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商洛市农药残留检测问题研究
优质期刊推荐果蔬农药残留排行榜，排第一的居然是这个！你就经常吃！
我们每天吃的菜是怎么种出来的？在农村，每年有180万吨农药，6000万吨化肥被投入到环境中，反映到我们餐桌上的蔬菜，会是什么样的情形？国际环保组织绿色和平公布《2015中国一线城市果蔬农残排行榜》，快来看看你喜欢吃的的菜有没有上榜。
对农残稍有意识的消费者，往往将长时间浸泡、去皮当作去除农药的有效途径，却忽略了农药界的新武器：“内吸式”农药。这种农药被植物吸收后，通过植物内部疏导遍至整株，冲洗也无法去除。——吃货超人
平日我们常常听到各地蔬菜抽检合格率通常在96%左右，但民间独立检测的结果却并不乐观。常见的农药进入检测项目的只有30余项，多数食物上并没有农残标准，检测项目和标准落后，高合格率是一种自欺欺人的安全感。——绿色和平，王婧
中国的农药残留检测项目一般是35项，而欧盟是466项。中国的农药残留标准项目是3650项，而欧盟是145000项目。
不少消费者错误地认为，有农残就等同于不安全，甚至故意选择“虫眼菜”。其实农药残留不等于农残超标，也不必过于恐慌，正确洗菜就能去除农药残留哦！
四大法宝：晾晒、水洗、去皮、加热
但是具体如何来做却是学问多多，下面就具体到某样蔬菜或者某类蔬菜来给大家一一介绍：
*白菜，油菜，卷心菜（甘蓝）清洗要格外注意哦。
*晾晒——把叶菜买回家后先散开放置半天的时间，让农药挥发掉一部分。阳光照射可以让农药分解破坏，照射五分钟，有机氯的含量可以大大降低。
*清洗——油菜类的蔬菜清洗时从根部往上多切一部分，让每个叶片都不相连为宜。菜根部分建议舍弃。叶菜类蔬菜单掰下来后流动水冲洗，因根部残留农药过多，如果是盆水的话，容易让叶片部位的农药顺势流到叶片根部。
*浸泡——换水（如果用冲洗蔬菜的水浸泡可能会让冲下的农药重新渗入到蔬菜中）后，加入小苏打浸泡不要超过半个小时，以20分钟左右为宜，水要没过蔬菜。
*焯烫——菜花青菜等可焯烫的菜类洗净后，用开水焯烫。
*黄瓜，茄子，萝卜尽量去皮后食用，虽然像茄子皮等富含营养素，但是在无法保证其安全性的时候建议削皮食用。
*较难清洗的苦瓜，其农药残留分布在它的凹凸面与缝隙中，需要流水用牙刷冲洗后，加小苏打浸泡。建议苦瓜食用前再焯烫一下。
*洗黄瓜可以用一点盐搓洗一下，削皮后食用。
*青椒、番茄喷洒农药时一般从上往下撒，蒂处最容易有残留，所以，清洗时要去蒂，最好切除掉蒂部0.5—1厘米丢弃不用；而且一定要洗好再切哦，否则农药会从切口进入。
*冲洗后用淘米水或者小苏打水浸泡，二十分钟左右，掰成小块冲洗。
*焯水。建议焯水时间稍长一些，焯水后再清水淘洗一遍。
*清水加淀粉后用手在水中一个方向搅拌，形成离心力，更容易洗掉缝隙间残留。
*冲洗干净，开水煮十分钟左右，然后再清水冲洗后待用。
文章来源：现代快报（ID：xiandaikuaibao）、湖北经视（ID：hbjs_）、绿色和平（ID：Greenpeace_CN）、杭州网
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（求证?探寻喧哗背后的真相?关注茶叶农药残留(上)）
我国茶叶是安全的&“农药残留”不等于“农药超标”
人民网记者　徐丹　冯华　赵鹏　王君平
日06:58&&&&来源：
　　注：“中国标准”数据来自我国4个国家标准和3个行业标准；“日本标准”根据日本相关部门公布数据；检出残余量数据来自该环保组织的农药调查报告。18份茶叶样本中，最少的含有3种农药残留，最多的含有17种，种类共计29种。　　制表：蔡华伟　　近日，某环保组织发布茶叶农药调查报告，质疑国内９大品牌茶叶企业的产品含农药残留，引发公众“还能不能喝茶”的争议。
　　我国茶叶农药残留是否过高？相关标准是否科学？茶叶质量安全吗？针对这些问题，记者采访了专家、茶企及政府相关部门。
　　疑问一：农药残留符合标准吗？
　　【回应】&农残不等于农药超标，大部分符合我国标准和日本标准
　　该报告称，送检的国内九大品牌茶叶企业的18种茶叶样本全部含有农药残留，少的含有3种农残，多的有17种，总共检出的农药有29种，不少样本检测出违禁农药残留。
　　对此，中国工程院院士、茶学专家陈宗懋表示，“农药残留”和“农药超标”是不同的概念，检测出农残不等于就有危害。“就像去医院体检，通过对照标准值，才能知道指标是否正常。”
　　中国农业科学院茶叶研究所研究员刘新认为，从报告检测结果看，有三类情况：一是我国国家标准有专门针对茶叶农药残留限量规定的，检测结果符合国家标准要求（有一项超出行业标准）。二是我国无标准、其他产茶国有规定的，比如检出的29种农药中有21种在日本有茶叶限量标准，此次检测结果也都符合这21项标准。三是我国和其他产茶国均未制定限量标准的，参照该农药在其他食用农产品中的限量标准，结果也符合相关要求。
　　据介绍，2009年《食品安全法》颁布之后，卫生部、农业部共同发布了315项限量标准，食品中农药残留限量标准的总数达到了2319项。针对普通茶叶的农药残留，我国共发布了四个国家标准（GB、GB2、GB2、GB2）和三个行业标准（NY660―2003、NY661―2003、NY），共制定了27项限量标准。
　　为了核实相关说法，记者同时查阅了中国、日本和欧盟关于农药在茶叶上残留限量的标准，发现此次报告中检出的29种农药残留，共有21种符合日本标准，13种符合欧盟标准；10种农药符合中国国家标准和行业标准，1种不符合中国行业标准，其余18项无相关标准。
　　疑问二：我国标准科学吗？
　　【回应】&标准经过综合测算，遵循国际食品法典原则，与其他茶叶出口国类似
　　据陈宗懋院士介绍，我国茶叶标准的制定，依据科学的实验数据。由于用在茶叶上的一些农药也会使用在蔬菜水果等农作物上，因此国家在制定相关标准时要综合测算。
　　首先将农药作用在不同的植物上，在南北方等至少3―4个地区进行动态跟踪观察2―3年（分析不同的阳光、雨水、土壤等情况），观察其分解的不同产物。对于实验取得的数据，一般取其极端最大值再进行风险评估。在进行风险评估时，要考虑中国人的食谱，根据不同食品摄入比重进行综合测算，保证农药残余物总体摄入量不超过联合国粮农组织和世界卫生组织所公布的安全标准上限。在评估时，对于茶叶的每日摄入量采用了世界范围的最大值，也就是每日13克（英国和科威特的平均使用量），而中国人的茶叶平均使用量为每日4―5克。
　　陈宗懋表示，从世界范围看，茶叶的生产量大于销售量，是买方市场。在标准问题上，茶叶生产国和消费国之间会有利益的博弈。欧盟茶叶主要靠进口，倾向于制定更为严格的标准。中国、印度、印尼、斯里兰卡、越南以及一些非洲国家是主要茶叶出口国，中国的茶叶农残标准与印度、斯里兰卡等国家相类似，与国际食品法典委员会（CAC）采用同样的原则。
　　据介绍，我国是全世界主要产茶国中农残标准较多的国家之一，如国际食品法典标准中涉及茶叶农药残留标准有15项，我国已制定27项标准，而印度只有5项标准。
　　专家表示，我国的一些农药残留标准严于其他国家，如：硫丹，我国标准是20毫克/千克，日本和欧盟是30毫克/千克。
　　为何各国农药残留标准存在差异？农业部农药检定所研究员简秋说，一是农药的使用剂量与该国所处的气候带和病虫害发生的规律有关；二是每个国家的膳食结构不一样，从膳食中获取的量不同。
　　疑问三：为何会有违禁农残？
　　【回应】&残留量极低，符合标准规定；可能为土壤等环境中的残留所致
　　该检测报告提出，有12个样本中含有国家明令禁止在茶树上使用的农药，如灭多威、硫丹等。
　　记者查阅相关文件发现，2011年，我国发布1586号公告，撤销了硫丹、灭多威在茶树上的登记，但允许在其他作物上使用。之前，我国发布199号公告，规定在茶树上不得使用氰戊菊酯。
　　茶叶中为何出现违禁农药残留？陈宗懋表示，从报告显示的残留量来看，应该不是直接喷施所产生。“有的禁用农药过去允许在茶叶上使用，在土壤等环境中还可能存在，构成微量的残留。”
　　福建省安溪县是全国最大的铁观音生产基地。该县茶业总公司工作人员陈加勇表示，对国家目前已明令禁用的高毒、高残农药，安溪县早已规定禁用。但实际上，“原来蓄积在土壤、茶树中的农药仍可保留4─30年才能消失；而且，一些农药虽然在茶叶上是禁用的，但在周边农田、果园等使用，随茶园用水和空气飘移而附着在茶叶上，给茶树带来污染。”
　　疑问四：茶叶还敢喝吗？
　　【回应】&农药大多不溶于水，合格茶叶泡水饮用安全；尽量不喝第一道茶汤
　　福建省农科院茶科所副所长、植保专家吴光远告诉记者：“大部分农药是脂溶性的，不溶于水。检测所用的是有机化学方法，目的是为了检测出其农药残留量。但用水泡茶时，其农残分解出来的量只是有机化学检测量的10%―20%。所以在理论上，农残标准合格的茶叶泡出的茶水是安全的。”
　　刘新表示：“我国人均饮茶量每天不足10克，加之大部分农药不溶于水，即使茶叶中有少量的农药残留，泡出的茶汤中农药含量极低，通过饮茶摄入的农药也在安全范围内，不会对人产生健康风险。”
　　尽管如此，茶叶专家建议消费者在喝茶时，尽量不喝第一道茶汤，除了农药残留的原因外，采摘、加工、运输、储存过程中难免污染，而且真正的好茶第一道只是发开，有苦涩味，第二道才能泡开，才能品尝出茶的清香纯正。
　　针对此次事件引起的风波，陈宗懋表示，“如果茶叶里含有违禁农药残留，企业应该对产品进行自查和追溯，对消费者负责。”刘新认为，监管部门和茶企应该提高质量意识，确保产品质量安全；同时，还需加快相关标准体系的进一步完善。
　　茶叶进出口国农残标准为何差距大？如何减少农药使用，保障茶叶产品安全？请看下期求证。
(责编：朱书缘、常雪梅)
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人 民 网 版 权 所 有 ，未 经 书 面 授 权 禁 止 使 用Copyright &
by www.people.com.cn. all rights reserved成都理工大学 硕士学位论文 土壤中有机氯农药残留的分析方法研究及应用 姓名：陈卫明 申请学位级别：硕士 专业：分析化学 指导教师：邓天龙;张勤
摘要土壤中有机氯农药残留的分析方法研究及应用作者简介：陈卫明，女，1982 年 3 月生，师从成都理工大学邓天龙教授和 地球物理地球化学勘查研究所张勤教授，2009 年 6 月毕业于成都理工大学分析 化学专业，获得理学硕士学位。摘 要有机氯农药（OCPs）残留的危害越来越受到人们的重视。本文主要研究了 土壤中有机氯农药残留的分析方法，建立了微波萃取结合 Florisil 固相萃取小柱 净化的前处理技术，气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）检测法测定，气相色 谱-质谱 （GC-MS） 联用技术确证， 分析土壤中 18 种有机氯农药的痕量分析方法。 通过实验确定了丙酮/正己烷（1: 1, v/v）为微波萃取法的最佳提取溶剂，并 设计正交实验方案对微波萃取法的实验条件进行优化，由实验结果可知，在萃取 溶剂体积 30mL、萃取时间 15min、萃取温度 120℃时，可以得到最佳的回收率。 将微波萃取效果与索氏萃取相比，结果无显著差异，但索氏萃取需使用 100mL 有机溶剂提取 16h，而微波萃取仅使用 30mL 有机溶剂提取 15min，且微波萃取 每次可处理 10 个样品，说明微波萃取更加省时高效。 固相萃取净化方法具有操作简便、节省溶剂、可自动化批量处理等优点。实 验发现，对于净化多种有机氯农药，固相萃取法比磺化法具有更广泛的适用性。 实验研究了 Si 和 Florisil 两种固相萃取净化方法。结果表明，丙酮/正己烷（1: 9, v/v）洗脱液的效果较好，对于 Si 固相萃取小柱，用 10mL 洗脱液既可将 18 种有 机氯农药洗脱完全，回收率为 83.12%~117.42%。对于 Florisil 固相萃取小柱，用 6mL 洗脱液既可将 18 种有机氯农药洗脱完全， 回收率为 85.18%~114.22%。 两种 方法均能达到较好的净化效果。实验发现，使用 Florisil 固相萃取法净化时，比 Si 固相萃取法节省时间约一倍，因此，选用 Florisil 固相萃取为最佳净化方法。 对有机氯农药的检测方法进行研究，实验优化了 GC-MS 的分析参数以及 GC-ECD 的检测条件，并将两种仪器的性能参数进行对比。GC-MS 在定性方面 优势明显， 其准确鉴定化合物结构的特点克服了 GC 只依靠保留时间定性的局限 性。 GC-MS 测定 18 种有机氯农药残留的仪器检出限为 0.060~0.89μg/kg，方法检 出限为 0.16~1.86μg/kg，在测定空白土样品中 5、20、40μg/kg3 个添加浓度水平 下有机氯农药的平均加标回收率为 74.48%~118.90%，RSD 为 4.40%~15.93%。 GC-ECD 测定 18 种有机氯农药残留的仪器检出限为 0.μg/kg，方法检 出限为 0.14~1.69μg/kg，在 5、20、40μg/kg3 个添加浓度水平下有机氯农药的平IPDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文均加标回收率为 71.20%~116.40%， RSD 为 1.17%~9.91%。可见，GC-ECD 对有 机氯农药残留的仪器检出限比较低，精密度比较好，本文采用 GC-ECD 外标法 定量、GC-MS 选择离子扫描（SIM）方式定性，检测未知土壤样品提取液中有 机氯农药的含量。 将建立的实验方法应用于廊坊郊区某农田土壤样品中多种痕量有机氯农药 的残留分析，并建立分析过程的质量保证与控制流程。结果表明，本文建立的分 析方法具有简便快速、节省试剂、准确高效等优点，适用于环境土壤样品中有机 氯类农药残留的检测。 关键词：有机氯农药 微波萃取 固相萃取净化 气相色谱-质谱 气相色谱ⅡPDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cnAbstractAnalytical Method and Its Application of the Organochlorine Pesticide Residue in SoilsBriefly introduction of the author: Weiming Chen, who is a female and was born in March, 1982, graduated from Chengdu University of Technology in analytical chemistry major directed by Professors Tianlong Deng and Qin Zhang, and granted the Master Science Degree in June, 2009.AbstractA threat from organochlorine pesticide residue (OCPs) has been paid more attention at recent years. In this thesis, studies are mainly focused on the analytical methods of OCPs in soil samples. The trace analytical techniques for 18 OCPs species in soil samples are developed including sample preparation methods of microwave extraction (MWE) combining with Florisil solid phase extraction (SPE) purification, and the concentrations of OCPs in soils are analyzed by gas chromatography with electron capture (GC-ECD) and confirmed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). For the experimental conditions of extraction, a mixture slovent of acetone/hexane (1: 1, v/v) was used as an optimal extraction agent for MWE. Through using the orthogonal experimental design method, the conditions of MWE are optimized. The results show that the optimal conditions are as following as 15min extraction time, 120℃ extraction temperature under the conditions of solvent in 30mL, the recovery rates of OCPs are almost all optimal and satisfied. There was no significant difference between the effects of MWE and soxhlet extraction (SE). A comparison of the SE and MWE shows that 100 mL organic solvent extract for 16 h was used by SE whereas only 30 mL of organic solvent extract and 15min used by MWE. Moreover, the method of MWE could treat 10 samples in a beach time, which show that the method of MWE was much time saved with a high efficiency. The purification technique of SPE has an advantage of operating simply, saving solvent and automation of the samples batch treatment. Experimental shows that SPE purification has more applicability than sulfonation for purified more OCPs species. Then, A comparison of purification techniques by Silica gel (Si) and Florisil SPE are studied. The extraction was purified with acetone/hexane (1: 9, v/v) as eluent solventIIIPDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文for Si and Florisil columns, and 18 OCPs could be eluented completely by 10mL and 6 mL eluent
the recovery rates by Si and Florisil columns were in the ranges of 83.12%~117.42%, 85.18%~114.22%, respectively.These two methods both have good purification effect. Experiment shows that the time cost for Florisil SPE purification is one time shorter than that of Si SPE purification. Consequently, Florisil SPE purification is used as the best purification method in this thesis. The analytical methods for OCPs were also studied. Analytical parameters of GC-MS and detection conditions of GC-ECD are optimized, and the performance parameters of the two instruments are compared. GC-MS is with obvious superiority in qualitative detection, which can identify the compounds structure exactly. To overcome the highly qualitative limitation of GC is only depended on retention time. The instrumental detection limit (IDL) of 18 OCPs detected by GC-MS were ranged within 0.060~0.89 μg/kg whereas the method detection limit (MDL) were ranged within 0.16~1.86μg/ the recovery rates of 18 OCPs with spike levels of 5, 20, 40 μg/kg in the blank soil samples were within 74.48%~118.90%, and the relative standard deviations (RSD) were within 4.40%~15.93%. The IDL of 18 OCPs detected by GC-ECD were ranged within 0. μg/kg whereas the MDL were ranged within 0.14~1.69μg/ the recovery rates of 18 OCPs with spike levels of 5, 20, 40 μg/kg were within 71.20%~116.40%, and RSD were within 1.17%~9.91%. It shows that the IDL of OCPs by GC-ECD is lower than that by GC-MS, and the precision of OCPs by GC-ECD is better than that of OCPs by GC-MS, In this thesis, external standard method of GC-ECD was used in quantitative analysis of unknown soil samples,and the results were confirmed by SIM mode of GC-MS. The analytical methods established above were applied to measure the trace OCPs in soil samples in the farmland located in suburbs, Langfang, and the quality assurance and quality control are also established in analytical process. Result shows that the analytical methods has many advantages including simple and rapid, solvent saving, precise and high efficiency, which are suitable for measuring the OCPs in environment soil samples. Keywords: Organochlorine pesticide residue Microwave extraction Solid phase extraction purification Gas chromatography-mass spectrum Gas chromatographyIVPDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 成都理工大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解使用学位论文的规定， 成都理工大学 有关保留、有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和 借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名： 学位论文作者导师签名：年月日PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言第一章 引言1.1 土壤中有机氯农药残留分析监测的意义用化学药剂防治虫害具有久远的历史。现代农业离不开农药，目前世界化学 农药总产量（以有效成分计）已超过 300 万 t。我国是一个农业大国，也是农药 生产和使用大国，我国的农药年用量在 20 万 t 左右，仅次于美国，居世界第 2 位[1]。农药作为一种必要的生产资料，在防治病虫害、铲除杂草、促进产品高产 优质，保证农业丰产丰收等方面发挥着举足轻重的作用。同时，农药也是化学有 害物质，20 世纪 40~60 年代，在全球广泛应用的有机氯农药就严重污染了生态 环境，威胁人类健康。有机氯农药残留的危害已经引起了各国政府、学术界、工 业界和公众的广泛关注，已被列入《斯德哥尔摩公约》中首批受控的持久性有机 污染物，其分析监测也越来越受到重视。 土壤作为农业生态系统中物质与能量交换的载体， 是人类赖以生存的物质基 础。在农田施用农药有 80%~90%直接或间接进入土壤，并且主要集中在 0~20cm 表层的可耕土层中。土壤中残留的有机氯农药可通过“全球蒸馏效应”遍布全球 范围的各种环境介质以及动植物组织器官和人体中，残留污染问题十分严峻。传 统的农药残留检测方法繁琐、耗时、有机试剂用量大，污染环境，而且定性定量 方法不能够完全满足农药残留检测规定的低限量值标准。 随着人们对环境生存质 量要求的提高和对环境保护意识的不断加强，为了保证生态环境和食品安全，对 土壤中的农药残留分析技术提出了更高的要求。因此，建立绿色、高效、简单、 快速的分析新技术， 完善土壤中有机氯农药残留的分析监测将有助于更深入地揭 示农药在土壤中的动态及污染状况，这对于生态环境保护具有十分重要的意义。1.2 有机氯农药1.2.1 有机氯农药简介农药按照化学结构类型可分为有机磷、有机氯、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类 等。其中有机氯农药（Organochlorine Pesticides, OCPs） ，是一类应用最早的人工 合成的高效广谱杀虫剂。 有机氯农药主要可分为以苯为原料和以环戊二烯为原料 的两大类。以苯为原料的包括六六六、滴滴涕和六氯苯等；以环戊二烯为原料的 包括七氯、艾氏剂、狄氏剂和异狄氏剂等。从 20 世纪 40 年代开始，有机氯类农 药由于其价格低廉而且具有较高的杀虫效果而在全球得到广泛的应用。 其最典型1PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文的产品为六六六和滴滴涕。 这类农药曾在农林害虫及卫生防疫方面发挥过重大作 用，尤其在控制斑疹和疟疾的传播方面，更是有着不可磨灭的功劳。随之而来， 有机氯农药也带来了严重的污染和危害。大多数有机氯农药化学性质稳定，半衰 期长，降解速度慢，在外界环境或有机体内不易被破坏、分解，容易造成残留， 残留的农药具有一定的毒性，是一种重要的化学污染，对人类健康构成直接或潜 在的危害。表 1-1 列出了几种有机氯农药的理化性质。表 1-1 几种有机氯农药的理化性质① Table1-1 The physicochemical properties of some OCPs 有机氯农药 α-六六六 β-六六六 γ-六六六 δ-六六六 DDD DDE DDT 艾氏剂 狄氏剂 异狄氏剂 异狄氏剂醛 氯丹 毒杀芬 七氯 环氧七氯 α-硫丹 β-硫丹 硫丹硫酸盐 分子量 在水中溶解度 S, /(mg/L) 1.63（25℃） 0.24（25℃） 7.8（25℃） 31.4（25℃） 0.1（25℃） 0.04（20℃） 5.5×10-3（25℃） 0.180（25℃） 0.195（25℃） 0.25（25℃） 50（25℃） 0.056（25℃） 0.50（25℃） 0.18（25℃） 0.35（25℃） 0.53（25℃） 0.28（25℃） 0.22（25℃） 辛醇-水分 配系数 KOW 7.80×103 7.80×103 7.80×103 1.40×104 1.60×106 9.10×105 8.10×106 2.00×105 3.50×103 3.50×103 1.43×10 3.00×105 2.00×103 2.60×104 450 0.02 0.02 0.05 蒸汽压 PV, /KPa 3.3×10-6（20℃） 3.7×10-7（20℃） 2.1×10-5（20℃） 2.3×10-6（20℃） / / 2.5×10-8（20℃） 6×10-6（25℃） 1.78×10-7 （20℃） 2×10-7（25℃） 2×10-7（25℃） 1×10-5（25℃） 0.2-0.4（25℃） 3×10-4（25℃） / 1×10-5（25℃） 1.9×10-5（25℃） 1×10-5（25℃） 生物富集系 数 BCF 1.40×104 1.40×104 1.40×104 2.30×104 1.60×106 9.80×105 6.96×106 2.50×105 6.60×103 2.90×103 2.90×103 3.60×105 3.90×103 3.90×104 20 0.128 0.128 0.29291 291 291 291 320 318 354.5 365 381 381 381 409.8 414 373.5 389.2 406.9 406.9 422.9①引自 NIST 数据库2PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言从表 2-1 中可见，有机氯农药的溶解度很低（除了 α-六六六、γ-六六六、δ六六六、异狄氏剂醛） ，且大部分有机氯农药辛醇-水分配系数 Kow 和生物富集 系数 BCF 都很高。除此之外，这些化合物还有另外一个明显的特点，各化合物 的蒸气压都很低。 1.2.1.1 六六六 (Benzene hexachloride, BHC) 六六六即六氯环己烷，分子式为 C6H6Cl6，分子结构式如图 1-1 所示。因分 子中含碳、氢、氯原子各 6 个，因此得名。BHC 为灰白色到褐色晶体粉末，有 难闻的霉臭味， 8 种不同的异构体， 有 分别以希腊字母命名， 其中 α-BHC、 β-BHC、 γ-BHC、δ-BHC 四种最为常见，被称为甲体、乙体、丙体和丁体六六六。其中的 丙体 (γ-BHC) 纯品即林丹，为商品杀虫剂的主要活性成分。1941 年英国的 R.E. 斯莱德和法国的迪皮尔等同时发现 BHC 的杀虫作用。BHC 主要用于林业、果树 和拌种用杀虫剂。图 1-1 BHC 分子结构式 Fig.1-1 The structural formula of BHC1.2.1.2 滴滴涕 (Dichlorodiphenyl trichloroethane, DDT) 滴滴涕为白色或微黄色的蜡状固体，一般为粒状或片状物质，主要成份是 p,p'-DDT 和它的异构体 o,p'-DDT，分子式为 C14H9Cl5，分子结构式见图 2-2。此 外还有少量的 DDE (p,p'-DDE，o,p'-DDE) 和 DDD (p,p'-DDD，o,p'-DDD)，通常 DDT 指的是这 6 种化合物的总和， DDT 还能降解为 DDE 和 DDD。 1874 年德国 化学家 Zedler 首次合成 DDT，1938 年 Muller 博士发现其杀虫活性，到 1941 年 才开始商业化生产，1946 年首次投入农业应用，到 1974 年为止，全世界共生产 和使用 DDT 280 万 t。 DDT 主要用于防治棉花后期害虫、 森林害虫以及卫生害虫3PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文等，具有很高的残留性。首次检测到环境中的 DDT 是在 20 世纪 60 年代[2]。自 1971 年之后，很多国家己相继被禁用，我国于 1983 年停止生产，1984 年停止使 用这类农药。图 1-2 DDT 分子结构式 Fig.1-2 The structural formula of DDT1.2.1.3 其他几种有机氯农药 七氯（Heptachlor） ，纯品为具有樟脑气味的无色晶体，挥发性较大，不溶于 水，主要用于杀死土壤中的昆虫和白蚁，也广泛用于杀死棉花害虫、蝗虫、农作 物害虫及携带疟疾的蚊子。七氯的降解产物为环氧七氯，其毒性与七氯相似，并 能在脂肪组织中累积。 艾氏剂（Aldrin）和狄氏剂（Dieldrin）是具有相似结构的人工合成有机氯杀 虫剂。艾氏剂属于氯代环戊二烯类，在环境或者生物体内能够较快地降解为狄氏 剂。狄氏剂化学性质很稳定，遇碱、弱酸和光都不分解。异狄氏剂（Endrin） ， 是狄氏剂的异构体，为白色晶体，不溶于水。艾氏剂、狄氏剂与异狄氏剂一起， 自 20 世纪 50 年代起，就广泛地用作农业用杀虫剂、畜牧用药、杀白蚁剂和病媒 控制药剂， 它们都是剧毒的。 美国环保署 （Environmental Protection Agency, EPA） 已将艾氏剂和狄氏剂指明为致癌物质。 灭蚁灵（Mirex） ，白色无味晶体，不易溶于水，被认为是在土壤、底泥和水 中最稳定和持久的农药之一，在土壤中的半衰期超过 10 年，被用于杀灭侵害房 屋建筑、土质堤坝、森林果园的白蚁和在室内传播疾病、危害人类健康的蚂蚁和 蟑螂，也被广泛用于塑料、橡胶、油漆、纸和电力设备中用作阻燃剂。 六氯苯（Hexachlorobenzene, HCB） ，既是农药，也是工业化学品，是一种无 色针状固体或粉末，可用于杀死影响农作物根部的真菌，可用作种子的处理剂和 防治小麦黑穗病，同时六氯苯也可作为生产五氯酚钠的中间体。4PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言1.2.2 有机氯农药的危害及受控有机氯农药多数有机氯农药属于持久性有机污染物 （Persistent Organic Pollutants,POPs） ， 具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性。这主要是由其物理化学性质 决定的。有机氯农药具有高度的物理和化学稳定性，其沸点高、蒸汽压低，在水 中的溶解度低，在环境中残留时间长，短时期内不易分解，在土壤中降解一半所 需时间为几年甚至二十几年， 1-2 列出了几种有机氯农药在土壤中的残留时间。 表表 1-2 几种有机氯农药在土壤中的半衰期② Table 1-2 The half-life of some OCPs in soil② 有机氯农药 土壤中半衰期, /年 六六六 滴滴涕 七氯 艾氏剂 狄氏剂 异狄氏剂 灭蚁灵 六氯苯 2~4 3~20 2 1~2 5 1~2 10 2.7~22.9 主要降解产物 γ-BHC 降解为 α-BHC DDE 和 DDD 环氧七氯 狄氏剂 难降解 难降解 难降解 难降解有机氯农药污染物分布面极广，在全球范围的各种环境介质（大气、土壤、 江河、海洋、底泥等）以及动植物组织器官和人体中广泛存在，有的通过迁移、 转化、富集，浓度水平可能提高数倍甚至数百倍，对环境造成严重的污染，破坏 生态平衡， 威胁人类健康。 有机氯农药性质稳定， 难以降解， 具有很高的溶脂性， 容易在生物体中大量富集，其长期累积可达 20~30 年之久[3]，并且能够沿食物链 的放大作用，使得居于食物链最高层的人类所受到的危害最为严重。有机氯农药 对生物体的危害主要有以下几点[4]： (1) 慢性中毒。连续接触、吸入或食用较小量（低于急性中毒剂量）的农药， 农药在人体组织内逐步蓄积，将引起慢性中毒。中毒者主要表现为食欲不振、上 腹部和肋下疼痛、头晕、头痛、乏力、失眠、噩梦等。 (2) 影响酶类。许多有机氯农药可以诱导肝细胞微粒体氧化酶类，从而改变 体内某些生化过程。此外对其他一些酶类也有一定影响，如对多种三磷酸苷酶② 源于青岛环保局5PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文（ATP）具有抑制作用。 (3) 影响内分泌系统。有机氯农药具有雌性激素的作用，对肾上腺皮质也有 抗类固醇效应，可以干扰人体内分泌系统的功能。 (4) 影响免疫功能。有机氯农药曾在动物实验中发生免疫生物学反应的损 害。 (5) 影响生殖机能。有机氯农药对生殖机能的影响主要有：性周期障碍、胚 胎宫内发育障碍和子代死亡或发育不良等情况。能够引起鱼类生殖能力下降；鸟 类产蛋数目减少，蛋壳变薄，胚胎不易发育，严重影响鸟类的繁殖。此外，有机 氯农药对哺乳动物的生殖能力也有一定影响。 (6) 致癌、致畸、致突变作用。动物实验结果表明，有机氯农药具有致癌、 致畸、致突变作用和遗传毒性，对生物体具有严重的远期毒性，对人类也造成潜 在的威胁。 20 世纪 60 年代有机氯农药被发现具有污染、高残留和毒性问题后，引起了 人们的高度重视。出于对人类健康安全的考虑，保护生态环境，自 20 世纪 70 年 代起，许多国家禁止或限制了有机氯农药的使用。1974 年，美国 EPA 正式禁止 使用狄试剂及艾试剂，接着又禁止使用七氯和氯丹。1977 年 6 月又将有机氯类 农药列入筛选出的 129 种水中优先检测及控制的污染物。我国也从 1983 年起全 面禁止六六六和滴滴涕等高残留有机氯农药的使用。在 2001 年有 127 个国家签 署的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中列出的首批受控需要采取全 球性行动的 12 种污染物中，有 9 种是有机氯类农药，即艾氏剂（Aldrin） 、狄氏 剂（Dieldrin） 、异狄氏剂（Endrin） 、滴滴涕（DDT） 、氯丹（Chlordane） 、灭蚁 灵 （ Mirex ） 毒 杀 芬 （ Toxaphene ）、 七 氯 （ Heptachelor ） 和 六 氯 苯 、 （Hexachlorbenzene） 。六六六虽未列上，但为可疑致癌物，属美国 EPA 确定的 129 种优先控制污染物之一[1]。1.2.3 我国有机氯农药的污染现状作为一个农业大国，我国在 20 世纪 60~80 年代生产和使用的主要农药品种 是有机氯农药。当时，我国除了未生产艾氏剂、狄氏剂和异狄氏剂之外，曾大量 生产和使用 DDT、 七氯、 六氯苯等有机氯农药。 20 世纪 80 年代初对全国 2258 据 个县（市）使用农药情况的统计，有机氯农药占了 78%[3]。自 1982 年我国实行 农药登记制度以后，先后停止生产和使用氯丹、七氯、毒杀芬、灭蚁灵；从 1983 年起全面禁止六六六和滴滴涕等高残留有机氯农药的使用。 为了解决南方白蚁危 害十分严重的现象，我国于 1988 年、1997 年相继恢复了氯丹、灭蚁灵的少量生 产和使用，并且仍保留 DDT 农药登记和六氯苯的生产，但禁止或限制其作为农 药使用。DDT 主要用于生产农药三氯杀螨醇的原料，一部分供出口；六氯苯主6PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言要用于生产农药五氯酚和五氯酚钠。 目前， 仅有林丹、 三氯杀虫酯、 三氯杀螨醇、 三氯杀螨砜、硫丹等对环境相对较安全、无积累毒性的少数几个品种尚在使用， 且用量日益减少，正逐渐被其他农药所取代。表 1-3 列出了 9 种有机氯类持久性 有机污染物在我国的生产和使用情况[5]。表 1-3 我国 9 种有机氯类持久性有机污染物的生产和使用情况[5] Table1-3 The products and uses of 9 kinds of OCPs as the POPs in China[5] 化合物名称及 CAS 编号 艾氏剂 (Aldrin) 309-00-2 狄氏剂 (Dieldrin) 60-57-1 异狄氏剂 (Endrin) 72-20-8 滴滴涕 (DDT) 50-29-3 氯丹 (Chlordane) 57-74-9 灭蚁灵 (Mirex)
毒杀芬 (Toxaphene)
七氯 (Heptachelor) 76-44-8 六氯苯 (Hexachlorbenz ene) 118-74-1 化学式 主要用途 防治仓库、农 林害虫 广谱杀虫剂， 防治害虫、白 蚁等 控制农作物害 虫及鼠害 主要的农药， 生产三氯杀螨 醇 白蚁和地下害 虫的预防和灭 治 毒性 产量和使用C12H8Cl6致癌没有工业化生产C12H8Cl6O致癌没有工业化生产C12H8Cl6O致癌没有工业化生产C14H9Cl5损害中枢神 60~80 年代大量生产， 经系统，肝 累积 40 万 t，近年每年 的产量为 4000 t 脏， 甲状腺等
年累计生产 3000 t 原粉，80 年代初 曾停产 1988 年后又恢 复生产，近年年产量在 500~800 t
年产量 3000 t 原粉，近年年产量在 20~30 t
累计产量不 到 2.4 万 t，1980 年停 产，现进口 2000 多 tC10H6Cl8对人体免疫 系统有损害C10Cl12主要用于防治 蚂蚁和白蚁致癌C10H10Cl8广谱、高残留 能引起甲状腺 肿瘤和癌症 的杀虫剂 主要用于防治 害虫C10H5Cl7对免疫和生殖
年累计生产 系统有损害， 17 t 原粉，以后停止生 同时能致癌 产 历年产量 39.81 万 t， 目 前年产量约在 2000 tC6Cl6杀菌剂，并是 对人体免疫和 农药五氯酚和 生殖系统系 五氯酚钠的中 统有损害 间体过去 30 多年来，我国累计使用六六六和 DDT 约 5×106 t，我国受农药污染 的耕地约 1600 万 hm2，污染状况非常严重，且耕地环境质量不断下降。1998 年，7PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文我国曾对湖南、江西、广西、广东、福建、浙江和海南 6 省（区）的全部县（市） 以及江苏、 湖北和安徽 3 省的部分县 （市） 进行农田有机氯农药残留的专门调查， 总面积为 113.3 万 km2，约占全国土地总面积的 11.8%。该调查区历史上主要施 用有机氯农药，如六六六和 DDT 等，而且施用量特别大。调查结果表明，尽管 自 20 世纪 80 年代中期后已基本禁用有机氯农药， 但这些农药仍有相当的残留量。 表 1-4 列出了我国部分地区有机氯农药污染的情况[6-15]。表 1-4 我国部分地区有机氯农药污染情况[6-15] Table1-4 The pollution of OCPs in some districts, China[6-15] 检测对象 太湖沉积物 检测年份 2000 污染情况 DDT 及其代谢产物、BHC 的异构体、艾氏剂、狄 氏剂、六氯苯、七氯等在几乎所有的样品中均被 检出。 大连湾表层沉积物中检出六六六 4 种、滴滴涕 3 种，还有艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂检出。BHCs 平均含量为 3.162×10-4mg/kg，DDTs 平均含量为 2.208×10-4mg/kg。 BHCs 含量为 0.006~0.025mg/kg，DDTs 含量为 0.002~1.313 mg/kg。 BHCs 含量最高值近 60ng/kg， 平均值为 31.2ng/kg， DDTs 含 量 最 高 值 为 120ng/kg ， 平 均 值 为 51.2ng/kg。 BHCs 各异构体平均含量为 1.76?g/kg；DDTs 平 均含量 3.49?g/kg；其余有机氯农药中异狄氏剂 0.76?g/kg、狄氏剂 0.21?g/kg、七氯 0.06?g/kg、 艾氏剂 1.46?g/kg。 BHCs 以 β-BHC 为 主 ， 占 73.5%~99.5% 并呈 β&α&γ&δ 规律，DDT 中仅有 p,p'-DDT 检出。 两个湖泊均不同程度地受到有机氯农药的污染， 水与沉积物中 DDTs 和 BHCs 含量甚至与我国东 部地区的一些淡水水体相近。 总 BHCs 含量为 0~19.63ng/g，总 DDTs 含量为 0~176.01ng/g。 BHCs 检出率为 100%， 最大值为 2.326?g/kg， DDT 检出率为 86.67%，最大值 153.00?g/kg。 DDTs 的平均含量为 3.328ng/g，其含量范围为 1.014~9.022ng/g；并且不同样品中 DDTs 的含量 的差异较大，变异系数均超过 65%。大连湾附近海域 的沉积物1999宁波市土壤 吉林松原地区农 田土壤20002001东莞市土壤2004松嫩平原 西藏错鄂湖和羊 卓雍湖 北京官厅水库周 边土壤 昆明市土壤200320022004河北水库及湖泊 沉积物20068PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言此外，有机氯农药还对我国的水体造成了不同程度的污染，在我国的几大水 系中，如长江、淮河、珠江、岷江、闽江和辽河等水体中都存在有机氯农药的污 染情况[16-21]。有机氯农药污染分布范围广泛，在与人类密切相关的粮食、蔬菜、 水果、茶叶、水产品、中药材等粮食作物和经济作物中，以及人体、鸟类、鱼类 中， 甚至人迹罕至的两极地区也检测出了有机氯农药。 梁洪军等[22]对大米中有机 氯农药残留随机抽取测定，测得 β-BHC 残留量在 0.141~11.078?g/g 之间， p,p'-DDT 残留量在 0.2?g/g 之间。薛秀玲等[23]对福建沿海养殖的贝类 中的有机氯农药测定表明， DDT 对福建沿海经济贝类的污染较明显。 宋平顺等[24] 对甘肃省人工栽培的中药的检测表明，在许多的中药材中均有有机氯农药检出。 有研究表明，我国产妇乳汁中的 DDT、BHC 的蓄积水平很高，是世界母乳中有 机氯含量最高的国家之一。 我国有 95%的婴儿从母乳中摄入这类超过标准值的有 毒物质。 在我国， 人乳、 脂肪组织、 胎盘组织中 DDT 的平均浓度分别为 0.40?g/kg， 11.82?g/kg 和 0.61?g/kg；BHC 的平均浓度分别为 0.60?g/kg，13.78?g/kg 和 0.89?g/kg[25]。另外，姚子伟等人[26]对北极地区表层海水中的有机氯农药污染状 况的测定表明， 白令海及楚科奇海区均存在有机氯农药。 刘秀芬等[27]发现在南极 地区海中的鲍鱼样品中都有不同程度的六六六和 DDT 的检出。1.3 国内外有机氯农药的前处理及分析方法研究进展农药残留分析程序通常是：水溶性溶剂提取、非水溶性溶剂再分配、固相吸 附柱净化，再气相色谱或液相色谱检测，可见样品前处理至关重要，然而土壤中 农药残留的提取一直是分析工作的薄弱环节， 究其原因主要是大多数农药与土壤 有 较 强 的 耦 合 。 土 壤 中 残 留 农 药 的 常 规 提 取 方 法 有 索 氏 萃 取 法 （ Soxhlet Extraction） 、振荡提取法、超声萃取法等[28]；近年来，新的前处理技术不断涌现， 如微波萃取法（Microwave Extraction, MWE） 、加速溶剂萃取法（Accelerated Solvent Extraction, ASE） 、固相萃取法（Solid Phase Extraction, SPE） 、固相微萃 取法（Solid Phase Micro Extraction, SPME） 、基质固相分散萃取法（Matrix Solid-phase Dispersion Extraction, MSPDE） 超临界流体萃取法 、 （Supercritical Fluid Extraction, SFE）等，大大提高了提取效率，降低了有毒有机试剂对环境的污染， 同时提高了自动化水平。另外，气相色谱技术（Gas Chromatography, GC）、气 相色谱-质谱联用技术（Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS）、酶联 免疫法（ELISA）等先进检测技术的不断完善，加速了土壤中有机氯农药残留分 析的研究进程。9PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文1.3.1 有机氯农药残留样品的前处理方法1.3.1.1 微波萃取 Ganzler 等[29]于 1986 年首次应用微波从污染土壤中提取有机化合物。 微波萃 取（MWE）是利用微波辐射激发极性分子转动，辅之精确温压控制对样品中的 目标成分进行选择性萃取，具有简便快速、试剂用量少、能耗低、制样精度好、 回收率高及批样处理和全封闭无污染等优点， 是固体中半挥发性有机物定性定量 测定的一种很好的前处理技术，在环境样品分析领域已广泛应用于土壤、沉积物 中农药残留的分析[30]。 Lopez-Avila 等[31]研究了微波萃取在不同条件下对泥土样品中有机污染物提 取实验，比较了多种溶剂的萃取效率，结果表明，丙酮/己烷（1: 1, v/v）作溶剂， 在 115℃下、萃取 5?15min，除苯甲酸和碱性化合物外，其他有机物萃取效果甚 好，回收率均大于 80%。Fuentes 等[32]采用微波萃取-气相色谱法检测了农田土壤 中多种农药残留量。 作者对微波萃取的实验条件进行优化， 针对 1.00g 土壤样品， 用 50%乙腈溶液混匀后， 正己烷作为萃取溶剂， 250W 下萃取 2min， 5ml 在 900W 萃取 10min，控制最高温度 130℃，得到了满意的结果。12 种农药的回收率均在 较好范围，相对标准偏差（RSD）小于 9%，检出限 0.004?0.036?g/g。戴晖[33] 用微波萃取技术提取土壤中的六六六、滴滴涕 8 种有机氯农药，并应用于实际土 壤样品的测定，该法的提取时间为 7min，色谱分析只需 11min，萃取回收率在 90%?105%，RSD 小于 10%，检出限 0.005?0.010mg/kg，与传统的索氏萃取法相 比，结果无显著差异，但微波萃取法大为节省有机溶剂耗量和提取时间。由此可 见，微波萃取技术因其快速、高效的特点，在大批量土壤样品的有机污染物的提 取中具有很好的应用前景。 1.3.1.2 加速溶剂萃取 加速溶剂萃取（ASE）是在高温（50?200℃）和加压（10.3?20.6MPa）条件 下的常规溶剂萃取法；样品密封在高压不锈钢提取仓内，经过起始的加热过程， 样品在静态下与加压的溶剂相互作用，再用压缩氮气将提取液吹扫至收集瓶中。 ASE 用于固体或半固体样品中多种农药的提取具有自动化、省时、省溶剂、安 全的特点，现已被美国 EPA 列为固体样品处理的标准方法之一[34]。 HU 等[35]采用加速溶剂萃取-气相色谱/质谱（ASE-GC/MS）联用技术分析了 包含有机氯农药在内的 33 种农药残留量，33 种农药的回收率介于 70%?120%， RSD 小于 20%，检出限 0.005?0.05mg/kg ，表明该萃取方法准确、灵敏、高效。 Hubert 等[36]采用 ASE 技术分析了德国莱比锡地区土壤中的持久性有机污染物的 残留量。实验优化了 ASE 最佳萃取条件，即以甲苯为萃取溶剂，在系统压力 15MPa，炉温 80?140℃（平均 RSD 10.7%）条件下循环 3 次萃取 35min。结果10PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言表明，该法提取效果好于索氏提取，而且省时省溶剂，毒性小。硫与有机氯农药 的溶解特性相似，进行残留分析时常常成为有机氯农药的共提物，干扰有机氯农 药的测定。施治等[37]用 ASE 法处理含硫沉积物中 16 种有机氯农药，将 10.00g 含硫沉积物与 10g 无水 Na2SO4 及 2g 铜粉混合，用正己烷/二氯甲烷（1: 1, v/v） 在 125℃、 10.3MPa 条件下进行提取， 主要 7 种有机氯农药的回收率为 75%?91%， 且该法铜粉脱硫后有效地消除了硫的干扰，简化了分析中除硫的操作。黄园英等[38]采用 ASE 技术， 用丙酮/正己烷（1: 1, v/v） 作为提取溶剂， 在系统压力 10.3MPa，炉温 100℃条件下静态萃取 5min，循环 2 次萃取，联合气相色谱法对土壤中 20 种多氯联苯、有机氯农药进行测定。20 种化合物的回收率为 70.7%?98.0%，RSD 为 2.19%?10.80%，检出限 0.33?0.94ng/g；与索氏萃取法相比，提取时间由 16h 缩短至 0.5h，提取溶剂消耗体积从 150mL 降低至 40mL。结果表明，该法萃取时 间短， 溶剂用量少， 萃取效率高， 操作安全可靠， 适宜于土壤中有机污染物萃取。 1.3.1.3 固相萃取 固相萃取（SPE）主要适用于富集水中的中等挥发性和难挥发性有机物，属 于吸附萃取法中使用较广泛的一种提取净化法， 也可用于检测土样、 气体等样品。 在萃取过程中，高效、高选择性的固定相对分析物的吸附力大于样品基液，从而 将目标化合物与基液分离。SPE 能消除传统的液-液萃取中出现的乳化现象，具 有净化效果好、溶剂用量少、可自动化批量处理、方法重现性好及可在线联用等 优点，目前已广泛应用于土壤和沉积物等样品中农药残留分析的净化过程。 Browska 等[39]运用氧化铝、硅胶、表面改良硅胶填料以及联合填料的 SPE 技术净化土壤样品和沉积物中多种有机污染物，有机氯农药、多氯联苯、多环芳 烃等被分析物与干扰组分均达到良好的分离，表明 SPE 技术是一种行之有效的 净化方法。Koichi 等[40]用 ASE 技术和 SPE-GPC-GC/MS 联用技术测定了生物器 官组织中包含有机氯农药在内的 59 种农药残留量，结果表明，采用凝胶渗透色 谱结合固相萃取的净化方法，有效地去除了样品中脂肪、色素等大分子，方法准 确快速，灵敏度高，可用于常规分析。封棣等[41] 用 Florisil 固相萃取柱（1g）， 以丙酮/正己烷（1: 1, v/v）为洗脱液（15mL），联合气相色谱技术测定中草药及 其土壤中多种有机氯农药残留量。其中土壤样品中 13 种有机氯农药的加标回收 率为 94.2%~104.4%，RSD1.1%~7.0%。佟玲等[42]比较了磺化法和 4 种不同填料 的 SPE 法对土壤样品的净化效果。结果表明，使用磺化法净化，狄氏剂、异狄 氏剂的加标回收率均低于 20%，而选取 3g 弗罗里硅土和 0.5g 石墨化碳黑混合填 料的 SPE 法净化时，22 种有机污染物的回收率为 68%?106%，RSD 小于 7.7%， 测定结果满足农药残留分析的检测要求。研究表明，该净化方法操作简便，高效 快速，适用范围广，克服了磺化时酸不稳定化合物损失的缺点，并减少了溶剂的 消耗，一定程度上避免了对环境的污染。11PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文1.3.1.4 固相微萃取技术 1989 年，加拿大 Waterloo 大学 Pawliszyn 等[43]在固相萃取技术的基础上首 先提出了固相微萃取技术（SPME）。该技术利用石英纤维表面的色谱固定相和 分析组分之间的吸附平衡， 将组分从样品基质中萃取富集， 完成样品前处理过程。 SPME 是一种无溶剂萃取技术，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，样品取量少， 无需进一步净化加之 SPME 装置精巧， 携带方便， 在农药残留分析中有很好的应 用前景， 尤其是应用于现场采样分析和对样品进行定性分析及初步筛选方面优势 明显。目前 SPME 可与气相色谱、液相色谱等分析技术联用，适于分析挥发性和 难挥发性有机物。但值得指出的是：SPME 应用于土壤样品的研究中，常因土壤 溶液中大量复杂的有机物质影响目标化合物的吸附行为， 导致定量的准确性和重 现性稍差。近年来，SPME 应用于土壤中有机氯农药残留的分析有了新的进展。 Doong 等[44]利用顶空固相微萃取技术（HS-SPME），结合气相色谱法检测 土壤中 18 种半挥发性有机氯农药残留量。 作者分别采用 100-μm （PDMS） 65-μm 和 （PDMS-DVB）两种固相萃取纤维，在 70℃下萃取水稀释的土壤样品 5mL，结 果表明两种萃取纤维均具有较好的萃取效率，有机氯农药含量在 0.2?4.0ng/g 具 有良好的线性范围， 回收率为 68%?127%， RSD 小于 25%， 检出限 0.06?0.65 ng/g。 Maria 等[45]首次将 HS-SPME 用于土壤中有机氯、 拟除虫菊酯 36 种农药残留的同 时检测，作者选用 PA 萃取纤维头，取超纯水稀释的土壤样品 0.5mL，在 100℃ 下萃取吸附 30min，结合气相色谱-微池电子捕获检测器联用技术（GC-μECD）， 测得两组农药化合物的线性范围均超过 2 个数量级， RSD 小于 14%，检出限为 ng/g 级， 且大部分农药的加标回收率大于 70%， 表明该法具有较高的准确度和重 现性，对环境土壤中农药残留的检测具有很好的应用前景。 1.3.1.5 基质固相分散萃取 基质固相分散萃取（MSPDE）是美国 Louisiana 州立大学的 Barker 教授于 1989 年提出的一种在固相萃取基础上改进后的简单高效萃取技术。该技术将样 品与适量的固体基质（硅胶、弗罗里硅土、C18、C8 等）研磨，使样品吸附在固 定基质上， 混匀制成半固态作为填料装柱， 然后选择合适的有机溶剂洗脱固定相， 将各种待测物洗脱下来。其优点是样品匀化、提取、净化一步完成，避免了传统 的样品前处理中样品匀化、转溶、乳化、浓缩等造成的待测物损失，适用于各种 分子结构和极性农药的提取净化， 尤其适合处理用溶剂萃取和固相萃取效果不佳 且很难匀浆和均质的样品。 QuEChERS （Quick、 Easy、 Cheap、 Effective、 Rugged、 Safe）法是 Anastassiadas 等[46]于 2003 年基于基质固相分散萃取技术建立的农药 多残留检测技术，具有操作简单、快速、试剂用量小、费用低等特点。Steven 等[47]于 2005 年提出了改良的 QuEChERS 逆基质固相分散净化法， 进一步提高了方法的适用性。12PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言Consuelo 等[48]用 MSPDE 法处理下水道淤泥样品， 将淤泥与氧化铝充分研磨 后装入小柱，二氯甲烷超声洗脱，结合固相萃取-GC/MS 联用技术对有机氯农药 进行检测，方法简便、准确，检出限为 0.03ng/g（4，4’-DDE）?0.7ng/g（异狄试 剂）。申中兰等[49]运用 MSPDE 技术，以弗罗里硅土为分散剂，联合加速溶剂萃 取-气相色谱法同时测定了土壤中 16 种有机氯农药残留量，并用于我国南方不同 地域的 72 个土样实际样品的测定。该法简化了样品的前处理过程，达到一步提 取和净化的效果，将提取液直接用于分析，该方法的回收率为 77.3%?101.3%， 检出限 0.01?0.04 ng/g，满足了土壤中有机氯农药残留测定的要求。Lesueur 等[50] 比较了 QuEChERS 法和其他 3 种萃取方法联合 GC-MS、 HPLC-MS/MS 技术检测 土壤样品中 24 种农药残留量。4 种萃取法 QuEChERS、PLE、END12393、USE 的待测物线性范围分别为 20?4000ng/g、20?4000ng/g、4?800ng/g、7?1400ng/g， 回收率分别为 27.3%?120.9%、12.2%?153.2%、6.8%?108.1%、10.9%?96.3%， RSD 均小于 20%，表明 QuEChERS 法具有较高的灵敏度和提取效率。张卢军等[51]改进了 QuEChERS 逆基质固相分散净化法，建立了逆固相基质分散净化-气质联用法快速、简便测定土壤中六氯苯（HCB）残留量的方法，其研究结果表明， 六氯苯在 0.05?5mg/L 呈现出较好的线性关系，相关系数为 0.9995，检出限 0.3μg/kg，定量限 0.9μg/kg，在 0.89、1.78、8.90 mg/kg 三个水平的平均加标回收 率分别为 106.6%、108.2%和 108.1%。该法经济、高效、实用，适合大批量样本 中六氯苯的快速检测。 1.3.1.6 超临界流体萃取 超临界流体萃取（SFE）是利用超临界条件下流体良好的溶解特性和传质特 性的特点，实现被测物从样品中分离的技术，Capriel 等[52]于 1986 年首次将该技 术用于农药残留分析。SFE 最常用的超临界流体是 CO2，SFE 特别适于分析在超 临界 CO2 中具有高溶解性的非极性和中性化合物，为了提高极性较强化合物的 萃取率，可添加适量的极性改性剂以增加对极性物质的溶解能力。与传统萃取技 术相比， SFE 技术可在低温下提取分离， 从而减少和防止热敏成分的氧化和逸散， 并能同时完成萃取和分离两步操作，具有分离效率高、节省溶剂、高效快速、选 择性好、易于自动化和环境友好等优点。目前 SFE 可与气相色谱、气相色谱-质 谱、薄层色谱、高效液相色谱及超临界流体色谱等技术联用，在环境样品的预处 理方面发展迅速，应用甚广[53]。 Synder 等[54]比较了 SFE、超声波萃取法和索氏萃取法提取土壤中 6 种有机 氯和 6 种有机磷农药， 结果表明， 索氏萃取法平均回收率为 94.7%， RSD 为 4.47%， 溶剂用量 300mL，耗时 22h；超声波法平均回收率为 93.1%，RSD 为 7.42%，溶 剂用量 120mL，耗时 2h；SPE 平均回收率为 91.6%，RSD 为 2.94%，溶剂用量 75mL，耗时 lh，可见 SFE 具有明显优势。Goncalves 等[55]采用 SFE 萃取技术和13PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文GC-MS-MS 联用技术检测土壤中有机氯、有机磷等多种农药残留量。作者通过 优化萃取条件取得了满意的结果，该方法的萃取效率为 80.4%?106.5%，检出限 0.1?3.7ng/g，RSD 为 4.2%?15.7%，表明该法适合于环境土壤样品中痕量有机氯 类农药残留的分析。 值得指出的是：SFE 也存在装置较复杂，成本较高，对于极性较强物质萃取 不甚理想等因素， 在一定程度上限制了其推广应用； 但与传统的前处理方法相比， SFE 法优势明显，如 SFE 为非溶剂提取，无需净化，且易于实现自动化，是未 来农药残留分析前处理技术研究的重要发展方向。1.3.2 有机氯农药残留样品的分析方法1.3.2.1 气相色谱法 气相色谱法（GC）用于检测易气化且气化后不易分解的有机物质，具有灵 敏度高、选择性强、操作简便、快速等优点，目前农药残留物检测近 70%采用该 法[56]。近年来，高效、分离能力强、灵敏度高的毛细管柱取代了以往的填充柱， 气相色谱分析有了一次技术上的飞跃。随着毛细管柱和进样系统的不断完善，高 灵敏度和高选择性检测器的出现使得残留检出限量大大降低， 毛细管气相色谱的 应用更加广泛。目前，国内外针对有机氯类农残分析时，GC 法常采用电子捕获 检测器进行检测，如前已述及的相关处理技术和 GC 联用的方法，如微波萃取气相色谱法[31-33]、加速溶剂萃取-气相色谱法[37-38]、固相萃取-气相色谱法[41]、加 速溶剂萃取-固相萃取-气相色谱法[42]、 固相微萃取-气相色谱法[44-45]、 基质固相分 散萃取-加速溶剂萃取-气相色谱法[49]等，这些联用方法大大提高了分析效率，分 析结果的精密度、准确度等能够满足农药残留检测的要求，为环境质量评价提供 有利的技术支撑。 1984 年开发出一种新的多维气相色谱方法-全二维气相色谱 （Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography, GC×GC）是气相色谱技术的一次突破性进 展。由于其突出的分离性能而受到广泛关注，具有分辨率高、峰容量大，灵敏度 高（比一维色谱提高 20?50 倍），分析时间短，定性可靠等优点[57]，适合分离 复杂的混合物。Zrostkou 等[58]用 GC×GC 法研究水果中多种农残的痕量分析时， 标准曲线的线性、峰面积的再现性及在二维色谱上的保留时间都取得很好的结 果。值得指出的是，尽管 GC 法在农药残留检测中已有应用的报导，但 GC 法只 依靠保留时间定性的方法对有机化合物的确认尚具有不确定性， 还需要依靠其他 方法对检测结果进行进一步确认。 1.3.2.2 气相色谱-质谱联用法 气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术已相对成熟，它兼具气相色谱高分离效 能和质谱准确鉴定化合物结构的特点，克服了气相色谱定性的局限性，可达到同14PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言时定性定量检测目的， 而且质谱的多种扫描方式和质量分析技术可选择性地检测 所需目标化合物的特征离子，具有选择性高、干扰少等优点，在农残分析中应用 甚广[35,40,48,51,55]。国外许多学者针对有机氯农药使用 GC-ECD 检测，并对分析的 结果采用 GC-MS 确认，排除样品中农药残留假阳性结果的可能性[59-61]。 Pedro 等[62]用 GC-MS 法检测河口沉积物中的 11 种有机氯农药残留，并与 GC-ECD 的检测结果相比较， GC-ECD 测得的检出限为 0.01?0.26ng/g； GC-MS 而 法的检出限为 0.005?0.11ng/g，线性范围可达 5?6 个数量级（最高 1000ng/g）， 适合有机氯农药残留的常规检测。李娟等[63]用微波萃取结合 Florisil 固相萃取小 柱净化的前处理技术，GC-MS 法选择离子扫描 （SIM） 模式测定土壤中的 15 种有机氯农药，以保留时间、选择离子及其相对丰度定性，以外标法定量，作者 以低限加标样品的 3 倍信噪比确定方法的检出限，以 1mg/L 添加水平测定样品 的回收率和 RSD，大大降低了土壤样品的背景干扰，提高了分析的灵敏度，结 果表明，15 种有机氯农药的回收率为 75.5%?103%，RSD 为 1.07%?9.03%，方法 检出限为 0.01μg/kg。 近年来，Arrebola 等[64]报导了气相色谱-串联质谱（GC-MS-MS）法一次进 样测定食品中 81 种农药残留的分析，设定质谱仪程序在电子轰击（EI）和化学 电离（CI）两种离子源之间切换，以最佳离子源状态检测每种农药，样品回收率 为 73%?108%，RSD 小于 22%。串联质谱仪（MS-MS），具有与一级质谱仪相 当的功能；但针对复杂基体中微量待测物进行测定时，可进一步确认和区分一级 质谱无法区分的化合物和同分异构体，这不仅有助于提高灵敏度，而且比选择性 检测器具有更高的可信性。 1.3.2.3 酶联免疫法 酶联免疫法（ELISA），是基于抗原抗体特异性识别和结合反应为基础的分 析方法。 其原理是先将抗体或抗原包被到某种固相载体表面， 并保持其免疫活性。 测定时， 将待检样本和酶标抗原或抗体按不同步骤与固相载体表面吸附的抗体或 抗原发生反应，后加入酶标抗体与免疫复合物结合，用洗涤的方法分离抗原抗体 复合物和游离的未结合成分，最后加入酶反应底物，根据底物被酶催化产生的颜 色或吸光度进行定性或定量分析。 国外现已开发出 100 多种农药的酶联免疫试剂 盒，包括有机磷类、氨基甲酸酯类、有机氯类、三嗪类、拟除虫菊类及酰胺类等， 检测灵敏度一般在 1.0×10-9~1.0×10-7 之间。ELISA 适用于农药残留的粗筛检测， 具有快速、灵敏、简便、特异性强、安全可靠等优点。 Alexandra 等[65]利用 ELISA 测定了水样、土壤样品和食品中的 DDT，并研 究了影响分析的因素。 结果表明， DDT 含量在 0.1?2.0μg/L 具有良好的线性范围， 检出限为 0.06μg/L。Anfossi 等[66]用非竞争免疫分析，利用一种抗体同时分析水 样中的 DDT、DDD 和 DDE，该法提高了检测的灵敏度，取得满意的结果，检出15PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文限为 8ng/L。 值得指出的是，ELISA 抗体制备难度大，开发费用较高、时间较长，且抗体 专一的选择性，不适用于多残留分析，在不能肯定试样中的农药品种的情况下， 其检测具有一定的盲目性，结果有可能出现假阳性或假阴性现象。但作为现场快 速检测的免疫分析技术，ELISA 对于一些特定检测的农药其灵敏度还是相当高 的，具有广泛的应用价值。 1.3.2.4 其他检测方法 除了气相色谱法、气相色谱-质谱联用法和酶联免疫法测定有机氯农药外， 还有学者报道了其他分析方法测定有机氯农药。 梁洪军等[22]研究了薄层色谱扫描 法测定粮食中的有机氯农药，得到的回收率为 74.1%?107.6%。Biplob 等[67]报道 了薄层色谱法与气相色谱法共同测定有机氯农药残留。Jablonska 等[68]报道了用 毛细管超临界流体色谱（MC-SFC）测定有机氯农药的残留。Krock 等[69]用多维 气相色谱-红外光谱-质谱联用技术（MDGC-IR-MS）测定了水、土壤中有机污染 物的残留，检测出土壤提取液中含有甲拌磷、DDD、DDT 等 42 种农药及其他有 机污染物。 试验通过一个约含 5100 张标准红外谱图的谱库和两个各含 5100 张标 准红外谱图的谱库和两个各含 41000 张和 71000 张标准质谱图的谱库确证各个组 分，结果表明各组分都能得到满意的分离和确证。Campillo 等[70]用固相微萃取， 气相色谱-原子发射光谱联用技术（GC-AES）测定了蜂蜜中杀虫脒、乐果、艾氏 剂、异氏剂、DDE、DDD、DDT 等 16 种农药，检出限 0.02~10ng/g。Vinas 等[71] 用 GC-AES 法同时测定了废水中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯 3 类 14 种农药残 留，方法回收率为 76.0%~113%。 上述几种有机氯农药的分析方法虽有应用报道，但还存在某些制约因素。薄 层色谱法虽不需要特殊设备和试剂，方法简单、快速、直观、灵活，但灵敏度不 高。超临界流体色谱兼具气相色谱、液相色谱的优点，但设备昂贵，仅适用于非 极性和弱极性物质检测，目前尚未广泛应用于农药残留检测。制约气相色谱-光 谱联用技术在农药残留检测中应用的一个主要因素是，与其他选择性检测器如 NPD、ECD 等相比，其灵敏度相对较低。这些分析技术尚需进一步研究开发才 能进入广泛应用阶段。1.4 项目来源本论文的研究工作受导师所承担的国家自然科学基金项目资助 （） ； 四川省应用基础研究基金项目资助（05JY029-089-1）；中央级公益性科研院所 基本科研业务费专项资金资助（AS2007J5）。16PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第一章引言1.5 本论文的主要研究内容本文研究的主要内容是在了解有机氯农药的基本物理化学性质的基础上， 针 对土壤样品，对索式萃取（SE）、微波萃取（MWE）、固相萃取（SPE）等前 处理方法的实验条件、萃取效果进行研究，提出适合机氯农药残留分析的前处理 方案。并对检测技术气相色谱法（GC）、气相色谱-质谱法（GC-MS）的仪器条 件进行优化，采用有机氯农药的标准品为对照，对色谱柱的选择、载气流速、程 序升温速率、进样口温度、检测器检测方法等色谱条件和离子化方式、离子化能 量、扫描范围、扫描速度、鉴别离子选择等质谱条件进行实验优化，得到最优的 有机氯农药残留的 GC、GC-MS 分析方法，将两种方法的分析结果进行比较、评 价。 并将建立的分析方法应用于实际样品分析。 目的在于建立绿色、 高效、 简单、 快速、准确的土壤中有机氯农药残留的分析技术，分析方法检出限、准确度、回 收率不低于国家标准或行业标准中的相关规定； 满足中国地质调查局地质调查技 术标准的质量控制要求，继而开发适用于科研和生产的先进、稳定、高效的生态 地球化学研究中所涉及到的土壤、沉积物、生物样品、水等样品中持久性有机污 染物（POPs）的分析方法体系，对 POPs 在生态地球化学样品中的存在形态以及 含量进行准确测定，为 POPs 的环境行为和生态效应提供基础数据。1.6 本论文的创新性成果(1) 建立了土壤中有机氯农药残留分析的微波萃取-固相萃取小柱净化的前 处理方法，具有简便快速、节省试剂、准确高效、适于批量处理等优点。 (2) 优化了气相色谱-质谱联用(GC-MS)法和气相色谱(GC)法两种检测方法 的实验条件，研究了 GC-MS 的定性分析方式和 GC-ECD 的定量分析方法，充分 发挥各自的优势，针对本文研究的痕量有机污染物，确定了最佳的分析方案。17PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文第二章 实验部分2.1 主要的药品试剂实验用正己烷（Hexane） 、二氯甲烷（Dichloromethane） 、丙酮（Acetone） 、 甲醇（Methanol） 、异辛烷（Isooctane）均为色谱纯，进口农残级，美国 JT Baker 公司。 无水硫酸钠： 分析纯， 国药集团化学试剂有限公司。 使用前于马弗炉中 700℃ 烘烤 4h，除去含有的部分有机杂质。冷却后迅速装瓶密封置于干燥器中保存， 防止吸收空气中的水分。 浓硫酸：优级纯，北京化学试剂厂。 Florisil 和 Si 固相萃取小柱：1g，6mL，美国 SUPELCO 公司。 2 种 回 收 率 指 示 物 标 准 ： 2,4,5,6-Tetrachloro-m-xylene (TMX) 、 Dibutyl chlorendate (DC)，质量浓度为 2000mg/L，美国 SUPELCO 公司。 单品有机氯农药目标分析物标准：o,p'-DDT，质量浓度为 2000mg/L，美国 SUPELCO 公司。 17 种有机氯农药目标分析物标准： α-BHC、 β-BHC、 γ-BHC、 δ-BHC、 p,p'-DDE、 p,p'-DDD、 p,p'-DDT、 Heptachlor、 Aldrin、 Heptachlor epoxide、 Endosulfan I、 Dieldrin、 Endrin、Endosulfan II、Endrin aldehyde、Endosulfan sulfate、Methoxychlor，质量 浓度为 2000mg/L，美国 SUPELCO 公司。2.2 主要仪器与设备气相色谱仪： GC-2010 （日本岛津）配 ECD 检测器，AOC-5000 自动进样器。 气相色谱-质谱联用仪：TRACE DSQ（美国 Thermo Fisher） ，AS3000 自动进 样器，NIST 谱库。 毛细管色谱柱： DB-5 石英毛细管色谱柱 （30m×0.25mmID×0.25?m 液膜厚） ； 质谱用色谱柱为 DB-5MS 石英毛细管色谱柱（30m×0.25mmID×0.25?m 液膜厚） 。 微波消解萃取仪：ETHOS 1 型，意大利 Milestone 公司。 数控旋转蒸发仪：R215 型减压旋转蒸发仪，瑞士 BUCHI。 数控氮吹仪： KL512 型 12 管水浴加热氮吹仪，北京康林科技有限责任公司。 数控超声波清洗仪：KQ-500DB 型，昆山市超声仪器有限公司。 电热恒温水浴锅：HH-4 型，北京科伟永兴仪器有限公司。 调速多用振荡器：ZD-4，江苏金坛市金城国盛实验仪器厂。18PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第二章实验部分索氏提取装置：北京京博仪器有限公司。 SPE 固相萃取装置：北京艾杰尔科技有限公司。 电子天平：精度±0.1mg，BS124s，北京赛多利斯仪器系统有限公司。 马弗炉：SX-4-10 型箱式电阻炉，天津市泰斯特仪器有限公司。 电热鼓风干燥箱：101-2AB 型，天津市泰斯特仪器有限公司。 冷却水循环机：H35/H50 型，北京莱伯泰科仪器有限公司。 循环水式多用真空泵：SHB-Ⅲ型，郑州长城科工贸有限公司。 移液器（1000?l、100?l、20?l、10?l） ：德国 Eppendorf AG。2.3 玻璃器皿及其他用品专用玻璃仪器：K.D 浓缩瓶（30ml×1ml） 、标准样品瓶、GC 自动进样瓶、 GC-MS 自动进样瓶。 常规玻璃仪器及其他用品：平底烧瓶（250ml） 、圆底烧瓶（250ml） 、分液漏 斗（250ml） 、量筒（200ml、100ml、50ml） 、烧杯（、50ml） 、广口 试剂瓶（500m1、50ml） 、玻璃漏斗、胶头滴管、玻璃棒、三角瓶、坩埚、移液 管、微量进样器（1000?l、100?l、20?l、10?l） 、干燥器、移液器枪头、自动进 样瓶垫片及帽子、封口膜、锡箔纸、冷冻盒、乳胶手套等。 实验气体：高纯氮气、高纯氦气。 镊子、剪刀及药匙：二氯甲烷超声清洗 15min 两次、正己烷超声清洗 15min 一次。 滤纸、脱脂棉：于索式提取器中丙酮抽提 12h。 所用玻璃仪器均超声波清洗半小时烘干后，再以重铬酸钾洗液浸泡 1h，分 别用自来水、蒸馏水冲洗干净，在烘箱中 110℃烘干，临用前用二氯甲烷冲洗两 次，丙酮冲洗一次，晾干后使用。2.4 实验研究方法2.4.1 有机氯农药样品分析的萃取方法2.4.1.1 索式萃取法 索氏萃取法是一种传统的提取方法，具有萃取效率高，结果稳定等优点，在 当前有机氯农药样品的制备中仍有着广泛的应用， 其他方式制备分析的有机物一 般都与其对比。本研究参照我国国标 GB/T14550-93 方法和美国 EPA8080 方法， 建立了土壤中有机氯农药的索氏萃取法， 本方法适用于从土壤中提取非挥发及半19PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文挥发有机物。 索氏萃取法是利用了虹吸的原理，使固体物质不断地被纯溶剂萃取。具体操 作是将固体物质包裹在滤纸筒置于提取器中， 提取器下端与盛有溶剂的圆底烧瓶 相连，上接回流冷凝管。加热圆底烧瓶，使溶剂沸腾，蒸汽通过提取器的支管上 升，被冷凝后滴入提取器中，溶剂和固体接触进行萃取，当溶剂面超过虹吸管的 最高处，含有萃取物的溶剂虹吸回烧瓶，因而萃取出一部分物质，如此重复，使 固体物质不断为纯的溶剂所萃取，将萃取出的物质富集在烧瓶中。索氏提取装置 见图 2-1。图 2-1 索氏提取装置 Fig.2-1 The apparatus of soxhlet extraction2.4.1.2 微波萃取法 本研究参照美国 EPA 3546 方法（微波快速溶剂萃取技术），建立了土壤中 有机氯农药的微波萃取法。 微波是一种频率范围为 300~300,000MHz 的电磁波。 在工业和家用微波炉中， 选定的频率一般是 2450MHz，当它作用于极性分子上时，分子以 24.5 亿次/s 的 速度不断做极性变换运动，极性分子间高速碰撞和磨擦，从而产生大量热能。微 波密闭容器中，内压可达十几个大气压（atm=1.0Pa），因此，溶剂沸 点比常压下高许多。例如，丙酮的沸点由 56.2℃提高到 164℃，丙酮/正己烷（1: 1）的共沸点由 49.8℃提高到 158℃，因此微波萃取可以达到常压下使用同样溶 剂达不到的萃取温度。微波萃取是利用极性提取溶剂的分子（如甲醇、丙酮等） 在微波电磁场中快速旋转，相互摩擦而发热，从而加热萃取溶剂，并利用不同物 质吸收微波能的差异，通过选择不同溶剂和调节微波加热参数，使得目标成分从20PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第二章实验部分基体中分离，分配到提取的溶剂中。2.4.2 有机氯农药样品分析的净化方法净化主要利用分析物与基体中干扰物质的物化特性的差异， 将干扰物质的量 减少到能正常检测目标残留农药的水平，一般讲，检测限越低，要消除的干扰杂 质就越多， 净化要求越高。 本实验研究了磺化法 （Sulfonation） 和固相萃取 （Solid phase extraction, SPE）两种净化方法。 2.4.2.1 磺化法 磺化法是利用浓硫酸与样品中的脂肪、油脂、蜡质、色素等干扰物反应，生 成高极性的水溶性产物，经有机溶剂分配后除去的净化方法。磺化法适用于对强 酸稳定的组分的净化。磺化法测定有机氯农药时，浓硫酸会使狄氏剂、异狄氏剂 等酸不稳定的农残组分分解，环氧七氯也会部分进入磺化层造成回收率低，所以 该方法通常仅被用来测定六六六和 DDT[42]。 2.4.2.2 固相萃取法 本实验研究了 Silica gel (Si) 和 Florisil 两种适用于土壤样品的固相萃取小柱 净化方法。其中 Si 是以未键合硅胶为吸附剂的极性萃取柱，Florisil 是一种高选 性的吸附剂。两种小柱都属于正相柱，按照“吸附剂保留杂质型”的固相萃取方 法操作。2.4.3 有机氯农药样品分析的测定方法2.4.3.1 气相色谱-质谱（GC-MS）联用检测法 (1) GC-MS 的工作原理 气相色谱-质谱联用仪的质谱系统主要由四部分组成：接口、质谱检测器、 计算机系统和真空系统。毛细管柱出口通过接口直接插入离子源内，载气被真空 抽走，被测组分被电离成分子离子和各碎片离子，经加速、聚焦后进入质量分析 器，将各离子按质荷比分离后，在离子检测器上变成电流信号输出。该信号经计 算机收集、处理和检索后，可打印出各种质谱图和鉴定结果。真空系统保证整个 质谱在真空状态下工作。 质谱检测器（MSD）由离子源、质量分析器和离子检测器组成。他们安装 在一金属密封箱内，真空度达 10-5~10-4Pa。 质量分析器的作用是将不同 m/z 离子分离，它是 MSD 的核心部件。本研究 使用的仪器配置的是四级杆质量分析器。 作用 MSD 时， 可称四级杆质谱检测器， 是由四根横截面为双曲线的金属杆，平行固定安装在正四方形四个角的位置，水 平两杆（x 方向）连在一起为一组电极，垂直两杆（y 方向）连在一起为另一组21PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文电极。在 x、y 轴方向的杆上分别加上急性相反的高频电压，当离子从离子源中 加速飞出进入进入四级杆后， 只有与四级杆上所加的对应电压相匹配的离子才能 通过四级杆检测器，产生信号。其余离子便打在四级杆壁上被过滤掉。 (2) GC-MS 的测定条件 GC 条件：DB-5MS 毛细管色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm），氦气载气（＞ 99.999％），恒流方式，流速 1mL/min；进样口温度 260℃，不分流进样，1min 后分流阀、隔垫吹扫打开，进样量为 1μL；柱温采用程序升温，初始温度 90℃ 保持 1min，以 10℃/min 升温至 200℃保持 2min，以 4℃/min 升温至 300℃保持 10min；传输线温度 260℃。 MS 条件：电子轰击 EI 电离模式，电离能 70eV；离子源温度 250℃；全扫 描检测（Full Scan）质量范围为 50-650amu，扫描时间（Scan Time）0.20 秒；选 择离子检测 （SIM） 应根据被测物的保留时间，在对应的时间窗内设定特征离子， 溶剂延时 5min。 2.4.3.1 气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）检测法 (1) GC-ECD 的工作原理 气相色谱工作原理如图 2-2。载气由高压钢瓶供给，经减压阀，流速计控制 计量后，以稳定的压力，精确的流速连续流过气化室，色谱柱检测器最后放空。 其中气化室的作用是把液体或固体试样瞬间气化为蒸汽， 以便被载气带入色谱柱 进行分离。图 2-2 气相色谱工作原理图 Fig.2-2 The function diagram of Gas Chromatography检测器是一种检测装置， 它能把经色谱柱分离后的载气中的组分及其浓度变 化转变为电讯号。电子捕获检测器（electron capture detector, ECD）是灵敏度最 高的气相色谱检测器，同时又是最早出现的选择性检测器。它是一种选择性很强 的检测器，它只对含有电负性元素的组分产生响应，因此，这种检测器适于分析22PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第二章实验部分含有卤素、硫、磷、氮、氧等元素的物质。电子捕获检测器主要缺点是线性范围 较窄。由于本论文研究的目标检测物为有机氯农药，所以选择 ECD 检测器。1，色谱柱；2，阴极；3，放射源；4，阳极；5，吹扫气；6，气体出口； 7，支流或脉冲电源；8，微电流放大器；9，记录器或数据处理系统. 图 2-3 ECD 检测器原理示意图 Fig.2-3 Principle flow-chart of ECD detectorECD 电子捕获检测器工作原理 （图 2-3）由柱流出的载气及吹扫气进入 ECD ： 池，在放射源放出 β-射线的轰击下被电离，产生大量电子。在电源、阴极和阳极 电场作用下，该电子流向阳极，得到基流。当电负性组分从柱后进入检测器时， 即捕获池内电子，使基流下降，产生一负峰。通过放大器放大，在记录器记录， 即为响应信号。其大小与进入池中组分量成正比。负峰不便观察和处理，通过极 性转换即为正峰。 (2) GC-ECD 的测定条件 DB-5 毛细管色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm），氮气载气（＞99.999％）， 压力 97.7kPa，总流量 9.6mL/min，柱流量 1mL/min，吹扫流量 3.0mL/min；进样 口温度 260℃，不分流进样，进样量 1μL；柱温采用程序升温，初始温度 90℃保 持 1min， 10℃/min 升温至 200℃保持 2min， 4℃/min 升温至 300℃保持 10min； 以 以 ECD 检测器温度 310℃，尾吹流量 30mL/min。23PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文第三章 土壤中有机氯农药前处理方法的研究有机氯污染物在土壤样品中的含量是痕量的， 样品的前处理可以起到富集痕 量组分、消除基体干扰、提高方法灵敏度的作用，但也是最费时和劳动强度最大 的步骤。本文基于国标 GB/T14550-93、EPA 8080 方法和 EPA 3546 方法（微波 快速溶剂萃取技术）以 18 种有机氯农药作为本研究的目标化合物，对索氏萃取、 微波萃取两种前处理过程中包括提取、净化和浓缩等方法进行研究。3.1 土壤样品采集与制备3.1.1 土壤样品采集采样点主要选在河北省廊坊市郊区某农田分布的区域，于 2008 年 9 月采集 土壤样品。在布点处去除覆土，采集近表层土壤样品（5cm~30cm） ，弃去动、植 物残留体等，取样品重量约 2kg。样品在运输过程中避免与高温、有机污染源接 触，尽量避光。样品风干研磨后过 60 目筛，充分混匀，取 500g 贮存于干净的硬 质玻璃瓶中，并密封保存在-18℃冷冻箱中备用，样品采集后供即时分析。3.1.2 空白土壤样品制备本实验采用石英砂作为空白土壤样品，过 60 目筛后，在马弗炉中 700℃烘 烤 4h，冷却后迅速装瓶密封置于干燥器中保存备用。3.2 索式萃取的提取方法准确称取 10.00g（精确至 0.00lg）的空白土壤样品和 5.00g 无水硫酸钠置于 同一滤纸中 （滤纸使用前用丙酮抽提） 搅拌均匀后将滤纸筒装入索氏提取器中， ， 取 100mL 正己烷和丙酮（1: 1, v/v）的混合液，一部分浸泡样品，一部分加入圆 底烧瓶中， 在浸泡液中加入有机氯农药标准溶液和回收率指示物标准溶液二丁基 氯菌脂与 2,4,5,6-四氯间二甲苯混合溶液，浸泡样品 12h 后，在 75℃恒温水浴上 提取 4h。待滤液冷却后，选用适当的方法进行下一步净化，待测。24PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第三章土壤中有机氯农药前处理方法的研究3.3 微波萃取法的研究3.3.1 提取溶剂的选择提取溶剂的选择一方面要能够定量的从样品基体中将待测物分离萃取出来， 另一方面要方便于后续净化和浓缩等过程。 微波萃取溶剂的选择除了依据传统的 相似相溶的原理之外， 还要考虑所选择的溶剂是否具有吸收微波并将微波转化为 热能的能力。微波的吸收与永久偶极子在电磁场中的重排有关，因此溶剂必须有 介电极性才能吸收微波，一般的，溶剂的极性越大，对微波的吸收能力越强。此 外还需要及随后续反应的影响，例如，高沸点的溶剂浓缩困难，而极性高的溶剂 选择性差，共萃取物干扰严重，需要严格的净化过程[72]。有机氯农药是一种弱极 性化合物，其提取普遍选用农残级或相当水平的二氯甲烷/正己烷或丙酮/正己烷 以不同的比例配成混合溶剂作为提取溶剂[31,33,35,37,38,40-42]，为保证提取效率，所 用溶剂量一般为 5~10mL/g 样品。 椐资料推荐[73]， 丙酮/正己烷混合溶剂对分析物 选择性好、便于纯化和浓缩、毒性低，两者能够将土样中的有机氯农药充分提取 出来。因此，本研究选择丙酮/正己烷混合溶剂做萃取溶剂。3.3.2 微波萃取的提取方法准确称取 5g（精确至 0.00lg）的空白土壤样品，加入 2.5g 无水硫酸钠和有 机氯农药标准溶液、回收率指示物标准溶液，充分混匀，静置一段时间，在微波 温度 120℃和适当的微波功率条件下用丙酮/正己烷（1: 1, v/v）混合液 30mL 提 取 15min。待微波萃取结束后，过滤(滤纸使用前用丙酮抽提)，并分别用 l0mL 的正己烷洗涤萃取罐 2 次，一并过滤。将滤液选用适当的方法进行下一步净化， 待测。3.3.3 萃取溶剂对提取效果的影响本实验设计两组不同体积比的丙酮/正己烷（1: 1、1.5: 1）混合溶液进行提取 效率的对比实验。其分析结果列于表 3-1。 通过表 3-1 对比实验可以看出，提取液丙酮/正己烷（1: 1, v/v）优于丙酮/正 己烷（1.5: 1, v/v）的提取效果，可能原因是有机氯农药极性很弱，更容易被非极 性的正己烷萃取，而异狄试剂醛（Endrin aldehyde） 、硫丹硫酸酯（Endosulfan sulfate） 、甲氧滴滴涕（Methoxychlor）在有机氯农药中极性相对较强，更易于溶 解到极性较强的提取液中。综合考虑，丙酮/正己烷（1: 1, v/v）的混合溶剂体系 能够满足有机氯农药分析的要求，因此确定为本实验的萃取溶剂。25PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn成都理工大学硕士学位论文表 3-1 不同配比萃取溶剂下的有机氯农药回收率, /% Table 3-1 Recoveries of OCPs at different volume of extraction solvents, /% 有机氯农药 α-BHC β-BHC γ-BHC δ-BHC Heptachlor Aldrin Heptachlor epoxide Endosulfan I p,p'-DDE Dieldrin Endrin p,p'-DDD o,p'-DDT Endosulfan II Endrin aldehyde p,p'-DDT Endosulfan sulfate Methoxychlor 丙酮/正己烷（v/v） 1: 1 80.85 83.15 83.54 91.18 117.03 87.53 98.29 86.62 87.01 92.46 89.54 91.20 105.72 78.53 95.28 107.55 90.60 113.33 1.5: 1 78.22 81.42 79.25 84.47 110.09 79.05 87.43 78.87 82.89 86.55 85.07 87.43 103.64 72.06 102.44 103.01 96.06 116.713.3.4 萃取溶剂体积、萃取时间、萃取温度对提取效果的影响3.3.4.1 正交实验设计与实验结果 据文献报道 [31-33,74-75]，微波萃取最佳化的因素和选择范围是：溶剂体积（20?40mL） ；微波辐射时间（5?15min，加热 1?2min 到温） ；微波辐射温度 （100?120℃） 。对本研究中使用的 ETHOS 1 型微波萃取仪的实验条件进行初步 探索发现，达到要求萃取温度需要 5~6min，为了寻找最佳萃取条件，本文设计 了 3 个因素各 3 个水平的正交实验，见表 3-2。若不考虑这些因素间的交互作用26PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创建 www.fineprint.cn第三章土壤中有机氯农药前处理方法的研究影响，适宜选用 L9（34）正交表来考察各因素对有机氯农药回收率的影响，根据 此表共设计 9 组实验，具体实验方案及结果见表 3-3。表 3-2 正交实验因素和水平 Table 3-2 The factors and levels of orthogonal experiment 水 因 素 平 1 20 10 100 2 30 15 110 3 40 20 120A 溶剂体积, /mL B 萃取时间, /min C 萃取温度, /℃表 3-3L9（34）正交实验方案及结果 实验方案 实验条件 实验结果 萃取温 度, /℃ 100 110 120 110 120 100 120 100 110 平均回收 率, /% 79.82 82.99 89.72 88.17 97.05 86.17 93.89 87.54 90.78Table 3-3 The methods and results of L9（34）orthogonal experiment 表 行号 列号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 因子安排 B C 水平组合溶剂体 积, /mL 20 20 20 30 30 30 40 40 40萃取时 间, /min 10 15 20 10 15 20 10 15 201 1 1 2 2 2 3 3 31 2 3 1 2 3 1 2 31 2 3 2 3 1 3 1 2A1B1C1 A1B2C2 A1B3C3 A2B1C2 A2B2C3 A2B3C1 A3B1C3 A3B2C1 A3B3C23.3.4.2 实验结果的极差分析 实验结果的极差分析见表 3-4。表 3-4 正交实验结果的极差分析 Table 3-4 均值1 均值2 均值3 极差R Variation analysis of the orthogonal experiment results A 84.18 90.46 90.74 6.5627B 87.29 89.19 88.89 1.90C 84.51 87.31 93.55 9.04PDF 文件使用 &pdfFactory Pro& 试用版本创}