农药在现代化农业中必不可少，有机磷、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药是目前使用量最大的3类农药，它们普遍具有高效、广谱、低毒、低残留等特点^[1]，在农业生产中被广泛应用^[2-3]。但农药施用于自然环境中，会通过径流进入水环境，增加了水环境安全和生态健康风险^[4]。

对于水环境中的拟除虫菊酯类和有机磷类农药的检测方法，国家现有标准方法较少，有些方法还不能满足当下环境质量标准的要求。目前，国内外采用的分析方法主要有气相色谱法、气相色谱-质谱法和高效液相色谱法^[5]。但上述方法存在一些缺点，如测定结果可能出现假阳性，部分农药在高温下容易分解、吸附等。现采用灵敏度高、抗干扰能力强的超高效液相色谱-串联质谱法同时测定水中拟除虫菊酯类和有机磷类农药，建立了直接进样和萃取浓缩进样2种前处理方法，实现了对目标化合物的快速测定。

1 实验部分 1.1 仪器与试剂 1.1.1 仪器

1290 Infinity型超高效液相色谱仪(美国Agilent公司)；ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱(2.1 mm×50 mm×1.8 μm，美国Agilent公司)；Triple Quad 5500型串联四极杆质谱仪(美国AB Sciex公司)；Milli-Q纯水机(美国millipore公司)；针式过滤器(0.22 μm，南京泰普瑞公司)；石墨化炭黑氨基柱(500 mg/500 mg/6 mL，北京曼哈格生物科技有限公司)；弗罗里硅土柱(1 g/6 mL，美国西格玛公司)。

1.1.2 标准品与试剂

农药标准品：8种拟除虫菊酯类农药混合标准溶液(1 000 μg/mL，30809 YB，北京曼哈格生物科技有限公司)；氯菊酯标准溶液[1 000 μg/mL，GBW(E)083573，北京坛墨质检科技有限公司]；11种有机磷类农药混合标准溶液(50 μg/mL，SB 05-069-2008，农业部环境保护科研监测所)。以上3种标准溶液所含20种化合物见表 1。

其他试剂：无水硫酸钠、氯化钠(均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，使用前均在450 ℃下灼烧4 h，置于干燥器中保存^[6-7]；硫酸(分析纯，南京化学试剂股份有限公司)；氢氧化钠(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；抗坏血酸(分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司)；乙酸铵(≥99.0%，用于高效液相色谱仪，美国西格玛公司)；甲酸(>98%，用于液相色谱-质谱联用仪，日本东京化成工业株式会社)；二氯甲烷、丙酮、正己烷、乙酸乙酯(均为农残级，美国天地公司)；甲醇(色谱纯，美国天地公司)；纯水(Milli-Q纯水机制备)。

1.2 样品采集与保存

按照文献[8-12]中的相关规定进行水样的采集与保存。用预先洗涤干净且干燥的棕色磨口玻璃瓶采集样品，采样前用水样将取样瓶冲洗2~3次，采样瓶要完全注满水样不留空隙。样品采集后，立即用硫酸溶液(95%~98%的硫酸与水按V: V=1:1配制)或氢氧化钠溶液(ρ=10 g/L)调节水样pH值至5~8。当水样中含有余氯时，加入抗坏血酸(ρ=0.01~0.02 g/L)去除。水样于4 ℃避光保存，7 d内完成测试。

1.3 样品前处理

直接进样：将水样和甲醇按照4:6的体积比混合均匀，通过0.22 μm针式过滤器过滤后上机分析，经超高效液相色谱仪梯度洗脱分离后，用串联质谱多反应监测扫描(MRM)模式进行定性定量分析。

萃取浓缩：准确量取1 L水样于2 L分液漏斗中。加入50 mL二氯甲烷，振荡萃取10 min，静置分层，待两相分离，收集下层有机相。重复上述操作2次，每次加入20 mL二氯甲烷，合并萃取液，萃取液通过无水硫酸钠脱水。将萃取液浓缩至1 mL左右，溶剂替换为甲醇，定容到1 mL后上机测定。如样品需要净化，在萃取液浓缩过程中，将溶剂转换为正己烷，浓缩至1 mL左右净化。

样品净化：依次用10 mL二氯甲烷和10 mL正己烷淋洗石墨化炭黑氨基柱，将浓缩液转移到净化柱上，用15 mL二氯甲烷洗脱，收集洗脱液于浓缩瓶中。将洗脱液浓缩至1 mL左右，溶剂替换为甲醇，定容到1 mL上机测定。

1.4 色谱与质谱条件 1.4.1 色谱条件

流动相A：乙酸铵(5 mmol/L)-甲酸(0.1%)溶液；流动相B：甲醇；柱温：30 ℃；流量：250 μL/min；进样体积：2.0 μL。梯度洗脱程序：0~1 min，60 %A；1~2 min，60%~30%A；2~7 min，30%~5%A；7~7.5 min，5%~30% A；7.5~10 min，30% A。

1.4.2 质谱条件

离子源：电喷雾离子源；碰撞气：氮气(99.999%)；电喷雾电压：5 500 V；离子源温度：500 ℃；气压：气帘气206.8 kPa，碰撞气68.9 kPa，雾化气344.7 kPa，辅助加热气344.7 kPa；驻留时间：50 ms；扫描方式：MRM模式。其他质谱参数见表 1。

2 结果与讨论 2.1 仪器条件的选择

将拟除虫菊酯类和有机磷类农药的混合标准溶液逐级稀释，配制成质量浓度为500 μg/L的中间使用液，选择正离子模式扫描，用针泵进样。首先选择母离子、子离子，根据选择好的离子对进行去簇电压、碎裂电压的优化，使特征碎片离子的强度达到最大。再对电喷雾电压、气帘气、碰撞气、雾化气、辅助加热气、离子源温度和驻留时间等参数进行优化，以得到满意的质谱条件^[13]。

将中间使用液稀释成质量浓度为10 μg/L的混合标准溶液后注入液相色谱，选择甲醇和水作为流动相。为了增加待测物质的离子化效率，在流动相中加入0.1%的甲酸和5 mmol/L的乙酸铵。由于化合物数量较多，且拟除虫菊酯类农药存在同分异构体，因此通过梯度洗脱可实现多种化合物的有效分离，且峰形较好。虽然有个别化合物色谱峰重叠，但是由于各化合物的监测离子对有明显差异，对定性和定量结果不产生影响。20种拟除虫菊酯类和有机磷类农药混合标准溶液的多反应监测总离子流图见图 1(图中序号代表的化合物名称见表 1)。

2.2 前处理方法的优化 2.2.1 直接进样法

由于不同材质的滤膜对目标化合物的吸附效率不一样，因此需要选择合适的滤膜以减少化合物在滤膜上的吸附。选择了孔径为0.22 μm的聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)和聚醚砜树脂(PES)这3种材料的滤膜进行实验。配制一定浓度的加标水样，分别经过3种滤膜过滤后测定。结果显示，大部分拟除虫菊酯类农药的回收率均＜30%，有机磷类农药的回收率均＞60%，无法对3种滤膜进行选择。

因此考虑在水样中加入一定量的甲醇来降低目标化合物在滤膜上的吸附。配制一定浓度的加标水样，添加不同体积的甲醇使样品中甲醇的体积分数分别为10%，20%，40%，50%，60%和70%，经PTFE滤膜过滤后上机测定。结果表明，随着甲醇体积分数的增加，目标化合物的回收率不断增加；当甲醇体积分数达到60%时，目标化合物的回收率从0~108%提高到89.8%~117%，回收率达到最大值；当甲醇体积分数＞60%时，则回收率基本不再增加。因此选择甲醇添加量为60%。对PP滤膜和PES滤膜进行同样的实验，结果表明，水样中甲醇添加量为60%时，PP滤膜的回收率为89.5%~117%，PES滤膜的回收率为47.0%~110%。因此PTFE和PP滤膜都可以用作水样过滤，本实验选择了兼容性更好的PTFE滤膜作为实验滤膜。

2.2.2 萃取浓缩法

采用液液萃取法和固相萃取法2种方式进行加标回收实验，发现甲胺磷和氧乐果的加标回收率很低(均＜20%)，由于这2种化合物都易溶于水，难以用有机试剂提取，因此这2种化合物可以用直接进样法进行测定，萃取浓缩法不再考察甲胺磷和氧乐果。实验结果显示，液液萃取法重复性好，且回收率高于固相萃取法，尤其对于拟除虫菊酯类化合物的萃取效果更好，故选择液液萃取法作为本实验的萃取浓缩方法。

分别考察正己烷、乙酸乙酯和二氯甲烷这3种溶剂的萃取效率(不包含甲胺磷和氧乐果)^[14]。结果显示，正己烷对敌敌畏、乐果等有机磷类农药的回收率均＜60%，乙酸乙酯对甲拌磷的回收率＜40%，二氯甲烷对不包含甲胺磷和氧乐果的18种农药的回收率为90.8%~110%。因此选择二氯甲烷作为本实验的萃取试剂。

如果样品基质复杂，选择石墨化炭黑氨基柱和弗罗里硅土柱^[15]作为净化柱，考察二氯甲烷、正己烷/丙酮(V: V=8:2)、二氯甲烷/正己烷(V: V=8:2)、正己烷/丙酮(V: V=1:1)这几种不同洗脱液的淋洗效果。结果表明，正己烷/丙酮(V: V=8:2)由于极性低，淋洗效果不好，部分化合物回收率＜10%；正己烷/丙酮(V: V=1:1)的淋洗回收率均>75%。对于其他两种洗脱液，弗罗里硅土柱的回收率均＞85%(不包含乐果)，而乐果回收率偏低；石墨化炭黑氨基柱的回收率均＞80%，其中二氯甲烷淋洗效果最好，且优于正己烷/丙酮(V: V=1:1)。因此选择石墨化炭黑氨基柱作为净化柱，二氯甲烷作为洗脱液。

2.3 方法检出限、精密度及准确度

分别取一定量的拟除虫菊酯类和有机磷类农药标准溶液，用甲醇稀释成质量浓度为0.05, 0.1, 0.5，1，2，5，10，20，50，100，200 μg/L的标准系列。以化合物峰面积为纵坐标，质量浓度为横坐标绘制标准曲线(有同分异构体的化合物以出峰的峰面积总和计算)，得到各目标化合物的线性方程和相关系数。结果表明，目标化合物在线性范围内线性关系良好，相关系数均＞0.999。以3倍信噪比计算仪器检出限，结果为0.05~0.8 μg/L。在空白水样中添加一定浓度的标准品，进行7次平行测定，按照公式MDL=t×S(n=7时，t=3.143)计算方法检出限^[16]。在空白水样中添加一定量的混合标准溶液，进行高(1 μg/L)、中(0.1 μg/L)、低(0.01 μg/L)3个质量浓度水平的加标实验(直接进样法选择500，50和5 μg/L这3个质量浓度)，结果见表 2(序号对应的化合物同表 1)。由表 2可见，直接进样法的方法检出限为0.21~2.47 μg/L，回收率为81.0%~119%，相对标准偏差＜10%；萃取浓缩法的方法检出限为0.002 2~0.004 3 μg/L，回收率为71.5%~115%，相对标准偏差＜15%。该方法操作简单、精密度高、准确性好。

2.4 实际样品测定

用上述方法测定江苏某地下水样品，采用2种前处理方式，均未检出上述化合物。在实际水样中添加一定浓度的标准样品，采用2种前处理方式，用直接进样法和液液萃取法测得的回收率分别为87.5%~105%和83.6%~103%。除甲胺磷和氧乐果这2种化合物外，2种方法的测定结果相对偏差均＜10%，满足《地下水污染调查评价样品分析质量控制技术要求》(DD 2014—15)^[17]的要求。在实际样品测定时，可以在满足检出限要求的情况下，根据方法的线性范围选择合适的前处理方法。

3 结语

采用超高效液相色谱-串联质谱法同时测定水中20种拟除虫菊酯类和有机磷类农药，可实现在10 min内完成测定。该方法简便、快捷，可用于地表水和地下水中多种拟除虫菊酯类和有机磷类农药的快速检测，为水质质量评价和污染防治提供数据支持和技术支撑。