主题：【第六届原创】有机磷农药残留测定的样品前处理技术（方法）

有机磷农药残留测定的样品前处理技术方法

有机磷农药简述

为了促进农作物生长、防止病害虫侵袭，人类不断研制、生产和使用大量的各种类型的化学农药。农药按其药效可分为:杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀蜗剂、植物生长调节剂等;按其化学结构可总分为:无机类农药和有机类农药，其中有机类农药包括有机磷类、有机氯类、氨基甲酸醋类、拟除虫菊a类和有机金属类农药[1]。

有机磷农药是继有机氯农药之后在我国大量使用的另一类农药[2]。这类农药大量使用引起的食物中毒现象在我国农药食物中毒中占第一位，加强对有机磷农药残留监测及环境理学研究，对合理使用这一类农药，保护生态环境、保障人类健康、避兔不必要农业损失等都具有重要现实意义。

农药的广泛使用造成了环境污染，对人体及其它生物产生了严重危害，对生物多样性构成了威胁[4，5，6]。我国是农药生产和使用大国，且以使用杀虫剂为主，致使不少地区土壤、水体及粮食、蔬菜、水果中农药的残留量大大超过国家安全标准，对环境、生物及人体健康构成了严重威胁。首先，我国蔬菜水果中农药的用量大，使用次数多，国家虽明文规定剧毒、高毒农药不能用于防治卫生害虫，不得用于蔬菜、瓜果、茶叶和中草药材，但农民仍然使用甲胺磷、甲基对硫磷等剧毒高毒农药于蔬菜。其次农药的生物富集是农药对生物间接危害的最严重形式，植物中的农药经过食物链逐级传递并不断蓄积，对人和动物构成潜在威胁，并影响生态系统。农田环境中有多种害虫和天敌，在自然环境条件下，它们相互制约，处于相对平衡状态。农药的大量使用，良荞不分地杀死大量害虫天敌，严重破坏了农田生态平衡，并导致害虫抗药性增强，严重污染了生态环境，使自然生态平衡遭到破坏。

农药的发明和使用无疑大大提高了农作物的产量，但随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，农药残留对环境及人类健康造成的负面影响日益显露出来。发展快速、灵敏、可靠和实用的环境中农药残留的分析技术及研究农药降解新方法，无疑是控制农药残留量，保护生态环境及人类健康的有效手段。

农药残留分析样品前处理技术
农药残留分析是一项对复杂混合物中痕量组分的分析技术，它要求精细的微量操作手段，灵敏度高，特异性强，回收率高，重现性好，低检出限，操作简单易行。土壤、蔬菜、水果中农药残留测定前要有合适预处理方法，根据所测农药种类不同，需要对土壤样品采用不同的前处理技术，一般包括提取、净化、浓缩等预处理步骤。提取是指使用适当的溶剂，将待测物连同样品基质从固态样品中转移到易于净化和分析的液态;净化是将待测物与提取液中的干扰物质分离。在现代残留农药检测中，提取、净化有时可一步完成，提取净化的界限己十分模糊。而这些前处理过程在分析中起着决定的作用。

建立农药残留分析的样品前处理方法要综合考虑农药的理化性质、样品基质干扰、分析检测技术、方法的检出限和回收率等因素。在样品检测过程中上机待测液的净化程度是痕量、超痕量农药残留分析的一个重要方面^[7]，特别是数量很大的多种农药残留分析，一个“干净”的上机待测液可以使分离、定性、定量更容易，提高定性、定量的准确度和精密度。而一个基质干扰很多的上机待测液，往往会使得分离、定性、定量变得很困难，甚至可能得出错误的结论。因此，土壤、蔬菜、水果中农药残留分析对样品前处理要求很高。首先，要求样品前处理能从样品中将所有要测定的农药提取出来，并且有较好的回收率和精密度:其次，样品前处理能对提取液有较好的净化效果，能有效消除基质干扰;再次，样品前处理步骤不能太多、太复杂。多种农药残留的分析对象数量多，品种复杂多样，且极性差别大。对于土壤、蔬菜水果中多种农药残留分析，目前样品处理方法有固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、超临界流体萃取(SFE) 、凝胶渗透色谱(GPC)、加速溶剂萃取(ASE)、液-液萃取法(LLE)、索氏提取法(SE)和超声波辅助提取法(SAE) 、基质固相分散(MSPD)、分散液相微萃取（DLLE)等10多种。这些方法都大大简化了预处理过程。

固相萃取(SPE)
固相萃取技术是在20世纪70年代提出的，至今已发展成为许多领域样品前处理的常用方法。该方法基于液-固色谱的选择性吸附与选择性洗脱的原理，当样品通过装有合适的吸附剂的固相萃取柱时，被测组分由于与吸附剂的作用力较强，被吸附在柱上，并因吸附作用力的不同而彼此分离；其它与吸附剂作用力较弱的成分随水流出萃取柱。被吸附在柱上的组分用少量的选择性溶剂洗脱。固相萃取法因其浓缩倍数高，萃取装置可商品化并可与分析仪器联接实现在线萃取分析水样品，使该法成为当今世界上研究最多，应用最广泛的环境液体样品的前处理方法^[8]，更是目前样品净化的常规方法。但是固相萃取也存在吸附剂易被固体微粒或油性样品堵塞空隙等缺点，并且也需要使用少量的有机溶剂。

固相微萃取(SPME)SPME是利用纤维涂层做吸附剂吸附目标分析物，再解吸分析的技术。它是集采样、萃取、浓缩、进样于一体的样品前处理新技术。固相微萃取的选择性、灵敏度可通过改变石英纤维表面固定液的类型、厚度、PH值、基质种类、样品加热或冷却处理等因素来实现。但是在多种农药残留分析中SPME应用少，因为SPME对于挥发性差的农药分析效果不好，定量方面存在不足，口前还没有从非极性到中等极性农药都有较好回收率的SPME纤维涂层。

超临界流体萃取(SFE)
近几年，超临界流体萃取(SFE)技术发展很快，在农残分析中也有一定应用。超临界流体萃取一般以超临界状态的二氧化碳作为萃取剂，流出液中的二氧化碳在常压下挥发，待测物用溶剂溶解后进行分析检测。超临界状态的二氧化碳粘度低、传质速率快、流动性、渗透性好，所以萃取速度快，萃取效果好。SFE具有选择性好、前处理简单、分离时间短、避免了有毒有机溶剂的使用，提取条件可控制等优点。尤其是超临界流体具有很好的渗透性，分析土壤和粮食样品具有明显的优势^[9]。其缺点是实验条件的选择和优化比较困难，萃取体系的可选择性差，实验需要在高压下进行，仪器价格昂贵。

凝胶渗透色谱(GPC)
凝胶渗透色谱技术是根据被分离物质分子大小的不同，通过具有分子筛性质的固定相(凝胶)，使物质达到分离。农药一般是小分子，由此可以把样品基质中大分子杂质分离出来。所以很多方法使用GPC来净化提取液。但是GPC只是一种净化技术，不能直接把农药从蔬菜水果中提取出来，而样品基质中小分子杂质是没有办法用GPC分离的。与SPE等净化技术相比，凝胶净化技术具有净化容量大、可重复使用、适用范围广、使用自动化装置后净化时间缩短、简便、准确等优点。

微波辅助萃取(MAE)
由于微波的频率与分子转动的频率相关连，所以微波能是一种由离子迁移和偶极子转动引起分子运动的非离子化辐射。不同物质的介电常数不同，对微波能的吸收程度也不同。微波辐射可以穿透非极性介质，到达物质的内部。物质内极性物质吸收微波能，产生瞬时极化，并以约24. 5亿次·S^＝1的速度做极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子之间的相互摩擦、碰撞，同时迅速生成大量的热能，细胞内部温度迅速上升，使其细胞内部压力升高、超过细胞壁承受能力，细胞破裂。细胞内目标待测物自由流出，被萃取介质溶解、萃取。另一方面，微波所产生的电磁场，加强萃取组分的驱动力，加速被萃取成分向萃取溶剂界面扩散速率，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃取的质量。微波辅助萃取主要特点是:萃取质量高、选择性好、快速、节能、节省溶剂，而且可以避免长时间的高温引起物质的分解有利于萃取热不稳定的物质。微波辅助萃取是一个很有前景的样品前处理方法。但是微波辅助萃取是对极性物质选择性加热，所以对非极性农药的萃取效果并不好，在大量的多种农药残留分析中有一定局限性^[10]。

加速溶剂萃取(ASE)
加速溶剂萃取的操作是将固体样品密封于一个装满萃取溶剂的样品池中。在50-20000C, 500-3000psi压力条件下只需要5-10分钟就可以将样品萃取完成，然后由压缩气体将萃取液从样品池吹入收集器。加速溶剂萃取利用升高温度和压力来增加物质溶解度和溶质扩散速率，从而提高萃取的效率。加速溶剂萃取主要有如下优点:有机溶剂用量少、快速、基体影响小、萃取效率高。现已成熟的用溶剂萃取的方法都可用加速溶剂萃取法替代，目前使用方便、安全性好，自动化程度高。由于加速溶剂萃取是在高温下进行，因此热降解是加速溶剂萃取最大的缺点，由于加速溶剂萃取的提取液还需要进一步净化、浓缩才能用于分析，目前在蔬菜水果中多种农药残留分析中应用很少^[11]。

分子印迹色谱(MIC)
分子印迹是近年来迅速发展起来的一种分子识别技术，利用分子印迹聚合物特定的模板分子“空穴”来选择性吸附印迹分子，从而建立各种选择性分离或检测方法。1997年Lund大学成立了国际性的分子印迹学会。目前对于分子印迹技术的研究与应用还处在探索阶段，从理论到方法都缺乏系统深入的研究，并且远未达到预期的应用和影响。

液相微萃取(LPME)液相微萃取或溶剂微萃取（Solvent microextraction，SME）技术是一种结合了LLE和SPME优点的新型水样预处理技术，预处理目标物只需少量的有机萃取剂，装置简单，操作简便，萃取纤维采用聚丙烯材料，成本很低且方法选择性高，易与其它分析仪器在线联用。LPME技术适合萃取在水样中溶解度小含有酸性或碱性官能团的痕量目标物，是目前水样预处理技术中的研究热点。短短几年间，液相微萃取已成功应用于酞酸酯、氯苯类、药物以及挥发性有机物等的分析检测，另外，有关其在坏境水样中农药残留的应用^[10.11]也有报道。