第13卷增刊2001年3月
宁波高等专科学校学报
JOURNA L OF NING BO CO LLEGE
V ol.13(Sup)
M arch,2001池塘水中草甘膦残留检测方法的研究
楼正云Ξ 朱国念 吴慧明
(浙江大学农药与环境毒理研究所,杭州310029)
摘要 本文运用气相色谱法检测池塘水中草甘膦残留,通过阴离子柱(717强碱性阴离子,Cl-型)净化,
用三氟乙酸酐(TFAA)和三氟乙醇(TFE)衍生化反应,在毛细管柱PEG-2M(0.53mm×12m)上进行有效分
离后在EC D-63Ni检测器上检测,并对该方法的准确性和精密度进行了试验研究。该方法检测草甘膦
灵敏度高、精密度好,池塘水中草甘膦的最低检测浓度为1ppb,平均添加回收率0.05ppm为101.8%、0101ppm为103.0%、0.5ppm为97.2%,变异系数各为3.5%、4.9%、4.8%。
关键词 草甘膦 残留 衍生化反应 气相色谱法
1 前 言
近几年来,在南方大部分地区的水域杂草蔓延迅速。如空心莲子草是当前水域的恶性杂草,生活力强、繁殖速度快,常导致河道、渠道堵塞,池塘中水草丛生,严重影响了水上运输、农业生产、渔业养殖及公共卫生等,已到了非治理不可的地步。由于市场上现在还没有专用的水域除草剂,研制开发一种有效的专用水域除草剂己是市场的迫切需要。我们实验室为了解决这一问题承接了研制开发专用水域除草剂的课题。草甘膦由于对主要的一些水域恶性杂草(如空心莲子草)有较好的灭杀作用,因而成为研制水域除草剂的首选药剂。
草甘膦(G lyphosate,N-膦羧基甲基-甘氨酸)是一种高效、低毒、芽后茎叶处理的灭生性除草剂,有41%、10%的水剂。原药为非挥发性白色固体,大约230℃时熔化并伴有分解。25℃时水中溶解度为1.2%,不溶于一般有机溶剂。
草甘膦进入环境中会对生态环境产生一定的影响,为了解草甘膦在生态环境中的降解过程和对动植物的作用,研制水域除草剂实验提供一系列科学的数据,需要有一套高效、灵敏、简便的草甘膦残留检测分析方法。
从70年代以来,有关环境中草甘膦残留分析方法在国外已有较多报道,但国内尚无类似报导。但都认为草甘膦极性强、易溶于水,难溶于大多数有机溶剂,因此,从样品中提取及定量测定其残留很困难。目前气相色谱检测方法主要通过离子交换层析柱净化,二步或一步衍生化,用G C-EC D (或FPD)测定,如1977年农药分析手册采用两种不同离子交换层析柱净化和二步衍生,但其操作繁琐而又很费时,且在衍生化过程中采用的衍生化试剂是重氮甲烷,其是一种高毒、致癌性、易爆炸性化合物[2];1984年M oye和Deyrup报道了用三氟乙酰胺(MT BSTFA)进行一步衍生化反应,为了得到较高的衍生化产率,他们用饱和的磷酸乙醇浸泡玻璃器皿,但对于低浓度如50ug/kg及更低的草
Ξ现在浙江省农药检定所工作
甘膦却不理想[3];因而在1985年他俩把目光转移到三氟乙酸酐(TFAA )和三氟乙醇(TFE )上,发现这两种化合物不仅可以将草甘膦和AMPA 一步衍生化反应,而且衍生化产物对G C (EC D 或FPD )具有很高的相应值[4]。另一种是使用HP LC 进行柱前[5,6,7]或柱后[5]荧光标记衍生化,1979年[5,9]M oye 和Boning 改善了草甘膦的检测技术,他们用9-芴基甲基氯甲酸酯做草甘膦衍生化(分柱前和柱后)反应并用带荧光检测器的高效液相色谱仪检测。据报道,i 他们的方法已经可以检测农田土壤和水样中的草甘膦残留。1980年[5,10]M oye 和St.John 比较了柱前和柱后衍生化,种方法回收甜瓜中约0.1ppm 浓度的草甘膦,前者的回收率可达100%,后者则为70～96%。但是,草甘膦液相色谱检测还是存在着许多不足之处,如衍生化反应操作过程复杂,需要有多个泵,需要有高灵敏度的荧光检测器,而一般的实验室往往只有紫外检测器,很少有荧光检测器。我们通过参考国内外科技文献资料,利用现有实验设备,经过反复探索性实验,总结出一套气相色谱草甘膦残留检测分析技术。该方法设备要求不高,操作简便,灵敏度高,精确度好,准确可靠。
2 材料、方法与步骤
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 试剂:
99%草甘膦标准品,无水乙醇、盐酸、甲醇、氢氧化钾、氢氧化钠、三氟乙醇、碳酸氢铵、三氟乙酸酐(均为A.R.),氮气(99.999%),去离子水
717型强碱性阴离子树脂:无水乙醇浸泡12h 后用去离子水洗3-4次;再用2M 的HCl 浸泡12h ,然后用去离子水洗到中性;再用2M 的NaOH 浸泡12h ,用去离子水洗到中性;每磅树脂用13～15升1M 的NH 4HC O 3淋洗,然后用四倍体积的去离子水淋洗,保存于去离子水中。
2.1.2 仪器:
G C -9A 气相色谱仪(63Ni -EC D ,日本岛津公司),ZFQ85A 旋转蒸发器(上海医械专机厂),电热恒温水浴锅(上海医疗器械五厂),电子天平(0.0001g ,德国产),K Q -250E 型医用超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司),层析柱(2.0×20cm ),蛇形冷凝管。
2.2 方法与步骤
2.2.1 草甘膦衍生化反应重现性的测定
取5只50ml 圆底烧瓶,各加入5mg/Lg 草甘膦标样1ml ,浓缩至干,ii 衍生化反应后K -D 浓缩,乙酸乙酯定容至5ml ,气谱测定。
2.2.2 草甘膦标准曲线的制作
称取草甘膦标准品10.1mg ,用去离子水定容到100ml ,即为100ppm 母液。用去离子水配成011、0.2、0.5、1.0、5.0、10.0mg/L 标准液各10ml ,浓缩至干,衍生化反应后K -D 浓缩,乙酸乙酯定容至5ml ,气谱测定。
2.2.
3.池水中草甘膦添加回收率的测定
(1)添加标样:分别量取50ml 华家池水放入250ml 的圆底烧瓶,加入2.5、5、25mg/L 的草甘膦标样1ml ,混匀。设三个重复。
(2)过柱:装25ml 阴离子树脂,预平衡过程为先用100ml 的1MNH 4HC O 3淋洗,然后用300ml 去离子水淋洗。然后将样品移入阴离子柱,用100ml 去离子水淋洗,再用0.05M 的NH 4HC O 350ml 淋洗,弃掉所有淋洗液。最后用0.5M 的NH 4HC O 3400ml 淋洗,收集于圆底烧瓶中。
3
41楼正云、朱国念、吴慧明:池塘水中草甘膦残留检测方法的研究
(3)浓缩:将收集淋洗液在60℃减压浓缩至干,加50ml 左右的去离子水再浓缩,重复3～4次。(4)衍生化反应
每个样品先后加入2ml 三氟乙酸酐、1ml 三氟乙醇,移至100℃的油浴锅,衍生化反应1h 。反应结束后K-D 浓缩至干,乙酸乙酯定容5ml ,待测。
2.2.4 气相色谱检测条件:
色谱柱:PEG -2M (0.53mm ×15m ),柱温:150℃,汽化室温度:250℃,N 2流速:50ml/min ,进样量:1ul ,保留时间:3.5min 。
3 结果与分析
3.1 草甘膦衍生化反应的重现性
表1 草甘膦衍生化反应的重现性
样品
1#2#3#4#5#峰面积191123.2209902.5191056.6
196045.7210685.1峰面积平均值198762.2±10733.0
变异系数(C ?V )(%)
5.4图1 草甘膦标准曲线
由表1可知草甘膦经衍生化反应后,其产物
能被G C -EC D 所检测。且该衍生化反应重现性
较好,可以通过测定衍生化反应产物的含量来计
算草甘膦在样品中的含量。
3.2 标准曲线及线性范围
经气谱测定得直线方程:Y =71.2410X +
519256(r =0.9967),线性关系良好,见图2。由图
可知。草甘膦的线性范围可达102以上。
3.3 池水中草甘膦添加回收率的测定
按前述方法对华家池池塘水进行添加回收试
验,结果见表3。由表中平均回收率及变异系数可知,该方法的准确度与精密度较好,均符合农药
残留量分析的基本要求。前述方法中草甘膦的最小检测量为:1×10-12g ,池水中草甘膦的最低检出浓度为:1ug/L 。
4 结论
(1)检验结果表明,该方法的准确度与精密度较好,且线性关系达102以上,可保证分析结果的可靠性。
(2)该方法的灵敏度高,水中草甘膦最低检出浓度为1ug/L 。
(下转第141页)
4
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matography (HP LC )in alkaline condition.Sulfonyl chloride is used as derivatization agent.The derivation is detected by C 18reversed phase HP LC column and at 290nm with acetonitrile s odium acetate buffer (pH =7.2)as m obile phase.
K eyw ords T aurine ,Pre -column derivatization ,HP LC ,sulfonyl chloride (上接第144页)
(3)在国外有关草甘膦的残留一般是将草甘膦衍生化后通过带荧光检测器的液相色谱进行检测[3,4,5,6,7,8,9,10]。草甘膦衍生化过程以及产物的结构在国外的有关文献中有详细的报道。而本实验所得草甘膦衍生化产物经G C -MS 与红外光谱鉴定,所得产物化学结构与已报道文献符合。
表3 草甘膦在池水中平均添加回收率
样品添 加 浓 度(mg/L )
0.050.10.5
回收率(%)平均回收率(%)X ±S 变异系数C ?V %回收率(%)平均回收率(%)X ±S 变异系数C ?V %回收率(%)平均回收率(%)X ±S 变异系数
C ?V %
池水123101.598.5105.6101.8±3.6 3.5108.6
101.598.9103.0±5.0
4.998.690.4101.397.2±4.7 4.8
参考文献
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41朱慧、赵志红、施文蓉:应用单磺酰氯柱前衍生法测定食品中的牛磺酸