丙溴磷在水稻中的残留分析方法Word格式文档下载.docx
《丙溴磷在水稻中的残留分析方法Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丙溴磷在水稻中的残留分析方法Word格式文档下载.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
GC-FPD;
Residue
前言
1.1农药与农药残留
现代农业大量地使用农药来控制农作物生长期间的病虫害及杂草生长，这在一定程度上提高了粮食的产量，但随着化学工业的发展和农药使用围的扩大，化学农药的数量和品种都在不断增加，目前世界化学农药总产量（以有效成分计）己超过300万吨。
目前我国的农药使用量己居世界首位，随着农药的大量和不合理的使用，农药所造成的摄食毒性及对环境的危害问题，已引起人们的高度重视。
尤其是化学农药，如果使用不当，不仅造成浪费，而且会发生药害、污染农产品及生态环境，导致中毒事故发生，危害人畜健康安全，造成严重后果[1]。
加强对农药残留的监测研究，对于合理开发和正确使用农药，保护生态环境，保障人类健康，避免和减少不必要的生物受害，具有重要的理论和实践意义。
大量及不合理的使用有机农药，在客观程度上提高了我国农作物产量，但由此带来的有害影响不容忽视。
在中国，每年因农药残留引起的农药中毒事件屡屡发生。
我国农产品也因农残超标而受到抵制，如02年日本各大超市联手抵制中国蔬菜，使我国蔬菜出口量大幅度下降[2]。
现在我国已根据FAO的要求，以世界卫生组织（WTO）的每日允许摄入量（ADI）值来制定最大农药残留量（MRL）。
但世界各大发达国家的MRL标准多以最低检出量（LOD）为标准，检出数值远远低于我国的MRL，这对我国的农产品输出很不利。
另外联合国规定的农药残留MRL标准已有3574项，食品法典委员会（CAC）2572项，但中国国家标准和行业标准总共才484项，而欧盟有2289项，美国8669项，我国邻国日本有惊人的9052项[3]。
在农药残留方面我国任重道远。
农药残留对人们身体健康的影响、环境污染的影响以及国际贸易技术壁垒的现状，加强农药残留的检测，发展快速、灵敏、可靠的农药残留分析方法，建立完善的农药监测体系已迫在眉睫。
1.2农药残留分析技术的发展
1.2.1农药残留分析样品前处理方法的进展
农药残留分析之前需要进行预处理，包括萃取、净化、浓缩，这在整个分析方法中有很重要的位置。
传统经典的样品前处理方法有，浸渍震荡法、索氏提取、液-液萃取、超声波提取法等。
但利用传统方法处理某些组成复杂的样品，提取后常需要再经过净化才能使待测物与干扰杂质分离，这需要重复操作浪费了时间，且使用的大量有机溶剂对环境有害。
近几年来，新的技术得到发展，如：
固相萃取（SPE）、固相微萃取（SPME）、超临界流体萃取（SFE）、微波辅助萃取（MAE）、凝胶渗透色谱（GPC）、QuEchERS方法等方法[4]。
以下对常用的三种技术进行介绍。
固相萃取（SPE）：
是由基于HPLC分离机理而成的样品制备技术，其能根据不同农药样品的性质选择微型柱和淋洗剂。
DAmato等首次使用了弗罗里土净化柱[5]。
美国加州检测出了蔬菜，水果中的21种农药[6]。
K.Grop等在在线GPC-GC系统中，应用微型柱，很好的从莴苣中检测出了有机氯农药残留[7]。
采用微型净化技术通常能降低试剂用量（大约为传统方法的1/10~1/100）。
固相微萃取（SPME）：
是Belardi等[8]1989年首次提出的，其原理是利用待测物在基体和萃取相之间的非均相平衡，使待测组分扩散吸附到石英纤维表面的固定相涂层，待吸附平衡后，在进样口通过热解析或溶剂解析而导入色谱柱完成分离分析。
SPME与GC联用适用于分析极性较小和易挥发的有机物。
SPME与HPLC联用，解决了GC对于强极性、难挥发性物质不能分析的问题，它是通过溶剂的解析作用使待测物进入HPLC柱。
SPME除拥有SPE的所有优点外，同时消除了SPE中诸如堵塞和使用有机溶剂的缺点。
超临界流体（SFE）：
本质上是处于临界温度以上的高密度气体，具有气体密度小、扩散速度快、渗透力强的特点，又具有液体对样品溶解性能好、可在较低温度下操作的特点,是当前发展最快的样品预处理技术。
其能避免大量有机溶剂的使用，目前已广泛应用于农产品的预处理。
Lehotay等应用SFE技术检测五氯硝基苯残留，样品可直接通过GC-MS检测[9]。
随后Lehotay等再次用这种方法检测了46种农药的残留，大部分回收率都在80%以上。
可以在超临界气体中加入少量极性溶剂，提高萃取效果[10]。
1.2.2农药残留检测技术的发展
控制农药残留尤其是食品中的农药残留十分必要。
食物样品中农药残留量一般在ppm～ppb围，因此要求分析方法灵敏度高、特异性强。
农药残留检测方法根据检测方式的不同，可以分为生物分析法与仪器分析法。
生物分析法包括酶抑制法、免疫法等。
仪器分析法主要通过气相色谱仪、液相色谱仪、质谱等大型仪器进行农药残留的检测，是国外农药残留分析的主要手段。
目前常用的农药残留分析方法有气相色谱法、液相色谱法、气质联用、液质联用、超临界流体色谱等，下文将会对常见的这几种分析检测技术稍作介绍。
气相色谱法（GC）：
是一种经典的方法，具有操作简便、分析速度快、灵敏度好、选择性高以及应用围广泛等特点。
目前70%的农残检测利用GC法。
使用气相色谱法，可以使多种农药一次进样，完全分离、定量和定性测定，再配置高性能的检测器，能使分析速度更快，结果更准确。
然而，沸点太高或者热稳定性差的物质都不太适合用GC法分析。
众所周知，农药中含有O,P,S,N.Cl,Br,F等不同杂原子，故需要不同的检测器。
如：
含电负性较大原子的农残检测通常用ECD（电子捕获检测器）检测[11]；
S,P农药用FPD检测[12]；
NPD则应用于有机磷,氮等农药的检测[13]。
还有很多报道和综述，在此不一一列举。
高效液相色谱（HPLC）：
常用于分析高沸点和热不稳定的农药。
高效液相色谱的应用越来越广泛,现已成为农药残留检测不可缺少的重要方法。
常用的色谱柱有C14柱、C18柱、氨基柱、硅胶柱等，反相的C8、C18柱已较多的用于农残检测中。
与GC相比，HPLC不仅分离效能好，检测速度快，应用也广泛，但是不足是溶剂消耗量大，灵敏度不如气相色谱，且色谱柱价格昂贵。
AnneCM等用UV检测器测定了山莓和莴苣里面的多种农药残留，获得了较低的检测限[14]。
传江等用高效液相色谱柱后衍生系统、荧光检测器来分析了蔬菜中多种氨基甲酸酯类杀虫剂残留，获得较好的结果[15]。
气相色谱—质谱法（GC-MS）：
将气相色谱仪和质谱仪串联起来,成为一个整机使用的检测技术。
它既具有气相色谱高分离效能,又具有质谱准确鉴定化合物结构的特点,可达到同时定性、定量的检测目的。
气相色谱仪（GC）有较好的高效分离作用，质谱仪（MS）有对单一组分定性能力强的特点，但对混合物效果不好。
GC/MS能弥补两者的缺陷，并集中其优点。
大部分的农药可用GC/MS检测，因而得到了广泛应用[16][17]。
其中，许泓等用毛细管气相色谱-质谱法对果蔬中107种农药残留进行检测，添加回收率及精密度实验均符合残留农药分析的规定[18]。
液相色谱—质谱联用技术（LC-MS）：
是基于HPLC的高分离能力与MS的高灵敏度和极强的专属性的分离检测技术。
它具有分析围广、分离能力强、检测限低、分析时间短和自动化程度高等特点，已成为农药残留分析的重要方法之一[19]。
如今，LC-MS已广泛应用于各种分析检测中，如：
尿中的河豚毒素[20]、舒喘宁[21]和血液中的安非他明[22]等痕量残留的分析。
LC-MS也成为发达国家检测微量极性农药的检测手段。
在多农残分析中，LC-MS技术通常使用四级质量分析器。
1.3丙溴磷的理化特性
中文通用名：
丙溴磷
英文通用名：
Profenofos；
化学名称：
O-乙基-S-丙基-O-（4-溴-2-氯苯基）硫代磷酸酯；
分子式：
C11H15BrClO3PS;
分子量：
373.6；
化学结构如图1.1
图1.1 丙溴磷化学结构
理化性质性状：
丙溴磷纯品为无色透明液体，工业品原药为淡黄色至黄褐色液体，能溶于大多数有机溶剂。
沸点100℃/1.80Pa，蒸气压1.24×
10－4Pa（25℃），密度1.455（20℃），KowlogP=4.44，25℃在水中的溶解度为28mg/L，与大多有机溶剂混溶，中性和微酸条件下比较稳定，碱性环境中不稳定。
毒性：
无慢性毒性，无致癌、致畸、致突变作用，对皮肤无刺激作用，对鱼、鸟、蜜蜂有毒。
大鼠急性经口LD50为358mg/kg，大鼠急性经皮LD50约3300mg/kg；
LC50（96h，mg/L）虹鳟鱼0.08，十字鲤鱼0.09，蓝鳃太阳鱼0.3；
LC50（8d，mg/L）北美鹌鹑70～200，日本鹌鹑>
1000，野鸭150～162。
ADI为0.01mg/kg.bw/day。
作用对象：
施用剂量以有效成分计，对刺吸式昆虫和螨类为16-32克/亩，对咀嚼式昆虫为30-80克/亩，对抗性棉铃虫有特效，使用量为30-50克/亩制剂。
作用机理：
属三元不对称的非吸性广谱杀虫剂，有触杀和胃毒作用，能防治棉花、蔬菜、果树等害虫和螨类。
1.4本文研究的目的和意义
水稻是世界第一大粮食作物，丙溴磷能够防治稻纵卷叶螟、稻飞虱等水稻害虫，是水稻上常用的一种杀虫剂；
然而农药大量的应用，也产生了农药残留问题，间接影响食品安全和威胁人们的健康。
本文建立了丙溴磷在水稻和土壤中残留的分析方法，方法准确，快速，能满足水稻和土壤中的丙溴磷残留的分析测定。
这为监测丙溴磷在水稻上的残留提供了方法依据，也能为国家制定丙溴磷在粮食作物和食品中残留分析方法提供参考；
本文还应用建立的分析方法，将从田间采集的水稻和土壤的残留动态样品进行了分析，可以为丙溴磷的合理应用提供依据。
2.丙溴磷在水稻和土壤分析方法的建立
2.1仪器与材料
2.1.1仪器设备
Agilent7890型气相色谱仪配FPD检测器；
真空旋转蒸发仪，亚荣RE-2000A型；
VORTEXGENIE涡旋混合仪；
超声波清洗器，KQ500B型；
台式高速离心机，湘仪TG-16WS型；
高速分散机，ULTERA-TURRAXT25BASIC型；
2.1.2实验试剂
提取用乙腈、氯化钠、丙酮、无水硫酸镁均为分析纯。
丙溴磷标准溶液，购于由国家标准物中心。
2.2方法
2.2.1标准溶液的配制
用丙酮做溶剂，将100mg/L的丙溴磷标准溶液分别稀释成10mg/L、2mg/L、1mg/L、0.5mg/L、0.05mg/L的系列标准品溶液。
2.2.2样品前处理方法
2.2.2.1土壤
准确称取去除小石块等杂物的土壤样品10g于50mL离心管中，加入20mL乙腈，剧烈振荡后，在漩涡混合仪漩涡提取2min；
将3gNacl加入离心管中剧烈震荡30s，7000r/min下离心3min。
取10mL上清液，在旋转蒸发仪旋蒸近干后用丙酮定容至1mL，过0.45μm滤膜后待测。
2.2.2.2稻米
将稻米在高速分散机粉碎后，准确称取10g于50mL离心管中，加入20mL乙腈剧烈振荡后，在漩涡混合仪漩涡提取2min；
以7000r/min速度离心3min。
2.2.2.3水稻植株
称取剪成1-2cm的水稻植株10g于100mL烧杯中，加入50mL乙腈，在高速分散机上匀浆3min；
将提取液过滤于底部有5-7gNaCl的具塞量筒中，剧烈震荡具塞量筒1min，室温下静置15min。
抽取25ml上清液，在在旋转蒸发仪旋蒸近干后用丙酮定容至1mL，过0.45μm滤膜后待测。
2.2.2.4稻壳
称取稻米脱壳后的稻壳10g于100mL烧杯中，加入50mL乙腈，在高速分散机上匀浆3min，将提取液过滤，然后抽取25ml过滤后的提取液在旋转蒸发仪旋蒸近干后用丙酮定容至1mL，过0.45μm滤膜后待测。
2.3检测方法
应用Agilent7890型气相色谱仪，FPD检测器检测。
气相色谱条件如下：
色谱柱：
DB-17，0.53mm×
30m，1μm；
载气：
N2，1ml/min；
H2＝75ml/min；
Air=100ml/min；
补充气：
N2，50mL/min；
进样口：
220℃；
检测器：
250℃；
进样量：
1μL
柱温箱程序升温：
初始温度70℃，保持1min，20℃/min速度升温至250℃，保持15min。
2.4结果
2.4.1 线性
将2.2.1配制的5个标准溶液在2.3的条件下检测。
以Y峰面积对X样浓度（mg/kg）做图，得到丙溴磷标准曲线，得到线性方程：
y=2660.4x-549.62，R2=0.9991，满足农药残留检测的要求。
标准曲线如图2.1
2.1 丙溴磷标准曲线图
2.4.2准确度与精密度
方法的准确度以添加回收率表示；
方法的精密度以添加回收实验回收率的变异系数来表示。
按照2.2.2的样品处理方法添加不同浓度丙溴磷标准溶液于空白土壤、、水稻植株、稻米及水稻壳（0.01mg/kg、0.1mg/kg、1mg/kg）中，每个浓度重复5次，进行添加回收率试验。
结果见表2.1。
结果表明：
丙溴磷在土壤中平均回收率为94.7～101.2%，变异系数为6.2～11.0％；
表2.2丙溴磷在土壤、稻米、稻杆和稻壳的添加回收率
样品处理
添加浓度（mg/kg）
回收率（%）
平均回收率（%）
变异系数（C.V）（%）
1
2
3
4
5
土壤
0.01
99.7
107.2
103.9
104.2
91.2
101.2
6.2
0.1
106.9
86.0
82.9
96.1
101.6
94.7
10.7
100.8
88.8
114.3
91.6
90.2
97.1
11.0
水稻植株
93.5
86.2
83.7
104.9
91.1
91.9
8.1
84.8
80.9
95.5
90.9
108.1
92.1
11.5
88.4
104.0
80.5
87.7
9.5
水稻壳
89.0
84.5
77.4
98.1
88.9
8.2
74.9
85.3
80.0
74.2
81.2
9.0
87.1
77.1
76.2
79.6
81.7
80.3
5.4
稻米
123.2
115.3
114.4
101.3
109.2
112.7
7.2
117.7
114.5
117.8
105.3
112.0
5.8
98.6
96.3
96.6
83.9
98.0
6.4
2.4.3 灵敏度
方法的灵敏度以最低检出浓度（LOQ）和最小检出量（LOD）表示。
以添加回收实验的最低添加浓度作为方法的LOQ，丙溴磷在土壤、、稻米、水稻植株和稻壳中最低检出浓度均为0.01mg/kg。
以检测时仪器产生3倍噪音时测的丙溴磷的量作为方法的LOD，经测得方法的LOD为5×
10-11g。
3讨论
3.1 提取溶剂的选择
选择土壤为基质，以0.1mg/kg为添加浓度，选择石油醚，乙酸乙酯，丙酮，乙腈4种溶剂作为提取溶剂，按照2.2.2.1进行样品前处理，按照2.3.2进行检测。
结果如表2.2所示，由表2.2可知乙腈的添加回收率最高，故选择乙腈作为提取溶剂。
表3.1种溶剂的添加回收率
溶剂
石油醚
乙酸乙酯
丙酮
乙腈
平均回收率/%（n=5）
30.4
58.7
68.7
3.2 提取方式
常用的提取方式有振荡提取、索氏提取，液液萃取，超声波提取，超临界萃取等方式，这些方式消耗的大量的溶剂，并且时间较长，本方法借鉴QuEChERS方法，按照样品量与提取溶剂1:
1的比例提取，大大缩短了提取时间也节省了大量的溶剂，并且准确度，精密度，灵敏度均符合农药残留分析的要求。
该方法提高了效率，速度快，可以作为用来快速分析水稻和土壤中丙溴磷的分析。
3.3分离
这里说的分离是指提取液中水相和有机相中的分离。
土壤由于采集于田间，含有一定的水分，水稻植株也含有水分；
提取液中含有水分，会对检测产生影响，故要除去水分。
本方法用盐析的方法，并结合离心和静置分层使提取液中的水相和有机相分离，消除了水分对检测的影响。
3.4检测方法
丙溴磷属于有机磷类农药，由分子结构可知含有磷原子，并
升级会员 