- 分散法在液相SPME微萃取和气相色谱联用中的分析
水样中菊酯类农药残留
臧晓欢 王春 高书涛 周欣 王志
3
(河北农业大学理学院,生物无机化学∏重点实验室,保定071001)
摘 要 将分散液2液微萃取(DLLME)与气相∑ 色谱2电∑子俘获检测(GC2ECD)技术相结合,建立了高灵敏度测
定水样中7种〓菊酯类农药ξ 残留的新方法。对影响萃取富集效率的因素进行优化,萃取条件选定为:在5. 0 mL
样品溶液中加入10. 0μL氯苯和1. 0 mL丙酮,分散混匀后,以5000 r/min离心5 min,吸出萃取溶剂氯苯直接
进样分析。在优化条ζ 件下7种◣菊酯类农药的富集◥倍数高达708～1087倍。以α2六六六◎为内标, 7种菊酯类农
药在0. 8 ～600 μg/L 范围内具有良好的线【性关系, 线性相百度网站收录关系数在0. 9990～0. 9999 之间; 检出限为
0. 04～0. 10μg/L (S /N = 3) 。本方法已应⊙用于自来水、井水及河水〇等实际水样的分析,平均加标』回收率在
7610%～116. 0%之间;相对标准偏差在3. 1%～7. 2 %之间。方法具有操作简单、富集效率高和灵敏度高等
特点,可满足水样中菊酯类农药残留的检测要求。
关键词 分散液○相微萃取＠ ,气相色谱,菊酯类农药,水样
2007209211收稿; 2007212205接受
本文︼系河北省自然科学基金资助项目(NO. B2006000413)和河【北农业大学科研发展基金资助项目
3 E2mail: wangzhi@hebau. edu. cn
1 引 言
拟除虫菊酯(pyrethroid)类农药是一类目前广泛使用的重要合成杀虫剂。随着使用量和使用范围
的扩大,使【其随农田排水和降雨淋洗大气而大量流入水体中,不仅会毒害鱼类◤、贝类等水生动物,而且会
通过饮水严√重危害人类的健康。国外已对其使用做出了严格的限制,例如世界卫生组织(WHO)的饮用
水水质准则中要求饮用水中氯菊酯浓度应低于300μg/L。因此,建立水样中拟除虫菊酯农药残留【量的
分析方法具有重要的意义。
目前拟除虫菊酯类农药含量测定的方法主要№有气相色谱法( GC) [ 1, 2 ] 、气相色谱2质谱联用( GC2
MS) [ 3 ]和液相色谱法(HPLC) [ 4, 5 ]等。传统的样品前处理技术,存在操作繁琐◣耗时,需要使用大量◢对人
体和环境有毒、有害的有机溶剂会计考试等缺点。因此,发展省时高效、有机溶剂用量少的样品前处理新技术,已
成为分析化学研究的▆热点之一[ 6 ] 。近年来,已发展了多种微萃取技术,例如固相微萃取[ 7 ] 、液相微萃
取[ 8 ] 、膜萃取[ 9 ]等。Assadi等[ 10 ]首次报道了ㄨ分散液相微萃取技术( dispersive liquid2liquid microextrac2
tion,DLLME) 。在样品溶液中加入十几微升有机溶剂,分散混匀后经离心分层,萃取溶剂可直接进样分
析。该方法集采样、萃取和浓缩于一体,操作简单、快速、成本低、对环境友好且富集效率高[ 10～12 ] 。这方
面的研究在国内还未见报道。本实验应用分散液2液微萃取与气相色谱法联用建立了水样中7种拟除虫
菊酯类农药残留量测①定的新方法,并应用于自来水、井水及河水等实际水样的分析,取得了满意的结果。
2 实验部分
2. 1 仪器与试剂
GC9790Ⅱ毛细管气相色谱仪(中国福立公司) ,配有电子俘获检测器( ECD) ; TD5A型离心机(长沙
英太仪器有限公司) 。
浓度均为100. 0 mg/L的α2六六六、氯氰菊酯、溴氰菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯、三氟氯氰菊★酯、氟氯
氰菊酯和氯菊酯标准品(农业部环境保护科研监测→所) ;其余试剂均为国∏产东奥会计分析纯;水为二次蒸♂馏水。
将100. 0 mg/L 7种菊酯农药的标样溶液用水稀释成5. 0 mg/L的混合标准溶液。内标α2六六六用
水稀释成浓度为1. 0 mg/L的储备液。
第36卷
2008年6月
分析化学( FENXIHUAXUE) 研究报告
Chinese Journal ofAnalytical Chemistry
第6期
765～769
2. 2 色谱条件
KB25石英毛细管色谱柱( 30 m ×0. 32 mm ×0. 25 μm, 5%苯基二甲基聚硅氧烷柱) ;进样口温度
270 ℃;检测器▽温度300 ℃; 柱温: 采用◎程序升温: 70 ℃ ( 1. 5 min)
22 ℃ /min
230 ℃
5 ℃/min
285 ℃
(12 min) ;载气:高纯N2 ( ≥99. 999% ) ,流速3. 0 mL /min,尾吹气30 mL /min;进样模式:前2 min采用
不分流模式,然后再采用分流模式,分流比1∶10,进样量为1μL。
2. 3 分散液2液微萃取的操↘作方法
自来水、井水及河水样品经0. 45μm 微孔滤膜真空过滤。在10 mL带塞的尖底离心试管中,加入
5. 0 mL样品溶液, 10. 0μL氯苯(萃取溶剂) , 1. 0 mL丙酮(分散剂) ,轻轻的振荡1 min,形成一个水/丙
酮/氯苯的乳浊液体︾系。氯苯均匀地分散在水相中,室温放置2 min,以5000 r /min离心5 min,分散在水
相中的萃取溶剂氯苯♀沉积到试管底部,用微量◎进样器吸取1μL萃取溶剂直接进样测＠定。
2. 4 标准曲线的绘制
移取适量7种菊酯类农药的混合标准溶液(5. 0 mg/L)于50 mL容量瓶中,加入250μL 1. 0 mg/L
的内标溶液,用水定容配制成浓度分别为0. 80、2. 0、10. 0、30. 0、200. 0和600. 0μg/L的系列混合标准
溶液。每个样品按“2. 3”节方▲法萃取,直接进样分析。每个浓度平行测々定3次,以分析物与内标峰面积之
比Y对浓度X (μg/L)做标准♀曲线(存在同分◣异构体的分析物以所出峰的峰面积之和为该物质的峰面积)。
3 结果与讨论
优化实验使用的样品溶液是浓度均为2. 0μg/L的7种菊酯类农药和5. 0μg/Lα2六六六(内标物)
的混合液。
3. 1 萃取溶剂的选择
萃取溶剂的选择是影响萃取效率的一个重要因素。萃取溶剂需满足的首要条件是↑其密度必须♀大于
水,其次是对待测物的溶解能力大。考察了氯苯(密度1. 11 g/mL) 、四氯化碳(密度1. 59 g/mL)和溴苯
(密度1. 50 g/mL)对水样中菊酯类农药的萃取能力,结果表明,使用氯苯的萃取效率最好。所以选择氯
苯作为萃取剂。
3. 2 分散剂和分散剂体积的选择
分散剂的选择是影响本方法萃取效率的一个≡关键因素,要求分散剂不仅在萃取溶剂中有良好的溶
解性∮而且还能与水互溶,使萃取溶剂在水相中分散成细∞小的液滴,增大其与待测物的接触面积,从而提
高萃取效率。本实验SPME分别考察了以丙酮、乙腈和甲醇作分散剂时的萃取效果,实验结果表明,丙酮的萃
取←效果最好,所以选用丙酮作为本实验的分散剂。
分散剂丙酮的☆体积直接影响“水/丙酮/氯苯乳浊液”体系〇的形成,导致萃取剂在水中的分散程度发
生改变而影响萃取效率。考察了丙酮体积(0. 5、0. 8、1. 0和1. 2 mL)对萃取效率的影响,实验结果表
明,萃取效率先随丙酮体积的增加而增加,在1. 0 mL时达到◆最大值,而后又随丙酮体积的增加而№减小。
这是因为在丙酮体积小的情况下,萃取剂未能均匀的分散在水相中,萃取效↑率低;在丙酮体积较大时,使
待测物在水中的溶解度加大,萃取效率较低,所以选择丙酮体积为1. 0 mL。
3. 3 萃取时间的选择
在分散液2液微萃取↓中,萃取时间是指在水相中注入了氯苯和丙酮后到混合液开始离心之前这段时
间。考察⌒了萃取时间(3、10、20、30和40 min)对萃取效率的影响。结果表明,萃取时间对萃取效率无显
著影响,这是由于在溶液形成乳浊液之后,有机溶剂与水相的接触面积大,待测物可以快速的由水相转
移到有机相,并且很快地达到两相平衡。选取萃取时间√为3 min。
3. 4 盐浓度』的影响
通过向待测溶液中加入NaCl (0～5% )的方法考察了盐浓度对萃取效率的影响。结果表明,随着
NaCl浓∑ 度的增大,所测回收率减小。这是由于随离子强度的增加,有机萃取剂在水相中的溶解度减小
(相应的富集倍数也降低) ,有机相的体积增加。所以实★验不加盐。
7 66 分析ω化学第36卷
图1 7种菊酯类农药(浓度均为2. 0μg/L)的标样色
谱图
Fig. 1 Chromatogram of samp le standard at each concen2
tration of 2. 0μg/L for 7 pyrethroid pesticides
1. 内标α2六六六( internal standard α2benzene hexachloride) ;
2. 甲氰菊酯( fenp ropathrin) ; 3, 4. 三∴氟氯氰『菊酯( lambda2cy2
halothrin) ; 5, 6. 氯菊酯( permethrin) ; 7, 8, 9. 氟氯氰菊酯
( cyhfluthrin) ; 10, 11, 12. 氯氰菊酯( cypermethrin) ; 13, 14.
氰戊菊酯( fenvalerate) ; 15, 16. 溴氰菊酯( deltamethrin) 。
3. 5 方法的准确度、线性范围和检出限
在优化的实验条件下,对系列浓度标准溶液进
行萃取、测定, 结果见表1。7 种菊酯类农药在
0. 8～600μg/L范围内均具有良好的线性关系。检
出限在0. 04～0. 10μg/L之间,完全能满足实≡际样品
的测定,例如溴氰菊酯的检「出限为0. 08μg/L,远低
于国家标准[ 13 ]所要求的0. 02 mg/L,也低于国家标
准[ 14 ]的检出限(0. 0002 mg/L) 。氯菊酯的检出〓限为
0. 10μg/L,远低于WHO的《饮用水水质准则》第三
版要求的最高300μg/L限量。标样色谱图见图1。
对含有20、100和400μg/L的菊酯类农药的混
合标准溶液样品平行测定5次,测定结果≡的RSD在
2. 3%～5. 1%之间。
3. 6 方法的富集倍数
富集倍数计算方法如下:有机相♀浓度的计算,用
氯々苯作溶剂配制7种菊酯类农药的浓度分别为015、
1. 0、2. 0和3. 0 mg/L的标准混合溶液,以峰面积对浓度作7种菊酯类农药的标准曲线,根据测得的样
品峰面积求得其有机相浓度。富集倍数F为最▂后有机相网上听课中的浓度和水溶液中初始浓度之比Ψ。结果表
明, 7种菊酯类农药的富集倍数高达708～1087倍(见表1) 。
表1 7种菊酯类农药线性方程、相关系数↑和方法的检出限
Table 1 Regression equations, correlation coefficients and limits of detections (LODs) for 7 pyrethroid pesticides
农药
Pesticides
线性范围
Linear range
(μg/L)
回归方程
Regression
equation
相关系数( r)
Correlation
coefficient
富集倍数
Enrichment
factor
检出限
LOD
(μg/L)
甲氰菊酯Fenp ropathrin 0. 8～600 Y = 29. 72X + 0. 33 0. 9994 838 0. 04
三氟ω 氯氰菊酯Lambda2cyhalothrin 0. 8～600 Y = 77. 49X + 0. 29 0. 9999 1075 0. 04
氯菊酯Permethrin 0. 8～600 Y = 11. 40X + 0. 17 0. 9995 1087 0. 10
氟氯氰菊酯Cyfluthrin 0. 8～600 Y = 50. 76X + 0. 30 0. 9990 832 0. 08
氯氰菊酯Cypermethrin 0. 8～600 Y = 63. 48X + 0. 33 0. 9991 890 0. 08
氰戊菊酯Fenvalerate 0. 8～600 Y = 62. 56X + 0. 23 0. 9996 835 0. 06
溴氰菊酯Deltamethrin 0. 8～600 Y = 51. 78X + 0. 21 0. 9993 708 0. 08
3. 7 样品测定
图2 河水样品色谱图
Fig. 2 Chromatogram of riverwater samp le
1. α2六六六(α2benzene hexachloride ) ; 2. 三氟氯氰菊酯
( lambda2cyhalothrin) ; 3, 4. 氰戊菊酯( fenvalerate) 。
按上述色谱方法测定了本地区的河水、井水和
自来水样品。分别取5. 0 mL 样品溶⊙液于离心试管
中按“2. 3”的方法测定。在井水、自来水样中未检出々
菊酯农药残留,河水样品中三氟氯氰菊↑酯和氰戊菊
酯的残留分别为0. 21和0. 16 μg/L,河水样品色谱
图见图2。目前国家地培训辅导表水环境质量标准GB 38382
2002[ 14 ]仅规定溴氰菊酯农药残留测定方法的检出限
为0. 2μg/L,其最高允许限量为0. 02 mg/L。本方法
溴氰菊酯的检出限为0. 08μg/L,可满足测定灵敏度
的要求。
对测定水样采用标准加入法在3个浓度水平上
分别平行※测定5次,计算回收率和相对标准偏差,结
果见表2。7种菊酯类农药的加标回☆收率在76. 0%～116. 0%之间;相对标准偏差RSD均小于7. 2% ,本
方法的精密度和重现性令人满意。
第6期臧晓欢等:分散液相微萃取2气相色谱联用分析水样中菊酯类农药残留 7 67
表2 河水、井水、自来水中菊酯类农药◆残留的测定及加标回收率
Table 2 Determinations of pyrethroid pesticide residues and sp iked recoveries in river, well and tap waters samp les
农药
Pesticides
水样中的加标量
Sp iked
(μg/L)
河水Riverwater ( n = 5)
检出量
Found
(μg/L)
回收率
Recovery
(%)
RSD
(% )
井水Well water( n = 5)
检出量
Found
(μg/L)
回收率
Recovery
(% )
RSD
(%)
自来水Tap water ( n = 5)
检出量
Found
(μg/L)
回收率
Recovery
(%)
RSD
(%)
甲氰菊酯Fenp ropathrin
0 ND ND ND
5 5. 2 104. 0 3. 9 5. 1 102. 0 4. 6 5. 1 102. 0 5. 2
20 18. 9 94. 5 5. 2 18. 4 92. 0 5. 1 17. 9 89. 5 4. 7
三氟氯氰菊酯
Lambda2cyhalothrin
0 0. 21 3. 4 ND ND
5 4. 9 93. 8 4. 3 4. 9 98. 0 3. 9 4. 8 96. 0 3. 7
20 21. 2 104. 9 4. 9 19. 5 97. 5 3. 7 20. 2 101. 0 4. 8
氯菊酯Permethrin
0 ND ND ND
5 3. 8 76. 0 6. 2 3. 9 78. 0 3. 1 4. 1 82. 0 4. 3
20 15. 7 78. 5 5. 1 17. 0 85. 0 5. 3 17. 5 87. 5 3. 4
氟氯氰菊酯Cyfluthrin
0 ND ND ND
5 5. 7 114. 0 5. 8 5. 2 104. 0 5. 2 4. 8 96. 0 3. 3
20 22. 5 112. 5 4. 9 21. 2 106. 0 3. 2 18. 9 94. 5 5. 1
氯氰菊酯Cypermethrin
0 ND ND ND
5 5. 87 116. 0 7. 2 5. 1 102. 0 4. 8 5. 2 104. 0 6. 4
20 21. 9 109. 5 6. 4 18. 9 94. 5 3. 1 19. 0 95. 0 4. 6
氰戊菊酯Fenvalerate
0 ND ND ND
5 5. 4 104. 8 5. 1 5. 3 106. 0 5. 5 5. 4 108. 0 4. 1
20 21. 4 106. 2 6. 3 21. 8 109. 0 4. 3 21. 0 105. 0 3. 7
溴氰菊酯Deltamethrin
0 ND ND ND
5 5. 3 106. 0 4. 7 5. 2 104. 0 4. 7 5. 3 106. 0 5. 4
20 22. 0 110. 0 6. 5 21. 1 105. 5 4. 5 18. 7 93. 5 3. 1
ND:未检出( not detected) 。
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7 68 分析︼化学第36卷
Ana lysis of Pyrethro id Pestic ides in Wa ter Samples by D ispersive
L iquid2liquidM icroextraction Coupled with Ga s Chroma tography
ZANG Xiao2Huan, WANG Chun, GAO Shu2Tao, ZHOU Xin, WANG Zhi
3
( Key Laboratory of B ioinorganic Chem istry, College of Science, Agricultural University of Hebei, B aoding 071001)
Abstract A novelmethod was developed for the determination of pyrethroid pesticide residues in water sam2
p les by dispersive liquid2liquid microextraction (DLLME) coup led with cap illary gas chromatographywith elec2
tron cap ture detection (GC2ECD). Some important parameters that influence the extraction efficiency, such as
the kind of the extraction and disperser solvent, their volume and the extraction time, were investigated. In
the method, 10. 0μL chlorobenzene and 1. 0 mL acetone were rap idly injected into a 5. 02mL water samp le.
After centrifugation at 5000 r /min for 5 min, the sedimented chlorobenzene phase was directly injected into
the GC for analysis. Under the op timum conditions, as high as 7082 to 10872fold enrichment factors were
achieved. Usingα2benzene hexachloride as the internal standard, a good linear relationship was obtained in
the range of 0. 8 - 600μg/L of the analyteswith the correlation coefficients of 0. 9990 - 0. 9999 and the detec2
tion limits of 0. 04 - 0. 10μg/L (S /N = 3) , respectively. Thismethod has been successfully app lied for the
determination of pyrethroid pesticide residues in realwater samp les ( tap, well and riverwaters) with satisfacto2
ry results. The recoveries fell in the range from 76. 0% to 116. 0% and the relative standard deviations were
between 3. 1% and 7. 2%. The method was p roven to be simp le and environmental benign with high
enrichment factor and low cost.
Keywords Dispersive liquid2liquid microextraction, gas chromatography, pyrethroids pesticide, water
samp le
(Received 11 Sep tember 2007; accep ted 5 December 2007)
分散液相微萃取2气相色谱联用分析水样中菊酯类农药残留
