气相色谱-火焰光度检测器测定海水中14种有机磷农药

气相色谱-火焰光度检测器测定海水中14种有机磷农药1徐恒振王艳洁周传光林忠胜姚子伟国家海洋环境监测中心，辽宁大连（116023）E-mail:[e-mail]摘要：建立了海水样品中14种有机磷农药的毛细管气相色谱-火焰光度检测器测定方法。对色谱升温程序、萃取剂类型、萃取剂用量、样品的类型、样品的酸碱性等影响海水中有机磷农药测定的因素进行了优化研究。结果表明，气相色谱-火焰光度检测器测定海水中16种有机磷农药，其检出限的变化范围为2.99ng/L～45.18ng/L，相对标准偏差的变化范围为1.71%～5.89%，回收率变化范围为56.91%～109.49%.关键词：海水，有机磷农药，测定，气相色谱仪，火焰光度检测器.中图分类号：X551.引言有机磷农药是目前应用最广泛的农药,占农药总用量的50%以上，占杀虫剂总用量的70%,大量的使用已对地下水、地表水、江河、湖泊以及近岸海域等造成普遍污染，因此，建立快速有效的有机磷农药监测方法，已成为环境科学研究的热点之一。关于有机磷农药的测定，常采用薄层色谱法[1]，高效液相色谱法[2.3]，气相色谱法[4，5]，气相色谱/质谱联用[6,7]，液相色谱/质谱联用[8,9]等。薄层色谱法因其灵敏度不高而限制了其使用范围；高效液相色谱法因其分离度低，测定有机磷种类较少，而受到限制。气相色谱法则是有机磷农药最常用的检测方法，其中氢火焰检测器和电子捕获检测器测定样品时，通常需要衍生化处理，而火焰光度检测器(FPD)是有机磷的专属检测器，灵敏度高，样品无需衍生即可直接测定；液相色谱/质谱联用技术虽亦可直接测定有机磷农药，但仪器贵重而难以普及。对此，本研究选用二氯甲烷等有机试剂作为海水样品中有机磷农药的萃取剂，对海水样品进行液-液萃取，采用毛细管气相色谱-火焰光度检测器（GC-FPD）直接测定萃取-浓缩液中的有机磷农药，旨在建立一种快速有效地测定14种有机磷农药的气相色谱分析方法。2.材料和方法22..11仪仪器器和和试试剂剂22..11..11仪仪器器气相色谱仪（GC-2010A，日本岛津）：配有多阶程序升温控制系统、火焰光度检测器（FPD）以及GC-2010自动进样器；石英毛细管柱HP-5MS，（30m×0.32mm，0.25µm）；旋转蒸发仪（RE-2000），上海亚荣生化仪器厂；氮吹仪（N-EAP12），OrganomationAssociates,Jnc.；500mL1本课题得到国家高技术研究发展计划（863计划）项目资助（课题编号：2006AA09Z164）.1分液漏斗。22..11..22试试剂剂及及其其处处理理二氯甲烷（TEDIA公司，ABSOLV）；正己烷（TEDIA公司，ABSOLV）；浓度均为100μg/mL的14种有机磷农药标准溶液：甲基对硫磷，杀扑磷，对硫磷，乙硫磷，马拉硫磷，杀螟松，异稻瘟净，乐果，二嗪农，速灭磷，敌敌畏，稻丰散，水胺硫磷，甲拌磷。实验中配成不同浓度混合标准使用液。每批试剂用前均进行浓缩检验：分别取100mL正己烷、100mL二氯甲烷，旋转蒸发浓缩，定容至1.0mL，毛细管GC-FPD测定，应无干扰色谱峰。2.2样品前处理1000mL水样放入到1L分液漏斗中，加入50mL二氯甲烷，振荡3min，静置分层，将有机相过滤转移至旋转蒸发瓶中，加5mL正己烷。浓缩至近干，用正己烷定容1.0mL，待测。3.实验结果3.1升温程序的选择GC-FPD基本条件为：无分流进样，恒压模式，汽化室温度：240℃；检测器温度290℃，H2流量：95.0mL/min，空气流量：100.0mL/min。在GC-FPD基本条件基础上，设计了3个程序:程序Ⅰ（1阶）：初温60℃,保持2min，升温速率10℃/min，终温270℃，保持3min。程序Ⅱ（3阶）:初温60℃,保持2min，以20℃/min的升温速率，升至180℃，保持3min；然后以10℃/min的升温速率，升至250℃，保持5min；再以20℃/min的升温速率，升至270℃，保持2min。程序Ⅲ（3阶）:初温60℃，保持2min，以30℃/min的升温速率，升至180℃，保持2min；然后以8℃/min的升温速率，升至250℃，保持3min；再以20℃/min的升温速率，升至270℃，保持1.25min。分别应用上述3个程序测定5种有机磷农药(敌敌畏、速灭磷、乐果、水胺硫磷和杀扑磷，浓度皆为0.100μg/mL),如图1所示，黑色谱图代表程序Ⅰ（1阶）的GC-FPD谱图（除第一个溶剂峰外，图中其余5个黑色谱峰按保留时间由小到大的顺序，依次代表敌敌畏、速灭磷、乐果、水胺硫磷和杀扑磷的色谱峰）；紫色谱图代表程序Ⅱ（3阶）的GC-FPD谱图（除第一个溶剂峰外，图中其余5个紫色谱峰按保留时间由小到大的顺序，依次代表敌敌畏、速灭磷、乐果、水胺硫磷和杀扑磷的色谱峰）；蓝色谱图代表程序Ⅲ（3阶）的GC-FPD谱图（除第一个溶剂峰外，图中其余的5个蓝色谱峰，按保留时间由小到大的顺序，依次代表敌敌畏、速灭磷、乐果、水胺硫磷和杀扑磷的色谱峰）。2(x10,000)图1.程序Ⅰ(黑色谱图)、程序Ⅱ（紫色谱图)和程序Ⅲ（蓝色谱图）分析比较3个程序的色谱峰响应值、保留时间、分离度等因素，最终选择程序Ⅲ（3阶）为GC-FPD的升温程序。图2为14种有机磷农药按程序Ⅲ（3阶）得到的GC-FPD色谱图。7.510.012.515.017.5min0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2uV(x100,000)Chromatogram敌敌畏速灭磷甲拌磷乐果二嗪农异稻瘟净甲基对硫磷杀螟松马拉硫磷对硫磷水胺硫磷稻丰散杀扑磷乙硫磷图2.14种有机磷农药的GC-FPD色谱图3.2校正曲线及其精度根据表1中各种有机磷农药的浓度范围，分别设计不同的标准系列（由小到大，6个不同浓度），每个浓度检测3次，按保留时间积分（RTE）峰面积，取其平均值，线性回归得到校准曲线方程：Y=bX+a【其中，Y为响应值（峰面积），X为浓度（μg/mL），b为校准曲线的斜率，a为其截距】。将各有机磷农药的校准曲线方程的b值、a值以及相关系数γ值列于表1。由表1可见，14种有机磷农药的校准曲线相关系数值皆大于0.99，线性良好。表1有机磷农药的浓度范围及其线性回归方程参数组分浓度范围（μg/mL）baγ敌敌畏0.01～0.320.17010.99260.9990速灭磷0.01～0.320.26290.38650.9979甲拌磷0.005～0.160.34871.66810.9985乐果0.01～0.320.34740.71530.9958二嗪农0.005～0.160.24082.10310.9995异稻瘟净0.02～0.640.26892.05510.9907甲基对硫磷0.005～0.160.54642.08850.9994杀螟松0.005～0.160.53041.64920.9996马拉硫磷0.005～0.160.39992.09170.9992对硫磷0.005～0.160.50731.47210.9997水胺硫磷0.01～0.320.37760.47970.9944稻丰散0.005～0.160.25921.85880.9953杀扑磷0.01～0.320.29460.45290.9904乙硫磷0.005～0.160.53042.78990.9983若以信噪比10：1对应有机磷农药的量值作为仪器检测限，则14种有机磷农药的仪器检出限在0.32pg～4.52pg之间。按3个浓度水平0.08μg/mL(敌敌畏、速灭磷、乐果、水胺硫磷和杀扑磷)、0.04μg/mL（甲拌磷、二嗪农、甲基对硫磷、杀螟松、马拉硫磷、对硫磷、稻丰散、乙硫磷）和0.16μg/mL（异稻瘟净）配制14种有机磷农药标准溶液，重复测定6次。其含量测值的相对标准偏差的变化范围为1.71%～5.89%，保留时间相对标准偏差的变化范围为0.0000%～0.0076%。3.3萃取剂的影响选取50mL正己烷和50mL二氯甲烷作为萃取剂，分别萃取1L海水（pH=7.96）和1L蒸馏水（pH=6.18）中加标的14种有机磷农药，其回收率结果见表2。表2正己烷和二氯甲烷萃取海水中和蒸馏水中有机磷农药的加标回收率（%）样品海水（pH=7.96）蒸馏水（pH=6.18）有机磷农药正己烷萃取二氯甲烷萃取正己烷萃取二氯甲烷萃取敌敌畏24.7279.8523.8683.05速灭磷0.00122.730.00124.40甲拌磷91.2899.0492.0098.724由表可见，不管是海水样品或是蒸馏水样品，二氯甲烷的萃取率都明显高于正己烷的萃取率，并且正己烷对速灭磷和乐果的萃取率皆为0。3.4酸度的影响通过加酸改变海水的PH值(分别为A：pH=7.96和B：pH=6.23)，考察海水的酸度改变对二氯甲烷萃取海水中有机磷农药的影响，结果见表3。表3二氯甲烷萃取不同酸度海水中有机磷农药的加标回收量及其相对比值序号组分名称A（μg/mL）B（μg/mL）B/A（×100）1敌敌畏0.02640.0336127.672速灭磷0.07140.053975.533甲拌磷0.02080.019392.834乐果0.04800.039882.965二嗪农0.03500.025472.496异稻瘟净0.22200.181281.627甲基对硫磷0.03670.028176.558杀螟松0.03730.029779.669马拉硫磷0.02200.017378.7510对硫磷0.03720.029378.7511水胺硫磷0.06290.050680.4712稻丰散0.02070.018388.6813杀扑磷0.04640.039083.9314乙硫磷0.02270.018380.755由表表明，海水酸碱性的变化，对海水中有机磷农药萃取率的影响不大。3.5萃取用量的影响考察不同萃取剂用量对萃取有机磷农药的影响。选择正己烷、二氯甲烷做萃取剂，进行比较，萃取剂用量分别为10mL，15mL，20mL，25mL，30mL。见表4和表5.表4不同用量正己烷萃取海水中有机磷农药的加标回收率（%）有机磷农药10ml15ml20ml25ml30ml敌敌畏74．5888．2697．5999．37100．84速灭磷0．000．000．000．000．00甲拌磷47．1956．2167．4868．2569．04乐果0．000．000．000．000．00二嗪农68．7984．5296．3298．2699．69异稻瘟净91．69116．35129．67133．05135．07甲基对硫磷69．2880．9397．2698．5999．01杀螟松73．1789．5897．37100．64102．53马拉硫磷33．2