一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法与流程

1.本发明涉及磺酰脲类除草剂检测技术领域，尤其涉及一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法。


背景技术：

2.磺酰脲类除草剂是一种高活性、广谱、选择性强和低哺乳动物毒性的除草剂，目前已被广泛应用于小麦、水稻、玉米、大豆、油菜、甜菜、甘蔗、草坪等经济作物除草，截至2014年占全球农药市场的3.7％。近年来有研究发现，磺酰脲类除草剂在环境中难降解且存在一定健康风险。我国农业部在2013年就开始限制甲磺隆、氯磺隆和苯胺磺隆的生产和使用。
3.太湖是我国第三大淡水湖泊，也是太湖流域重要饮用水水源地，分布有南泉水厂、锡东水厂和金墅湾水厂等9个水源地取水口，涉及供水人口460多万人。2019年生态环境部发布了水质磺酰脲类农药的测定高效液相色谱法，但该方法前处理复杂，局限性大，单个样品分析时间100分钟左右，无法消除假阳性等问题。由此可见，为了人民的饮水安全，亟需建立一种方便、可靠的检测方法以了解太湖磺酰脲类除草剂的污染状况。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法，水样经滤膜过滤后，经oasis hlb在线柱富集净化，以kinetex c18色谱柱分离，用乙腈和0.1％甲酸水溶液梯度洗脱，采用电喷雾正离子(esi )多反应监测(mrm)信息依赖采集(ida)增强子离子(epi)扫描方式进行检测，外标法定量，epi谱库确证辅助定性。与传统方法相比，在线固相萃取自动化程度高、精准度好，有效降低人员操作导致的实验误差，且利用mrm-ida-epi模式在定量的同时双重定性准确性更高、灵敏度更高、选择性更好，可为流域水资源保护提供准确、有效的监测信息。
5.上述目的是通过以下技术方案来实现：
6.一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法，包括：
7.样品采集、配置在线固相萃取系统和配置三重四级杆复合线性离子阱质谱仪；所述配置三重四级杆复合线性离子阱质谱仪，包括：在多反应监测基础上增加信息依赖采集和增强子离子扫描，并对标准物质进行扫描，利用得到的增强子离子全扫描质谱图建立标准物质谱库。
8.根据配置的所述在线固相萃取系统对标准溶液进行标准曲线配置；对所述样品进行过滤、富集净化，得净化物，并对所述净化物进行洗脱、分离；
9.根据配置的所述三重四级杆复合线性离子阱质谱仪对所述净化物进行检测。
10.进一步地，所述样品采集为：用不锈钢采样器于水下0.5m处采集水样至250ml棕色玻璃瓶中，4℃冷藏保存；所述样品3天内进行上机检测。
11.进一步地，所述样品为中性或者碱性。
12.进一步地，所述配置在线固相萃取系统，具体为：所述在线固相萃取系统包括2个
高压四元泵、1个恒温柱箱、1个54位4ml样品盘、1个54位滤膜盘、1个99位2ml样品盘、1个32位10ml样品盘、1个自动换针装置、连接有过滤针的第一进样臂、连接有进样针的第二进样臂、1个3位100ml洗针液样品盘、4个六通阀、hlb在线固相萃取柱spel、hlb在线固相萃取柱spe2、1个填料为c18的色谱柱，所述hlb在线固相萃取柱spe1和所述hlb在线固相萃取柱spe2可并行使用，在其中一个洗脱分析时，另一个开始活化、富集样品；所述六通阀包括阀状态1和阀状态2，所述阀状态1为阀口1与阀口2连接、阀口3与阀口4连接、阀口5与阀口6连接，所述阀状态2为阀口1与阀口6连接、阀口2与阀口3连接、阀口4与阀口5连接。
13.进一步地，所述hlb在线固相萃取柱spe1的条件包括：
14.活化，时间2min，流量1.0ml/min(100％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
15.平衡，时间1.5min，流量1.0ml/min(100％a)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
16.上样，时间3min，流量1.0ml/min(100％a)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
17.淋洗，时间1.0min，流量1.0ml/min(90％a 10％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
18.洗脱，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态2、阀状态2和阀状态1；
19.再生管路清洗，时间1.0min，流量2.0ml/min(50％a 50％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
20.所述hlb在线固相萃取柱spe2的条件包括：
21.活化，时间2min，流量1.0ml/min(100％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
22.平衡，时间1.5min，流量1.0ml/min(100％a)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
23.上样，时间3min，流量1.0ml/min(100％a)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
24.淋洗，时间1.0min，流量1.0ml/min(90％a 10％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
25.洗脱，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态2、阀状态2和阀状态2；
26.再生管路清洗，时间1.0min，流量2.0ml/min(10％a 90％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
27.所述a表示流动相a为纯水，所述b表示流动相b为甲醇。
28.进一步地，所述上样体积为1.0ml，分析时间为8min。
29.进一步地，所述对标准溶液进行标准曲线配置，具体为：可配置5至100个点位标准曲线系列溶液，具体点位可自定义，自动选择判定逐级稀释点位；通过设定相应原液的位置、浓度和制备的标准液的瓶位及目标浓度等相关参数，自动预算所需试剂的用量并作出提示。
30.进一步地，所述对所述样品进行在线过滤及富集净化，得净化物，并对所述净化物进行洗脱、分离，具体为将样品加入10ml样品瓶中，通过配置后的所述在线固相萃取系统中
的在线过滤装置过滤，对过滤后的所述样品通过在线固相萃取柱进行富集、净化、洗脱、分离。
31.进一步地，所述洗脱与分离，包括：
32.通过kinetex c18色谱柱进行分离；
33.通过流动相乙腈和流动相0.1％甲酸水溶液的混合液进行梯度洗脱；
34.所述洗脱条件的配置具体为：将流动相为0.1％甲酸水和流动相乙腈按比例混合，流量为0.4ml/min；初始流动相乙腈的比例为20％，保持0.5min，5.0min升至95％，保持6.0min，6.2min降为20％，8.0min结束；其中，柱温为40℃。
35.进一步地，所述配置三重四级杆复合线性离子阱质谱仪，具体为：
36.配置质谱条件，电离源为电喷雾电离源，气帘气为35psi，喷撞气为high，离子化电压为5500v，源温度为550℃，喷雾气为50psi，辅助加热气为55psi，检测方式为多反应监测正离子模式，扫描方式为分段扫描，检测窗口为60s，扫描时间为0.3s；
37.配置线性离子阱参数：在多反应监测基础上增加信息依赖采集和增强子离子扫描，信息依赖采集条件为强度超过1000的离子，是否排除离子为never；增强子离子扫描扫描分子量为50-500da的离子，扫描速率为10000da/s，dp为80v，ep为10v，ce为35v，ces为15v，源参数和多反应监测源参数一致。
38.有益效果
39.本发明所提供的一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法，本方法操作简便，样品过膜后直接在线分析，分析时间短、有机试剂用量少、方法灵敏度高。在线固相萃取和线性离子阱技术有效降低人为、基质干扰等因素导致的实验误差，可有效提高方法的精密度和准确度。
附图说明
40.图1为本发明所述一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法的中在线固相萃取系统流路图；
41.图2为本发明所述一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法的中hlb在线固相萃取柱spe1与spe2的工作流程图；
42.图3为本发明所述一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法的中13种磺酰脲类除草剂的epi二级离子全扫描质谱图；
43.图4为本发明所述一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法中13种磺酰脲类除草剂不同滤膜过滤的回收率；
44.图5为本发明所述一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法中13种磺酰脲类除草剂色谱图(5.0ng/l)；其中，峰值标识：1烟嘧磺隆、2环氧嘧磺隆、3噻吩磺隆、4甲磺隆、5醚苯磺隆、6甲嘧磺隆、7氯磺隆、8胺苯磺隆、9苄嘧磺隆、10氟磺隆、11吡嘧磺隆、12氯嘧磺隆、13氟嘧磺隆；
45.图6为本发明所述一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法中13种磺酰脲类除草剂的mrm检测参数表；
46.图7为本发明所述一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法中13种磺酰脲类除草剂的回归方程、相关系数、检出限和精密度表。
具体实施方式
47.下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
48.实施例1
49.一种在线测定水中磺酰脲类除草剂的方法，包括：
50.样品采集、配置在线固相萃取系统和配置三重四级杆复合线性离子阱质谱仪；所述配置三重四级杆复合线性离子阱质谱仪，包括：在多反应监测基础上增加信息依赖采集和增强子离子扫描，并对标准物质进行扫描，利用得到的增强子离子全扫描质谱图建立标准物质谱库。
51.根据配置的所述在线固相萃取系统对标准溶液进行标准曲线配置；对所述样品进行过滤、富集净化，得净化物，并对所述净化物进行洗脱、分离；
52.根据配置的所述三重四级杆复合线性离子阱质谱仪对所述净化物进行检测。
53.具体的，本方案所需要的仪器和材料如下：
54.三重四级杆复合线性离子阱质谱仪(eionlc ad-qtrap5500，美国sciex)；
55.在线固相萃取系统(dhr-spe-lc-system，锶泰斯(上海)分析仪器有限公司)；
56.高压四元泵1(p6.1lpump，德国knauer)；
57.高压四元泵2(p6.1lpump，德国knauer)；
58.恒温柱箱(t2.1l柱温箱，德国诺尔)；
59.oasis hlb direct connect hp在线固相萃取柱(2.1mm
×
30mm，20μm，美国waters)；
60.kinetex c18色谱柱(150mm
·
3.0mm，2.6μm，英国phenomenex)；
61.材质为nylon、pes、ptfe、pvdf滤膜(0.45μm，美国agilent)。
62.甲醇(质谱纯，德国merck)；
63.乙腈(质谱纯，德国merck)；
64.甲酸(优级纯，sigma)；
65.蒸馏水(中国屈臣氏)；
66.13种磺酰脲类杀虫剂标准溶液(100mg/l，中国阿尔塔科技有限公司)
67.本方案中所述样品采集为：用不锈钢采样器于水下0.5m处采集水样至250ml棕色玻璃瓶中，4℃冷藏保存；所述样品3天内进行上机检测。
68.为使待测物在hlb柱上有更好的保留，结合13种磺酰脲类除草剂的pka，利用ph值为2，3，5，7，10五组同一浓度样品进行对比，每组做3个平行。试验发现样品为中性和碱性时，13种目标化合物均在hlb柱上有很好的保留，响应最高。当样品为酸性时，可以使用氨水溶液调节样品ph值为7-10。
69.对于滤膜的选择，目前，在线固相萃取水样预处理方式主要为滤膜过滤，根据实际测试，滤膜会对磺酰脲类除草剂的回收率产生影响，为选取最合适的滤膜，对比了4种市场上常见的滤膜进行加标回收实验，每个滤膜设置3个平行样品。结果如图4所示，实验最后选择偏聚四氟乙烯滤膜进行样品预处理，目标化合物加标回收率最优。
70.实施例2
71.如图1所示，所述配置在线固相萃取系统，具体为：
72.所述在线固相萃取系统包括2个高压四元泵、1个恒温柱箱、1个54位4ml样品盘、1个54位滤膜盘、1个99位2ml样品盘、1个32位10ml样品盘、1个自动换针装置、连接有过滤针的第一进样臂、连接有进样针的第二进样臂、1个3位100ml洗针液样品盘、4个六通阀、hlb在线固相萃取柱spe1、hlb在线固相萃取柱spe2、1个填料为c18的色谱柱，所述hlb在线固相萃取柱spe1和所述hlb在线固相萃取柱spe2可并行使用，在其中一个洗脱分析时，另一个开始活化、富集样品；所述六通阀包括阀状态1和阀状态2，所述阀状态1为阀口1与阀口2连接、阀口3与阀口4连接、阀口5与阀口6连接，所述阀状态2为阀口1与阀口6连接、阀口2与阀口3连接、阀口4与阀口5连接。
73.所述对标准溶液进行标准曲线配置，具体为：所述标准溶液配置可配置5至100个点位标准曲线系列溶液，具体点位可自定义，自动选择判定逐级稀释点位；通过设定相应原液的位置、浓度和制备的标准液的瓶位及目标浓度等相关参数，自动预算所需试剂的用量并作出提示。
74.如图2所示，所述hlb在线固相萃取柱spe1的在线固相萃取条件如下：
75.活化，时间2min，流量1.0ml/min(100％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
76.平衡，时间1.5min，流量1.0ml/min(100％a)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
77.上样，时间3min，流量1.0ml/min(100％a)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
78.淋洗，时间1.0min，流量1.0ml/min(90％a 10％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
79.洗脱，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态2、阀状态2和阀状态1；
80.再生管路清洗，时间1.0min，流量2.0ml/min(50％a 50％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态1、阀状态2和阀状态1；
81.所述hlb在线固相萃取柱spe2的条件包括：
82.活化，时间2min，流量1.0ml/min(100％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
83.平衡，时间1.5min，流量1.0ml/min(100％a)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
84.上样，时间3min，流量1.0ml/min(100％a)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
85.淋洗，时间1.0min，流量1.0ml/min(90％a 10％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态1、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
86.洗脱，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态2、阀状态2和阀状态2；
87.再生管路清洗，时间1.0min，流量2.0ml/min(10％a 90％b)，四个所述六通阀的状态依次为：阀状态2、阀状态2、阀状态1和阀状态1；
88.上述条件中，所述a表示流动相a为纯水，所述b表示流动相b为甲醇。
89.所述上样体积为1.0ml，分析时间为8min。
90.由于在线固相萃取进样通量大，样品中中可能存在基质干扰，影响样品定量定性，为选取合适的淋洗液，以基质加标样品对比纯水和5％、10％、20％、30％甲醇溶液淋洗效果，结果表明，甲醇溶液淋洗时基线噪音明显降低，选择20％、30％甲醇溶液淋洗时，目标化合物峰型变宽灵敏度下降，5％、10％甲醇溶液淋洗影响较小，实验最后选择10％甲醇溶液淋洗。
91.对于色谱柱的选择，本次实验对比了ec-c18(100mm
·
3.0mm，2.7μm，美国agilent)、cortecs c18(100mm
·
3.0mm，2.7μm，美国waters)和kinetex c18(150mm
·
3.0mm，2.6μm，英国phenomenex)3种色谱柱的分离效果，结果表明，使用ec-c18色谱柱时，分离较差，醚苯磺隆和甲嘧磺隆出峰时间一致，cortecs c18色谱柱和kinetex c18色谱柱分离度相对较好，但使用kinetex c18目标化合物信噪比均优于cortecs c18色谱柱。为使方法获得更优的灵敏度，实验最终选择kinetex c18色谱柱。如图5所示，对于流动相的选择，实验首先对比分析甲醇和乙腈流动相分离效果。使用甲醇作为有机相时，化合物色谱峰宽较宽，且有拖尾现象；以乙腈作流动相，柱效明显提升，色谱峰峰宽更窄，基线更加平稳，灵敏度更高。有研究表明，正离子模式下在流动相中加入甲酸有利于准分子离子的生成，本次实验对比分析了乙腈与纯水、0.1％甲酸水溶液作为流动相对目标化合物分离效果的影响。结果发现，当乙腈和0.1％甲酸水溶液作流动相时，化合物响应、信噪比和分离度更好，灵敏度更高。因此，实验最终选择乙腈与0.1％甲酸水溶液作为流动相。
92.实施例3
93.根据配置的所述在线固相萃取系统对标准溶液进行标准曲线配置，对所述样品进行在线过滤及富集净化，得净化物，并对所述净化物进行洗脱、分离，具体为将样品加入10ml样品瓶中，通过配置后的所述在线固相萃取系统中的在线过滤装置过滤，对过滤后的所述样品通过在线固相萃取柱进行富集、净化、洗脱、分离。
94.其中，所述洗脱与分离，包括：
95.通过kinetex c18色谱柱进行分离；
96.通过流动相乙腈和流动相0.1％甲酸水溶液的混合液进行梯度洗脱；
97.所述洗脱条件的配置具体为：将流动相为0.1％甲酸水和流动相乙腈按比例混合，流量为0.4ml/min；初始流动相乙腈的比例为20％，保持0.5min，5.0min升至95％，保持6.0min，6.2min降为20％，8.0min结束；其中，柱温为40℃
98.所述配置三重四级杆复合线性离子阱质谱仪，具体为：
99.配置质谱条件，电离源为电喷雾电离源，气帘气为35psi，喷撞气为high，离子化电压为5500v，源温度为550℃，喷雾气为50psi，辅助加热气为55psi，检测方式为多反应监测正离子模式，扫描方式为分段扫描，检测窗口为60s，扫描时间为0.3s；其中，通过针泵进样将100μg/l13种磺酰脲类除草剂标准溶液注入离子源。电喷雾正离子模式下进行母离子扫描(q1 ms)，得到每一种物质的[m h] 分子离子峰(母离子)，然后进行子离子扫描(product ion)，对母离子进行打碎处理，改变去簇电压调整最强子离子响应为母离子3～4倍，此时选取响应值最强两个子离子分别作为定量离子和定性离子，采用多反应监测模式(mrm)优化后的质谱检测参数如图6所示；
[0100]
配置线性离子阱参数：在多反应监测基础上增加信息依赖采集和增强子离子扫描，信息依赖采集条件为强度超过1000的离子，是否排除离子为never；增强子离子扫描扫
描分子量为50-500da的离子，扫描速率为10000da/s，dp为80v，ep为10v，ce为35v，ces为15v，源参数和多反应监测源参数一致。具体的，mrm-ida-epi扫描模式的建立在mrm基础上增加信息依赖采集(ida)和增强子离子扫描(epi)，根据建立的方法对标准物质进行扫描，利用得到的增强二级离子全扫描质谱图建立标准物质epi谱库，如图3所示。利用建立的的谱库与样品的子离子的全扫描谱图辅助定性。相较于传统的mrm模式，线性离子阱技术增强了二级碎片子离子扫描，提高了灵敏度，通过二级碎片全扫描质谱图对疑似阳性样品进行确证，有效解决了传统三重四级杆对低浓度样品定性的难题。
[0101]
实施例4
[0102]
方法参数选取阴性地表水样品作为基质添加13种磺酰脲类除草剂混合标准溶液进行加标回收率测试，设置低、中、高三个加标浓度值，每个浓度设置6个平行样品。采用优化后的方法进行测试，基质加标回收率为71.4％～111.2％，rsd为2.7％～10.3％；以10％甲醇水溶液配制质量浓度为2.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0和50.0ng/l的标准曲线，并进行线性回归；重复测定7次1.0ng/l空白加标样品，并计算标准偏差s，检出限(lod)为3.143
×
s，定量下限(loq)为4倍检出限。经测试，该方法线性关系r≥0.998，lod为0.4～0.6ng/l，loq为1.6～2.4ng/l。方法回归方程、相关系数、检出限和精密度如图7所示。
[0103]
样品中可能存在干扰物影响目标化合物的测定，为研究本方法的基质效应(me)，选取太湖流域典型饮用水、地表水作为测试对象，分别配制与标准曲线相对应浓度的基质加标曲线。基质效应计算公式为me(％)＝(sm/ss-1)
×
100(sm和ss分别表示基质标准曲线和溶剂标准曲线的斜率)。经测试，太湖流域典型饮用水、地表水me为-17.9％～13.8％，介于-20％～20％，样品基质效应不明显，可采用外标法定量。
[0104]
基于优化后的方法，2020年10月，对太湖9个湖区进行了检测。结果表明，太湖中除醚苯磺隆和氟嘧磺隆未检出外，其它11种磺酰脲类除草剂均有不同程度检出，浓度范围为nd～38.8ng/l。其中太湖西北部梅梁湖和西部沿岸区含量最高，可能与宜兴地区农业种植有关。
[0105]
以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。