加速溶劑萃取-在線衍生-氣相色譜-質(zhì)譜法同時分析土壤中有機氯農(nóng)藥和酸性除草劑

1、加速溶劑萃取-在線衍生-氣相色譜-質(zhì)譜法同時分析土壤中有機氯農(nóng)藥和酸性除草劑    摘 要 HTSS建立了土壤中13種極性除草劑與20種非極性有機氯農(nóng)藥的同時萃取檢測的方法。利用加速溶劑萃取過程中的溫度環(huán)境與溶劑環(huán)境，使強極性氯代酸性除草劑與五氟芐基溴在萃取池內(nèi)反應(yīng)，酯化產(chǎn)物的極性顯著降低。利用丙酮溶劑使之與非極性的有機氯農(nóng)藥同時萃?。焕醚苌a(chǎn)物與有機氯農(nóng)藥的高電負(fù)性使除草劑與有機氯農(nóng)藥在氣相色譜負(fù)化學(xué)源質(zhì)譜上同時檢測；開發(fā)了絡(luò)合劑Na4 EDTA，并通過溫度條件實驗使整個萃取和衍生時間縮短。10.0 g土壤樣品、1.5 mL蒸餾水、0.50 g Na

2、4EDTA充分混合，加入過量衍生試劑，采用加速溶劑萃取儀，樣品在100 ，10.3 MPa壓力下，10 min完成衍生及萃取過程, 萃取液脫水并凈化后進(jìn)行負(fù)化學(xué)質(zhì)譜檢測。本方法靈敏度高，所有組分檢出限均在10.0SymbolmA g/kg以下，回收率為68%120%，精密度為2.8%7.9%。關(guān)鍵詞 HTSS在線衍生；土壤；除草劑；有機氯；氣相色譜；負(fù)化學(xué)源質(zhì)譜1 引 言有機氯農(nóng)藥和氯代除草劑是兩類不同極性的化合物。迄今為止，多數(shù)研究者采取這兩類有機物各自獨立的萃取方法和檢測方式。以往報道中，由于極性差別較大，在萃取兩類有機物時要采取不同的溶劑及不同的酸堿度才能達(dá)到好的萃取效果1；在檢測方法方

3、面，兩類目標(biāo)物的氣相色譜質(zhì)譜檢測方法則以電子轟擊電離源（EI）為主2,3，而負(fù)化學(xué)源質(zhì)譜法（NCI）報道較少。對于極性較強的除草劑由于沸點很高，難以氣化，還需要通過衍生手段降低沸點3。1992年, Hawthorne提出在線萃取衍生的概念4，但直到2000年后才有少數(shù)在線衍生萃取實例58。由于在線衍生的難度較大，使得整個方法很少運用到實際樣品分析中。本方法以Na4EDTA為絡(luò)合劑、五氟芐基溴為衍生試劑，將絡(luò)合萃取在線衍生手段融為一體，通過絡(luò)合劑、衍生試劑的高選擇性對氯代除草劑采用衍生反應(yīng)后對衍生產(chǎn)物同時萃取，利用相似相容原理，采用同一溶劑對有機氯農(nóng)藥同時萃取，兩類有機物共萃取得以實現(xiàn)。酸性除草

4、劑經(jīng)衍生后由于五氟官能團(tuán)的引入，其電負(fù)性增強9，有機氯由于含有氯取代本身電負(fù)性較強，兩類有機物的高電負(fù)性得到統(tǒng)一。本研究通過實驗流程和實驗條件的改進(jìn)使兩類不同極性有機物的同時分析得以實現(xiàn)。本方法速度快、靈敏度高、適用性強，適宜推廣。2 實驗部分2.1 儀器與試劑ASE200型加速溶劑萃取儀（美國戴安公司）； GCMS QP2010氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（日本島津公司）；MTN2800W氮吹儀、HA20固相萃取儀（恒奧公司）。丙酮、正己烷、甲苯（農(nóng)殘級）；五氟芐基溴（99.5%）、乙二胺四乙酸二鈉鹽（Na2EDTA）、乙二胺四乙酸四鈉鹽（Na4EDTA）、無水硫酸鈉、K2CO3（優(yōu)級純）。茅草枯、3

5、,5二氯苯甲酸、 2（4氯苯氧基2甲基）丙酸、麥草畏、2甲4氯、2,4滴丙酸、2,4滴、2，4，5滴丙酸、五氯酚、苯達(dá)松、2,4,5涕、草滅平、2，4滴丁酸、2,4二氯苯乙酸（均購自于Dr.Ehrenstorfer公司）。BHC、BHC、BHC、BHC、p,pDDE、 p,pDDD、o,pDDT 、p,pDDT、艾氏劑、七氯、環(huán)氧七氯、狄氏劑、異狄氏劑、六氯苯、 硫丹、硫丹、異狄氏劑醛、甲氧DDT（SUPELCO公司）。2.2 樣品預(yù)處理將樣品風(fēng)干后，準(zhǔn)確稱取樣品10.0 g，加入0.50 g Na4EDTA，1.5 mL蒸餾水，在干凈的研缽內(nèi)充分混合均勻，靜置干燥過夜。然后將樣品與25 g石

6、英砂充分混合后裝入33 mL萃取池中并用石英砂填滿，在萃取池頂部，加入0.4 mL K2CO3（20%）、0.5 mL五氟芐基溴（30%），萃取池加蓋后，裝入快速溶劑萃取儀。萃取溶劑：丙酮；萃取池壓力：10.3 MPa； 萃取池溫度：100 ；靜態(tài)萃取時間（衍生時間）：10 min；循環(huán)次數(shù)2次。將提取液在氮吹儀上用小氣流吹至近干，用23 mL正已烷定量轉(zhuǎn)移至氟羅里硅土或者硅膠柱凈化柱 （預(yù)先用4 mL正己烷進(jìn)行活化） 上，采用8 mL丙酮二氯甲烷（19, V/V）混合液洗脫，收集洗脫液，將收集的洗脫液氮吹至1 mL，準(zhǔn)備上機檢測。2.3 色譜與質(zhì)譜條件HP5MS色譜柱（30 m×0

7、.25 mm×0.25SymbolmA m）；柱始溫度90 ；以30 /min程序升溫至200 ; 再以10 /min升至300 , 保持2 min；進(jìn)樣口溫度：230 ；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積： 1SymbolmA L。 分 析 化 學(xué)第39卷第12期桂建業(yè)等： 加速溶劑萃取在線衍生氣相色譜質(zhì)譜法同時分析土壤中有機氯農(nóng)藥和酸性除草劑 負(fù)化學(xué)離子源；反應(yīng)氣：甲烷；電離能量：70 eV； 離子源溫度：200 ；連接桿溫度：220 ； 選擇離子掃描（Selected ion monitoring）。3 結(jié)果與討論3.1 絡(luò)合劑的選擇及其作用原理推測方法所涉及的酸性除草劑均含有羧基或羥基，屬

8、Lewis酸，按常規(guī)的相似相溶的原則進(jìn)行萃取存在很大難度。依據(jù)King等10提出的可逆絡(luò)合萃取原理，選擇具有Lewis堿性的化合物為絡(luò)合劑方能達(dá)到有效萃取。Na2EDTA 和Na4EDTA均屬于Lewis堿，其CO鍵的氧與酸性除草劑（Lewis酸）中的氫形成氫鍵，構(gòu)成絡(luò)合物，從而順利實現(xiàn)相轉(zhuǎn)移。在相同條件下，以Na2EDTA為絡(luò)合劑時，多數(shù)檢測物的回收率在40%50%；以Na4EDTA為絡(luò)合劑時，檢測物的回收率均大于65%。本方法確定Na4EDTA為絡(luò)合劑。以10 g土壤樣品為例，當(dāng)Na4EDTA添加量為0.5 g時，絡(luò)合萃取反應(yīng)較理想。3.2 在線衍生條件3.3 輔助條件水使絡(luò)合劑Na4ED

9、TA在土壤中均勻分布，絡(luò)合反應(yīng)更加充分；但微量水分的存在會對萃取效率有一定的影響。丙酮作為與水互溶的溶劑，可以滲透到土壤顆粒的內(nèi)部萃取目標(biāo)物，是最佳萃取溶劑；樣品分散性直接影響方法的精密度，加入石英砂與樣品混合，其精密度可得到有效改善。3.4 絡(luò)合劑、衍生試劑對有機氯農(nóng)藥的影響對于含有羧基和羥基的酸性有機物，其絡(luò)合反應(yīng)是絡(luò)合劑的特殊官能團(tuán)CO鍵的氧與羧基上的H的反應(yīng)，其反應(yīng)具有高選擇性。非極性的有機氯農(nóng)藥不具備與Na4EDTA反應(yīng)的官能團(tuán)，因此不受絡(luò)合劑的影響。同樣，衍生試劑五氟芐基溴與酸性有機物的反應(yīng)也是特定的酯化反應(yīng)，有機氯農(nóng)藥也不受衍生試劑的影響，在此體系中有機氯農(nóng)藥萃取是物理萃取，實驗

10、數(shù)據(jù)也驗證了此結(jié)果。3.5 負(fù)化學(xué)源檢測定性參數(shù)有機氯化農(nóng)藥本身有很強的電負(fù)性。除草劑與五氟芐基溴反應(yīng)后，衍生產(chǎn)物中由于五氟官能團(tuán)的引入也使得電負(fù)性增強，這兩類有機物適合于負(fù)化學(xué)源的高靈敏度電離檢測，根據(jù)衍生產(chǎn)物及有機氯各單標(biāo)定性情況及質(zhì)譜解析，確定了各組分的負(fù)化學(xué)源檢測的定性離子和定量離子（見表1）。3.6 檢出限、線性范圍、線性相關(guān)系數(shù)、回收率等以石英砂為基質(zhì)，將10.0500.0SymbolmA g/kg的加標(biāo)樣品作為標(biāo)準(zhǔn)系列，衍生并同時萃取后其相關(guān)系數(shù)基本可控制在0.990以上（表2）；以黃土為基質(zhì)，同時添加9個濃度為50.0SymbolmA g/kg的樣品進(jìn)行回收率實驗，相關(guān)參數(shù)見表

11、2；以3倍信噪比計算，檢出限可達(dá)10.0SymbolmA g/kg以下。3.7 不同地區(qū)代表性土壤樣品分析結(jié)果對不同環(huán)境條件下的不同基質(zhì)的3個土壤樣品進(jìn)行分析檢測，只有六六六、2甲4氯、五氯酚、草滅平等少數(shù)幾種農(nóng)藥被檢出，結(jié)果見表3，其它農(nóng)藥均未檢出。References1 EPA METHOD3545A, Pressuried Fluid Extraction（PFE）, Revision 1, November 20002 Wong J W, ZHANG K, Tech K, Hayward D G, Makovi C M, Krynitsky A J, Schenck F J, Bank

12、erjee K, Dasgupta X S, Brown X D. J. Agric. Food Chem., 2010, 58（10）: 586858833 Chan S, KONG M F, WONG Y C, Wong S K, SIN D W M. J. Agric. Food Chem., 2007, 55（9）: 333933454 Hawthorne S B, Miller D J, Nivens D E, White D C. Anal. Chem, 1992, 64（4）: 4054125 Guo F M, LI Q X, AlcantaraLicudine J P. Ana

13、l. Chem., 1999, 71（7）: 130913156 Prschmann J, Plugge J. Fresenius J. Anal Chem, 1999, 364（7）: 6436447 Saim N, Mohammad M, Hamid R D, Osman R. The Malaysian Journal of Analytical Sciences, 2008, 12（2）: 5005048 Zhao R S, Cheng C G, Yuan J P, Jang T, Wang X, Lin J M Anal Bioanal. Chem., 2007, 387（2）: 6

14、876949 GUI JianYe, ZHANG Li, QI JiXiang, ZHANG YongTao, ZUO HaiYing, ZHANG Lin, LI GuiXiang（桂建業(yè), 張 莉, 齊繼祥, 張永濤, 左海英, 張 琳, 李桂香）. Chinese J. Anal.Chem.（分析化學(xué)）, 2010, 38（8）: 1177118110 King C J. In: Rowseau R W ed., Handbook of separation Process Technology. New York: John Wiley&Sons, 1987: 760774Si

15、multaneous Determination of Organochlorine Pesticides andAcid Herbicides in Soil by In situ Derivatization Method withAccelerated Solvent EctractionGUI JianYe*1, WEI FuXiang2, QI JiXiang1, CHEN ZongYu1, ZHANG ZhaoJi1,ZHANG Li1, ZHANG YongTao1, LI XiaoYa1, ZUO HaiYing1, WANG HaoRan21（Institute of Hyd

16、rogeology and Environmental Geology,Chinese Academy of Geological Sciences, Zhengding 050803）2 （Heibei Univercity of Science and Technology, Shijiazhuang 050018）Abstract A simultaneous extraction and sensitive determination method of 13 polar herbicide and 20 nonpolar organochlorine pesticides was e

17、stablished. Reaction of esterification between herbicides and Alphabromopentafluorotoluene（PFBBr） was carried through in the cell of accelerated solvent extraction （ASE）, the esterification products of herbicide and organochlorine pesticides were extracted with the proper temperature and extraction

18、solvent. Take the advantage of similar electronegativity of esterification products and the organochlorine pesticides, two types of organic compounds were detected simultaneously. The total extraction and esterification time was shortened through optimizing temperature and the addition of complexing

19、 agent. For the mixture of 10.0 g soil, 1.5 mL H2O, and 0.5 g Na4EDTA, under the conditions of elevated temperature of 100 , pressure of 10.3 MPa, the derivatization and extraction was completed in 10 min by accelerated solvent extractor with excessive PFBBr in the extraction cell. The extract was detected by gas c