草甘膦及氨甲基磷酸殘留量測(cè)定方法的研究進(jìn)展

草甘膦及氨甲基磷酸殘留量測(cè)定方法的研究進(jìn)展

一、導(dǎo)型從草甘膦aca殘留污水中的應(yīng)用草甘草，商品名：鎮(zhèn)草寧、昭達(dá)。化學(xué)名:N-(膦羧甲基)甘氨酸。分子式:C3H8NO5P。是美國(guó)Monsanto公司于20世紀(jì)60年代篩選合成的一種內(nèi)吸傳導(dǎo)型除草劑,因其廣譜、高效、低毒、安全而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。近年來,草甘膦在全球的使用正以每年5%的速度遞增,目前各國(guó)還在擴(kuò)大生產(chǎn)能力,以滿足全球草甘膦的需求。隨著對(duì)草甘膦使用范圍的不斷擴(kuò)大,草甘膦及其最主要的代謝產(chǎn)物氨甲基磷酸(AMPA)殘留量檢測(cè)方法的研究也越來越受到學(xué)者們的關(guān)注。由于草甘膦及AMPA具有易溶于水,難溶于一般有機(jī)溶劑,難揮發(fā),缺少發(fā)色團(tuán)和熒光團(tuán),強(qiáng)極性等物理化學(xué)特質(zhì),使得對(duì)草甘膦及AMPA殘留量的檢測(cè)具有一定的挑戰(zhàn)性。近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過大量的實(shí)驗(yàn)探索了多種殘留草甘膦及其代謝物的檢測(cè)方法,現(xiàn)將方法總結(jié)如下。二、前處理方法(一)吸持蛋白在提取凈化過程中的作用草甘膦及AMPA易溶于水,不易溶于一般的有機(jī)溶劑,因此基本上是利用水溶液進(jìn)行提取。水和土壤樣品,由于其干擾測(cè)定的共存雜質(zhì)較少,凈化相對(duì)簡(jiǎn)單。而植物和肉制品,因其含有較多干擾成分,其凈化方法就要相對(duì)復(fù)雜一些。張培志等人用去離子水溶解土壤樣品,經(jīng)超聲震蕩、離心、分出水層,再過0.45μm濾膜。司友斌等人用0.6mol/L的KOH溶液溶解土壤樣品,離心后,上清液用0.6mol/L的HCl調(diào)節(jié)pH至中性,再過0.45μm濾膜。蘇宇亮等人在檢測(cè)自來水中的草甘膦時(shí),先用5mg/L硫代硫酸鈉脫氯,再將水樣過0.45μm濾膜。對(duì)于植物和肉制品等樣品,由于含有脂肪,在提取凈化過程中除了液液萃取外,許多學(xué)者往往同時(shí)采用固相萃取的方法,以使凈化更為完全。馬為民等人將蘋果、桃、胡蘿卜樣品勻漿,準(zhǔn)確稱取20g,分別加入50mL去離子水震蕩,取提取液5mL,加入0.5mL酸調(diào)解液[10%KH2PO4∶甲醇=4∶1(V∶V),用濃HCl調(diào)pH=2]。用15ml去離子水淋洗陽(yáng)離子凈化柱,將經(jīng)酸液調(diào)節(jié)后的提取液傾倒入柱,用20ml洗脫液[水∶甲醇=4∶1(V∶V),用濃HCl調(diào)pH=6]洗脫,在60℃水浴減壓蒸干,殘留物溶解在0.05ml三氟乙酸中。支建梁等人將糧食樣品粉碎,過20目篩。稱取12.5g均勻試樣置于150mL錐形瓶中,加入125mL水,在高速勻漿機(jī)上高速浸提3min。轉(zhuǎn)移約50mL勻漿到125mL聚丙烯離心管離心10min,取上清液20.00mL到另一50mL聚丙烯離心管。加入15mLCH2Cl2,振搖,離心,取上清液4.50mL于10mL具塞試管中,加入0.50mL酸調(diào)節(jié)液,混勻。用10mL水預(yù)淋活化SCX固相萃取柱,當(dāng)溶劑液面到達(dá)柱吸附層表面時(shí),立即加入上述1.00mL樣品溶液,并用15mL離心管收集洗脫液,用10mL淋洗液洗離心管后過柱。將濾液置于≤40℃水浴中用氮?dú)饩徛蹈珊?用淋洗液溶解殘?jiān)⒍ㄈ葜?mL,振搖后,過0.22μm濾膜待測(cè)。馬為民等人用體積比為100∶50的水-氯仿溶液提取搗碎了的草莓樣品中的草甘膦和AM-PA,之后水相又分別用正己烷、乙酸乙酯洗滌,活性炭過濾,于60℃濃縮,用6mol/mL鹽酸調(diào)pH=2.1并進(jìn)一步濃縮。使用陽(yáng)離子交換柱凈化,上樣后,用pH值為2.1的酸性水2lmL淋洗,棄掉濾洗液,洗脫液用250mLpH值為7.0的去離子水,棄掉前5mL,收集。收集液首先在60℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中濃縮,再于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中蒸干。Martins-JúniorHA等人在測(cè)定黃豆中草甘膦含量時(shí),首先對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行沉淀,然后再用水來萃取。(二)誘導(dǎo)法1.提高草甘膦揮發(fā)性由于草甘膦與其代謝物分子中含有羥基和氨基等極性基團(tuán),使草甘膦的極性非常大,揮發(fā)性極低,不利于直接應(yīng)用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定,故需要進(jìn)行衍生化,將分子中的極性基團(tuán)封閉起來,大部分學(xué)者利用酯化、酰化兩種方法對(duì)草甘膦及其代謝物進(jìn)行衍生,來提高草甘膦的揮發(fā)性。馬為民等人用GC測(cè)定草莓中草甘膦殘留量時(shí),在蒸干樣品中加入200μL色譜純水,加入1mL異丙醇與三氟乙酸酐(體積比為1∶1)在100℃水浴中衍生lh。過量試劑在40℃條件下用N2氣吹干,蒸干物用500μL乙酸乙酯定容。胡繼業(yè)等人在用GC-NPD測(cè)定土壤和蘋果中殘留草甘膦量的時(shí)候,也是用三氟乙酸和三氟乙醇與凈化后的樣品在100℃油浴下反應(yīng),產(chǎn)物冰水冷卻至室溫,氮?dú)獯蹈?再用水溶解,用二氯甲烷反復(fù)萃取,有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥后,于40℃減壓濃縮,氮?dú)獯蹈?乙酸乙酯定容,供GC分析。WatanabeS.等人用原乙酸三甲酯與草甘膦反應(yīng)進(jìn)行衍生化。HoriY等人用N-甲基-N-(特丁基二甲基硅烷)三氟乙酰胺做衍生化試劑,與草甘膦在80℃下反應(yīng)30min。2.柱后衍生化反應(yīng)目前利用高效液相色譜法測(cè)定草甘膦殘留量時(shí),多利用熒光、紫外檢測(cè)器檢測(cè)。但草甘膦分子不具有熒光團(tuán),無紫外吸收,若用高效液相色譜進(jìn)行檢測(cè),一般要對(duì)其進(jìn)行衍生化后才能使用紫外-可見檢測(cè)器或熒光檢測(cè)器。(1)柱前衍生所使用的衍生化試劑大多是9-芴基甲基氯仿(FMOC-C1)。FMOC-C1作為柱前衍生試劑既可以與伯胺進(jìn)行反應(yīng),又可以與仲胺反應(yīng),能夠在柱外很好地控制衍生反應(yīng)的進(jìn)行,不受流動(dòng)相搭配的影響。但是這個(gè)反應(yīng)的缺點(diǎn)是FMOC-C1與水反應(yīng)生成FMOC-OH副產(chǎn)物,為了充分得到反應(yīng)產(chǎn)物,可以加入過量的衍生試劑。TakahashK、deLlaseraMP、HogendoornEA等人都是用FMOC-C1作為柱前衍生化試劑與草甘膦反應(yīng),LB等人以FMOC-C1為衍生化試劑,在硼酸鹽緩沖溶液中進(jìn)行衍生化反應(yīng)。國(guó)內(nèi)的周艷明、馬為民、李波等人也同樣是以FMOC-C1為衍生化試劑,以硼酸-硼酸鹽為緩沖劑在室溫下進(jìn)行反應(yīng),上機(jī)前過0.45μm濾膜。KhrolenkoMV、SatoshiKawai、司友斌等人以磷酸鹽為緩沖液(pH11,由0.4mol·L-1磷酸二氫鈉與0.4mol·L-1磷酸鈉等量混合而成),用對(duì)甲基苯磺酰氯溶液(100mol·L-1于乙腈溶液中)與草甘膦在50℃下反應(yīng)。QianK等人用4-氯-3、5-二硝基三氟甲苯(CNBF)為衍生化試劑,用pH為9.5的H3BO3-Na2B4O7為緩沖溶液,與草甘膦在60℃下反應(yīng)30min。LeeEA等人用丁二酸酐做衍生化試劑與草甘膦反應(yīng)。(2)柱后衍生一般是用兩種試劑,一種是氧化試劑混合溶液,另一種是鄰苯二醛與巰基乙醇混合溶液。支建梁等人參考PickeringLaboratories公司的方法,先是草甘膦被次氯酸鈉(NaC10)氧化成氨基乙酸,接著氨基乙酸與鄰苯二甲醛(OPA)和巰基乙醇反應(yīng)生成高熒光產(chǎn)物。氨甲基磷酸不需要初始的氧化反應(yīng),而與鄰苯二甲醛和巰基乙醇直接反應(yīng),生成高熒光產(chǎn)物,均被熒光檢測(cè)器所檢測(cè)。侯占偉等人也用相同的方法對(duì)草甘膦進(jìn)行柱后衍生化反應(yīng)。3.通過反相流動(dòng)注射技術(shù)測(cè)定草甘膦草甘膦在酸性介質(zhì)中還可以與亞硝基化合物發(fā)生反應(yīng),得到其亞硝基化產(chǎn)物N-亞硝基N-膦酸甲基甘氨酸。范順利等人利用草甘膦與過量的NO2-反應(yīng)生成穩(wěn)定的N一亞硝胺,而剩余的NO2-快速氧化亞鐵氰化鉀為軼氰化鉀,與魯米諾-鐵氰化鉀化學(xué)發(fā)光反應(yīng)相耦合。據(jù)此,建立了反相流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法測(cè)定草甘膦的新方法。孫楠等人也是利用草甘膦的亞硝基化產(chǎn)物在鹽酸-醋酸鈉(pH0.7)介質(zhì)中該衍生物于-0.81V(vs.SCE)處產(chǎn)生一個(gè)靈敏的極譜波,從而建立了草甘膦的亞硝基化單掃描示波極譜法。董文庚等人將草甘膦與過量的NO2-反應(yīng),生成穩(wěn)定的亞硝基化合物,而過量部分的NO2-氧化I一成I2,I2與可溶性淀粉生成藍(lán)色絡(luò)合物,該絡(luò)合物的最大吸收波長(zhǎng)為550nm,從而建立了廢水草甘膦測(cè)定的吸光光度法。三、分析方法及檢出限草甘膦及其代謝物經(jīng)過衍生化以后其氣化性提高,可用于氣相色譜檢測(cè)。衍生化后的產(chǎn)物極性很弱,故應(yīng)該采用中等極性至弱極性的色譜柱。同時(shí),由于草甘膦分子中含有氮原子和磷原子,氮磷檢測(cè)器(NPD)、火焰光度檢測(cè)器(FPD)、氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)均可用于測(cè)定。馬為民等人采用1.5%SE-30的色譜柱、FPD檢測(cè)器,草甘膦殘留量的最低檢測(cè)限達(dá)0.01mg/kg,相關(guān)系數(shù)r=0.9945。胡繼業(yè)等人用毛細(xì)管(supelcoequity-5)色譜柱,氮磷檢測(cè)器測(cè)土壤和蘋果樣品中草甘膦的最小檢出量為9×10-12g,最低檢出濃度為0.02mg/kg,線性范圍是0.1μg～20.0μg/mL,相關(guān)系數(shù)r=0.9999。馬為民等人在測(cè)定幾種蔬菜水果中草甘膦殘留的時(shí)候采用DB-17毛細(xì)管柱和ECD檢測(cè),最低檢測(cè)限為0.05mg/kg,線性范圍為0.1μg～10μg/mL,相關(guān)系數(shù)r=0.992。WatanabeS.用硅酸鎂填充柱,FPD檢測(cè)檢測(cè)限為0.01μg/g。高效液相色譜是較為普遍地測(cè)定草甘膦的方法,通過對(duì)草甘膦進(jìn)行柱前或柱后衍生,使草甘膦具有紫外和熒光吸收基團(tuán),所以高效液相色譜法測(cè)定草甘膦多選用紫外檢測(cè)器或者熒光檢測(cè)器。侯占偉等人選用WatersSAX陰離子交換色譜柱,經(jīng)柱后衍生化用熒光檢測(cè)器(激發(fā)波長(zhǎng)339nm,發(fā)射波長(zhǎng)445nm)檢測(cè),流動(dòng)相為KH2PO4水溶液和甲醇,用濃磷酸調(diào)PH1.9。該方法測(cè)得草甘膦最小檢出限為5ng/ml。馬為民等人選用聚合氨基柱,熒光檢測(cè)器(發(fā)射波長(zhǎng)為266nm,激發(fā)波長(zhǎng)為315nm),第一流動(dòng)相為乙腈:5OMm磷酸緩沖溶液(pH10)(55∶45,V/V),第二流動(dòng)相為乙腈:水(6O∶40,V/V),最低檢測(cè)限為0.3mg/kg。周艷明等人通過柱前衍生,經(jīng)強(qiáng)堿性陰離子交換色譜柱,利用熒光檢測(cè)器(激發(fā)波長(zhǎng)254nm,發(fā)射波長(zhǎng)315nm)檢測(cè),流動(dòng)相為0.1M磷酸二氫緩沖溶液:乙腈(65∶35)。此方法草甘膦的檢出限為0.005μg/ml,通過添加草甘膦標(biāo)樣,草甘膦回收率為82.4%。司友斌等人采用紫外檢測(cè)器(檢測(cè)波長(zhǎng)為235nm),C18HypersilODS色譜柱,流動(dòng)相為0.05mol/L磷酸氫二鈉緩沖液(pH5.5)∶甲醇=65∶35(V∶V)。用該方法測(cè)定土壤中草甘膦的最低檢出濃度為0.02mg/kg,平均回收率及變異系數(shù)分別為81.3%～98.3%和0.66%～5.63%。SatoshiKawai等也是用類似的方法,用ODS-5色譜柱,240nm紫外吸收,流動(dòng)相為0.2M磷酸鹽緩沖液(pH2.30),方法的最低檢出限為10ng/ml(glyphosate)和8ng/ml(AM-PA),線性范圍為100ng～4μg/ml,相關(guān)系數(shù)分別為0.9960(glyphosate)和0.9997(AMPA)。胡寶祥等人通過蒸發(fā)光散射檢測(cè)器(ELSD)與高效液相色譜儀聯(lián)用,用反相C18色譜柱,以甲醇∶0.1%三氟乙酸水溶液=10∶90(V∶V)為流動(dòng)相檢測(cè)草甘膦制劑中草甘膦含量,其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、平均回收率、線性范圍分別為1.3%(n=9)、100.3%(n=5)、0.5mg～2.5mg/ml(r=0.9994)。(三)亞硝基化前后的草甘膦衍生物的檢測(cè)氣相色譜和高效液相色譜是兩種比較普遍的檢測(cè)草甘膦的方法,除此之外,氣-質(zhì)聯(lián)用、液-質(zhì)聯(lián)用、離子色譜法等分析方法也曾被用于草甘膦的檢測(cè)。孫楠等人采用單掃描示波極譜法對(duì)亞硝基化后的草甘膦衍生物進(jìn)行測(cè)定,其最低檢測(cè)限為9.6×10g/L,草甘膦質(zhì)量濃度在1.2×10-4g～6.0×10-2g/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系(r=0.9965,n=9)。董文庚等人利用褪色分光光度法、吸光光度法間接測(cè)定草甘膦,加標(biāo)回收率為94%～101%。方黎等人采用離子色譜法測(cè)定飲用