0 前言

三嗪类农药是在世界范围内广泛使用的一类除草剂^[1]，由于其具有除草谱广、应用窗口期长、使用成本低的优势，几乎没有一种新除草剂产品能与之媲美^[2]。但在施用过程中，它们会通过径流、下渗等方式进入地表水或地下水^[3]，目前已有关于环境水体中检出三嗪类农药的大量报道^[4]。由于这类农药具有“三致”作用，长期摄入会对人体健康造成严重危害^[5]，因此国家制定了较为严格的环境水质限值要求：《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)阿特拉津限值为3 μg/L^[6]、《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)阿特拉津Ⅰ—Ⅳ类标准限值分别为0.05, 0.4, 2和600 μg/L^[7]、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)阿特拉津限值为2 μg/L^[8]。

为满足水环境管理监测需求，现阶段国家发布了5项相关的分析方法标准^[9-13]，但仅涉及阿特拉津、西玛津和扑草净3种化合物，方法检出限为0.016~0.5 μg/L、测定下限为0.064~2.0 μg/L，无法满足《GB/T 14848—2017》中Ⅰ类标准限值(0.05 μg/L)的准确定量需求。此外，受仪器灵敏度限制，上述标准中涉及的气相色谱、液相色谱和单杆质谱法无法实现直接进样测定，样品上机之前都需要经过复杂的富集过程(有机溶剂萃取、干燥剂脱水、萃取液浓缩、转溶剂等)，不仅耗时长，大量使用有机溶剂也会对环境造成污染。气相色谱和液相色谱法主要通过保留时间定性，在排除假阳性上存在缺陷，直接影响监测结果的可靠性。而超高效液相色谱-三重四极杆质谱(UPLC-QQQ MSD)具有多反应监测模式(MRM)，选择性好、灵敏度高、定性可靠，能实现清洁水体低浓度样品的直接进样需求。

现借助UPLC-QQQ MSD建立了针对地表水和地下水中11种三嗪类农药(莠去通、西草净、仲丁通、扑灭通、西玛津、莠灭净、扑草净、去草净、阿特拉津、扑灭津、特丁津)的分析方法，并对前处理、仪器分析、方法特性指标等各因素进行优化探讨，旨在满足当前环境管理需求的同时有效保证方法的准确性。

1 实验部分 1.1 仪器、试剂与标准品 1.1.1 仪器

1290-6460超高效液相色谱-三重四极杆质谱仪(配ESI离子源，美国Agilent公司)；ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱(50 mm×2.1 mm×1.8 μm，美国Agilent公司)；SB-C18色谱柱(50 mm×2.1 mm×1.8 μm，美国Agilent公司)；Milli-Q Direct 8超纯水仪(美国密理博公司)；Analyst R-12涡旋混匀器(瑞士步琦公司)；聚醚砜、聚四氟乙烯和尼龙滤膜(0.22 μm，配一次性过滤器，天津津腾公司)。

1.1.2 试剂与标准品

11种三嗪类农药标准贮备液(1ST29044-100BT，100 μg/mL，溶剂为V ∶V=4 ∶1的丙酮/甲苯，美国First Standard公司)；西玛津-d₁₀纯品(ND-5654-0.01 g，加拿大CDN isotopes公司)；阿特拉津-d₅标准贮备液(20441XB, 100 μg/mL，溶剂为丙酮，北京曼哈格公司)；特丁津-d₅纯品(25805，北京曼哈格公司)；扑草净-d₁₄纯品(ND-6463-0.005 g，加拿大CDN isotopes公司); 甲醇、乙腈、甲酸(色谱纯，美国Fisher公司)。

1.2 标准溶液的配制 1.2.1 标准使用液的配制

用纯水稀释11种三嗪类农药标准贮备液，分别配制成目标物质量浓度为50.0和5.00 μg/L的标准使用液，贮存在棕色样品瓶中。用甲醇分别溶解西玛津-d₁₀和扑草净-d₁₄纯品，各配制成质量浓度为100 mg/L的标准使用液，贮存在棕色样品瓶中；再用纯水稀释西玛津-d₁₀、特丁津-d₅、扑草净-d₁₄纯品和阿特拉津-d₅标准贮备液，分别配制成质量浓度为100和10.0 μg/L的4种内标物混合标准使用液，贮存在棕色样品瓶中。

1.2.2 标准曲线系列的配制

当目标物质量浓度≤0.5 μg/L时，用纯水稀释50.0 μg/L的三嗪类农药标准使用液，配制成0.050，0.100，0.200，0.400和0.500 μg/L的标准系列，加入100 μg/L的内标物混合标准使用液，使内标物质量浓度为0.200 μg/L，贮存在棕色样品瓶中；当目标物质量浓度＞0.5 μg/L时，用纯水稀释5.00 μg/L的三嗪类农药标准使用液，配制成0.500，1.00，2.00，4.00和5.00 μg/L的标准系列，加入10.0 μg/L的内标物混合标准使用液，使内标物质量浓度为2.00 μg/L，贮存在棕色样品瓶中。

1.3 样品采集与制备 1.3.1 实际样品采集

于2021年6月，分别采集武汉市黄陂区夏家寺水库库心地表水样品(地表水A)、武汉市江夏区斧头湖新河口断面地表水样品(地表水B)、潜江市王场镇某企业地下水样品(地下水)。所有样品均采集于玻璃材质具盖棕色样品瓶中，未添加保护剂，于4 ℃条件下避光、密封保存，7 d之内完成测定^[11]。

1.3.2 研究样品制备

根据《环境监测分析方法标准制订技术导则》(HJ 168—2020)^[14]，方法特性指标主要包括方法检出限、方法精密度和方法正确度。实验发现，11种三嗪类农药的仪器检出限(3倍信噪比^[15])在0.01 μg/L附近，为了准确定量，选择0.05 μg/L纯水加标样品开展方法检出限实验。为覆盖前言所述0.05，0.4，2和3 μg/L环境限值质量浓度，分别选择0.05，0.4和4 μg/L作为低、中、高加标质量浓度开展方法精密度和正确度实验，加标基质分别为地表水A、地表水B和地下水。所有加标样品涡旋混匀后静置15 min，取上清液过0.22 μm滤膜(弃去前0.5 mL)后，取1.0 mL置于样品瓶中，加入内标后涡旋混匀待测。

1.4 仪器条件 1.4.1 色谱条件

流动相：纯水和乙腈；柱温：40 ℃；进样体积：10.0 μL；流速：0.2 mL/min；ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱梯度洗脱程序：乙腈初始25%，9.5 min升至45%，10.5 min升至100%，保持0.5 min，12 min时恢复至25%；SB-C18色谱柱梯度洗脱程序：乙腈初始25%，8 min升至30%，9 min升至40%，保持4 min，14 min时升至90%，保持1 min，16 min时恢复至25%。

1.4.2 质谱条件

电离模式：正离子模式(ESI⁺)；监测模式：MRM；干燥气温度：325 ℃；干燥气流速：8 L/min；雾化气压力：2.41×10⁵ Pa；鞘气温度：350 ℃；鞘气流速：11 L/min；毛细管电压：3 500 V；喷嘴电压：500 V；加速电压：3 V。其余质谱条件见表 1。

2 结果与分析 2.1 质谱条件的选择

建立可靠的质谱条件是目标化合物准确定性、定量的前提，包括采集模式、离子对和仪器参数。全扫描(Scan)条件下分别采集化合物在ESI⁺和负离子模式(ESI^-)下的信号，发现ESI⁺响应强度远大于ESI^-，说明化合物在离子源中更容易带正电。结合各化合物分子质量，发现母离子主要为加氢形式，再通过二级质谱扫描筛选得到2个子离子，其筛选原则为响应强且不与色谱保留时间相近的化合物，2个中响应较强的为定量离子，另1个为辅助定性离子(表 1)。仪器参数分为离子对参数和源参数，离子对参数包括传输电压、碰撞能和加速电压。采用选择离子模式(SIM)，分别在65~135 V范围内改变母离子的传输电压，找到最强响应值；然后在MRM模式下，分别于10~50 V范围内改变子离子碰撞能，找到最强响应值；加速电压采用设备默认值(3 V)。源参数包括干燥气温度、干燥气流速、雾化气压力、鞘气温度、鞘气流速、毛细管电压和喷嘴电压，根据响应最强原则优化得到1.4.2节所述参数。

2.2 液相色谱条件的选择 2.2.1 色谱柱

十八烷基硅烷键合硅胶(C18)类色谱柱是现阶段最常用的液相色谱分离柱，实验发现11种三嗪类农药在ZORBAX Eclipse Plus C18柱和SB-C18柱(后者具有二异丁基侧链基团，耐酸性更强)上的保留时间不同，结果见表 2。由表 2可见，SB-C18柱分离时间略长于ZORBAX Eclipse Plus C18柱，方便进行化合物分段测定。

三嗪类农药在2种色谱柱上的色谱图见图 1(a)(b)(序号对应的化合物同表 2)。

由图 1可见，2种色谱柱的分离效果差别不大，ZORBAX Eclipse Plus C18柱对西草净和阿特拉津、扑灭津和莠灭净无法分离，SB-C18柱对仲丁通和扑灭通、阿特拉津和去草净无法分离，但这些化合物的定量子离子不同，不影响定量结果。

2.2.2 流动相

液相色谱常用的流动相为甲醇-水二元混合液或乙腈-水二元混合液^[16]，在ZORBAX Eclipse Plus C18柱上按相同梯度洗脱条件[V(初始有机相) ∶ V(水相)=20 ∶ 80，9 min升至纯有机相，10 min恢复至20 ∶ 80]考察2种溶剂体系对三嗪类农药的初步分离效果，结果见图 2(a)(b)。由图 2可见，使用乙腈-水为流动相时，化合物间的分离度明显大于甲醇-水。另外，考虑到三嗪类农药的质谱采集模式为ESI⁺，为进一步提高化合物离子化效率，尝试在乙腈和水中各加入0.1%的常用基体改进剂甲酸，但未发现有明显的响应增强效果，甚至对部分化合物的离子化程度有抑制作用，使响应下降，所以后续实验不在流动相中添加甲酸。

2.2.3 进样体积

改变进样体积为1，2，5和10 μL，探究其对化合物响应值的影响，结果见图 3。

由图 3可见，随着进样体积的增加，化合物峰面积呈倍数增长，但基线没有明显变化，且部分化合物(扑灭通和仲丁通)的分离度有所改善。一般情况下，当进样体积>10 μL后，将会产生较强的溶剂效应和基质效应，且受仪器定量环限制，不适宜再继续增加进样体积，所以为了降低方法检出限，选择进样体积为10 μL。

2.2.4 柱温

分别调节柱温为25，30，35，40和45 ℃，发现在不同柱温下化合物的保留时间没有明显变化。西玛津及其氘代物随着柱温的升高，响应值不断增强；但当柱温升至45 ℃时，西草净、阿特拉津及其氘代物的响应值略有下降，因此选择40 ℃作为色谱柱柱温。

2.3 滤膜的影响

由于超高效液相色谱柱填料孔径较小，环境水样中的细小颗粒物容易造成色谱柱堵塞，上机之前需要进行过滤处理^[17]。选取聚醚砜、聚四氟乙烯和尼龙3种常见材质的滤膜，分别对高质量浓度(4 μg/L)的纯水加标样品和地表水加标样品进行过滤处理(都做3个平行样)，统计各化合物的回收率，结果见图 4(a)(b)。由图 4可见，使用聚醚砜滤膜时，去草净、特丁津和扑灭津3种化合物的损失率都＞10%，可能是滤膜对化合物存在吸附作用所致^[18]，其中去草净回收率最低(纯水和地表水加标样品的平均回收率为62.4%和77.7%)，其他三嗪类农药经3种滤膜过滤处理后的回收率相当(纯水和地表水加标样品的平均回收率为90.0%~107%和94.1%~ 104%)。所以选择聚四氟乙烯滤膜或尼龙滤膜较为合适。

2.4 标准曲线、方法检出限、精密度和正确度

分别选择0.050，0.400和4.00 μg/L作为低、中、高加标质量浓度开展方法精密度和正确度实验，为覆盖该范围，设定标准曲线质量浓度为0.050~5.00 μg/L，并采用平均相对响应因子法拟合曲线方程。因采用内标法定量时，内标物的质量浓度与目标物的质量浓度应尽量控制在同一数量级上^[19]，所以将标准曲线分为1.2.2节所述低质量浓度和高质量浓度2组。按照方法流程平行分析7次目标物质量浓度为0.050 μg/L的纯水加标样品，计算测定结果的标准偏差(S)，以3.143倍的S值作为方法检出限(只进不舍、保留1位有效数字)，4倍方法检出限为测定下限^[14]，结果见表 3。

由表 3可见，11种三嗪类农药的方法检出限为0.003~ 0.01 μg/L，测定下限为0.012~0.04 μg/L，满足《GB/T 14848—2017》中Ⅰ类标准限值的准确定量要求。对1.3.2节所述3个质量浓度基体加标样品分别进行6次平行分析，结果见表 4。由表 4可见，测定结果的相对标准偏差(RSD)为2.1%~19%，平均加标回收率为80.0%~108%。

2.5 实际样品测定

对采集的地表水和地下水样品进行测定，发现地表水A和地下水样品中未检出11种三嗪类农药，地表水B中有阿特拉津和扑灭津检出，平均质量浓度分别为0.032和0.009 μg/L(n=3，RSD分别为8.9%和17%)，未超过《GB 3838—2002》和《GB 5749—2006》限值要求。

3 结语

建立了针对地表水和地下水中11种三嗪类农药的UPLC-QQQ MSD方法。样品经尼龙或聚四氟乙烯滤膜过滤后上机测定，使用SB-C18色谱柱、乙腈-水二元混合液流动相进行化合物分离，设置柱温为40 ℃、进样量为10 μL，采用质谱ESI⁺模式检测，内标法定量，平均相对响应因子法拟合标准曲线。11种三嗪类农药的方法检出限为0.003~ 0.01 μg/L，对3个质量浓度的基体加标样品分别进行6次平行分析，测定结果的RSD为2.1%~19%，平均加标回收率为80.0%~108%，在1种地表水样品中检出了阿特拉津和扑灭津，平均质量浓度分别为0.032和0.009 μg/L。方法能够满足现阶段地表水和地下水的环境管理监测要求，且与其他研究相比，在化合物种类、方法正确度、方法精密度、方法灵敏度和操作便捷性上具有优势。