液相微萃取前处理结合高效液相色谱法在农药残留分析中的应用

摘要

样品预处理,是分析过程中最重要、最关键的步骤,尤其是分析复杂基质样品中痕量组分时,样品预处理技术往往成为分析成功与否的关键。样品预处理的目的不仅是从样品中分离出目标分析物,从而减少或消除其他组分的干扰,同时还要对分析物进行浓缩以实现痕量测定。传统的样品前处理技术如液液萃取、固相萃取,存在操作繁琐耗时,需要使用大量的对人体和环境有毒或有害的有机溶剂等缺点。所以多年来人们致力于建立省时、高效、有机溶剂使用量少的样品前处理技术。液相微萃取(Liquid phase microextraction,LPME)是近年来发展起来的一种操作简单、成本低、有机溶剂用量少、环境友好的样品前处理新技术,受到国内外研究工作者的广泛关注。
　　 本论文将液相微萃取与高效液相色谱(High performance liquid chromatography,HPLC)技术相结合建立了水样、土样和蔬菜等样品中多种农药残留的检测方法。在系统查阅有关文献资料的基础上,主要进行了以下研究工作:
　　 (1)由于农药的广泛使用而造成的水污染问题,已经成为一个严重的全球环境问题,监测水环境中的农药残留对保障人类健康和保护环境都具有重要意义。本文将分散液液微萃取(DLLME)与高效液相色谱联用建立了水样中的4种氨基甲酸酯类农药(呋喃丹、西维因、抗蚜威和乙霉威)残留的测定方法。对影响DLLME的实验条件进行了优化,包括萃取剂和分散剂的种类及其用量、萃取时间和盐浓度等。在优化实验条件下4种氨基甲酸酯类农药的富集倍数可达101～145倍,线性范围为5～500ng／mL,线性相关系数为0.9978～0.9998。检出限(S／N=3)在0.4～1.0 ng／mL之间,该方法成功的应用于实际水样中4种氨基甲酸酯类农药残留的测定,加标回收率在76.0％～94.0％之间,相对标准偏差RSDs为4.7％～6.5％(n=5)。
　　 (2)将分散液液微萃取与高效液相色谱荧光检测(HPLC-FD)相结合,建立了一种测定水样和土样中多菌灵和噻菌灵的方法。在该方法中,将含有0.75 mL四氢呋喃(作为分散剂)和80.0μLCHCl3(作为萃取剂)的混合溶液用微量进样器快速注入5.00 mL样品溶液中。在此过程中,水相中的待测物被萃取到CHCl3的小液滴中,然后离心分离,将萃取剂转移到另一个锥形试管中,室温下氮气吹干,用1.5.μL甲醇将残余物溶解,取10.0μL进行色谱分析。考察了各种实验参数的影响,如萃取剂和分散剂的种类、体积,萃取时间,盐浓度的影响等。在最佳的实验条件下,该方法对多菌灵和噻菌灵的富集因子分别为149和210,绝对回收率分别为50.8％和70.9％,线性范围分别为5～800 ng／mL(水样),10～1000 ng／g(土样),线性相关系数(r)介于0.9987至0.9997之间。检出限(LOD,S／N=3)分别为0.5～1.0 ng／mL(水样),1.0～1.6 ng／g(土样),相对标准偏差RSDs为3.5％～6.8％(n=5),加标回收率在82.0％～94.0％之间,且所建立的方法已被用于实际水样和土样的分析。
　　 (3)将分散液液微萃取与高效液相色谱二极管阵列检测(HPLC-DAD)联用,建立了测定水样中四种磺酰脲类除草剂(甲磺隆、氯磺隆、苄嘧磺隆、氯嘧磺隆)的新方法。考察了各种实验参数的影响,如萃取剂和分散剂的种类、体积,萃取时间,盐浓度的影响等。在最佳的实验条件下,该方法对四种磺酰脲类除草剂的富集因子在102～216之间,线性范围为1.0 ng／g～100 ng／g,线性相关系数为0.9982～0.9995,检出限为0.2 ng／g～0.3 ng／g,该方法已成功应用于水样(河水、溪水和井水)中四种除草剂的分析,并得到了满意的分析结果。
　　 (4)将分散固相萃取(DSPE)结合分散液液微萃取(DLLME)与高效液相色谱二极管阵列检测联用建立了测定土壤中四种磺酰脲类除草剂(甲磺隆、氯磺隆、苄嘧磺隆、氯嘧磺隆)‘的新方法。在DSPE-DLLME方法中,首先用丙酮-0.15 mol／L碳酸氢钠(2:8,v／v)为提取液,从土壤中提取磺酰脲类除草剂,然后对提取液进行DSPE净化处理,即直接在提取液中加入吸附剂C18,摇动并过滤,用2 mol／L的HCl调节滤液的pH为2.0,取滤液5.0 mL,并加入60μL氯苯(用作萃取剂)进行分散液液微萃取。滤液中的丙酮起分散剂的作用。在最优条件下,对四种磺酰脲类除草剂的富集因子在102～216之间,该方法的线性范围为5.0 ng／g～200 ng／g,线性相关系数为0.9967～0.9987,检出限为0.5 ng／g～1.2 ng／g,相对标准偏差为5.2％～7.2％(n=5)。加标浓度分别在6.0,20.0和60.0 ng／g时,相对回收率在76.3％～92.5％之间,该方法已成功应用于土壤样品中四种除草剂的分析,并得到了满意的分析结果。
　　 (5)将分散固相净化与分散液液微萃取相结合,采用高效液相色谱法建立了测定蔬菜中四种烟碱类杀虫剂(噻虫嗪、吡虫啉、啶虫咪、噻虫啉)的新方法。在DSPE-DLLME中,首先用乙腈为提取液,从蔬菜中提取烟碱类杀虫剂,然后对提取液进行DSPE净化处理,即直接在提取液中加入吸附剂伯仲胺(PSA)和多壁碳纳米管(MWCNTs)进行净化处理,然后取上清液2.5 mL,加入到含有10 mL水,0.8 gNaCl和200μL氯仿(用作萃取剂)的离心管中进行DLLME。在最优条件下,对四种烟碱类杀虫剂的富集因子在110与243之间,该方法的线性范围为5.0 ng／g～300ng／g,线性相关系数为0.9989～0.9998,检出限为0.5 ng／g～1.0 ng／g,相对标准偏差为3.6％～5.8％(n=5)。该方法已成功应用于黄瓜和西红柿样品中四种烟碱类杀虫剂的分析,四种烟碱类杀虫剂在加标10.0和50.0 ng／g的添加水平范围内,相对回收率在76.3％～97.5％(n=5)之间。
　　 (6)建立了超声乳化液相微萃取(USAEME)与高效液相色谱联用测定土样中5种三嗪类除草剂(西玛津、阿特拉津、扑灭通、莠灭净和扑草净)的新方法。考察了影响USAEME萃取效率的诸因素:萃取剂的种类和用量、溶液pH值、盐的浓度、超声乳化萃取的温度和时间等。在优化的实验条件下,该方法对五种三嗪类除草剂的富集倍率为148～225,检出限为0.1～0.5 ng／g(S／N=3)。西玛津在5～200 ng／g,阿特拉津、扑灭通、莠灭净和扑草净在1.0～200.0 ng／g范围内线性良好,线性相关系数为0.9991～0.9998,相对标准偏差为2.8％～3.6％(n=5)。在土壤中加标5.0和50.0ng／g的水平范围内,平均回收率在82.6％～92.0％之间,该方法已成功应用于土壤样品中5种三嗪类除草剂的分析,结果表明该方法简单、快速、高效且对环境友好。
　　 (7)将表面活性剂辅助超声乳化液相微萃取(UASEME)与高效液相色谱二极管阵列检测联用,建立了测定水样中的六种氨基甲酸酯类农药(速灭威、呋喃丹、西维因、抗蚜威、异丙成和乙霉威)的新方法。在UASEME技术中,Tween20为乳化剂,氯苯和氯仿为二元萃取剂,不使用任何分散剂。考察了影响萃取效率的各种实验参数的影响,如萃取剂的种类和体积、表面活性剂的种类和浓度、超声乳化时间、盐浓度的影响等。在最佳的实验条件下,富集因子在170～246之间,检出限为0.1～0.3ng／mL,定量限为0.3～0.9 ng／mL。速灭威,西维因,抗蚜威和乙霉威在0.3～200 ng／mL,呋喃丹在0.6～200 ng／mL,异丙威在0.9～200 ng／mL范围内线性良好,线性相关系数为0.9982～0.9998,相对标准偏差为3.2％～4.8％。水样中加标1.0,10.0,50.0和100.0 ng／mL时,目标分析物的加标回收率为81.0％～97.5％,该方法已成功应用于实际水样(河水,水库水和井水)中六种氨基甲酸酯类农药的测定,结果表明该方法简单、实用且环境友好。
　　 (8)应用分散悬浮凝固化液相微萃取与高效液相色谱二极管阵列检测联用技术,建立了水样中四种三唑类农药(腈菌唑、戊唑醇、三唑醇、己唑醇)的分析测定方法。实验考察了影响萃取效率的各种实验参数的影响,如萃取剂、分散剂的种类和体积、萃取时间、盐浓度以及样品pH等。在最佳的实验条件下,四种三唑类农药在0.5～200ng／mL范围内线性良好,线性相关系数为0.9992～0.9998,富集因子在190～450之问,检出限为0.06～0.1 ng／mL,相对标准偏差为3.9％～5.7％。水样中加标1.0、5.0和50.0 ng／mL时,目标分析物的加标回收率为84.8％～110.2％,该方法已成功应用于实际水样中四种三唑类农药的测定,测定结果令人满意。

目录

文摘

英文文摘

主要符号缩写表

1 引言

1.1 悬滴微萃取(SDME)

1.2 基于中空纤维的液相微萃取(HF-LPME)

1.3 分散液液微萃取(DLLME)

1.3.1 分散液液微萃取技术的原理

1.3.2 分散液液微萃取的应用

1.4 悬浮固化液相微萃取(SFO-LPME)

1.4.1 悬浮固化液相微萃取的原理

1.4.2 悬浮固化液相微萃取的应用

1.5 超声乳化液相微萃取(USAEME)

1.6 本研究的意义和目标

2 分散液液微萃取与高效液相色谱联用测定水样中的氨基甲酸酯类农药残留

2.1 实验部分

2.1.1 仪器与试剂

2.1.2 色谱条件

2.1.3 样品前处理

2.1.4 分散液液微萃取程序

2.2 结果与讨论

2.2.1 选择萃取剂和分散剂

2.2.2 萃取剂体积的影响

2.2.3 分散剂体积的选择

2.2.4 萃取时间的影响

2.2.5 盐浓度的影响

2.2.6 方法的线性范围、重现性和检出限

2.3 小结

3 分散液液微萃取结合高效液相色谱荧光检测测定环境样品中的多菌灵和噻菌灵

3.1 材料与方法

3.1.1 试剂与材料

3.1.2 仪器

3.1.3 DLLME前的样品制备

3.1.4 DLLME 程序

3.1.5 计算富集因子和萃取回收率

3.2 结果和讨论

3.2.1 选择萃取溶剂

3.2.2 选择分散溶剂

3.2.3 萃取溶剂体积

3.2.4 分散剂体积的影响

3.2.5 萃取时间的影响

3.2.6 盐溶度的影响

3.2.7 方法的线性范围、重现性,检出限和定量限

3.2.8 方法的回收率和实际样品的分析

3.2.9 DLLME与其它样品前处理技术的比较

3.3 小结

4 分散液液微萃取与高效液相色谱联用测定水样中的磺酰脲类除草剂

4.1 实验部分

4.1.1 仪器与试剂

4.1.2 色谱条件

4.1.3 DLLME程序

4.2 结果与讨论

4.2.1 优化DLLME程序

4.2.2 方法的有效性

4.2.3 与其它方法的比较

4.3 小结

5 分散固相萃取结合分散液液微萃取与高效液相色谱联用测定土壤中磺酰脲类除草剂

5.1 实验部分

5.1.1 仪器与试剂

5.1.2 色谱条件

5.1.3 DSPE-DLLME程序

5.2 结果与讨论

5.2.1 优化DSPE程序

5.2.2 优化DLLME程序

5.2.3 将DSPE-DLLME应用于土壤样品

5.2.4 DSPE-DLLME与其它方法的比较

5.3 小结

6 分散固相萃取结合分散液液微萃取与高效液相色谱联用测定蔬菜中的烟碱类杀虫剂

6.1 实验部分

6.1.1 仪器与试剂

6.1.2 色谱条件

6.1.3 DSPE-DLLME程序

6.2 结果与讨论

6.2.1 优化DSPE程序

6.2.2 优化DLLME程序

6.2.3 将DSPE-DLLME应用于实际样品

6.3 小结

7 超声乳化液相微萃取-高效液相色谱法测定土样中三嗪类除草剂

7.1 实验部分

7.1.1 仪器与试剂

7.1.2 色谱条件

7.1.3 USAEME程序

7.2 结果与讨论

7.2.1 流动相的选择

7.2.2 USAEME条件的优化

7.2.3 USAEME在土样中的应用

7.3 小结

8 表面活性剂助超声乳化液相微萃取与高效液相色谱联用测定水样中的氨基甲酸酯类农药

8.1 实验部分

8.1.1 仪器与试剂

8.1.2 色谱条件

8.1.3 样品前处理

8.1.4 SAUEME萃取过程

8.2 结果与讨论

8.2.1 选择萃取剂

8.2.2 萃取剂体积的影响

8.2.3 表面活性剂种类和浓度的选择

8.2.4 萃取温度的影响

8.2.5 超声萃取时间的影响

8.2.6 盐浓度的影响

8.2.7 UASEME萃取回收率和富集因子

8.2.8 方法的线性范围、重现性和检出限

8.2.9 水样分析及方法的回收率

8.2.10 UASEME与其它方法的比较

8.3 小结

9 悬浮固化与分散液液微萃取相结合测定水样中的三畔类农药钱留

9.1 实验部分

9.1.1 仪器与试剂

9.1.2 色谱条件

9.1.3 DLLME-SFO过程

9.1.4 富集因子

9.2 结果与讨论

9.2.1 萃取剂和分散剂的选择

9.2.2 萃取剂体积的选择

9.2.3 分散剂体积的选择

9.2.4 萃取时间的选择

9.2.5 溶液pH的影响

9.2.6 盐浓度的影响

9.2.7 样品分析

9.3 小结

10 结论

参考文献

在读期间发表论文

作者简历

致谢

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