可见加压流体萃取法检测土壤中灭多威肟的效率更高，且耗时短，因此选择加压流体萃取作为提取方法。

实施例9层析柱对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

层析柱是净化过程中重要的实验条件，为了考察不同层析柱对淋洗效果的影响，分别选择了3种层析柱进行效果淋洗对比。

具体方案为：用10mL正己烷洗涤萃取柱，保持萃取柱内吸附剂表面浸润。用移液枪将标液转移。分别向C18层析柱(市售硅胶SPE小柱(500mg，6mL/pcs，CNW))、硅胶层析柱(市售硅胶SPE小柱(500mg，6mL/pcs，CNW))、中性氧化铝层析柱(市售中性氧化铝SPE小柱(500mg，6mL/pcs，CNW))和弗洛里硅土层析柱(市售弗洛里硅土SPE小柱(500g，6mL/pcs，CNW))顶端加入1mL实施例1配置的1000ng/mL的灭多威肟标准溶液，停留1min后，收集流出液，再用16mL体积比为1：1的丙酮-正己烷混合液淋洗萃取柱，鸡心瓶收集淋洗液，按照实施例1的方法浓缩和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

结果如图9所示，硅胶柱回收效率最低，仅为(16.4±1.8)％，C18柱的回收效率最高为(86.9±3.6)％，因此选择C18柱作为净化层析柱。

实施例11淋洗溶剂种类对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

考察淋洗溶剂种类对淋洗效果的影响。按照实施例10的方法净化，层析柱选择C18层析柱，分别用16mL乙腈、正己烷、丙酮、二氯甲烷、体积比为1：1的丙酮-正己烷混合液、体积比为1：1的二氯甲烷-正己烷混合液和体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液，作为淋洗溶剂，进行淋洗。按照实施例1的方法浓缩和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

结果如表1所示。七种溶剂的灭多威肟回收效率在22.5％～95.0％，其中体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液的回收率最高，达到(95.0±2.7)％。因此淋洗液为体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液。

表1不同层析柱的加标回收率及精密度

实施例12淋洗溶剂用量对检测土壤中灭多威肟的影响

一、试验方法

净化过程中，淋洗溶剂用量不仅影响萃取效率，而且还影响到实验成本及其有机废液的产生和排放，因此有必要考察淋洗溶剂用量对淋洗效果的影响。按照实施例11的方法净化，淋洗液为体积比为1：1的二氯甲烷-丙酮混合液，分别用4mL、8mL、12mL和16mL二氯甲烷连续淋洗层析柱。按照实施例1的方法浓缩和气相色谱质谱联用仪定量分析。

二、试验结果

其结果如图10所示，淋洗液用量为4mL时，可淋洗出灭多威肟89.1±13.9％，淋洗液用量为8mL时，可淋洗出灭多威肟累积回收率可达94.8％，继续增加淋洗液的用量(即淋洗液用量为12mL和16mL时)，可淋洗出灭多威肟累积回收率并没有显著增加。因此淋洗液用量为8mL时，可淋洗出灭多威肟的回收率最高，为94.8％，而后面继续增加淋洗液体积对淋洗效果未有明显影响。综合考虑回收率和环境影响，确定淋洗液体积为8mL。

实施例13精确度和准确度实验

一、试验方法

分别将100ng、1000ng和2000ng的灭多威肟分别加入相同重量的实际土壤样品中，按照实施例1的方法对加标样品进行前处理，平行实验重复3次。

二、试验结果

结果如表2和图11所示，当样品加标量为100ng时，灭多威肟3次平行实验的平均加标回收率为81.6％，3次平行实验结果相对标准偏差为3.1％。样品加标量为1000ng时，灭多威肟3次平行实验的平均加标回收率为91.0％，3次平行实验结果相对标准偏差为0.7％。样品加标量为2000ng时，灭多威肟3次平行实验的平均加标回收率为91.4％，3次平行实验结果相对标准偏差为0.7％。由此可见，本方法用于不同含量灭多威肟的土壤样品分析中，均具有较好的重复性。

表2实际样品精密度准确度表

实施例14方法检出限

一、试验方法

制作并检测7个低浓度样品：按照实施例1的方法，准备7份10g土壤样品，向7份样品中分别加入100μL浓度为500ng/mL的灭多威肟标液，样品中灭多威肟的浓度为5μg/kg。计算7次平行样的测定结果的标准偏差(SD)，计算样品溶液检出限(D.L＝3.143*SD)，根据取样质量m和定容体积V₁换算出方法检出限(MDL＝D.L*V₁/m)。

二、试验结果

结果如表3所示，以取样10g，浓缩定容至1mL计算，灭多威肟最低检出限为：1.17μg/kg。

表3 7个低浓度样品检出结果、标准偏差、样品溶液检出限和方法检出限

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气相色谱质谱联用仪检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的前处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：将土壤和/或沉积物样品去杂，研磨脱水，得到脱水样品；

S2：提取：用二氯甲烷-丙酮混合液提取，得到提取液；

S3：浓缩：步骤S2的提取液经旋转蒸发仪浓缩；

S4：净化：将步骤S3浓缩后的提取液转移至C18柱上，停留1～2min后，收集流出液，洗脱C18柱，接收洗脱液。

2.根据权利要求1所述的前处理方法，其特征在于，步骤S2的提取方法为索氏提取，具体步骤为：用索氏提取仪器提取权利要求1的脱水样品，提取试剂为二氯甲烷-丙酮混合液，温度为74～76℃，回流速度为每小时4～6次，提取9～11h，收集提取液。

3.根据权利要求1所述的前处理方法，其特征在于，步骤S2的提取方法为通过加压流体萃取技术来提取灭多威肟，具体步骤为：用加压流体萃取仪器提取权利要求1的脱水样品，提取试剂为二氯甲烷-丙酮混合液，2～3次加压流体萃取后，收集提取液。

4.根据权利要求3所述的前处理方法，其特征在于，加压流体萃取温度为69～71℃，压力为11～13MPa。

5.根据权利要求1所述的前处理方法，其特征在于，步骤S3中，旋转蒸发仪浓缩温度为19～21℃。

6.根据权利要求1所述的前处理方法，其特征在于，步骤S4中，洗脱C18柱的洗脱液为二氯甲烷-丙酮混合液。

7.根据权利要求6所述的前处理方法，其特征在于，步骤S4中，二氯甲烷-丙酮混合液用量与C18柱填料用量的比为8～9mL：500mg。

8.根据权利要求6所述的前处理方法，其特征在于，步骤S4中，所述二氯甲烷-丙酮混合液中，二氯甲烷和丙酮的体积比为1：1。

9.一种检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的方法，其特征在于，权利要求1～8所述的前处理方法处理后，用气相色谱质谱联用仪检测洗脱液。

10.根据权利要求8所述的检测土壤和/或沉积物中灭多威肟的方法，其特征在于，气相色谱质谱联用仪的色谱条件为：

进样口：温度：280℃；分流比：10：1；

色谱柱：DB-WAX(30m×250μm×0.25μm)；气体流量：1.0mL/min；

升温程序：100℃保持0min，以10℃/min的速率升到180℃，并保持5min。

气相色谱质谱联用仪的MS检测器条件为：

离子源温度：230℃；四级杆温度：150℃；

SIM模式，扫描离子：58，88，105。

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