多壁碳纳米管固相萃取分析有机磷农药残留

作者：赵海香 ,史文礼 孙大江 王华 张连鹏 赵孟彬 丁明玉

【摘要】  建立了多壁碳纳米管为吸附剂的固相萃取净化和火焰光度检测气相色谱法测定蔬菜中16种有机磷农药的方法。采用双柱双检测器进行定性和定量分析。建立了水相和有机相上样两种净化体系。水相上样时采用pH 5.0醋酸醋酸钠缓冲体系，真空抽干除水，二氯甲烷为洗脱剂，只有9种农药的回收率>75%。对于正己烷溶解药物，丙酮正己烷(5∶5，V/V)作洗脱剂的有机相净化体系，16种农药回收率均>75%。本研究提出的有机相上样净化体系用于黄瓜、卷心菜、韭菜、生姜和洋葱等样品的净化，效果良好，表明多壁碳纳米管具有较强的吸附和去除色素的能力，可以克服色素对测定的干扰。

【关键词】  多壁碳纳米管， 固相萃取， 有机磷农药， 蔬菜， 气相色谱火焰光度法

1 引 言

有机磷农药通常采用火焰光度检测气相色谱法(GC/FPD)测定，FPD为选择性检测器，蔬菜样品往往可不经净化而直接进样分析，样品中的色素一般不影响测定。但基质复杂的含硫蔬菜通常需要采用固相萃取(SFE)净化[1]，如采用Florisil SPE柱净化。对于颜色较深的蔬菜样品，Florisil SPE柱净化后仍有一定颜色，会导致进样口、色谱柱和检测器污染，从而增大分析误差[2]。

多壁碳纳米管(Multiwalled carbon nanotubes，MWCNTs)作为固相萃取吸附剂被用于动物组织中巴比妥[3]、苯二氮卓[4]和磺胺[5]等兽药残留检测的样品净化;水样中有机磷[6]和有机氯[7，8]农药以及除草剂[9，10]测定的样品富集与净化。Lidia等[11]用MWCNTs SPE柱对苹果、葡萄和橘子酱样品进行净化，同时测定了8种有机磷农药残留量，回收率为75%～103%。文献报道的MWCNTs SPE柱净化体系均采用水溶液上样，有机溶剂洗脱。对于水溶性差别较大的有机磷农药，采用水溶液上样时部分有机磷农药的回收率较低，因此测定的有机磷农药种类有限。本研究考察了有机相上样对蔬菜样品的净化效果。结果表明，常见的16种有机磷农药的回收率均>75%，克服了水相上样的缺点，简化了操作步骤。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

6890型气相色谱仪(美国Agilent公司)，配FPD检测器和Agilent 7683型双塔自动进样器;SGHK 500型氢气发生器(北京东方精华苑科技有限公司);Omni 混合匀浆机(美国Omni公司)。

浓度均为100.0 mg/L的甲胺磷、速灭磷、甲拌磷、二嗪农、久效磷、乐果、甲基毒死蜱、甲基嘧啶磷、毒死蜱、倍硫磷、水胺硫磷、喹硫磷、杀扑磷、乙硫磷、伏杀硫磷及亚胺硫磷标准品(农业部环境保护科研监测所); 其余试剂均为分析纯; 水为二次蒸馏水; 0.1 mol/L HAcNaAc缓冲溶液(pH 5.0)。

2.2 色谱条件

气相色谱采用双柱双火焰光度检测器系统。A柱为HP50毛细管柱(30 m×0.53 mm， 1.0 μm)，B柱为HP1毛细管柱(30 m×0.53 mm， 1.5 μm);柱温采用程序升温，起始温度为150 ℃，保持 2 min， 8 ℃/min升至250 ℃保持12.5 min;载气为高纯氮气(99.999%)，流速为10 mL/min;进样口温度为220 ℃;FPD检测器温度为250 ℃，氢气流速为75 mL/min，空气流速为100 mL/min;不分流进样1.0 μL。

2.3 样品提取

准确称取制备好的蔬菜样品25 g放入匀浆机的匀浆杯中，加入50.00 mL乙腈，以12000 r/min匀浆提取2 min。提取液过滤至加有5～7 g NaCl的100 mL具塞量筒中。振荡混合1 min，振荡时随时注意样品是否乳化，静置，使有机相与水相完全分层。

准确移取10.00 mL有机相于100 mL烧杯中，烧杯置于70 ℃水浴中加热，并通氮气浓缩至1 mL以下，自然挥发至干，向烧杯中加入适当溶液溶解，盖上铝箔待下一步分析。

2.4 MWCNTs SPE净化

2.4.1 MWCNTs SPE柱的制备 称取0.25～0.50 g MWCNTs(长度5～15 μm，直径20～40 nm)于6 mL固相萃取空柱管中，MWCNTs的用量与所处理的样品量有关。5 g以下蔬菜样品用量为0.25 g，放置上下筛板，控制填装高度以保证其在一定的压力下具有0.5 mL/min的流速。填装好的MWCNTs SPE柱使用前需预处理。

2.4.2 水相上样净化分析 MWCNTs SPE柱依次用5 mL甲醇、5 mL HAcNaAc缓冲溶液淋洗。用5 mL HAcNaAc缓冲液(pH 5.0)溶解挥干后的样品残渣，并以0.5 mL/min的流速通过SFE柱，再加5 mL HAcNaAc缓冲液洗涤烧杯，并通过SPE柱，真空抽干10 min除水。用10 mL二氯甲烷洗脱样品，收集洗脱液于具塞小瓶中，盖上瓶塞，缓慢混匀，静置10 min，小心移去上层水相，有机相用氮气吹干。加入1 mL丙酮，涡动溶解后转移至两个气相小瓶，进行双柱GC/FPD分析。

2.4.3 有机相上样净化分析 MWCNTs SPE柱依次用5 mL丙酮正己烷(5∶5， V/V)、5 mL正己烷淋洗。用2 mL正己烷溶解挥干后的样品残渣，以0.5 mL/min的流速通过SFE柱，收集于15 mL离心管中，用10 mL丙酮正己烷(5∶5， V/V)分多次洗涤烧杯，并通过SPE柱，收集全部淋洗液，氮气吹干。加1 mL丙酮复溶后转移至两个气相小瓶中，进行双柱GC/FPD分析。

3 结果与讨论

3.1 16种有机磷农药的双柱GC/FPD分析方法的建立

采用双柱GC/FPD法同时测定16种有机磷农药残留量，用HP50柱进行定性和定量分析，HP1柱进行验证。一次进样，同时收集两套数据供定性和定量分析。如图1所示，伏杀硫磷和亚胺硫磷在HP50柱上不能达到基线分离，但在HP1柱上可以完全分开。这样可以保证物质在HP50柱分离不理想的情况下，定性和定量分析更加准确。选用HP50柱进行定量分析，在0.05～1.00 mg/L范围内，16种农药的线性关系良好，线性相关系数r≥0.995。

1. 甲胺磷(Methamidaphos); 2. 速灭磷(Mevinphos); 3. 甲拌磷(Phorate); 4. 二嗪农(Diazinon); 5. 久效磷(Monocrotophos); 6. 乐果(Dimethoate); 7. 甲基毒死蜱(Chlorpyrifosmethyl); 8. 甲基嘧啶磷(Pirimiphosmethyl ester); 9. 毒死蜱(Chlorpyrifos); 10. 倍硫磷(Fenthion); 11. 水胺硫磷(Isocarbophos); 12. 喹硫磷(Quintiofos); 13. 杀扑磷(Methidathion); 14. 乙硫磷(Ethion); 15. 伏杀硫磷(Phosalone); 16. 亚胺硫磷(Phthalophos)。3.2 MWCNTs SPE柱的特点

MWCNTs柱的大小(直径、长度及填料用量)、填装高度和紧密程度直接影响测定结果的重复性。一次实验所用的MWCNTs SPE柱最好一次填充完毕，并能够保证在一定的压力下具有0.5 mL/min的流速。填装好的MWCNTs SPE柱与C18柱、Florisil SPE柱相比，筛板液面的润湿性保持较长时间，可以使操作者有充分的时间更换溶剂，从而避免重复活化，节省分析时间和有机溶剂的用量。MWCNTs SPE柱在某些分析中可以代替C18和Florisil SPE柱，降低分析成本。以净化5 g蔬菜样品为例，MWCNTs SPE可降低成本50%～70%。

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