固相萃取-超高效液相色谱-三重四级杆串联质谱法测定水中4种杀菌剂

时间：2024-07-28

叶霖，葛艳，邵娟，张洋阳

(1.盐城市质量技术监督综合检验检测中心，江苏盐城 224000； 2.南大盐城环境检测科技有限公司，江苏盐城 224002)

随着人口的快速增长，人类对粮食的需求急剧增加.使用化学试剂防治害虫和杂草，是提高粮食产量的重要措施之一[1].农药杀菌剂是一类用于防止植物或种子被真菌感染的化学物质[2-3]，占全球农药市场约26%.这些农药的大量使用，不仅影响生物生长，还会影响包括大气、土壤、地表水和地下水的整个环境质量[4-5].据统计，杀菌剂在使用过程中只有20%残留于植物，而80%会进入土壤、大气和水中，污染生态系统[6].

目前，有关水环境中杀菌剂的检测方法主要有液相色谱法(HPLC)[7-8]、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)[9-10]、气相色谱法(GC)[11-12]、气相色谱-质谱法(GC-MS)[13-14].HPLC-MS/MS灵敏度高，分离速度快，能够高通量快速检测.而GC或GC-MS检测时间较长，适合检测热稳定性好的样品.近年来，鉴于色谱联用技术在物质检测分辨率和灵敏度等方面的优异表现，已被公认为是检测痕量物质的重要手段[15-16].杨彬等[17]利用气相色谱-质谱检测地表水中氟硅唑、苯醚甲环唑、氟菌唑、氯苯嘧啶醇和嘧菌酯5种杀菌剂.魏进等[18]利用超高效液相色谱-串联质谱法检测核桃中戊唑醇、肟菌酯及肟菌酸.虽然研究杀菌剂检测方法的文献较多，但鲜有报道同时测定水中嘧菌酯、戊唑醇、吡唑醚菌酯、肟菌酯的分析方法.

本文旨在研究具有普遍适用性的检测杀菌剂的分析方法，选用全球销售额前15的嘧菌酯、戊唑醇、吡唑醚菌酯、肟菌酯4种杀菌剂作为目标化合物，通过建立超高效液相色谱-三重四级杆质谱联用(UPLC-MS/MS)的分析方法，测定水中杀菌剂的残留量.试验结果表明，UPLC-MS/MS方法具有高灵敏度、重现性好、分析速度快等优点，适用于水体中痕量物质的分析.

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Acquity UPLC/Xevo ESI-tq MS(美国Waters公司)，色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×100 mm，填充物粒径1.7 μm，Waters公司)；RV8旋转蒸发仪(德国IKA公司)；Poly-sery HLB SPE cartridge固相萃取小柱(6 mL/500 mg,上海安谱实验科技股份有限公司)；VORTEX-5旋涡混匀器(海门市其林贝尔仪器制造有限公司)；Milli-Q型超纯水系统(上海富诗特环保科技有限公司).

4种标准品嘧菌酯、戊唑醇、吡唑醚菌酯、肟菌酯的质量浓度均为100 mg/L，纯度分别为99.7%、99.0%、99.2%和99.0%，购自上海安谱实验科技股份有限公司；乙腈、甲醇和甲酸均为色谱纯，购买自美国Sigma-aldrich公司；氢氧化钠和盐酸均为优级纯试剂，购买自国药集团化学试剂有限公司.

1.2 标准溶液配制

移液枪准确移取100 μL、质量浓度为100 mg/L的4种杀菌剂标准品至10 mL容量瓶中，以甲醇定容，配制成质量浓度为1 000 μg/L的混合标准储备液，置于-20 ℃冰箱冷冻保存，有效期为6个月.

准确移取50、100、200、500 μL上述混合标准储备液于4个10 mL容量瓶中，以甲醇定容，分别配制成5.0、10.0、20.0、50.0 μg/L的混合标准工作液，准确移取20、100、200 μL的50.0 μg/L混合标液于3个10 mL容量瓶中，分别配制0.10、0.50、1.00 μg/L混合标准工作液.

1.3 仪器工作条件

1.3.1 色谱条件

色谱柱：BEH C18；进样量：10 μL；柱温：35 ℃；流速：0.4 mL/min；流动相：A为0.1%甲酸，B为甲醇；梯度洗脱参数设置如表1所列(运行时间均为20 min).

表1 梯度洗脱程序

1.3.2 质谱条件

电喷雾三重四级杆质谱仪参数如下：电离模式：ESI+；毛细管电压：2.8 kV；锥孔电压：28 V；碰撞能：30 eV；离子源温度：150 ℃；锥孔气流速：50 L/h；脱溶剂温度：550 ℃；脱溶剂气流速：650 L/h；数据采集方式：多反应监测(MRM)；4种化合物质谱参数如表2所列.

表2 杀菌剂类质谱参数

1.4 样品采集与保存

采集生活饮用水水样1 L于棕色瓶中，避光保存，经0.45 μm滤膜过滤，并使用盐酸将水样pH值调为4.0，待上样.

1.5 水样前处理方法

依次采用5 mL甲醇、5 mL超纯水活化HLB固相萃取柱，后将pH值为4.0的1 L水样通过固相萃取柱，上样流速10 mL/min，氮气吹脱固相萃取柱至近干，再以10 mL甲醇(流速为1 mL/min)进行洗脱，收集洗脱液，旋转蒸发至近干，使用0.22 μm有机滤膜过滤，甲醇定容至1 mL，待仪器分析.

2 结果与讨论

2.1 三重四级杆质谱方法优化

采用多反应检测模式扫描(MRM)和电喷雾电离质谱正离子模式(ESI+)进行分析.4种化合物母离子、子离子、锥孔电压和碰撞能如表2所列.优化了超高效液相色谱-三重四级杆质谱的锥孔电压，使母离子信号强度达到最大.在最优的锥孔电压下开启碰撞能，信号最强的子离子为定量离子，信号强度次之的为定性离子.并优化离子对碰撞能，使定性、定量离子信号强度达到最大，最后进行MRM监测二对离子对.

2.2 前处理条件优化

2.2.1 pH值优化

水样pH值会影响杀菌剂和HLB的结合效率，影响萃取效果.为考察不同pH值对萃取效果的影响，将水样pH值分别调节至2.0、4.0、6.0、8.0，同时洗脱溶剂选用甲醇，洗脱剂量10 mL，结果如图1所示.由图1可见，各物质在pH为4.0时回收率最高，表明pH为4.0时，各杀菌剂和HLB的结合效率最好，具有较好的萃取效果.因此，本文所检测的水样在萃取时均调节pH值为4.0.

图1 不同pH洗脱4种杀菌剂的回收率

2.2.2 洗脱溶剂优化

洗脱溶剂选用甲醇和乙腈，考察两种洗脱剂对杀菌剂的洗脱效果.结果如图2所示.由图2可见，甲醇对各杀菌剂的回收率为65.4%～90.6%，乙腈对各杀菌剂的回收率为45.1%～86.3%，甲醇对各杀菌剂的洗脱效果均高于乙腈.这是由于甲醇的极性与水相近[19]，杀菌剂更容易被甲醇洗脱.因此，选用甲醇作为最佳洗脱溶剂.

图2 甲醇和乙腈洗脱4种杀菌剂的回收率

2.2.3 洗脱剂用量优化

考察甲醇用量对杀菌剂的洗脱效果.洗脱剂过量，导致杂质与目标物同时被洗脱.而洗脱剂用量少，则会导致目标物洗脱不完全[20].甲醇洗脱用量分别为5、10、15 mL，对比各杀菌剂的洗脱效果，结果如图3所示.由图3可见，随着甲醇用量的增加，各杀菌剂回收率呈现上升趋势，当甲醇为10 mL时，各杀菌剂的回收率为64.3%～88.7%.但当甲醇用量持续增加到15 mL，各物质回收率并没有增加，反而呈现下降趋势，且洗脱溶剂体积量加大，浪费试剂，增加前处理时间，还可能带来基质效应.因此，甲醇用量选取10 mL为最佳.

图3 甲醇用量对洗脱4种杀菌剂的影响