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953工作简报PTCA(PARTHHEM.ANAL.)理化检验-化学分册2023年第59 卷8D0I:10.11973/lhjy-hx202308014QuEChERS样品制备系统联合气相色谱-串联质谱法测定松林土壤中6 种杀虫剂的残留量丁波涛，王素华，郭亮，王丙晖，刘大卫（山东省生态环境规划研究院，济南2 50 0 0 0)摘要：随机采集松林土壤样品，风干、除杂、粉碎、过筛，分取10 g置于QuEChERS样品制备系统整合管外管中，加入一个氧化锆瓷珠包（2 0 粒氧化锆瓷珠）、2 0 mL乙睛和一个QuEChERS提取包（内置5.0 g无水硫酸镁和1.0 g乙酸钠）,再将内置1.0 g无水硫酸镁、50 0 mgN-丙基乙二胺(PSA）、50 0 m g C18 和15mg石墨化碳黑（GCB)的一个QuEChERS净化包置于整合管内管中，将整合管加载至QuEChERS样品制备系统，振荡10 min，离心5min，重复上述振荡和离心过程一次，即完成样品的提取和净化。收集净化液，冷冻离心5min，上清液于50 氮吹至近干，残渣用1mL丙酮复溶，过0.2 2 m滤膜，滤液供气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS)分析。6 种杀虫剂（氯氟氰虫酰胺、氰戊菊酯、戊菊酯、治线磷、丰索磷和杀松）用Rxi-5Sil MS色谱柱在程序升温条件下分离，用电子轰击离子（EI)源电离，用多反应监测（MRM)模式检测，外标法定量。结果显示：6种杀虫剂的质量浓度在0.0 13.0 0 mgL-1内与峰面积呈线性关系，检出限（3S/N)为0.0 12 0.021gkg-1；按照标准加入法进行回收试验，回收率为8 6.2%10 2%，测定值的相对标准偏差（n=5)为1.6%4.2%；方法用于5份实际样品的分析，检出了丰索磷、杀松、氰戊菊酯和氯氟氰虫酰胺，检出量为14.2 2 12 5.35gkg-1。关键词：QuEChERS样品制备系统；气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS)；松林土壤；杀虫剂；残留量中图分类号：0 6 57.6 3文献标志码：A文章编号：10 0 1-40 2 0（2 0 2 3)0 8-0 9 53-0 5松树是亚热带地区占比最大，且具有重要经济和生态功能的植物。我国松林面积约有2 0 万公，约占总森林面积的10%1-3。松材线虫病是在松树内发现的一种肉眼不可见的病虫害，是世界上最具危险性和毁灭性的森林病害，具有传播途径广、致死快速、防治难、成本高等特点 4-6 。目前，为防治松材线虫病，常采用喷雾、喷粉、注干施药等方式施用氯氟氰虫酰胺、氰戊菊酯、戊菊酯、治线磷、丰索磷和杀松等杀虫剂。在施用杀虫剂时，大部分杀虫剂会残留到土壤环境中，对土壤环境造成不可逆的影响 7-10 。因此，加强对松林土壤中防治松材线虫病用农药的监测，可以合理指导杀虫剂投人品的使用，保护人们赖以生存的植被环境。目前，研究种植土壤中农药残留的相关文献较收稿日期：2 0 2 2-0 2-0 4作者简介：丁波涛，高级工程师，主要从事环境监测工作，多-12 ，但是涉及的农药种类较少，采用的前处理方法如索氏抽提法、加速溶剂萃取法等存在试剂用量大、环境友好度低等缺点，且应用对象不包括松林土壤。鉴于此，本工作参考文献13-15，采用QuEChERS样品制备系统全自动提取松林土壤中防治松材线虫病用氯氟氰虫酰胺、氰戊菊酯、戊菊酯、治线磷、丰索磷和杀松等6 种杀虫剂，并用气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS)定性、定量检测，取得了满意结果。1试验部分1.1仪器与试剂ThermoTrace1300型气相色谱仪；TSQTM8000型三重四极杆串联质谱仪；SiO-6512型QuEChERS样品制备系统；XS204DU型电子天平；KH20R型高速冷冻离心机；IKAGENIUS3型涡旋仪；Milli-QA10型纯水仪。954丁波涛，等：QuEChERS样品制备系统联合-串联质谱法测定松林土壤中6 种杀虫剂的残留量理化检验-化学分册单标准储备溶液：10 mgL-1,取氯氟氰虫酰胺、氰戊菊酯、戊菊酯、治线磷、丰索磷和杀松标准溶液各1.0 mL，置于6 个10 mL棕色容量瓶中，用甲醇定容，摇匀，置于一4冰箱冷藏储存。混合标准溶液系列，取单标准储备溶液各0.0 1，0.05，0.10，0.50，1.0 0，3.0 0 m L，分别置于6 个10mL棕色容量瓶中，用甲醇定容，摇匀，即得质量浓度分别为0.0 1,0.0 5，0.10,0.50，1.0 0,3.0 0 mgL-1的混合标准溶液系列。氯氟氰虫酰胺标准溶液（10 0 mgL-1,编号为1ST20365-100M)；氰戊菊酯标准溶液（10 0 mgL-1，编号为BWQ7169-2016）；戊菊酯标准溶液(100mgL-1，编号为SH-C13118000)；治线磷标准溶液（10 0 mgL-1，编号为SH-132935-03-1ml)；丰索磷标准溶液（10 0 mgL-1，编号为SB05-242-2011)；杀松标准溶液 10 0 mgL-1，编号为GBW（E）0 8 1431。Q u ECh ERS提取包，内置5.0 g无水硫酸镁、1.0 g乙酸钠；QuEChERS净化包，内置1.0 g无水硫酸镁、50 0 mgN-丙基乙二胺(PSA）、50 0 m g Ci s 和15mg石墨化碳黑（GCB)；丙酮、乙腈、甲醇均为色谱纯；试验用水为自制纯化水。1.2仪器工作条件1.2.1色谱条件Rxi-5Sil MS色谱柱（30 m X 0.255mm,0.25m）；进样口温度2 2 0；不分流进样，进样量1L；柱流量1.5mLmin-；载气为高纯氨气。柱升温程序：初始温度50，保持1min；以15min-1速率升温至18 0，保持10 min；以2 5min-1速率升温至2 50，保持5min。1.2.2质谱条件电子轰击离子(EI)源；电子轰击能量7 0 eV;离子源温度2 40，接口温度2 6 0；溶剂延迟时间3.5min；碰撞气为高纯氩气；多反应监测（MRM)模式。其他质谱参数见表1。1.3试验方法随机采集松林土壤样品，在通风处自然风干，剔除其中的石块、树根、落叶等杂物，置于粉碎机中粉碎，使样品全部通过10 0 目（孔径0.154mm）筛网，置于广口瓶中，于4冷藏保存。取10 g预处理好的土壤样品，置于QuEChERS样品制备系统的整合管外管中，再分别加入一个氧化锆瓷珠包（2 0 粒氧化锆瓷珠）、2 0 mL乙腈和一个QuEChERS提取表16 种杀虫剂的质谱参数Tab.1MS parameters of the 6 insecticides子离子/之母离子质荷比碰撞能量/杀虫剂(m/之）eV定量离子定性离子氰戊菊酯199.326157.1107.2,77.3治线磷248.318158.297.4,81.3丰索磷293.525125.2153.5,141.2杀松277.325198.4147.2,89.5戊菊酯394.720214.5192.1,124.5氯氟氰虫酰胺523.420275.6224.1,91.4包。将一个QuEChERS净化包置于整合管内管中，然后将整合管加载至QuEChERS样品制备系统进行自动提取、净化（以110 0 rmin-1转速振荡10min,以50 0 0 rmin-1转速离心5min，重复上述振荡、离心过程一次）。收集净化液，转移至高速冷冻离心机中，以8 0 0 0 rmin-1转速离心5min。收集上清液，置于50 水浴中氮吹至近干，残渣用1mL丙酮复溶，过0.2 2 m滤膜，滤液上机测定。2结果与讨论2.1提取方法的选择常用于土壤样品中杀虫剂提取的方法有索氏抽提法、加速溶剂萃取法、QuEChERS等。索氏抽提法操作较为繁，需要电炉加热，危险性相对较大，且环境友好度较低，现应用的较少；加速溶剂萃取法提取效率高，但共提取物较多、检测准确度较低、且试剂用量大和环境友好度较低；QuEChERS试剂用量少、环境友好度高，且采用全自动QuEChERS样品制备系统，提取效率高、操作简单。试验以加标空白松林土壤样品（加标量为0.10 mgL-1）为待测对象，比较了上述3种方法的提取效率。结果显示，3种方法的提取时间分别为55，40，30 min，回收率结果见表2。由表2 可知：索氏抽提法的回收率较低，提取时间也较长；QuEChERS回收率基本可达到9 0.0%，且提取时间最短，优于加速溶剂萃取法的。因此，试验选择的提取方法为QuEChERS。2.2提取溶剂的选择常用于提取土壤中杀虫剂的溶剂有甲醇、丙酮、乙腈、正已烷等。以上述加标样品为待测对象，比较了这4种常用溶剂的提取效率，结果见表3。955丁波涛，等：QuEChERS样品制备系统联合气相色谱-串联质谱法测定松林土壤中6 种杀虫剂的残留量理化检验-化学分册表2不同提取方法的回收率比较Tab.2Comparison of recoveries with differentextraction methods回收率/%杀虫剂索氏提取法加速溶剂萃取法QuEChERS氰戊菊酯85.386.790.6治线磷78.491.297.5丰索磷81.387.591.4杀松82.988.693.7戊菊酯69.190.192.5氯氟氰虫酰胺77.284.289.9表3不同提取溶剂的回收率比较Tab.3Comparison of recoveries with differentextractionsolvents回收率/%杀虫剂甲醇丙酮乙正已烷氰戊菊酯65.989.890.639.4治线磷57.690.797.568.2丰索磷68.290.691.457.1杀松59.476.193.767.4戊菊酯40.693.792.571.9氯氟氰虫酰胺49.978.589.950.4由表3可知：甲醇和正已烷的提取效果很差，丙酮对杀松和氯氟氰虫酰胺的提取率较低，乙腈对6种杀虫剂的提取率均较高，回收率基本可达90.0%。这是由于6 种杀虫剂的极性均为中等偏弱极性，4种提取溶剂中甲醇极性最强，正已烷极性最弱，乙腈极性较甲醇的稍弱，故乙腈提取效率最高，因此试验选择乙睛作为提取溶剂。2.3净化填料的选择土壤样品中含有大量的无机物和有机物，如硅酸盐、碳水化合物等，选择适当的净化填料对农药残留的检测至关重要。QuEchERS常采用PSA、Ci s和无水硫酸镁对样品进行净化。其中：C18是亲脂性分散剂，可有效净化样品中脂类化合物及脂溶性强的醇类化合物；PSA为碱性固相吸附剂，可用于去除有机酸、脂类和糖类化合物;GCB去除叶绿素、类胡萝卜素等色素的效果良好。因此，本工作选择综合使用上述几种净化填料，并结合AOACOfficialMethod 2007.01 Pesticide Residues in Foods byAcetonitrile Etraction and Partitioning with Ma-gesiumSulfate和样品本身情况确定净化填料的用量,优化的结果为50 0 mgPSA、50 0 m g Ci s、1.0 g无水硫酸镁和 15 mg GCB。2.4色谱柱的选择杀虫剂常用的色谱柱一般采用中等极性填料作固定相，这种填料流失量低、背景干扰小和稳定性较好，与质谱检测器联用，能较好地保障检测结果的准确度与灵敏度。本工作考察了相同规格(（30 m0.25 mm,0.25 m)的 HP-5MS 色谱柱、TG-5MS色谱柱和 Rxi-5Sil MS 色谱柱对 6 种杀虫剂分离效果的影响。结果显示:HP-5MS 色谱柱和 TG-5MS色谱柱分离效果一般，治线磷和丰索磷色谱峰重叠；采用 Rxi-5Sil MS 色谱柱时,6 种杀虫剂分离度良好，峰形尖锐。因此，试验选择采用Rxi-5SilMS色谱柱分离6 种杀虫剂。在优化的仪器工作条件下，0.1mgL-1混合标准溶液的典型色谱图见图1。12654310.0 11.012.0 13.014.0 15.016.0保留时间/min1一氰戊菊酯；2 一治线磷；3一丰索磷；4一杀松；5一戊菊酯；6 一氯氟氰虫酰胺图1典型色谱图Fig.1Typical chromatogram2.5质谱条件的选择开启气相色谱-三重四极杆串联质谱仪，抽真空24h，采用全氟三丁胺（PFTBA）调谐液自动调谐，调节和校准质谱仪的分辨率，确保仪器性能最优。取1.0 mL氯氟氰虫酰胺标准溶液置于2 0 mL棕色容量瓶中，用甲醇定容，摇匀；进样1L，进行一级质谱扫描（Q1SCAN），得到氯氟氰虫酰胺母离子；再进行二级质谱扫描（ProductionSCAN），得到氯氟氰虫酰胺母离子对应的碎片离子，取丰度较高的3个子离子，其中1个作为定量离子，另外2 个作为定性离子；根据选择的定量离子和定性离子进行碰撞能量的优化，使定量离子的响应达到最佳，即建立了氯氟氰虫酰胺MRM方法；同法建立氰戊菊酯、戊菊酯、治线磷、丰索磷和杀松MRM方法，优化的质谱参数见表1。丁波涛，等：QuEChERS样品制备系统联合气相色谱-串联质谱法测定松林土壤中6 种杀虫剂的残留量理化检验-化学分册2.6标准曲线和检出限按照试验方法测定混合标准溶液系列，以6 种杀虫剂的质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果显示，各杀虫剂的质量浓度均在0.0 13.0 0 mgL-1内与峰面积呈线性关系，其他线性参数见表4。以3倍信噪比（S/N)计算检出限（3S/N），结果见表4。2.7精密度和回收试验按照试验方法对空白松林土壤样品进行低、中、高等3个浓度水平的加标回收试验，每个浓度水平均制作5个平行样，计算回收率和测定值的相对标表4线性参数和检出限Tab.4Linearity parameters and detection limits检出限/杀虫剂线性回归方程相关系数(g kg-1)氰戊菊酯y=116.9+84.310.99900.012治线磷y=242.3+46.200.99980.015丰索磷y=125.6+10.610.99910.021杀松y=180.5+26.530.99920.018戊菊酯y=19.47+37.030.99890.015氯氟氰虫酰胺y=171.9+55.330.99890.013准偏差（RSD)，结果见表5。表5精密度和回收试验结果（n=5)Tab.5Results of tests for precision and recovery(n=5)加标量 0.0 1 mg L-1加标量0.10 mg L-1加标量3.0 0 mg L-1杀虫剂回收率/%R.SD/%回收率/%RSD/%回收率/%RSD/%氰戊菊酯92.84.096.62.998.92.2治线磷86.23.698.23.299.82.0丰索磷90.23.097.32.41012.3杀螺松86.53.899.22.41021.7戊菊酯87.24.298.62.71001.8氯氟氰虫酰胺95.33.997.82.599.71.6由表5可知，3个加标浓度水平下6 种杀虫剂的回收率为8 6.2%10 2%，测定值的RSD为1.6%4.2%,满足分析要求。2.8样品分析随机采集松林土壤样品5份（样品1#5#），按照试验方法处理并测定。结果显示：在样品1#中检出了丰索磷，检出量为54.2 6 gkg-1；在样品2#中检出了杀松和氯氟氰虫酰胺，检出量分别为125.35，14.2 2 gkg-1；在样品3#中检出了氯氟氰虫酰胺，检出量为7 4.2 3gkg-1；在样品4#中未检出6 种杀虫剂；在样品5#中检出了氰戊菊酯和杀松，检出量分别为9 7.0 3,59.6 1gkg-1。本工作采用QuEChERS样品制备系统联合GC-MS/MS测定松林土壤中防治松材线虫病用杀虫剂氯氟氰虫酰胺、氰戊菊酯、戊菊酯、治线磷、丰索磷和杀松的残留量，方法具有灵敏度高、准确度好等特点，可以用于松林土壤中极微量杀虫剂残留的监测。参考文献：1孟祥江，何邦亮，马正锐，等.我国马尾松林经营现状及.956近自然育林探索J.世界林业研究，2 0 18，31（3）：6 3-67.2潘金勇，韦家欣.不同整地方式对马尾松造林成活率的影响J.林业科技情报，2 0 16，48（3）：38-39.3罗应华，孙冬婧，林建勇，等.马尾松人工林近自然化改造对植物自然更新及物种多样性的影响 J.生态学报，2 0 13,33(19）：6 154-6 16 2.4范立淳，时勇，姜生伟，等.辽宁携带松材线虫的天牛种类研究 J.林业科学研究，2 0 2 1，34（6）：17 4-18 1.5程飞侠.绩溪县松材线虫疫区大面积枯死松树清理方法及对策建议 J.安徽农学通报，2 0 2 1，2 7（2 2）：8 8-8 9.6李洋，郝昕，李明锐，等.松材线虫P糖蛋白在药物代谢过程中的功能研究 J.北京林业大学学报，2 0 2 1，43(11):71-78.7刘长霞.浅析松材线虫的防治与处理 J.新农业，2 0 18(17):31-32.8陈根林.松树化学分类与松材线虫病抗性研究 J.安徽林业科技，2 0 2 1，47（5）：7-10.9韩玲玲，乔龙.泗水县松材线虫病发生及其综合防治技术 J.陕西林业科技，2 0 2 1，49（5）：12 8-130.10熊彩云，涂业苟，刘晓华，等.氯氟氰虫酰胺对松材线虫的毒力测定J.南方林业科学，2 0 2 0，48（4）：6 6-7 0.957丁波涛，等：QuEChERS样品制备系统联合气相色谱-串联质谱法测定松林土壤中6 种杀虫剂的残留量理化检验-化学分册11罗钰.固相萃取-GC-ECD法检测土壤中的腐霉利、氰戊菊酯、甲氰菊酯和五氯硝基苯残留量.化学工程师，2 0 2 0,34(8):2 8-30.12蔡邦成，赵胜豪，张卫东.加速溶剂萃取-GC-MS/MS法测定杨梅种植土壤中5种菊酯类农药 J.食品工业，2 0 2 0,41(5)：30 7-30 9.13黄美玲，林毅楠，周杨，等.液相色谱串联质谱法测定油料作物中3种双酰胺类杀虫剂残留量 J.食品安全质量检测学报，2 0 2 0，11（15）：50 9 9-510 6.14杨春霞，卫平萍，余明池.QuEChERS-UPLC法测定水果中三氯杀螨醇和氰戊菊酯残留量 J.安徽预防医学杂志，2 0 2 1,2 7（1)：7 8-8 0.15罗义辉，陈佳，徐金娥.利用基于单链抗体的ELISA检测蔬菜中杀松残留J.江苏农业科学，2 0 19，47(19):200-203.Determination of Residues of 6 Insecticides by Gas Chromagraphy-Tandem Mass Spectrometry Combined with QuEChERSSample Preparation SystemDING Botao,WANG Suhua,GUO Liang,WANG Binghui,LIU Dawei(Shandong Institute of Ecological Environment Planning,Jinan 250000,China)Abstract:Pine forest soil samples were randomly collected,dried by air,removed impurities,ground andsieved.An aliquot(10 g)of the sample together with a zirconia ceramic bead bag(20 zirconia ceramic beads),20 mL of acetonitrile and a QuEChERS extraction bag(containing 5.0 g of anhydrous magnesium sulfate and 1.0 gof sodium acetate)was taken and placed into the outer tube of the QuEChERS sample preparation systemintegration tube.A QuEChERS purification bag containing 1.0 g of anhydrous magnesium sulfate,500 mg of PSA,500 mg of Cis and 15 mg of GCB was placed into the inner tube of the integration tube,and the integration tube wasloaded into the QuEChERS sample preparation system.The mixture was shaken for 1o min and centrifuged for5 min,and the above shaking and centrifugation processes were repeated once,to complete the extraction andpurification of the sample.The purified solution was collected,and freeze centrifuged for 5 min.The supernatantwas blown to near dryness at 5o b y n i t r o g e n,a n d t h e r e s i d u e w a s d i s s o l v e d b y 1 mL o f a c e t o n e.T h e r e s u l t i n gsolution was passed through a O.22 m filter membrane,and the filtrate was analyzed by GC-MS/MS.Sixinsecticides(cyhalodiamide,fenvalerate,valerate,curmidophos,fensulfothion and fenitrothion)were separated byRxi-5Sil MS column under temperature programmed conditions,ionized by EI source,detected by MRM mode,andquantified by external standard method.It was shown that linear relationships between values of the massconcentration and the peak area of the 6 insecticides were kept in the range of 0.01-3.00 mg L-1,with detectionlimits(3S/N)in the range of 0.012-0.021 g kg-1.Test for recovery was made according to standard additionmethod,giving recoveries in the range of 86.2%-102%,and RSDs(n=5)of the determined values ranged from1.6%to 4.2%.The proposed method was applied to the analysis of 5 actual samples,and fensulfothion,fenitrothion,fenvalerate and cyhalodiamide were detected,with detection amounts in the range of 14.22-125.35 gkg-1.Keywords:QuEChERS sample preparation system;gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC-MS/MS);pine forest soil;insecticide;residue