整体柱在线固相微萃取富集检测水中的苯氧羧酸类除草剂
整体柱在线固相微萃取-高效液相色谱同步富集检测水中的苯氧羧酸类除草剂
苯氧羧酸类除草剂是最早开发成功并广泛用于农林业生产的一类有机选择性除草剂,其对植物有强烈的生理活性,具有高效、内吸、高度选择性等特点[1]。从化学结构上看,苯氧羧酸类化合物容易成盐,这使得其很容易溶解于地表水中,并迅速扩散,导致周围环境的大面积污染进而严重威胁人类健康。虽然苯氧羧酸类除草剂本身只具有中等毒性,但其代谢产物(特别是一些卤化物)对人类和生物体会造成严重危害[2]。研究表明，这些代谢产物可以引发人类软组织恶性肿瘤,对动物体表现出胎盘毒性。现今,全球苯氧羧酸类除草剂的生产和使用量仍居高不下,由于该类除草剂的潜在危害性,对它们在环境和作物中的残留量检测也越来越重要。国内外对于苯氧羧酸类农药的残留都制定了严格的残留限量。我国2006年颁布的国家标准《生活饮用水卫生标准》将2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的限值规定为0.03 mg/L[3];世界卫生组织2011年颁布的《饮用水水质指南》规定饮用水中2,4-D的限量指导值为30 μ g/L、2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸(2,4-DP)的限量指导值为100 μ g/L[4]。
目前,苯氧羧酸类除草剂的残留检测方法有气相色谱-电子俘获检测法(GC-ECD)[5]、气相色谱-质谱联用检测法(GC-MS)[6]、高效液相色谱-紫外检测法(HPLC-UV)[7]、高效液相色谱-二极管阵列检测法[8]、液相色谱-质谱联用检测法(LC-MS)[9, 10, 11]、电泳检测法(CE)[12,13]以及酶联免疫检测法(ELISA)[14]等。其中,气相色谱法和高效液相色谱法是最为通用,同时也是许多标准中使用的检测方法。对比气相色谱法,高效液相色谱法由于无需对样品进行衍生,简化了操作步骤,减少了干扰,因此更适用于苯氧羧酸类除草剂的检测。
此外,由于实际样品成分复杂,多含有易损害色谱柱的大分子物质;而且对于可疑样品,特别是含量较低的样品,需要结合前处理富集技术,提高检测灵敏度。管内固相微萃取(in-tube SPME)技术是一种少溶剂的固相微萃取技术,具有操作简单、耗时少、效率高、易于自动化和与其他技术在线联用等优点[15]。固相微萃取与高效液相色谱在线联用,不仅可以简化样品前处理步骤,而且可以实现分析的自动化,提高分析的灵敏度[16]。
由于聚合物整体柱具有原位制备、通透性好,传质阻力低、表面易于改性等优点[17, 18, 19],近年来在固相(微)萃取介质[17, 20, 21,22]、色谱分离介质(色谱整体柱)[23, 24, 25]等领域得到广泛应用。罗伟强等[20]在不锈钢管内制备聚(甲基丙烯酸-二甲基丙烯酸乙二醇酯)整体柱作为萃取柱,并用于水果中氯吡脲的分析测定;Wang等[21]以掺杂单壁碳纳米管的聚(甲基丙烯酸-二甲基丙烯酸乙二醇酯)整体柱为管内固相微萃取整体柱,采用管内固相微萃取-实时直接分析质谱法联用在线富集检测样品中的6种三嗪类除草剂。
本论文以自制C18毛细管整体柱作为固相微萃取柱,构建在线固相微萃取-高效液相色谱(in-tube SPME-HPLC)联用系统,同步富集检测5种苯氧羧酸类除草剂(即2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),苯氧丙酸(PPA),2-(2-氯)-苯氧丙酸(2,2-CPPA),2-(3-氯)-苯氧丙酸(2,3-CPPA),2-(2,4-二氯苯氧基)丙酸(2,4-DP)),考察了in-tube SPME-HPLC联用系统主要运行参数对5种苯氧羧酸类除草剂富集检测的影响,并利用联用系统检测了环境水样中的5种苯氧羧酸类除草剂。
1 实验部分跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献
1.1 仪器、试剂与材料跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献
EasySep-LC1010液相色谱仪(美国Unimicro Technologies公司); LC-10AD液相色谱泵(日本岛津公司); XL30ESEM电子扫描显微镜(荷兰FEI公司); GL-16C离心机(最高转速 16000 r/min)(上海安亭科技仪器厂); 601超级恒温水浴(江苏省金坛市医疗仪器厂); Milli-Q Reference型超纯水系统(美国Millipore公司)。液相色谱分析柱Gemini 5u C18 (250 mm×4.6 mm,5 μ m)(美国Phenomenex公司)。
甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、 γ -甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷( γ -MAPS)(美国ACROS公司);环己醇、1,4-丁二醇(分析纯,天津市光复精细化工研究所);偶氮二异丁腈(AIBN,化学纯,上海试剂四厂);乙腈(ACN)、甲醇(色谱纯,国药集团化学试剂有限公司);盐酸、氢氧化钠和三氟乙酸(TFA)(分析纯,上海试剂总厂)。所用水均为超纯水,由Milli-Q reference型超纯水系统制得。熔融石英毛细管(250 μ m i. d.,375 μ m o. d.,河北永年锐沣色谱器件有限公司)。纯氮气(N2,福州开发区友辉气体有限公司)。除草剂标准品:2,4-D、PPA、2,2-CPPA、2,3-CPPA、2,4-DP购自美国SIGMA公司。检测水样取自福州市闽侯县上街镇厚美村和浦口村。
1.2 溶液配制跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献
0.1% TFA溶液:取1 mL TFA溶于超纯水,并移入 1000 mL容量瓶中,用超纯水定容,即得0.1%的TFA溶液。使用前需要用水系滤膜过滤,再超声脱气30 min。苯氧羧酸类标准储备液:分别称取适量的2,4-D、PPA、2,2-CPPA、2,3-CPPA和2,4-DP溶解于乙腈中,配制成100 mg/L 的标准储备液。实验前用流动相配制成所需浓度的标准溶液。
1.3 样品处理跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献
取10 mL(精确到0.01 mL)的检测水样,先用0.01 mL的TFA进行酸化处理,在转速为 5000 r/min 下离心5 min,取上清液用0.22 μ m水系滤膜过滤,用于in-tube SPME-HPLC联用系统测定。
1.4 固相微萃取整体柱的制备跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献
在制备固相微萃取整体柱时,为保证毛细管整体柱内连续床层固定相稳定、不移动,首先对毛细管内壁进行预烯基化处理,在毛细管内壁键合上一层带烯基官能团的硅烷化试剂[26]。整体柱制备方法参考文献[27]。整体柱反应液由功能单体、交联剂、致孔剂和引发剂组成,其中:SMA(18.0% ,质量分数)作为功能单体;EDMA(12.0% ,质量分数)作为交联剂;环己醇(56.0% ,质量分数)和1,4-丁二醇(14.0% ,质量分数)为致孔剂;AIBN(按单体质量的0.3%加入)作为引发剂[18]。反应液用漩涡混合器混匀,超声15～20 min,用0.22 μ m有机系微孔滤膜过滤。之后用微孔注射器将处理好的反应液匀速注满已经预处理过的毛细管空管,用气相色谱进样橡胶垫片将毛细管两端封口,放入60 ℃水浴锅中恒温加热24 h。24 h之后取出毛细管,除去两端的橡胶垫片,以甲醇为流动相,在液相色谱泵上冲洗毛细管色谱柱约1 h,除去床层内残留的致孔剂、未反应的单体以及反应生成的一些副产物,得到毛细管整体柱。截取20 cm毛细管整体柱,作为在线固相微萃取毛细管整体柱,待用。
1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献
从毛细管的填料端切下长约为2 cm的一段,用XL30ESEM电子扫描显微镜观察固相微萃取毛细管整体柱的截面形貌。
1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较 2.4.2 工作曲线与检出限 2.4.3 回收率 2.4.4 重现性 2.5 实际样品测定 3 结论 参考文献跳转到：本文顶部 1 实验部分 1.1 仪器、试剂与材料 1.2 溶液配制 1.3 样品处理 1.4 固相微萃取整体柱的制备 1.5 固相微萃取整体柱截面形貌观察 1.6 in-tube SPME-HPLC系统的构建与运行 2 结果与讨论 2.1 固相微萃取整体柱的表征 2.1.1 固相微萃取整体柱截面形貌观察 2.1.2 固相微萃取整体柱的渗透性考察 2.2 分离条件的选择 2.3 in-tube SPME-HPLC联用系统运行条件优化 2.3.1 固相微萃取毛细管整体柱长度的影响 2.3.2 进样流速的影响 2.3.3 进样时间的影响 2.3.4 洗脱流速的影响 2.3.5 洗脱时间的影响 2.4 方法验证 2.4.1 联用系统检测与直接进样检测比较  
