CN115656395B - 一种利用分散固相萃取测定土壤中多农药残留的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农药残留检测领域,具体涉及一种利用分散固相萃取测定土壤中多农药残留的方法。该方法通过以下步骤实现:首先配置标准溶液,然后将样品进行预处理,将待测样品利用气相色谱质谱法进行检测。本发明提供的检测方法可极大的缩短目标化合物的提取时间、减少提取液的处理步骤,也能保证良好的回收率。并将此处理方法结合气相色谱质谱(GC‑MS)一次进样同时分析多种农药残留。本发明提供的前处理方法,能够提高待检测物质的溶出率,提高检测的准确性。
Description
技术领域
本发明属于农药残留检测领域,具体涉及一种利用分散固相萃取测定土壤中多农药残留的方法。
背景技术
农药在施用过程中只有一部分留在植物上,另一部分进入土壤、水体和空气中。土壤是农药在环境中的“贮藏库”与“集散地”。研究表明,使用农药量的80%-90%将最终进入土壤。其中80%以上残留在土壤0-20 cm的表土层。
传统的土壤等固体样品的中有机物污染物的处理方式为索氏提取,加压快速溶剂萃取,超声萃取,微波辅助萃取等手段。得到的含有目标化合物的有机溶剂提取液后,在经过浓缩,除水,脱硫,净化,再浓缩等步骤后才能进入最后的仪器分析阶段。提取时间长,步骤繁琐且容易造成目标化合物的损失。因此,研究一种能够缩短提取时间、回收率良好的检测方法成为了亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种利用分散固相萃取测定土壤中多农药残留的方法,本发明提供的方法,可极大的缩短目标化合物的提取时间、减少提取液的处理步骤,也能保证良好的回收率,通过一次进样同时分析多种农药残留。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为:
本发明提供了一种利用分散固相萃取测定土壤中多农药残留的方法,包括以下步骤:
(1)标准溶液的配置:分别将36种有机磷农残混标,23种有机氯农残混标,8种酰胺类农残混标和9种拟除虫菊酯类农残混标4种标准溶液用甲醇溶剂配置成50mg/L的混合标准中间溶液;然后用微量进样针分别移取标准中间液至进样瓶中,用甲醇溶剂定容至1mL,配置标准使用液;
(2)样品处理:将土壤除杂,然后称取样品于离心管中,加入水、乙腈、无水硫酸镁和磺丁基-β-环糊精钠;涡旋振荡后离心,取上清液到离心管中,加入硫酸镁, PSA和石墨化炭黑,涡旋振荡后离心,取上清液于离心管中氮吹至近干,用甲醇定容,待测;
(3)将待测样品利用气相色谱质谱法进行检测。
进一步的,步骤(1)中,标准中间液的浓度为50mg/L,分别取2μL、10μL、20μL、50μL、100μL、200μL标准中间液于2mL进样瓶中,用甲醇定容至1.0mL,配置成标准使用液;所述标准使用液的浓度为0.1mg/L、0.5mg/L、1 mg/L、2.5 mg/L、5 mg/L、10 mg/L。
进一步的,步骤(2)中,所述样品处理的具体过程为:将土壤除杂,然后称取2g样品于50ml离心管中,加入1mL水、15mL乙腈、6g无水硫酸镁和1.5g磺丁基-β-环糊精钠;涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取5mL上清液到15mL离心管中,加入1.2g硫酸镁,400mgPSA和200mg石墨化炭黑,涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取2mL上清液于15mL离心管中氮吹至近干,用甲醇定容至1.0mL,待测。
本发明所使用的石墨化炭黑通过以下方法制备而成:将炭黑首先加入到(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中,搅拌后过滤,然后将处理后的炭黑密封条件下,进行高温处理,处理结束后冷却至室温即可。
进一步的,所述炭黑和(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为3:1。
进一步的,所述高温处理为在氩气保护下,首先以5℃/min的升温速率升温至600-650℃,保温处理1h,然后以10℃/min的升温速率升温至1800-2000℃,保温处理30min即可。
进一步的,所述气相色谱质谱法中的色谱条件为:色谱柱:DB-35MS柱(30m*0.25mm*0.25μm);进样口温度:300℃,不分流进样;升温程序:初温60℃保持1min,以50℃/min升温至180℃保持1min,再以5℃/min升温至250℃保持2min,最后以25℃/min升温至300℃保持5min;流速:1mL/min;进样量1μL。
进一步的,所述质谱条件为:EI离子源温度230℃;传输线温度280℃;采集方式:全扫描(Scan)定性、选择性离子扫描(SIM)定量。
本发明研究了一种分散固相萃取-气相色谱质谱测定土壤中多农药残留的分析方法。用分散固相萃取净化,以全扫描(Scan)方式定性,选择性离子(SIM)扫描与外标法方式定量。包括有机氯农药、有机磷农药、酰胺类农药等在内的76种农药在0.1-10mg/L的浓度范围内具有良好的线性关系。相关系数>0.995。在称样量为2g时,76种农药的检出限在0.012-0.296mg/kg,定量限在0.048-1.184mg/kg。
本发明的有益效果为:
(1)本发明提供的检测方法可极大的缩短目标化合物的提取时间、减少提取液的处理步骤,也能保证良好的回收率。并将此处理方法结合气相色谱质谱(GC-MS)一次进样同时分析多种农药残留。
(2)本发明提供的前处理方法,能够提高待检测物质的溶出率,提高检测的准确性。
附图说明
图1为实施例1中76种农残总离子流图。
图2为实际样品检测过程中利用实施例1的总离子流图。
图3为实际样品检测过程中利用对比例1的总离子流图。
图4为实际样品检测过程中利用对比例2的总离子流图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。
(一)仪器和试剂
Thermo Fisher ISQ LT单四级杆气相色谱质谱仪,EI源(美国赛默飞世尔科技有限公司);台式离心机(湘仪离心机仪器有限公司)。涡旋混合器(IKA),超声波清洗器。
乙腈、甲醇、丙酮均为色谱纯试剂(CNW公司);磺丁基-β-环糊精钠(千汇生物);36种有机磷及杂环类化合物标准溶液(浓度500mg/L于甲醇溶液,上海安谱科技有限公司);23种有机氯农药标准溶液(1000mg/L于二氯甲烷溶剂,上海安谱科技有限公司);9种拟除虫菊酯农残标准溶液(500mg/L于二氯甲烷溶剂,上海安谱科技有限公司);8种酰胺类农残标准溶液(500mg/L于二氯甲烷溶剂,上海安谱科技有限公司)。
实施例1
(1)标准溶液的配置
分别将上述4种标准溶液用甲醇溶剂配置成50mg/L的混合标准中间溶液。然后用微量进样针分别移取2μL、10μL、20μL、50μL、100μL、200μL标准中间液至进样瓶中,用甲醇溶剂定容至1mL,配置成浓度为0.1mg/L、0.5mg/L、1 mg/L、2.5 mg/L、5 mg/L、10 mg/L标准使用液。
(2)样品处理
将土壤中石子、枝叶等杂物除去后混匀,称取2g样品于50ml离心管中,加入1mL水、15mL乙腈、6g无水硫酸镁和1.5g磺丁基-β-环糊精钠;涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取5mL上清液到15mL离心管中,加入1.2g硫酸镁,400mgPSA和200mg石墨化炭黑,涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取2mL上清液于15mL离心管中氮吹至近干,用甲醇定容至1.0mL,待测;
所述石墨化炭黑通过以下方法制备而成:将3份炭黑首先加入到1份(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中,搅拌30min后过滤,然后将处理后的炭黑密封条件下,在氩气保护下,首先以5℃/min的升温速率升温至600-650℃,保温处理1h,然后以10℃/min的升温速率升温至1800-2000℃,保温处理30min即可,处理结束后冷却至室温即可;
(3)实验条件
色谱条件 色谱柱:DB-35MS柱(30m*0.25mm*0.25μm);进样口温度:300℃,不分流进样;升温程序:初温60℃保持1min,以50℃/min升温至180℃保持1min,再以5℃/min升温至250℃保持2min,最后以25℃/min升温至300℃保持5min;流速:1mL/min;进样量1μL。
质谱条件 EI离子源温度230℃;传输线温度280℃;采集方式:全扫描(Scan)定性、选择性离子扫描(SIM)定量。
检测得到的76种农残总离子流图如图1所示。
实施例2 结果与讨论
(1)色谱柱的选择:本发明分析农残种类多,各类化合物的沸点和极性差别较大。分别对DB-5MS、DB-1701、DB-35MS及DB-17MS4种色谱柱进行了方法优化。DB-5MS色谱柱为弱极性柱,使用温度上限高,所有化合可在30分钟内出峰,速度快峰型好,但对于六六六和滴滴涕类有机氯农药不能很好分离,存在共流出现象。DB-1701色谱柱是农残分析常用的专用柱,但最高耐受温度低,本试验中拟除虫菊酯类农药具有较高的沸点,在DB-1701色谱柱最高耐受温度280℃下,需在35分钟以上出峰,长时间的色谱保留对化合物峰型、灵敏度有一定影响,同时过长的分析时间对仪器寿命和分析效率来说也不经济。DB-17MS是一种兼顾极性和高温的色谱柱,所有化合物在30分钟内出峰,峰型好。但同样也存在共流出情况。4,4-DDD和2,4-DDT共流出,且两者定量与定性离子相同。DB-35MS兼具中等级性和高耐温两个特点,试验结果表明76种化合物在可在30分钟内出峰,各化合物分离效果好。仅有两组化合物保留时间差小于0.01min,但定量定性离子完全不同,对定性定量没有影响。
(2)质谱条件的优化在上述色谱条件下,各化合物选择相对丰度最高和具有代表性的离子作为定量离子,并选择2-3个具有特征性的相对丰度较高的离子作为定性离子。保留时间接近的化合物也因为不同的定量定性离子可以实现准确的定性定量。各化合物保留时间和定性定量离子见表1
(3)方法的线性关系和检出限
将配置的系列标准溶液以实验条件进行分析。以各化合物定量离子峰面积与对用的质量浓度绘制标准曲线,结果列于表1。可见76种农药在0.1-10mg/L范围内具有良好的线性关系。相关系数大于0.995。以称样量2g,定容体积1mL计算,检出限在0.012-0.296mg/kg,之间,以4倍检出限作为定量限,定量限在0.048-1.184mg/kg之间。检出限和定量限结果列于表1。
表1 76种农药的保留时间,定性离子及方法特性相关参数
对比例1
(1)标准溶液的配置同实施例1;
(2)样品处理:将待检测样品,称取2g左右样品于50ml离心管中,加入1mL水、15mL乙腈、6g无水硫酸镁和1.5g醋酸钠;涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取5mL上清液到15mL离心管中,加入1.2g硫酸镁,400mgPSA和200mg石墨化炭黑,涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取2mL上清液于15mL离心管中氮吹至近干,用甲醇定容至1.0mL,待测。
(3)实验条件
色谱条件 色谱柱:DB-35MS柱(30m*0.25mm*0.25μm);进样口温度:300℃,不分流进样;升温程序:初温60℃保持1min,以50℃/min升温至180℃保持1min,再以5℃/min升温至250℃保持2min,最后以25℃/min升温至300℃保持5min;流速:1mL/min;进样量1μL。
质谱条件 EI离子源温度230℃;传输线温度280℃;采集方式:全扫描(Scan)定性、选择性离子扫描(SIM)定量。
对比例2
(1)标准溶液的配置
分别将上述4种标准溶液用甲醇溶剂配置成50mg/L的混合标准中间溶液。然后用微量进样针分别移取2μL、10μL、20μL、50μL、100μL、200μL标准中间液至进样瓶中,用甲醇溶剂定容至1mL,配置成浓度为0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2.5mg/L、5mg/L、10mg/L标准使用液。
(2)样品处理
将待检测样品,称取2g左右样品于50ml离心管中,加入1mL水、15mL乙腈、6g无水硫酸镁和1.5g磺丁基-β-环糊精钠;涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取5mL上清液到15mL离心管中,加入1.2g硫酸镁,400mgPSA和200mg石墨化炭黑,涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取2mL上清液于15mL离心管中氮吹至近干,用甲醇定容至1.0mL,待测;
所述石墨化炭黑通过以下方法制备而成:将3份炭黑加入到石墨罐中,在密封条件下,氩气保护下,以10℃/min的升温速率升温至1800-2000℃,保温处理90min即可,处理结束后冷却至室温即可;
(3)实验条件同实施例1。
效果实施例
(1)土壤配置过程:将样品土进行检测后未发现待检测物质的存在,视为干净样品,然后加入待检测标物;
(2)将配置的土壤分别利用实施例1、对比例1-2提供的方法进行检测,土壤样品均添加40μg农残标准物质。实施例1和对比例1-2所述方法进行样品处理和分析,所得谱图分别为图2、图3和图4
从图2中可以看出,实施例1的部分物质具有较高的响应值。通过计算可以看出对硫磷等15种有机磷化合物、安特灵等6种有机氯化合物、烯丙菊酯等7种拟除虫菊酯类化合物的回收率都有一定程度的提升,提升幅度可达10%以上,最大可到130%。其他化合物的变化幅度在5%以内,属于仪器正常误差范围内,可以认为没有变化。可见实施例1通过磺丁基-β-环糊精钠的加入,可以有效提高28种不同类型农残化合物的回收率,对提高检出限和方法的实际应用具有重要意义。
其次,实施例1可以有效的出去土壤样品中所含有杂质,具有较为平直的基线。特别是在3min-8min时间段内,采用对比例2的方法会存在大量杂质峰(如图4所示),明显影响此时间段内化合物的定性和定量。同时在24min-28min时间段内,由于基线的提升,部分高沸点的拟除虫菊酯类化合物已经不能明显看到目标峰,虽然可以通过EIC模式提取定性定量离子,但较高的基线背景会对目标峰的定性和定量产生正偏差影响。
Claims (7)
1.一种利用分散固相萃取测定土壤中多农药残留的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)标准溶液的配置:分别将36种有机磷农残混标,23种有机氯农残混标,8种酰胺类农残混标和9种拟除虫菊酯类农残混标4种标准溶液用甲醇溶剂配置成50mg/L的混合标准中间溶液;然后用微量进样针分别移取标准中间液至进样瓶中,用甲醇溶剂定容至1mL,配置标准使用液;
(2)样品处理:将土壤除杂,然后称取样品于离心管中,加入水、乙腈、无水硫酸镁和磺丁基-β-环糊精钠;涡旋振荡后离心,取上清液到离心管中,加入硫酸镁,PSA和石墨化炭黑,涡旋振荡后离心,取上清液于离心管中氮吹至近干,用甲醇定容,待测;
(3)将待测样品利用气相色谱质谱法进行检测;
步骤(2)中,所述样品处理的具体过程为:将土壤除杂,然后称取2g样品于50ml离心管中,加入1mL水、15mL乙腈、6g无水硫酸镁和1.5g磺丁基-β-环糊精钠;涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取5mL上清液到15mL离心管中,加入1.2g硫酸镁,400mgPSA和200mg石墨化炭黑,涡旋振荡1min后4000r/min离心5min,取2mL上清液于15mL离心管中氮吹至近干,用甲醇定容至1.0mL,待测。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,标准中间液的浓度为50mg/L,分别取2μL、10μL、20μL、50μL、100μL、200μL标准中间液于2mL进样瓶中,用甲醇定容至1.0mL,配置成标准使用液;所述标准使用液的浓度为0.1mg/L、0.5mg/L、1 mg/L、2.5 mg/L、5 mg/L、10 mg/L。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述石墨化炭黑通过以下方法制备而成:将炭黑首先加入到(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中,搅拌后过滤,然后将处理后的炭黑密封条件下,进行高温处理,处理结束后冷却至室温即可。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述炭黑和(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为3:1。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其特征在于,所述高温处理为在氩气保护下,首先以5℃/min的升温速率升温至600-650℃,保温处理1h,然后以10℃/min的升温速率升温至1800-2000℃,保温处理30min即可。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,所述气相色谱质谱法中的色谱条件为:色谱柱:DB-35MS柱(30m*0.25mm*0.25μm);进样口温度:300℃,不分流进样;升温程序:初温60℃保持1min,以50℃/min升温至180℃保持1min,再以5℃/min升温至250℃保持2min,最后以25℃/min升温至300℃保持5min;流速:1mL/min;进样量1μL。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述质谱条件为:EI离子源温度230℃;传输线温度280℃;采集方式:全扫描(Scan)定性、选择性离子扫描(SIM)定量。
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