饮用水中痕量有机磷农药的快速分析方法

饮用水中痕量有机磷农药的快速分析方法摘要本文建立了一种简单、快速测定饮用水中痕量有机磷农药（OP）的方法。样品采用二氯甲烷萃取后，不必做进一步处理，即可采用DB-1701P色谱柱，选择性检测器FPD直接进行GC分析。在0.005到0.500ng的浓度范围内，浓度和峰面积有良好的线性关系，相关系数大于0.999，检测限低于0.03µg/L。在三个浓度（0.50、2.50和4.50µg/）的加标样品中，六种有机磷农药的回收率在88%到104%之间。在远远低于EPA方法525和欧盟农药残留法规最大残留量（MRL）的浓度下，该方法可以重复地检测这些有机磷农药。作者蔡敏，邹云安捷伦科技公司中国上海外高桥保税区英伦路412号应用报告环境2引言有机磷农药（OPs）是工业化国家最常用的农药。这些化合物有很强的毒性，被人体吸收后，会抑制乙酰胆碱酶的活性。因为在农业上的广泛应用，这些有机磷农药成了重要的环境污染源。大多数国家都建立了食品和饮用水中农药最大残留限量（MRL），以免对公众健康产生负面影响。美国环保署（EPA）方法525规定的饮用水中有机磷农药的最大允许含量为0.001到0.25mg/L[1]。在欧盟（EU）的强制标准中，饮用水中每种农药的最大允许浓度为0.0001mg/L。为了评价饮用水水源和环境水的质量，需要建立高灵敏度的方法来测定地表水、地下水和饮用水中的有机磷农药含量。水样品中有机磷农药残留的大部分分析方法都是基于色谱技术。一般来讲，分析有机磷农药常用的方法是气相色谱（GC），配以氮磷检测器（NPD）[2]、质谱（MS）[1]，以及火焰光度检测器（FPD）[3]。FPD是高选择性和高灵敏度的检测器，其工作原理是测定含磷（或硫）化合物的发射光，它可以最大程度地减少不含磷化合物的干扰。由于萃取物的色谱图上没有干扰峰，故不需要样品净化。对于有机磷农药的分析，FPD是监测水样的有效检测器。有机磷农药是活性化合物，能吸附到样品流路中的活性位点上，包括进样口、衬管、分流平板和任何检测器的金属部件。毛细管柱的表面积大、样品在柱中的滞留时间长，是一个主要的活性位点源。当色谱柱的惰性差时，这些活性化合物可能出现峰拖尾、响应降低和降解的问题。DB-1701P色谱柱是专为分析农药而设计的[4]。它对活性化合物有更好的惰性，对于有机磷农药分析能够提供更好的分离度、选择性和灵敏度。本应用报告介绍一种使用GC/FPD、在DB-1701P色谱柱上分析饮用水中有机磷农药的高灵敏度方法。实验部分仪器本工作采用配备了分流/不分流毛细管进样口和FPD的安捷伦7890GC。该进样口采用长寿命隔垫(部件号5183-4761)和单锥螺旋衬管(部件号5188-5397)，并采用10-µL进样针(部件号9301-0714)进样。许多被分析物在色谱系统中遇到活性位点时会降解。分析人员必须保证进样口和分流器不被污染，且经过硅烷化处理。色谱柱应当正确安装和妥善维护。气相色谱条件色谱柱DB-1701P,30m×0.32mm×0.25µm(部件号122-7732)载气氦气，恒压模式，25psi进样口分流/不分流，270°C，不分流进样柱温60°C(1min)；以30°C/min程序升温至180°C(7min)；再以15°C/min升温至220°C(3min)检测器250°C，FPD，磷检测模式检测器气体氢气75mL/min，空气100mL/min，尾吹气(N2)60mL/min进样量1µL标准溶液六种有机磷农药的储备液（见表1）购自中国标准物质研究中心。这六种有机磷农药是农业上常用的，且经过严格监测。有机磷农药的混合储备液（10mg/L）为丙酮溶液。用丙酮稀释储备液得到六个浓度的标准溶液，这六个校准用标准溶液应置于密封瓶中，在5°C以下保存。表1.六种有机磷农药的分离化合物分子式分子量甲醇标准溶液(mg/mL)1敌敌畏C4H7Cl2O4P220.980.892乐果C5H12NO3PS2229.281.003毒死蜱C9H11Cl3NO3PS350.591.004甲基对硫磷C8H10NO5PS263.631.005马拉硫磷C10H19O6PS2330.361.026对硫磷C10H14NO5PS291.261.001234561.敌敌畏2.乐果3.毒死蜱4.甲基对硫磷5.马拉硫磷6.对硫磷图1.六种有机磷农药的标准溶液在DB-1701P色谱柱上的色谱图3样品制备100mL水样转移到250-mL分液漏斗中。加入20mL二氯甲烷后，封上分液漏斗，剧烈振荡1-2min，并不时打开，以释放过高的压力。分液漏斗静置10min后，收集有机层。使用新鲜溶剂再萃取两次。三次的萃取物合并后用无水硫酸钠干燥，挥干。残渣用1mL丙酮溶解，转移到样品瓶中进行GC分析。结果与讨论图1所示为六种有机磷农药的分离结果。由图可见，在DB-1701P色谱柱上，所有有机磷农药得到了基线分离，分离效率高，峰形对称，这些难分离化合物的峰拖尾和吸附明显减少。线性和重现性FPD是分析复杂混合物中含硫和含磷化合物的选择性检测器。在磷模式下，FPD呈线性响应。表2列出了本研究得到的六种有机磷农药的线性范围和r2值。对于六个浓度水平的标准溶液进样1µL，得到校准曲线。所有有机磷农药都有宽的线性范围（0.005到0.500ng），r2值大于0.999，线性范围良好可用于饮用水中低含量有机磷农药的定量分析。表3是重复分析三个浓度的有机磷农药(0.050,0.250和0.450ng)得到的重现性数据。六种有机磷农药的保留时间（RT）的相对标准偏差（RSD）小于0.017%。峰面积的RSD小于4.0%。良好的RT和峰面积重现性保证了可靠的定性和定量分析。表2.线性和检测限(S/N=3)化合物线性(ng)相关系数(R2)1敌敌畏0.004~0.4450.99932乐果0.005~0.5000.99913毒死蜱0.005~0.5000.99944甲基对硫磷0.005~0.5000.99935马拉硫磷0.005~0.5100.99936对硫磷0.005~0.5000.9993表3.峰面积和保留时间的重现性(n10)RSD(%)(n10)化合物0.050ng0.250ng0.450ng峰面积保留时间峰面积保留时间峰面积保留时间1敌敌畏3.3640.0111.6800.0071.6200.0112乐果3.9040.0151.4970.0171.7520.0113乐果1.3030.0081.4760.0101.1960.0094甲基对硫磷1.9630.0111.6420.0091.1690.0085马拉硫磷1.0840.0091.8420.0051.4260.0066对硫磷1.7500.0061.6660.0081.3000.0074回收率和检测限(LOD)表4是加标水样的回收率，100-mL超纯水样分别加入有机磷农药，浓度为0.50,2.50和4.50µg/L。在本研究中，未发现超纯水中有目标有机磷农药，所以可作为空白水样。加标样品采用样品制备部分所述方法进行处理。所有化合物都有出色的回收率，从88%到104%。平行样品分析说明该方法在痕量水平有良好的重复性（见图2）。表4.三个浓度的有机磷农药的回收率回收率(%)化合物0.50µg/L2.50µg/L4.50µg/L1敌敌畏88.790.091.22乐果103.598.5100.73毒死蜱90.390.491.04甲基对硫磷92.892.591.65马拉硫磷92.291.692.56对硫磷91.890.491.81234561.敌敌畏2.乐果3.毒死蜱4.甲基对硫磷5.马拉硫磷6.对硫磷超纯水图2.加标0.50-µg/L的样品在DB-1701P色谱柱上分离的重叠色谱图表5.100mL水样中的检测限化合物LOD(µg/L)MRLs*(µg/L)1敌敌畏0.01212乐果0.030803毒死蜱0.027304甲基对硫磷0.021205马拉硫磷0.0232506对硫磷0.0203MRLs为EPA方法525的最大允许含量表5列出了该方法的检测限和EPA方法525的MRL。检测限是基于三倍信噪比测定的。说明FPD测定痕量有机磷农药灵敏度高。本方法能够定量测定水溶液中小于0.03µg/L的有机磷农药，这个浓度比EPA方法525的MRL低100倍。也能满足欧盟的饮用水中有机磷农药的限量要求。实际样品为了考察所发展的方法对实际样品的适用性，我们收集了自来水和超纯水样品。按照样品制备部分所述方法对每个样品（100-mL）处理后进行分析，采用峰面积定量。使用FPD消除了不含磷化合物的干扰。所有样品都没有出现干扰测定六种有机磷农药的色谱峰（图3）。在这些样品中，没有发现高于方法LOD的有机磷农药。5参考文献1.美国环保署方法525“液-固萃取和毛细管柱气相色谱/质谱测定饮用水中的有机化合物”。2.安捷伦6820气相色谱/氮磷检测器分析有机磷农药，安捷伦科技出版物5989-1335EN,2004年8月。3.中国国家标准方法GB/T5750.9-2006,“饮用水中有机磷的测定。”4.超高惰性色谱柱简介，安捷伦出版物5989-8672CHCN，2008年5月。更多信息有关我们的产品和服务的更多信息，请访问我们的网站。结论本应有报告报道了定量分析饮用水中有机磷农药的方法。液液萃取和浓缩后，用配备FPD的Agilent7890系列GC在DB-1701P色谱柱上直接分析样品萃取物。方法的线性、重复性良好，回收率高。足以测定饮用水中低于0.03µg/L的有机磷农药，完全满足EPA方法525和EU法规的MRLs要求。经分析，本地饮用水中没有检出OP污染。这是一个分析微量有机磷农药的快速、简单、低成本的方法。适用于根据法规设定的MRLs控制水中的有机磷农药。图3.实际水样在DB-1701P色谱柱上的色谱图123456有机磷农药标准样品超纯水-2超纯水-1自来水-2自来水-1安捷伦对本材料所包含的错误，或与设备、性能或使用该材料相关的事故或所造成的损害概不负责。本出版物所含信息、说明和技术指标如有变更，恕不另行通知。©安捷伦版权所有，20082008年11月中国印刷5990-3158CHCN