多壁碳纳米管净化-气相色谱法测定瓜菜中六六六和滴滴涕残留研究

    李解　樊磊

    

    

    

    摘要 ? ?本文建立了超声波提取、固相萃取净化、气相色谱-电子捕获检测器法（GC-ECD）同时测定瓜菜中α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、p.p′-DDE、p.p′-DDD、p.p′-DDT和o.p′-DDT等8种有机氯农药残留的方法。样品用丙酮+正己烷（体积比1∶1）混合溶液超声提取，采用自制多壁碳纳米管/弗罗里硅土固相萃取柱净化，GC-ECD测定，外标法定量。结果表明，8种有机氯农药在0.5～500.0 μg/L浓度范围内线性關系良好，相关系数r均大于0.999;添加水平在1.25～100.00 μg/kg时，回收率在81.5%～113.2%之间，相对标准偏差（n=5）在2.29%～14.48%之间，检出限为0.1～0.6 μg/kg，定量限为1.25～5.00 μg/kg。该方法操作简单，前处理净化效果好，具有较好的准确度、精密度和灵敏度，适用于同时测定瓜菜中8种有机氯农药。

    关键词 ? ?多壁碳纳米管;固相萃取;气相色谱法;滴滴涕;六六六;瓜菜

    中图分类号 ? ?S481+.8 ? ? ? ?文献标识码 ? ?B

    文章编号 ? 1007-5739（2020）19-0110-04

    六六六和滴滴涕属有机氯类农药，曾作为高效广谱杀虫剂在全球范围内广泛使用。但此类化合物毒性强，具有“三致”毒性以及免疫、神经、内分泌干扰等多种毒性效应[1]，虽然20世纪70年代后期在全世界范围内禁用，由于很难降解，至今在土壤[2]、水体[3]、大气[4]、食物样品[5]等多种介质中仍频繁检出，部分地区残留量仍然较高，严重威胁人类健康。因此，开展此类农药残留的检测研究意义重大。

    在六六六和滴滴涕农药残留分析方法中，样品的前处理是其检测的关键，常用的前处理技术有索氏提取[6]、QuEChERS[7]、加速溶剂萃取[8]、固相萃取[5-6]、固相微萃取[9]等，其中，固相萃取是目前应用较多的前处理技术之一。由于固相萃取的效果显著受萃取填料性质的影响，因而发现和应用新型萃取材料是该技术研究重点之一。碳纳米管是一种新型纳米碳材料，具有独特的中空结构和大比表面积等特征[10]，近年来在农产品质量安全检测领域广泛应用[11]，并获得了优异的效果，但在瓜类蔬菜中滴滴涕和六六六残留检测上的研究报道较少。本文以黄瓜为瓜菜样品代表，采用多壁碳纳米管作为固相萃取主要填料，与气相色谱-电子捕获检测器法（GC-ECD）联用，建立了同时准确测定4种六六六（α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六）和4种滴滴涕（p.p′-DDE、p.p′-DDD、p.p′-DDT、o.p′-DDT）残留量的方法。该方法各项技术指标均满足检测要求，为瓜菜中8种有机氯农药的同时检测提供了参考方法。

    1 ? ?材料与方法

    1.1 ? ?仪器与试剂

    主要试验仪器：7890A气相色谱仪，配电子捕获检测器（ECD）及Chemstation工作站（美国Agilent公司），KQ-500DE超声波清洗器（昆山超声仪器公司），HSC-24B氮吹仪（天津恒奥科技公司）。

    主要试剂：农药标准溶液α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、p.p′-DDE、p.p′-DDD、p.p′-DDT、o.p′-DDT，质量浓度均为100 mg/L，购于农业农村部环境保护科研监测所。多壁碳纳米管（长度为10～30 μm，外径为10～20 nm）（南京先丰纳米材料科技有限公司）;弗罗里硅土（农残级）（美国ROE公司）;正己烷（色谱纯，瑞典欧普森）;氯化钠、丙酮（分析纯，上海国药集团）;无水MgSO4（分析纯），使用前于620 ℃下灼烧4 h。试验用水为去离子水。

    1.2 ? ?试验方法

    1.2.1 ? ?标准溶液配制。根据8种待测农药在ECD检测器上的响应值，取p.p′-DDE、β-六六六单标溶液各0.5 mL，o.p′-DDT、p.p′-DDT单标溶液各1.0 mL，其余农药单标溶液各0.25 mL于10 mL容量瓶中，用正己烷定容，得混合标准储备液，放置于4 ℃冰箱待用。使用时，分别用正己烷、空白基质提取液逐级稀释，配制不同质量浓度的溶剂和基质匹配标准工作溶液。

    1.2.2 ? ?固相萃取小柱制备。弗罗里硅土填料经620 ℃烘烧4 h后冷却备用，使用前经130 ℃烘烧2 h，然后加入5%水去活化。采用干法装柱，取6 mL固相萃取小柱，由下至上依次装入筛板、1 g弗罗里硅土和0.03 g多壁碳纳米管填料、筛板，压实，小柱待用。

    1.2.3 ? ?样品前处理。样品按四分法取样，匀浆后备用。

    提取：准确称取试样3.0 g至50 mL塑料离心管中，加入7.5 mL丙酮+正己烷（体积比1∶1）溶液和1 g氯化钠，涡旋2 min，超声波法提取15 min，加入2 g无水MgSO4，涡旋2 min，于8 000 r/min下离心4 min，移取上清液于另一洁净的离心管中，样品残渣按上述操作重复提取1次，合并2次提取液，准确移取5 mL氮吹浓缩至约1 mL，待净化。

    净化：将固相萃取小柱用10 mL丙酮+正己烷（体积比1∶9）溶液预淋洗后，弃去流出液，加入待净化样品溶液，重力过柱。用10 mL丙酮+正己烷（体积比为1∶9）溶液洗涤溶解样品的离心管，并淋洗小柱，收集全部流出液，在70 ℃水浴下氮吹至近干，用正己烷定容至1 mL，混匀，过0.22 μm滤膜后，供GC-ECD测定。

    1.2.4 ? ?气相色谱条件。色谱柱为DB-1701（30.00 m×0.32 mm×0.25 μm）;进样口温度为250 ℃;升温程序为150 ℃保持0.5 min，然后以8 ℃/min升温至240 ℃，再以3 ℃/min升至260 ℃保持2 min;ECD检测器温度为300 ℃;载气为高纯氮气，流速为1.7 mL/min;进样量为1.0 μL，不分流进样。

    2 ? ?结果与分析

    2.1 ? ?色谱条件选择

    根据待测农药的性质，通过改变色谱柱种类（DB-1701、HP-5）、进样口温度（220、230、240、250 ℃）、载气流速（1.0、1.2、1.5、1.7 mL/ min）、升温程序等条件，观察各农药的信号强度和分离分析情况，最终选择1.2.4气相色谱条件。在此色谱条件下，标准溶液和实际样品溶液色谱图如图1所示。可以看出，8种农药在15 min内能够完全分离且峰型较好，组分出峰处没有明显的干扰杂峰，表明色谱条件选择合适。

    2.2 ? ?前處理条件选择

    超声法操作简单，可实现多个样品同步处理，故选择该方式提取样品。有机氯农药属于弱极性化合物，适合用非极性的正己烷为提取剂，同时加入适量的丙酮，可增强对样品的渗透性，提高萃取效率。比较了丙酮+正己烷（体积比1∶1）、丙酮+正己烷（体积比1∶2）作为提取剂对8种有机氯农药加标回收率的影响。结果显示，采用上述2种提取剂时，8种农药的回收率分别为85.6%～110.2%、76.3%～95.5%，故选择丙酮+正己烷（体积比1∶1）为提取剂;进一步试验了其用量分别为15 mL和30 mL时对待测农药加标回收率的影响（图2），发现两者的回收率相差不大，分别为89.8%～114.7%、89.7%～112.7%，均满足农药残留检测的要求[12]，为减少溶剂的消耗，选择提取剂用量为15 mL。

    采用固相萃取小柱净化样品，比较了商品化的弗罗里硅土柱和自制的多壁碳纳米管/弗罗里硅土柱对样品提取液的净化效果。试验发现，提取液通过商品化弗罗里硅土柱净化，洗脱液呈淡黄色，存在色素干扰;通过自制多壁碳纳米管/弗罗里硅土柱净化，色素类物质被多壁碳纳米管吸附，洗脱液澄清透明，有效减少了色素干扰，故选择自制的多壁碳纳米管/弗罗里硅土柱进行固相萃取净化。比较10 mL体积比分别为1∶1和1∶9的丙酮+正己烷混合溶液作为洗脱剂对8种有机氯农药洗脱效果的影响。从图3可以看出，采用体积比分别为1∶1和1∶9的丙酮+正己烷混合溶液洗脱剂洗脱，8种有机氯农药的回收率分别为81.9%～108.0%、89.9%～108.7%，后者总体优于前者，故选择10 mL丙酮+正己烷（体积比1∶9）混合溶液作为洗脱剂。

    2.3 ? ? 基质效应分析

    取1.2.1中不同质量浓度的溶剂和基质匹配标准工作溶液进行测定，通过比较2条标准曲线的斜率判断基质效应（ME）的强弱。当|ME|<20%时，为弱基质效应，无须采取补偿措施;当20%≤|ME|≤50%时，为中等程度基质效应，需采取措施补偿基质效应;当|ME|>50%时，为强基质效应，需采取措施补偿基质效应[13]。计算公式如下：

    ME（%）=（基质匹配标准曲线斜率/溶剂标准曲线斜率-1）×100

    从表1可以看出，8种待测农药的|ME|值均在20%以内，为弱基质效应。因此，本方法采用纯溶剂配制标准溶液进行定量分析。

    2.4 ? ?方法线性范围、检出限及定量限

    按本方法色谱条件，对8种待测农药的溶剂标准工作溶液进行测定，以各农药组分的峰面积（y）对质量浓度（x）绘制标准曲线，线性范围、回归方程和相关系数见表1。结果表明，8种农药在各自浓度范围内线性良好，相关系数在0.999 1～0.999 9之间。对最低添加水平的样品进行前处理和测定，以色谱图中信噪比的3倍确定各农药的检出限，以最小添加浓度确定其定量限（表1）。

    2.5 ? ?方法的回收率及精密度

    以空白黄瓜为代表基质，在高、中、低3个水平下进行添加回收试验，每个添加水平做5次平行，分别测得回收率及相对标准偏差。8种待测农药的平均回收率为81.5%～113.2%，相对标准偏差为2.29%～14.48%（表2）， 表明方法可靠、稳定。

    2.6 ? ?样品测定

    从当地超市购买黄瓜、西葫芦、丝瓜等瓜菜样品，按本试验方法进行测定，未检出待测农药残留。同时分别添加中等水平的8种农药标准溶液进行添加回收试验，结果见表3。8种农药的添加回收率在85.9%～116.6%之间，相对标准偏差在3.05%～15.80%之间，符合农药残留分析的要求[12]，说明该方法具有一定的普及性。

    3 ? ?结论

    本文以新型纳米材料多壁碳纳米管和弗罗里硅土为填料，通过自制固相萃取小柱，与GC-ECD法联用测定瓜菜中8种典型有机氯农药的残留量，获得了较好的分析结果。在优化的检测条件下，方法的回收率为81.5%～113.2%，相对标准偏差（n=5）小于14.5%，检测限为0.1～0.6 μg/kg，定量限为1.25～5.00 μg/kg，具有较好的准确度、精密度和灵敏度，适用于瓜菜中8种有机氯农药同时准确测定。

    4 ? ?参考文献

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