南京理工大学
硕士学位论文
土壤中农药残留的分析方法及应用研究
姓名：蒋慧
申请学位级别：硕士
专业：环境工程
指导教师：王正萍
20040701
硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究土壤中农药残留的分析方法及应用研究
摘要：本课题研究的是一种快速测定土壤中农药残留的新方法及其应用。实验采用薄层层析、土壤柱层析结合固体直接进样法研究了滴滴涕在土壤中的迁移性和溴氰菊酯在土壤中的移动和降解。固体直接进样法无需使用溶剂提取，并且可以免去净化浓缩，直接用土壤样品进样分析。实验从固体直接进样法的重复性、准确度、解吸温度、解吸率、进样１２１升温方式等几个方面对该方法进行了研究，确定了实验的最佳条件，采用外标法进行定量分析；在对滴滴涕和溴氰菊酯在土壤中移动性的研究中，采用了薄层层析和土壤柱两种方法，结果得出滴滴涕在中性土壤当中属于一级难移动农药，在非中性的条件下，移动性有所增强；溴氰菊酯在中性土壤中移动性最弱，属于二级不易移动农药，非中性条件下，Ｒｆ随着ｐＨ的降低而有所降低；溴氰菊酯在土壤中降解符合一级降解模式，方程为Ｃ＝１９５９ｅ－００９”，降解的半衰期为７１天。
关键词：农药残留分析方法迁移降解
硕上论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究
Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｐｅｓｔｉｃｉｄｅｒｅｓｉｄｕｅｓｉｎｔｈｅ
ｓｏｉｌａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｅｗａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｐｅｓｔｉｃｉｄｅｒｅｓｉｄｕｅｓｉｎｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄＴｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｂａｓｅｄｏｎａｎｏｖｅｌｄｉｒｅｃｔｓａｍｐｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｃａｌｌｅｄＣｈｒｏｍａｔＰｒｏｂｅｔｈａｔｅｎａｂｌｅｓｅｘｔｒａｃｔ—ｆｌｅｅｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｉｎｔｏＧＣＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄＴｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｉｓｗｉｔｈｉｎｌ５％～５５％Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｒｅｃｏｖｅｒｙｉｓｗｉｔｈｉｎ８０％～１１０％ＴｈｅｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒａｂｉｌｉｔｙｏｆＤＤＴ，ｄｅｌｔａｍｅｔｈｒｉｎａｎｄｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｄｅｌｔａｍｅｔｈｒｉｎｉｎｔｈｅｓｏｉｌＣｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｎｏｎ—ｎｅｕｔｒａｌｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒａｂｉｌｉｔｙｏｆＤＤＴａｎｄｄｅｌｔａｍｅｔｈｒｉｎｉｎｎｅｕｔｒａｌｓｏｉｌｉｓｔｈｅｗｅａｋｅｓｔＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＲｆ，ｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒａｂｉｌｉｔｙｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＤＤＴｉｓＩｇｒａｄｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｄｅ｜ｔａｍｅｔｈｒｉｎｉｓＩＩｇｒａｄｅＴｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｄｅｌｔａｍｅｔｈｒｉｎｉｎｔｈｅｓｏｉｌｉｓＣ＝１９５．９ｅ－０，０９７９ｔＴｈｅｈａｌｆ－ｌｉｆｅｏｆｄｅｌｔａｍｅｔｈｒｉｎｉｓａｂｏｕｔ７ｌｄ
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Ⅱ
Ｙ６２４６９７
声明
本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历面使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。
研究生签名：盘茔：．２∞牛年）月，６日
学位论文使用授权声明
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研究生签名：ｉ茎姿：２。嘶年７月，占日
硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究１引言
１．１研究背景
１１１农药的发展和使用
农药的发展经历了天然药物时代、无机合成农药时代、有机合成农药时代三个部分。２０世纪４０年代出现了大量的有机合成农药，它们具有类型多、药效高、应用范围广等优点，这使得无机农药无法与之抗衡而用量锐减，促使农药进入了有机合成的时代。在这个时代早期，有机氯、有机磷和氨基甲酸甲酯是杀虫剂的三大支柱，它们在防治农业和卫生害虫方面起过极其重要的作用，其中ＤＤＴ是我国自６０年代起使用最频繁的有机氯农药之一，至１９８２年停产、停用，累计使朋ＤＤＴ原粉达５０万吨，平均每亩地投放０５千克；接着有机农药开始向高效化发展，新农药的开发朝着高效、低污染、低毒的方向发展，７０年代开发出的拟除虫菊酯类农药就是在天然的除虫菊酯的基础上发展起来的，并且，随着国内外对农药引起的环境污染问题高度重视，不断淘汰对环境有害的农药，逐步推广低毒无害或生物农药【１１。
目前全世界化学农药约１４０００多种，常用的４０种左右口ｌ。我国依靠自已的力量建立起１６０多种原药的生产设备，目前拥有每年５０万吨的生产能力，居世界第二位ｆ３１。５０年代初我国农药使用量较少，品种主要是砷酸铅，氟化钠等无机杀虫剂，有机汞类杀菌剂。但是由于该类农药毒性高，性质稳定，在土壤中残留时间长，我国在２０世纪７０年代初便不再使用。到了２０世纪６０～８０年代初，有机氯农药的生产和使用量一直占我国农药总产量的一半以上，随着该类农药大量使用带来的不良影响日益严重，１９８３年后又被有机磷、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类农药所取代。目前，我国使用的农药仍以杀虫剂为主，占总用量的６８％，其中有机磷杀虫剂占整个杀虫剂总用量的７０％以上。杀菌剂和除草剂的用量占总用量的１８７％和１２５％１４１．
在人类的经济活动中，农药很早就被用作保护农作物和防治病虫害的工具，毫无疑问，农药在人类经济，特别是农业经济的发展中起着十分重要的作用。从２０世纪４０年代起，随着首例合成农药ＤＤＴ的问世，各类农药迅速在世界范围内推广应瑁。据统计，世界农作物的病虫草害．约有５０多种真菌，１８００种杂草和１５００种线虫，使世界粮食减产５０％１４１。因此，农药在防治病虫草害，保证农作物高产稳产方面起着十分重要的作用。农药的使用可使全球３０％～４０％的粮食作物免遭损失【”。据估计，到２０２０年，世界粮食需求量将由２０００年的１９０４亿吨增长至２４８７亿吨，但耕地的面积却是有减无增，而全世界每年因受病虫草害而减少的粮食产量，约占粮食总量的３０ｖ，左右１６ｌ。中国平均每年发
硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究生病虫害约２７～２８亿亩次，施用农药的防治面积为２３亿亩次左右，挽回粮食损失０２亿吨ｔ０３亿吨，棉花６０万吨～７０万吨ｆ７】ｏ由此可见，如果停止使用农药等化学品，全世界人口的温饱问题将会受到严重的威胁。
１１．２农药污染的危害性
农药的使用是农业生产上的一次飞跃，但正如任何事物都有其两面性一样，农药的使用也带来了许多环境问题，如农药污染、农药残留等等的阿题【”。农药的一大危害性就是它的“三致”作用，即致畸、致癌、致突变，对人体健康和动植物有着特殊的危害作用。更有许多农药在土壤中积累残留，造成土壤质量恶化，危害农作物生长，造成减产：还有可能通过食物链影响人体健康【”。
近几年来我国高毒农药的频繁使用，引发了许多问题的产生：农药中毒事故，１９９２１９９６年问我国就发生农药中毒２４７３４９例，死亡２４６１２人，我国每年因农药中毒的人数己占世界同类中毒伤亡事故的５０％ｔ９１…。据统计，近十年来，我国平均每年有ｌｏ万人发生中毒事故，死亡约１万人【１１￣１２１。
最早发现农药长期危害的是美国女作家雷切尔．卡尔逊女士，在她１９６２年出版的《寂静的春天》一书中，首次揭露了农药对人体的损害，该书第一次把滥用ＤＤＴ等长效有机氯杀虫剂造成的环境污染、生态破坏的大量触目惊心的事实系统地揭露出来，引起了整个社会的震动。ＤＤＴ能够被植物所吸收，再通过食物链富集和放大，而且它是一种脂溶性很强的有机物，因而很容易积累在人体脂肪、肝脏、肾脏等部位。并且不易排出体外，而是不断的在人体内蓄积，当人体内的ＤＤＴ达到２０ｍｇ／ｋｇ时，神经系统会发生障碍，达到５００ｍｇ／ｋｇ时，则可以致死，可见ＤＤＴ的污染对人类的健康存在着很大的潜在性威胁，而且对环境仍具有长期的危害１６”。
ＤＤＴ的原药当中包含有大约８０％的Ｐ’Ｐ’－ＤＤＴ和ｔ５％～２０％的０，Ｐ＇－ＤＤＴ，其结构式如下：ｏ，ｐ‘－ＤＤＴｎ＜拍一
ｃｌ——卜一ｃＩ
ｃＬ
ｐ．ｐ‘－ＤＤＴ
按我国毒性分级标准，ＤＤＴ为高毒性有机氯农药，由于其化学性质稳定，不易分解，降解半衰期长，在土壤中完全消失需要２０年之久，并且能够通过食物链向生物及人体内转移、蓄积，在８０年代初就已被禁用，但近年来的调查发２
硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究现，水体、土壤以及农畜产品中的ＤＤＴ污染普遍存在，以至ＤＤＴ残留量仍是我国农副产品进出口的必测项目之一。因此，开展有机氯农药残留分析污染过程以及在土壤中的迁移规律研究，己成为我国急待解决的重大环境和健康问题。１ｌ３农药对环境的污染
从人们认识到农药污染的严重性开始，人们较为关注的是作物、食品等与人类密切接触的东西，在一定程度上忽略了农药对环境的污染，而我国由于不重视土壤中的农药残留而导致大量出口的农副产品由于其种植地土壤中农药含量的超标而遭到拒绝。由此可见，环境中特别是土壤当中农药残留的研究也成为今后农药污染研究和控制的一个不可缺少的部分。
农药进入环境主要有三种途径：～是农药直接喷撤在土壤中，用于防治地下害虫、去除杂草；二是为防治病虫草害而喷洒于作物上的各类农药，其中至少会有５６％的农药落入土壤当中；三是在喷雾和喷粉使用农药时，部分农药弥漫于大气中，并随着气流和风迁移，散布到环境的各个角落，曾经有人计算过，６０年代欧洲北海每年从大气中沉降的ＤＤＴ高达３００万吨之多。对于半衰期很长的ＤＤＴ，其分布几乎遍布了世界的每一个角落，在有机氯大量使用的年代，一些著名河流，如密西西比河、莱茵河、多瑙河等的河水中都曾检测到岭／Ｌ级的ＤＤＴ以及代谢产物；美国等发达国家是最早经停止使用ＤＤＴ的国家之一，但到目前为止，水中仍然检测到它的存在；在印度东部的孟加拉邦和比哈尔邦喷洒ＤＤＴ近半个世纪后，每升地下水中的ＤＤＴ含量仍然比安全含量高出几千倍１６｛）１：在我国，很多大型的水域也经常检测到ＤＤＴ的存在，如长江流域、北京的官厅水库、北京永定河、厦门的闽江等流水体系都检测到ＤＤＴ的存在１６”。ＤＤＴ不仅仅存在于自然界的水体当中，有时甚至在饮用水当中也能发现它的存在。
１．２国内外研究情况
ｌ２．１农药在土壤中的行为研究
ｌ２ｌｌ农药在土壤中的扩散与吸附
农药在土壤中的扩散有两种形式：一种是由于农药分子的不规则运动而使农药迁移的过程；而另一种则是由于外力发生的结果：土壤中的农药在流动水或在重力作用下向下渗滤，并在土壤中逐层分布。后～种形式是土壤中农药扩散的主要模式。这个过程与吸附、降解和挥发等过程密切相关。农药在土壤中的主要吸附模式有以下几种：分子吸附模式、氢键吸附模式、不可逆交换吸附模式、质子化吸附模式和吸附分解模式【１３１。土壤对农药的吸附随着有机质的增加和含水量的减少而增加的。这是因为当有机质含量增加时。它的吸附位也相
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＿‘｝＝壤中农药残留的分析方法及应用研究
应的增加、从而增大对农药的吸附【”】。周风帆等研究了多效唑在黄棕壤、红壤水稻土和黑土一ｐ的吸附，结果发现吸附率随着有机质含量的增加而增加ｍ】。刘维屏研究了利谷隆在四种上壤中的吸附，也发现有机质含量越高的土壤中农药的吸附量越大，含水量的多少影响农药的吸附是由于水是极性分子，能与农药竞争土壤中的吸附位，所以当土壤中的含水量减少时，就有更多的农药被吸附【“１。此外，农药的性质也是影响土壤吸附性的重要原因，ＤＤＴ、拟除虫菊酯等脂溶性农药易发生有机质吸附和粘土吸附，水溶性农药如甲磺隆等除草剂则容易在土壤中下渗而不易被土壤所吸附。
１．２．１．２农药在土壤中的迁移
农药进入士壤后，受到重力、水流、机械耕作等影响会发生迁移作用，自有人类活动．茏其是近代工业高速发展以来，这种活动已被显著的加速，而随着农药的发展，把许多自然界原来没有的化合物释放到环境中，ＤＤＴ的大量使用，已几乎使得地理环境的每一个角落都染上了它的足迹，在它的使用过程中，ＤＤＴ以有机胶体溶液、悬浮物、浆糊物等形式进入环境系统，以散布形式施用的ＤＤＴ其有效作用部分大约只有总使用量的ｌＯ％～２０％，而８０％～９０％则分散于大气和土壤，大气和土壤中的ＤＤＴ又进一步在环境中迁移，造成更大范围的污染，目前发现在人迹罕至的南极地区的企鹅以及北极爱斯基摩人的体内已经检测到ＤＤＴ的踪迹｛６…。由此可见ＤＤＴ的环境行为也是环境化学不容忽视的研究热点。此外，对于新开发出的高效、低毒、半衰期短的农药如拟除虫菊酯类在环境中的迂移和转化也应当予以重视，以便对其污染状况做出正确的评价。
农药在土壤中的移动性决定了它在土壤层剖面中的分布情况和它污染地下水的可能性。一般来说，水溶性的农药如灭线磷容易在土壤剖面中下渗，而脂溶性的农药如ＤＤＴ和拟除虫菊酯类由于会和土壤中的粘粒和有机质发生吸附作用，所以不易在土壤中产生移动而主要分布在土壤的表层或施药层内。
１，２．１．：｛农药残留在土壤中的降解
农药进入一ｔ壤后经受一系列物理、物理化学、化学和生物化学反应而使其数量和毒性不断有所下降，这一过程称之为降解。农药在土壤中的降解主要包括光解、化学降解和微生物降解，这些降解往往是在土壤中共同起作用来消除土壤污染。在这些降解过程中，农药的结构会不断的发生变化，总的趋势是简单化和无毒化，有的最终生成简单的无机化合物，但是也有很多农药半衰期虽然很短，但是其降解产物的毒性却大于原药的毒性。
农药降解的速度与农药的稳定性有很大的关系，主要是光稳定性、化学稳定性、微生物稳定性，其中光稳定性是判断农药稳定性的一个重要指标，例如
４
硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究有机氯农药对光比较稳定，这也是ＤＤＴ等农药在土壤中降解速度缓慢的主要原因之一一，一般ＤＤＴ在土壤中完全降解需要十几Ｎ－－－十年的时间；天然除虫菊酯光稳定性差，只能作为室内杀虫剂使用，而７０年代开发的拟除虫菊酯类农药则具有一定的光稳定性。可以作为大田农药使用，但是由于对光的稳定性不强，因此该类农药在光照的土壤当中的半衰期都比较短，通常在一个月内能够完全降解。
１２２农药残留的分析测定方法
１２２ｌ农药的提取和富集方法
土壤中的有机污染物含量往往较低，一般在ｍｇ／Ｌ唱甩的水平，有时甚至会低至ｎｇ／Ｌ，并且分散在各种基质中，要直接分析有～定的困难，因此需要采用物理或化学的方法。将有机污染物分离出来，达到富集的目的，便于随后的分析，这一过程便称为提取和富集。传统的方法有液液萃取、索氏提取等方法，此类方法提取效果较好，但是溶刻使用量大、周期长、易发生样品的污染和损失，并且后续的净化程序也比较复杂Ｉｌｓ］。随着仪器设备技术的发展，一些高效、快速的预处理方式应运而生。
１２２１１索氏提取法
索氏提取技术是～种传统的液一固相萃取方法。将样品放入索氏提取器套简中，在圆底烧瓶中加入提取剂，当加热烧瓶时，瓶内溶剂被蒸出的气体遇冷凝结成液滴连续不断地滴入索氏提取管中提取固体样品，是一种从固体样品中提取物质的有效方法。曾有报道用索氏提取法提取土壤中的有机磷农药毒死蜱ｆｌｇｌ、多环芳烃ｆ２０ｌ等等。ＤＤＴ常用的提取剂有：丙酮、正己烷、石油醚等等，溴氰菊酯类农药可用苯、乙腈、石油醚等作为提取剂。
ｌ２２ｌ２超声波萃取法
超声波提取方法的原理是利用超声空化作用，超声波产生巨大压力对固体样品直接反复冲击，其产生的微波与辐射力也起到了一种搅拌作用，使得固体样品不断与新鲜溶剂充分接触，从而使固体样品在溶剂中容易分散、乳化，加速了样品在溶剂中的溶解速度。由于方法简单且成本较低，在广泛使用有机氯农药时期，曾长期被用来提取土壤和植物中的有机污染物。该法简单易行，节约时间，可以同时进行多个样品的处理而不需要增加装置皿”。孟平蕊等ｆ２２Ｊ在研究酞酸酯（ＰＥｓ）在土壤中的残留情况时，分别用索氏提取和超声提取两种方法对比提取土壤中的痕量酞酸酯（ＰＥｓ），结果表明，索氏提取耗时长，空白值较高，对于ＰＥｓ浓度较低的土壤样品会造成较大的系统偏差，而超声提取不仅提取完全，而且空白值低，克服了索氏提取的缺点。杨丽莉、郑延慧等ｆ２１墚用
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超声波提取土壤中残留的ＤＤＴ，以丙酮：石油醚（１：１）为提取剂，提取效率较高，回收率在７７％～１００％之间。
ｌ２２１３超临界流体萃取法
超临界流体萃取法是２０世纪９０年代发展起来的一种新型而有效的分离提取技术，它是利用在一定的温度和压力下，超临界流体强大穿透力和高溶解度，快速地将提取物从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术【”１。超临界流体萃取能满足样品复杂性和稳定性的要求，可以分析痕量污染物，使用无毒气体，操作时不伤害人体和污染环境，可在线联用且可对污染物进行选择性萃取【２”。该法适用于土壤和生物样品的农药污染物的提取，其提取物可直接用于分析，从而可以免去浓缩过程。其主要缺点是超临界流体萃取仪价格昂贵，同时需要利用超临界流体作为提取剂，成本较高。国外超临界流体萃取已经很成功应用于环境样品中的各类污染物，如ＰＣＢ、ＰＡＨ和除草剂的提取陋２甜。
ｌ２２ｔ４微波萃取
微波萃取是在微波能的作用下，用有机溶剂将样品基体中的待测组分溶出的过程，以往微波预处理样品主要是用于无机分析，到２０世纪８０年代末期才渐渐扩展到有机分析口”。
微波萃取已应用于土壤沉积中的多环芳烃、农药残留、有机金属化合物、植物中有效成分以及生物样品中的残留的萃取测定。与传统的萃取法相比，该法具有所需有机溶剂体积小、快速、高效、可以同时处理多个样品的优点１２８Ｉ。１２．２ｌ５固相萃取（ＳＰＥ）
圃相萃取是一种试样预处理技术，由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来，从１９７８年出现一次性固相萃取商品柱算起，ＳＰＥ以其现代形式存在已有二十多年的历史。据统计，自其出现以来，～直以ｌｏ％的年增长率扩大其应用ｆ２９｜。固相萃取是液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来的【”１。圆相萃取是一种吸附剂摹取，根据液相色谱分离、解吸、浓缩等原理，使样品溶液混合物通过柱子后，样品中的待测组分保留在柱中，而其它组分随溶液流出，再选择合适的溶剂将保留在柱中的组分洗脱下来，从而达到分离、净化的目的ｐ”。图１２２．１为固相萃取柱的示意图。
固相萃取操作简便、快速，回收率高，还具有廉价、低毒的优势瞰】。固相摹取吸附被测组分稳定性好。可以很好地储存，适用于从痕量分析到工业大规模检测分析。但是，它不能用于萃取沸点高于溶剂脱附温度的不完全挥发性或非挥发性物质‘”ｌ。固相萃取比较常用的是水中污染物的处理．该法可在选择适当的萃取柱、洗脱液和其它优化条件后，使萃取、富集、净化一步完成。梁定
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鸿、葛江海等【”１采用ＣＩ。固相萃取法预处理富集，石油醚作为洗脱剂，用气相色谱法对水中的溴氰菊酯进行了测定，该方法简便，经济，节省了萃取剂的用量，减少了样品的用量和预处理时间，具有较好的灵敏度、准确度和精密度，最低检测浓度为０Ｊｒｔｇ／Ｌ，回收率达８３％以上。
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接头
图１．２．２１固相萃取柱
ｌ２２ｌ６固相微萃取法（ＳＰ）ｄＥ）
同相微萃取是在固相萃取的基础上发展起来的新的萃取分离技术。该装置主要由两部分组成：～是涂在ｌｃｍ长的熔融石英细丝表面的聚合物构成的萃取头，固定在不锈钢的活塞上：另一部分是手柄，不锈钢的活塞就安置在手柄里，可以推动萃取头进出手柄，整个装置形如一微量的进样器。平时萃取头收纳于摹取头鞘内，可以不经任何洗脱直接进入气相色谱汽化室．再探出萃取头。被萃取物在汽化室内解吸附后，靠流动相将其导入色谱柱，完成提取、分离、浓缩的全过程。蛔相微萃取的原理与ＳＰＥ不同。不是将待测物全部萃取出来，其原理是建立在待测物在固定相和水相之间达成平衡分配的基础上【”１３“。固相微萃取无需溶剂洗脱，不会造成二次污染，操作简单、快速，所以一经出现就得到了迅速的发展【”～”】。图１．２，２２为固相微萃取装置。
手橘
革职器
萃驭头
样品瓶
图１．２２２固相徽苹取柱
ｌ２．２２样品的净化
所谓净化，是根据试样提取液中被测组分或其他组分的物理、化学性质，
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利用各种分离方法或技术，把被测组分从样品提取波中分离出来，当只要求分析环境样品中某一类有机污染物时，多采用净化这种处理方式。或者当待测组分从基质中提取出来时，不可避免地还会有其他有机化合物，它们的存在会干扰甚至严重干扰被测组分的定性或定量分析。因此需要采用相应的分离方法与技术，将这些组分除去。目前常用的方法有液液分配法，吸附柱层析法和固相萃取法等等。
液液分配法是利用待测农药与干扰杂质在两种互不相溶的溶剂当中，溶解度差异而达到分离目的的净化方法，通常的溶剂有：浓硫酸、乙腈一石油醚，二甲基甲酰胺一石油醚、丙酮～正己烷、二氯甲烷一水等等：吸附柱层析法是在玻璃柱中加入一种或几种吸附剂，待测样品提取液加到柱中后，用淋洗液洗脱，根据吸附剂对农药与干扰杂质的吸附能力不同，达到分离的目的，常用的吸附剂有：弗罗里硅土、氧化铝、硅胶、硅藻土、石墨及树脂等等；固相萃取法除了可以用于提取，也是一种高效的净化方法，在２０世纪７０年代后期，微型柱（小柱）被应用于农药残留检测工作，它能净化和富集分析样品，提高色谱分辨率及分析效果。保护色谱柱。曾有报道利用固相萃取净化气相色谱法快速测定土壤中的氯氰菊酯残留，克服了传统的柱层析净化法的费时、费力和费溶剂，实验结果令人满意１３１Ｉ。
ｌ２２３样品的浓缩
浓缩是农药残留检测的重要步骤之一，尤其对高效低剂量农药，常用的浓缩方法有四种：
（１）自然挥干法：将待测的溶液置于室温下，在通风橱中通风条件下，使溶剂自然挥发，此法速度较慢，但对于如石油醚（３０℃～６０℃）、丙酮、二氯甲烷等作溶剂的提取液比较有效。
（２）气体吹千法：采用干燥空气或氮气，使溶剂挥发浓缩的方法。对于易氧化的农药应采用氮气。此法适用于不易挥发、蒸汽压较低的农药。
（３）Ｋ－Ｄ浓缩器浓缩法：采用Ｋ－Ｄ浓缩装置进行减压蒸馏浓缩的方法。此法简便。农药不易损失．是较普遍采用的方法，但对于如甲醇、甲苯等沸点较高的溶剂，则速度慢、效果差，不宜采用。
（４）旋转蒸发法：在减压、加温、旋转条件下浓缩溶剂的方法。此法浓缩速度快，农药不易损失，简便，是较常用的方法。对蒸汽压高的农药，使用时应注意温度条件不能过高，否则易造成农药的损失。
硕上论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究１．２．２４检测方法
１２２４１气相色谱法（ＧＣ）
气相色谱法是一种高效、灵敏、快速的分离分析方法，可以同时分离分析多种组分，而且样品用量少，应用范围较广。气相色谱有很多种不同的检测器，常用的检测器有热导检测器＜Ｔｃ：Ｄ）、火焰离子化检测器（ＦＤ）、屯子捕获检测器（ＥＣＤ）、氮磷检测器（ＮＰＤ）、火焰光度检测器（ＦＰＤ）等等。不同检测器对不同的化台物其响应特性是不同的，检测器的选择直接关系到实验的准确性。对于ＤＤＴ、溴氰菊酯这类含卤素的农药可以采用ＥＣＤ这种对强电负性元素响应值高的检测器，两对于含磷、氮的农药则可以采用ＮＰＤ作为检测器。
从在２０世纪８０年代起，国外就有７０％农药残留量的分析使用的是气相色谱法。到了９０年代，随着气相色谱分析技术的不断提高，农药残留量的分析从以往单个农药的检测，进入了多种农药的多残留分析的新阶段。如ＭａｎｕｅｌａＣｏｒｒｅｉａ等㈣人研究出利用Ｃ，－Ｃ电子捕获检测器法同时分离鉴别出白酒中２３种农药的检测方法。
随着分析仪器技术的发展，气相色谱仪己成为实验室常用的仪器，气相色谱法也成为农药定性、定量的重要手段之一，其特点是：应用范围广，农药的相对分子质量多数小于４００，沸点大多在气相色谱工作温度内；分离效能高，如分离化学结构相似的六六六、ＤＤＴ异构体及氯氰菊酯、溴氰菊酯等拟除虫菊酯类农药㈣‘４２】；分析速度快，快者只需几十秒、慢者几十分钟；灵敏度高，检测限可达ｒｔｇ／ｋｇ～ｎｇ／ｋｇ，能满足农药残留和污染监测的要求。
１２．２４２高效液相色谱法（｝Ⅱ’ＬＣ）
目前，高效液相色谱法已成为环境有机污染分析不可缺少的重要分析方法之一。目前，国内外有关应用高效液相色谱进行农药残留分析的研究报道非常多，高效液相色谱法是在经典液相色谱法的基础上发展起来的一种高效、高速、高灵敏度的液相色谱法，不仅可以分析大多数用气相色谱能分析的化合物，也可以分析沸点在５００４Ｃ以上，分子量在４５０以上的物质；高效液相色谱法用液体作流动相，品种多。选择范围广。秦署等１４３１采用高效液相色谱法测定土壤中的苯磺隆的残留量，ＭＹＫｈｕｈａｗａｒ等［，１４１在研究马拉硫磷在碱性条件下的水解规律时也用了ＨＰＬＣ法检测方法。
１２．２４３薄层色谱法（ＴＬＣ）
薄层色谱法是一神较为成熟的、应用广泛的微量快速检测方法，该方法是用适宜的溶剂提取农药．经纯化浓缩在薄层硅胶板上分离展开，显色后再与农药标准品比较其比移值（Ｒｆ）进行定性测定，定量测定可以采用薄层扫描仪进
硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究行。该方法的特点是快速、简便、经济，但其精确度不是太高，检出限通常为
０ｌ¨ｇ～ｏ０１¨ｇ。国内已经有研究人员采用该法测定蔬菜中的甲胺磷㈤、氧化乐果【４卅等农药；在国外，ＰａｕｌＲｉｃｈａｒｄｓ等【４７１测定有机磷农药中毒的老鼠的脑组织中的对氧磷、敌敌畏等农药。除此以外，薄层层析法还可以用于进行农药在土壤中的移动性的研究［４８－５０ｌ。
ｌ２．２４４联用技术
由一种分离手段与一种鉴定方法组成的联用技术，是当前仪器分析和分析仪器的发展方向之一。联用技术可以提高分析方法的灵敏度、准确度，增强对复杂混合物的分辨力，获得两种手段分别使用所不具有的功能，目前在色谱领域广泛采用的有气相色谱．质谱（ＧＣ．ＭＳ），液相色谱．质谱（ＬＣ．ＭＳ）。气相色谱一傅里叶红外光谱（ＧＣ．ＦＴＩＲ）等多种联用技术。在土壤样品分析中，ＧＣ．ＭＳ是最常用的联用技术，质谱仪相当于气相色谱的检测器，气相色谱是质谱仪的进样装置。ＧＣ．ＭＳ联用技术在样品的测定过程中，两种技术同时运作，操作条件，如载气的选择、色谱柱的选择、固定液的选择、迸样量的确定、柱温的确定等等，都需要通过试验选择同时适用于联用技术的最佳状态，以取得好的分析结果。ＧＣ—ＭＳ联用技术适用于挥发和半挥发性有机杀虫剂、除草剂等农药的残留分析，主要包括有机氯类、有机磷类、有机氮类、氨基甲酸酯类等化台物。Ｗｅｎｎｒｉｃｈ［５１１利厢加速溶剂萃取一ＳＰＭＥ与ＧＣ－ＭＳ联用检测土壤中的氯酚类化台物；ＨｅｍａｎｄｅｚＩ”ｌ等人也利用该法对土壤中的除草剂进行了定量测定。
ｌ２．２４５直接迸样技术
～般土壤样品都需要经过一系列的预处理过程才能送入仪器进行分析。这
不仅耗时，而且在每个步骤中都会有损失而使得灵敏度降低，因此，有必要发展一种简单的样品导入技术，美国Ｖａｒｉａｎ公司开发一种直接进样导入进样杆，又称色谱探针（ＣｈｒｏｍａｔｏＰｒｏｂｅ）。该进样杆通过特定的进样口，可将液体、固体待测物直接导入气相色谱当中，利用高温进行解吸．使得待测物在高温下解吸出来，色谱柱可以采用程序升温迸样，这种方法无需样品预处理，而且所要的样品量少，操作简单、快速｛”］。使用该直接迸样杆分析液体样品时，还可以实现大容量迸样，从而提高检出限。澳大利亚学者ｐｑ使用这种直接进样系统测定当地所特有的一种植物花粉囊中所分泌出来的油性物质。该直接进样装置克服了传统方法需要采集大量的花粉囊并进行大量预处理的费时、费力，大大缩短了时间，简化了操作。ＨｏｎｇｗｕＪｉｎｇ［”ｌ等运用脉冲火焰光度检测器和直接进样装置对食品中的农药进行分析，它是以直接进样装置取样进行气相色谱分析，运用脉冲火焰光度检测器检测为基础。ＤＳＩ．ＧＣ－ＰＦＰＤ的联合，利用ＤＳＩ装置实现了兔提取分析，使农药分析省去了净化和提取步骤，大大减少了分析时间，
ｌｏ
硕上论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究提高了灵敏度进而能进较大体积的浓缩液达到更低的检出限，如果将该方法应用于土壤中残留有机物的分析和测定，将可能大大简化操作，加快分析速度，从而开发出一种－陕速测定土壤中有机物残留的新方法。
１．３农药残留分析技术展望
农药作为对环境和食品的重要污染源之一。越来越受到公众关注，农药残留以及它在环境中的各种行为也是逐渐成为环境化学的研究热点，如本课题中所使用的ＤＤＴ是一种半衰期很长的农药，对环境造成了极大的污染，溴氰菊酯虽然半衰期短，但降解产物的数量和毒性却有所增加，跟踪它们在自然界的迁移和转化才能对它们的污染情况做出科学的评价，因此对残留分析技术也提出了新的要求。由于当今农药品种不断增加，人类对环境和食品的质量要求越来越高，关于多类型农药多残留，同类型多残留以及新的单个农药品种在各种各样分析样品中的分析方法都取得了重要的进展。近年来，在农药残留分析技术不断发展，样品的前处理技术不断简化，朝着省时、省力、廉价、减少溶剂、减少对环境的污染、微型化和自动化的方向发展ｐ６１。传统液液萃取、索氏提取法，由于耗时长、溶剂消耗大，已渐渐被新的方法所代替，如超临界流体萃取、固相萃取、微波萃取、固相微萃取等等；本课题所要采用直接进样技术，可以免去固体样品中有机污染物的提取、净化和浓缩等步骤，使操作步骤得到了极大的简化，同时又大大缩短了分析时间，是一种快速测定农药残留的方法；此外，由于待测组分越来越复杂，除了原来的几大类型的农药，新开发的农药有着各种各样的结构，因此对残留分析技术提出了更高的要求。
土壤中农药残留的分析方法及应刷研究２理论部分
２．１直接进样杆装置
直接进样杆装置是由美国瓦里安公司（Ｖａｒｉａｎ）所开发出来的一－种新的进样装置，与之牛日匹配的是瓦里安公司的１０７８和１０７９进样口，其英文名为ＤｉｒｅｃｔＳａｍｐｌｅＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，商品名为ＣｈｒｏｍａｔｏＰｒｏｂｅｔ”Ｉ。
图２１１展示的是该直接进样杆装置。该直接进样杆装置是专门为外径为１６ｍｍ，内径１２ｍｍ，长ｌＯｍｍ１５ｍｍ的微型玻璃试管所设计的，除此以外，Ｖａｒｉａｎｌ０７８的进样口还可以允许使用外径２５ｍｍ，内径ｌ９ｍｍ，长１５ｍｍ的较大样品瓶进样。微型玻璃试管的支承物表面覆盖有高温硅树脂漆或是高温硅钢，其作用是使表面钝化，能够承受高温而不发生分解等反应，从而不会对样品的检测产生‘Ｆ扰。该进样装置的密封性能也非常好，主要是依靠图２１Ｉ中所示的圆形密封陶来保持其良好的密封性。实验用的样品瓶可以被直接进样杆所托住，能够轻易的被移开。
实验时，ｉ叮以将一定量的液体试样或是固体样品注入或是倒入样品瓶中，进样前，先将进样口上密封螺丝帽拧下，然后迅速将进样杆插入，拧紧，按下开始键，即可完成整个进样过程。
图２ｌ１直接进样杆装置图
硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究２．２ＥＣＤ基本工作原理
电子捕获检测器（ＥＣＤ）是污染物测定中常用的一种高灵敏度、高选择性的检测器。选择性是指它只对电负性（亲电子）物质有信号，样品电负性越大，给出的信号越大，电负性强的化合物在电子捕获检测器捕获电子的机率是很高的，某些化合物对电子捕获机率可接近１００％。具有电负性很强的化合物每个分子可以捕获一个以上的电子，因此，这种检测器具有特别高的灵敏度。但不具有电负性的物质，由于不能捕获电子．故无信号输出。
电子捕获检测器对卤化物，含磷、硫的化合物，硝基化合物，多环芳烃，共轭羰基化合物，金属有机物，金属螯合物等电负性物质都有很高的灵敏度，其检出限可达ｌｏ。４９，ｍＬ。
载气（高纯氮）在置于检测器内放射源的Ｂ射线照射下发生电离。
Ｎ２一Ｎ２＋＋ｅ。
由此生成正离子和低能电子，并在恒定电场作用下产生离子电流即基流。当含有电负往很大原子（如卤素、Ｏ、Ｓ、Ｎ等）的样品组分进入检测器时，就会俘获上一反应产生的电子并放出能量。若以ＡＢ表示样品组分，则电子俘获反应为：
ＡＢ＋ｅ。一ＡＢ’＋Ｅ（能量）
由此产生的ＡＢ一又进一步与上一反应中产生的Ｎ２＋复合生成中性化合物。
ＡＢ一竹ｑ２＋一ＡＢ＋Ｎ２
由于以上第二个反应（电子俘获反应）两引起基流降低，既给出负信号而形成倒峰。组分浓度越大，则作为负信号的倒峰也越大吲。
２．３农药移动性的表示方法
农药在土壤中的移动性可以采用农药在薄板上的迁移值＆作为衡量标准［１７Ｉ。Ｒｆ是农药在薄板上的平均移动距离Ｚｐ（ｃｍ）与溶剂前沿Ｚｗ（ｃｍ）的比值，其分级标准如表２３１所示。
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Ｒｆ＝争
ｉ：土壤薄板分割段数（２３１）（２３２）
硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究
ｚｉ：第ｉ段到原点的平均距离（ｃｍ）
Ｚｗ：溶剂前沿移动距离（ｃｍ）
Ｍｉ：第ｉ段农药的含量（Ｏｇ）
表２
３１农药移动性分级标准Ｒｆ分级
ｌ级难移动农药２级不易移动农药
３级中等移动农药
４级可移动农药
５级极易移动农药２．４农药降解规律
农药进入土壤当中，会在光、水、微生物等一系列的作用下发生降解作用，主要的降解机制有物理降解、化学降解、微生物降解等等。ＤＤＴ在土壤中的降解以微生物降解为主，经过灭菌后的土壤中ＤＤＴ的浓度基本上不发生变化，ＤＤＴ降解后主要产生ＤＤＥ和ＤＤＤ，这两种化合物非常稳定，完全消失需要十年甚至更长的时间。溴氰菊酯属于拟除虫菊酯类农药，化学名称为ｆｓ）．ａ．氰基一３一苯氧基苄基一（１Ｒ，３Ｒ）．３．（２，２－二溴乙烯基），２，２．二甲基环丙烷羧酸酯，结构式如下州：
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溴氰菊酯的降解周期较短，它在自然界中的降解规律主要有三种：生物降解、光降解和水降解，其中生物降解和光降解是溴氰菊酯在环境中的主要化学行为之～，而水降解的过程主要发生在碱性土壤当中。溴氰菊酯光降解【卅的过程为：
１４
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硕士论文土壤中农药残留的分析方法及应用研究
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溴氰菊酯生物降解需要依靠土壤中的微生物、细菌等等，降解过程比较复杂，但其降解产物与光降解和水降解的产物基本相似，仅在原子排列系数上存在着差异【５７】。敬一
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硕士论文土壤中农药残醇的分析方法及应用研究３实验部分
３．１仪器和试剂
３Ｉ１仪器和装置
实验仪器和装置
ｖａｒｉａｎＣＰ３８００气相色谱仪，ＥＣＤ检测器
固体直接进样装置
微型玻璃试管
１０１Ａ．１Ｅ电热鼓风干燥箱
ＫＱ．１００ＤＢ型数控超声波清洗器
ＢＳ２２４Ｓ电子天平
精密ｐＨ试纸
容量瓶、移液管、层折缸等玻璃器皿
生产厂家
美国瓦里安公司
美国瓦里安公司
美国瓦里安公司
上海实验仪器厂有限公司
昆山市超声仪器有限公司
德国赛多刹斯仪器系统有限公司
３１２药品和试剂
药品和试剂生产厂家
丙酮．分析纯（已重蒸）
ＤＤＴ原药（纯度９７％～９９％）溴氰菊酯原药（纯度９７％～９９％）高纯Ｎ２（纯度＞９９９９９％）
风干土壤
南京化学试剂厂
扬州农药厂
扬州农药厂
上海ＢＯＣ气体工业有限公司采自南京郊区
３．２土壤的预处理
将采集到的土壤样品均匀地铺在薄膜或是白纸上，待半干时，将土块用玻璃棒压碎．挑去植物根、茎、石块等。在通风的地方风干后，用研钵磨碎，再用８０目筛子过筛，过筛后的土壤用棕色瓶贮存。
空白土壤的制各：将风干过筛后的土壤在马福炉中３５０＂（２烘烤三小时。３．３标准样品的配制
标准储备液的制备：准确称取１００ｍｇ农药原药，用重蒸过的丙酮作为溶剂溶解于ｌＯＯｍＬ的容量瓶中，配成１０００ｍｇｒＬ的储备液供使用；
标准使用液的制备；从１００，Ｏｍｇ／ｋ的储备液准确移取５ｍＬ，用丙酮稀释
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