氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑
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二十世紀末，在我國農(nóng)藥生產(chǎn)種類中，殺蟲劑占了農(nóng)藥總產(chǎn)量的近70%，而在殺蟲劑總產(chǎn)量中，有機磷農(nóng)藥又占了近70%，有機磷農(nóng)藥在我國農(nóng)藥生產(chǎn)和使用中有著特殊的地位。
有機磷農(nóng)藥品種在結構上具有許多共性，主要分為五種結構類型：磷酸酯型如敵敵畏、久效磷等;硫代和二硫代磷酸酯型如對硫磷、樂果等;磷酰胺和硫代磷酰胺型如甲胺磷、棉安磷;焦磷酸酯型如治螟磷;膦酸酯和硫代膦酸酯型如敵百蟲、苯硫磷等。有機磷農(nóng)藥的性質(zhì)如下：
1.性質(zhì)不穩(wěn)定、易于分解：無論純品、制劑還是殘留于環(huán)境、作物介質(zhì)中的大多數(shù)有機磷農(nóng)藥都比較容易氧化、水解或降解，環(huán)境溫度、pH值、水分能影響這種過程。因此，在標準樣制備保存時，應注意標準溶液的穩(wěn)定性，一般配置0.5～1mg/mL溶液，放在冰箱中，低溫避光貯存，每6個月需要配一次。如果是稀釋液(0.5～1?g/mL)每2～3月配一次。
從毒理角度來看，由于有機磷農(nóng)藥在生物體內(nèi)往往會氧化成比原來農(nóng)藥毒性更大的化合物，因此，在有機磷農(nóng)藥的殘留分析中，應注意其有毒理學意義的氧化物的分析，如樂果和氧樂果、甲基對硫磷和甲基對氧磷等。
2.極性：有機磷農(nóng)藥的極性關系到提取溶劑、薄層色譜展開系統(tǒng)、氣相色譜柱的固定液選擇等。在不同的有機磷農(nóng)藥類別中，以磷酰胺型、膦酸酯型、磷酸酯型極性比較大;硫醇型有機磷農(nóng)藥極性一般強于硫酮型;甲基同系物強于乙基同系物。一種極性弱的有機磷農(nóng)藥(如辛硫磷、殺螟松)在提取時可以用弱極性溶劑(如石油醚)作為提取溶劑，以減少雜質(zhì)的干擾;在凈化柱上可以用弱極性溶劑進行淋洗;在薄層展開時，可以用弱極性溶劑系統(tǒng)進行展開;在氣相色譜選擇固定液時，可選用弱極性的固定液如DC-200，DEGA，OV-101。反之亦然。
3.膽堿酯酶的抑制力：由于不同有機磷農(nóng)藥對膽堿酯酶的抑制力不同，在薄層-酶抑制技術和目前應用廣泛的酶源速測技術中，不同農(nóng)藥、不同酶源表現(xiàn)出的檢出極限可差幾個數(shù)量級。
從有機磷農(nóng)藥的毒性、穩(wěn)定性及其對膽堿酯酶的抑制作用可以看出，有機磷農(nóng)藥對環(huán)境安全和人、畜健康的主要威脅在于其殘留的急性中毒等方面。因此，其殘留分析也較多地集中于水、果品、蔬菜、作物等食品或飼料的殘留分析。當然，土壤等環(huán)境介質(zhì)中的殘留研究也是很重要的。
氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑特點
1.氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑提取方法
農(nóng)藥殘留物的提取選擇提取溶劑時，根據(jù)相似相溶原理，極性農(nóng)藥選擇極性溶劑，非極性農(nóng)藥選擇非極性溶劑。
常用的混合提取溶劑有乙腈-石油醚、丙酮-石油醚、丙酮-正己烷、丙酮-苯、丙酮-二氯甲烷等，一般而言，混合溶劑作為有機磷農(nóng)藥的提取溶劑比單一溶劑效果好。
就提取方法而言，一般采用振蕩法、洗脫法(柱層析淋洗)、超聲波法、搗碎法等。由于某些有機磷農(nóng)藥的熱穩(wěn)定性較差，索氏提取法一般不宜采用。
脂肪含量較高(一般在2～10%)、含水量高的樣品(一般大于75%)，最好用一種與水混溶的溶劑進行提取，如乙腈、丙酮，然后再與一種有機溶劑進行液-液分配，如極性較弱的可用石油醚，極性較強的可用二氯甲烷。殘留農(nóng)藥含水量小于75%的樣品，可用含水35%的乙腈或丙酮(補足水分)提取，再用有機溶劑提取，這樣將乙睛或丙酮層棄去后，水溶性或極性的物質(zhì)便隨之去除，如脂肪含量不高的樣品(小于2%)，可以直接用中極性或弱極性溶劑提取后進行柱層析，不需經(jīng)過液-液分配。
高脂肪含量的樣品(脂肪含量2～10%)，可加入丙酮使脂肪顆粒沉淀，用玻璃纖維過濾后，濾液再用二氯甲烷或石油醚提取。如脂肪含量大于20%時，可用丙酮-甲基纖維素-甲酰胺(5:5:2)提取。
糖分含量高的樣品會使水和乙腈或丙酮層分開，使提取溶劑分層，可用加入部分水(加入25～35%水)或?qū)⒁揖虮訜岬姆椒ń鉀Q。
提取時樣品中加入無水硫酸鈉可有助于水溶性較強的化合物的釋出。
2.氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑凈化方法
這里主要介紹柱層析法。常見的層析柱有弗羅里硅土吸附柱層析、活性炭吸附柱層析、中性氧化鋁吸附柱層析、凝膠柱層析等。
⑴.弗羅里硅土吸附柱層析
弗羅里硅土吸附柱層析法是弱、中極性有機磷農(nóng)藥分析凈化時廣泛采用的一種凈化方法，淋洗液常采用一定量二氯甲烷的己烷溶液。采用乙酸乙酯-正己烷為淋洗液，對于對硫磷、乙硫磷、殺螟硫磷、二嗪農(nóng)、馬拉硫磷、亞胺硫磷、甲基對硫磷等多種有機磷農(nóng)藥的淋洗效果也很好。美國PAM柱(目前國際上常用的弗羅里硅土柱之一)，內(nèi)徑為2.2cm，柱內(nèi)填充約10cm高弗羅里硅土，上覆蓋一層1cm厚無水硫酸鈉，使用40～50mL石油醚預淋洗，然后按下面程序進行淋洗：200mL20%二氯甲烷-80%正己烷、200mL50%二氯甲烷-0.35%乙腈-49.65%正己烷、200mL50%二氯甲烷-1.5%乙腈-48.5%正己烷。
采用這種淋洗溶劑系統(tǒng)對分離測定含脂肪、油等雜質(zhì)的多種有機氯和有機磷農(nóng)藥效果都很好。
以下幾點應予注意：
?、?凡含硫醇(RSH)基團的有機磷農(nóng)藥在弗羅里硅土柱上易被氧化，因此如象甲拌磷、三硫磷等有機磷農(nóng)藥，用弗羅里硅土柱凈化時要損失20～80%。乙拌磷、內(nèi)吸磷也不可用此柱凈化，因在柱上可全部或大部氧化成亞砜，再進一步氧化成砜。同樣，一些亞砜類農(nóng)藥如豐索磷和砜吸磷可氧化成砜類，而牢固地被吸附在柱上，但在用水脫活的柱上，這些種情況可獲一定程度的改善。
?、?一些有機磷農(nóng)藥的氧化同系物如對氧磷、殺螟氧磷、馬拉氧磷、苯氧磷，以及樂果，在弗羅里硅土柱上可損失20～100%。
?、?高極性的磷酸酯型和膦酸酯型農(nóng)藥在弗羅里硅土柱上可被吸附，因此回收率低。
?、?活性炭吸附柱層析
活性炭柱在有機磷農(nóng)藥殘留量分析中用得較多，一般認為效果優(yōu)于弗羅里硅土柱?；钚蕴恐鶎ι氐奈搅軓?，但對脂肪、蠟質(zhì)的吸附不強，因此最好將活性炭和吸附脂肪、蠟質(zhì)較好的中性氧化鋁或弗羅里硅土混合裝柱，凈化效果會更好。
活性炭在使用前，一般要經(jīng)過一定的處理才能使用，具體的活性炭處理法如下：200g活性炭用500mL濃鹽酸調(diào)成漿狀，煮沸1h，并不斷攪拌，加人500mL水，攪拌后再煮沸30min～1h，放在布氏漏斗上，用水洗至中性，在130℃下烘干備用。
?、?中性氧化鋁吸附柱層析
中性氧化鋁是農(nóng)藥殘留分析中廣泛應用的一種吸附劑。其優(yōu)點是：價廉;吸附脂肪、蠟質(zhì)的效果不亞于弗羅里硅土;淋洗溶劑用量少;以及可去除樣品中存在的可溶于三氯甲烷的有機磷農(nóng)藥干擾物質(zhì)的特殊功效。中性氧化鋁的活化溫度不可超過528℃，否則就會使活性表面顯著減少，而且在高溫下活化的氧化鋁會有游離的堿，使中性氧化鋁變?yōu)閴A性，易引起農(nóng)藥的分解。使用前放在130℃下活化3～6小時，然后加入5～15%的水脫活。中性氧化鋁的吸附性能比弗羅里硅土強，因此不脫活的中性氧化鋁會使農(nóng)藥的回收率降低。中性氧化鋁易吸水，活化后的氧化鋁在密閉容器中可保持一周有效活性，過期使用應重新進行活化。
?、?凝膠柱層析法
凝膠柱層析法(簡稱GPC)廣泛應用于農(nóng)藥殘留分析的凈化。由于這種方法是根據(jù)化合物分子大小進行分離，因此，在農(nóng)藥殘留分析中主要用于去除樣品中色素、脂類等大分子化合物雜質(zhì)，從而與小分子農(nóng)藥分離達到凈化目的。
常用的凝膠如Bio-BeadsSX-2、Bio-BeadsSX-3等，淋洗劑用環(huán)己烷、甲苯、乙酸乙酯等。葡聚糖(Sphadex)作為有機磷農(nóng)藥的凈化柱也有應用，因大多數(shù)農(nóng)藥的分子量在200～400范圍，而植物中的干擾物質(zhì)分子量在500～900范圍內(nèi)(葉綠素為706，胡蘿卜素為536)。常用于有機磷農(nóng)藥凈化的葡聚糖為SphadexLH-20，其優(yōu)點是一根柱可長期連續(xù)使用。另外還有AmberliteXAD-2(多孔性芳香族聚合物珠)、PoraPakQ(甲基苯乙烯-二乙烯苯共聚物珠)等。
3.氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑方法
有機磷農(nóng)藥殘留的測定方法主要是氣相色譜法，應用的檢測器為氮磷檢測器(NPD)、火焰光度檢測器(FPD)以及質(zhì)譜檢測器(MSD)，根據(jù)化合物結構特點，也有用電子捕獲檢測器進行檢測的情況，例如殺螟硫磷、對硫磷、甲基對硫磷等。毒死蜱可以應用上述任何一種檢測器進行檢測。另外，有機磷農(nóng)藥測定方法還有高效液相色譜法和薄層色譜法。
⑴.氣相色譜法
在有機磷農(nóng)藥殘留量的氣相色譜測定中，如果被分離的物質(zhì)是極性化合物，則應選用極性固定液;如果被分離的物質(zhì)是非極性化合物，則選用非極性固定液。用強極性固定液的色譜柱時，出峰次序一般為極性小的化合物先出峰，極性強的化合物后出峰;用非極性固定液的色譜柱時，按沸點高低出峰，低沸點化合物先出峰。
氣相色譜儀配備電子捕獲檢測器(ECD)、火焰光度檢測器(FPD)、氮磷檢測器(NPD)，檢測有機磷農(nóng)藥殘留最小檢出量可達ng級水平。由于所有有機磷農(nóng)藥均含有磷元素，因此，一般而言，F(xiàn)PD和NPD比ECD更適于有機磷農(nóng)藥殘留量的檢測。前兩種檢測器具有不易污染，壽命比ECD長、選擇性較好，干擾小，可以在較高溫度下操作，線性范圍較寬，操作比較簡便等優(yōu)點。
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有機磷農(nóng)藥品種在結構上具有許多共性，主要分為五種結構類型：磷酸酯型如敵敵畏、久效磷等;硫代和二硫代磷酸酯型如對硫磷、樂果等;磷酰胺和硫代磷酰胺型如甲胺磷、棉安磷;焦磷酸酯型如治螟磷;膦酸酯和硫代膦酸酯型如敵百蟲、苯硫磷等。有機磷農(nóng)藥的性質(zhì)如下：
1.性質(zhì)不穩(wěn)定、易于分解：無論純品、制劑還是殘留于環(huán)境、作物介質(zhì)中的大多數(shù)有機磷農(nóng)藥都比較容易氧化、水解或降解，環(huán)境溫度、pH值、水分能影響這種過程。因此，在標準樣制備保存時，應注意標準溶液的穩(wěn)定性，一般配置0.5～1mg/mL溶液，放在冰箱中，低溫避光貯存，每6個月需要配一次。如果是稀釋液(0.5～1?g/mL)每2～3月配一次。
從毒理角度來看，由于有機磷農(nóng)藥在生物體內(nèi)往往會氧化成比原來農(nóng)藥毒性更大的化合物，因此，在有機磷農(nóng)藥的殘留分析中，應注意其有毒理學意義的氧化物的分析，如樂果和氧樂果、甲基對硫磷和甲基對氧磷等。
2.極性：有機磷農(nóng)藥的極性關系到提取溶劑、薄層色譜展開系統(tǒng)、氣相色譜柱的固定液選擇等。在不同的有機磷農(nóng)藥類別中，以磷酰胺型、膦酸酯型、磷酸酯型極性比較大;硫醇型有機磷農(nóng)藥極性一般強于硫酮型;甲基同系物強于乙基同系物。一種極性弱的有機磷農(nóng)藥(如辛硫磷、殺螟松)在提取時可以用弱極性溶劑(如石油醚)作為提取溶劑，以減少雜質(zhì)的干擾;在凈化柱上可以用弱極性溶劑進行淋洗;在薄層展開時，可以用弱極性溶劑系統(tǒng)進行展開;在氣相色譜選擇固定液時，可選用弱極性的固定液如DC-200，DEGA，OV-101。反之亦然。
3.膽堿酯酶的抑制力：由于不同有機磷農(nóng)藥對膽堿酯酶的抑制力不同，在薄層-酶抑制技術和目前應用廣泛的酶源速測技術中，不同農(nóng)藥、不同酶源表現(xiàn)出的檢出極限可差幾個數(shù)量級。
從有機磷農(nóng)藥的毒性、穩(wěn)定性及其對膽堿酯酶的抑制作用可以看出，有機磷農(nóng)藥對環(huán)境安全和人、畜健康的主要威脅在于其殘留的急性中毒等方面。因此，其殘留分析也較多地集中于水、果品、蔬菜、作物等食品或飼料的殘留分析。當然，土壤等環(huán)境介質(zhì)中的殘留研究也是很重要的。
氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑特點
1.氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑提取方法
農(nóng)藥殘留物的提取選擇提取溶劑時，根據(jù)相似相溶原理，極性農(nóng)藥選擇極性溶劑，非極性農(nóng)藥選擇非極性溶劑。
常用的混合提取溶劑有乙腈-石油醚、丙酮-石油醚、丙酮-正己烷、丙酮-苯、丙酮-二氯甲烷等，一般而言，混合溶劑作為有機磷農(nóng)藥的提取溶劑比單一溶劑效果好。
就提取方法而言，一般采用振蕩法、洗脫法(柱層析淋洗)、超聲波法、搗碎法等。由于某些有機磷農(nóng)藥的熱穩(wěn)定性較差，索氏提取法一般不宜采用。
脂肪含量較高(一般在2～10%)、含水量高的樣品(一般大于75%)，最好用一種與水混溶的溶劑進行提取，如乙腈、丙酮，然后再與一種有機溶劑進行液-液分配，如極性較弱的可用石油醚，極性較強的可用二氯甲烷。殘留農(nóng)藥含水量小于75%的樣品，可用含水35%的乙腈或丙酮(補足水分)提取，再用有機溶劑提取，這樣將乙睛或丙酮層棄去后，水溶性或極性的物質(zhì)便隨之去除，如脂肪含量不高的樣品(小于2%)，可以直接用中極性或弱極性溶劑提取后進行柱層析，不需經(jīng)過液-液分配。
高脂肪含量的樣品(脂肪含量2～10%)，可加入丙酮使脂肪顆粒沉淀，用玻璃纖維過濾后，濾液再用二氯甲烷或石油醚提取。如脂肪含量大于20%時，可用丙酮-甲基纖維素-甲酰胺(5:5:2)提取。
糖分含量高的樣品會使水和乙腈或丙酮層分開，使提取溶劑分層，可用加入部分水(加入25～35%水)或?qū)⒁揖虮訜岬姆椒ń鉀Q。
提取時樣品中加入無水硫酸鈉可有助于水溶性較強的化合物的釋出。
2.氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑凈化方法
這里主要介紹柱層析法。常見的層析柱有弗羅里硅土吸附柱層析、活性炭吸附柱層析、中性氧化鋁吸附柱層析、凝膠柱層析等。
⑴.弗羅里硅土吸附柱層析
弗羅里硅土吸附柱層析法是弱、中極性有機磷農(nóng)藥分析凈化時廣泛采用的一種凈化方法，淋洗液常采用一定量二氯甲烷的己烷溶液。采用乙酸乙酯-正己烷為淋洗液，對于對硫磷、乙硫磷、殺螟硫磷、二嗪農(nóng)、馬拉硫磷、亞胺硫磷、甲基對硫磷等多種有機磷農(nóng)藥的淋洗效果也很好。美國PAM柱(目前國際上常用的弗羅里硅土柱之一)，內(nèi)徑為2.2cm，柱內(nèi)填充約10cm高弗羅里硅土，上覆蓋一層1cm厚無水硫酸鈉，使用40～50mL石油醚預淋洗，然后按下面程序進行淋洗：200mL20%二氯甲烷-80%正己烷、200mL50%二氯甲烷-0.35%乙腈-49.65%正己烷、200mL50%二氯甲烷-1.5%乙腈-48.5%正己烷。
采用這種淋洗溶劑系統(tǒng)對分離測定含脂肪、油等雜質(zhì)的多種有機氯和有機磷農(nóng)藥效果都很好。
以下幾點應予注意：
?、?凡含硫醇(RSH)基團的有機磷農(nóng)藥在弗羅里硅土柱上易被氧化，因此如象甲拌磷、三硫磷等有機磷農(nóng)藥，用弗羅里硅土柱凈化時要損失20～80%。乙拌磷、內(nèi)吸磷也不可用此柱凈化，因在柱上可全部或大部氧化成亞砜，再進一步氧化成砜。同樣，一些亞砜類農(nóng)藥如豐索磷和砜吸磷可氧化成砜類，而牢固地被吸附在柱上，但在用水脫活的柱上，這些種情況可獲一定程度的改善。
?、?一些有機磷農(nóng)藥的氧化同系物如對氧磷、殺螟氧磷、馬拉氧磷、苯氧磷，以及樂果，在弗羅里硅土柱上可損失20～100%。
?、?高極性的磷酸酯型和膦酸酯型農(nóng)藥在弗羅里硅土柱上可被吸附，因此回收率低。
?、?活性炭吸附柱層析
活性炭柱在有機磷農(nóng)藥殘留量分析中用得較多，一般認為效果優(yōu)于弗羅里硅土柱?；钚蕴恐鶎ι氐奈搅軓?，但對脂肪、蠟質(zhì)的吸附不強，因此最好將活性炭和吸附脂肪、蠟質(zhì)較好的中性氧化鋁或弗羅里硅土混合裝柱，凈化效果會更好。
活性炭在使用前，一般要經(jīng)過一定的處理才能使用，具體的活性炭處理法如下：200g活性炭用500mL濃鹽酸調(diào)成漿狀，煮沸1h，并不斷攪拌，加人500mL水，攪拌后再煮沸30min～1h，放在布氏漏斗上，用水洗至中性，在130℃下烘干備用。
?、?中性氧化鋁吸附柱層析
中性氧化鋁是農(nóng)藥殘留分析中廣泛應用的一種吸附劑。其優(yōu)點是：價廉;吸附脂肪、蠟質(zhì)的效果不亞于弗羅里硅土;淋洗溶劑用量少;以及可去除樣品中存在的可溶于三氯甲烷的有機磷農(nóng)藥干擾物質(zhì)的特殊功效。中性氧化鋁的活化溫度不可超過528℃，否則就會使活性表面顯著減少，而且在高溫下活化的氧化鋁會有游離的堿，使中性氧化鋁變?yōu)閴A性，易引起農(nóng)藥的分解。使用前放在130℃下活化3～6小時，然后加入5～15%的水脫活。中性氧化鋁的吸附性能比弗羅里硅土強，因此不脫活的中性氧化鋁會使農(nóng)藥的回收率降低。中性氧化鋁易吸水，活化后的氧化鋁在密閉容器中可保持一周有效活性，過期使用應重新進行活化。
?、?凝膠柱層析法
凝膠柱層析法(簡稱GPC)廣泛應用于農(nóng)藥殘留分析的凈化。由于這種方法是根據(jù)化合物分子大小進行分離，因此，在農(nóng)藥殘留分析中主要用于去除樣品中色素、脂類等大分子化合物雜質(zhì)，從而與小分子農(nóng)藥分離達到凈化目的。
常用的凝膠如Bio-BeadsSX-2、Bio-BeadsSX-3等，淋洗劑用環(huán)己烷、甲苯、乙酸乙酯等。葡聚糖(Sphadex)作為有機磷農(nóng)藥的凈化柱也有應用，因大多數(shù)農(nóng)藥的分子量在200～400范圍，而植物中的干擾物質(zhì)分子量在500～900范圍內(nèi)(葉綠素為706，胡蘿卜素為536)。常用于有機磷農(nóng)藥凈化的葡聚糖為SphadexLH-20，其優(yōu)點是一根柱可長期連續(xù)使用。另外還有AmberliteXAD-2(多孔性芳香族聚合物珠)、PoraPakQ(甲基苯乙烯-二乙烯苯共聚物珠)等。
3.氣相色譜儀分析有機磷殺蟲劑方法
有機磷農(nóng)藥殘留的測定方法主要是氣相色譜法，應用的檢測器為氮磷檢測器(NPD)、火焰光度檢測器(FPD)以及質(zhì)譜檢測器(MSD)，根據(jù)化合物結構特點，也有用電子捕獲檢測器進行檢測的情況，例如殺螟硫磷、對硫磷、甲基對硫磷等。毒死蜱可以應用上述任何一種檢測器進行檢測。另外，有機磷農(nóng)藥測定方法還有高效液相色譜法和薄層色譜法。
⑴.氣相色譜法
在有機磷農(nóng)藥殘留量的氣相色譜測定中，如果被分離的物質(zhì)是極性化合物，則應選用極性固定液;如果被分離的物質(zhì)是非極性化合物，則選用非極性固定液。用強極性固定液的色譜柱時，出峰次序一般為極性小的化合物先出峰，極性強的化合物后出峰;用非極性固定液的色譜柱時，按沸點高低出峰，低沸點化合物先出峰。
氣相色譜儀配備電子捕獲檢測器(ECD)、火焰光度檢測器(FPD)、氮磷檢測器(NPD)，檢測有機磷農(nóng)藥殘留最小檢出量可達ng級水平。由于所有有機磷農(nóng)藥均含有磷元素，因此，一般而言，F(xiàn)PD和NPD比ECD更適于有機磷農(nóng)藥殘留量的檢測。前兩種檢測器具有不易污染，壽命比ECD長、選擇性較好，干擾小，可以在較高溫度下操作，線性范圍較寬，操作比較簡便等優(yōu)點。
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