Determination of residues of organochlorine pesticides in soil by capillary gas chromatography

Yan Zheng, Zhang Yali, Feng Tianzhu^#, Zhou Wenying^#, Ma Xiaoli^#
(College of Chemistry and Environmental Science, Hebei University, Baoding 071002,China;  ^#Department of Traditional Chinese Medicine, Hebei Staff and Workers Academy of  Medical Science, Baoding 071000, China)

Abstract The capillary GC method was introduced for determination of organochlorine pesticide residues in soil。The organochlorine pesticide residues were extracted from soil with mixed solvents (Petroleum ether + Acetone), cleaned up by concentrated sulfuric acid，separated by capillary column DB-5 (30m×0.25mm×0.25mm ) and detected by ECD. The other conditions are as follow: carrier gas N₂ (99.999%, 1.5mL/min); split ratio:2.3:1; injector temperature 220^oC; detector temperature 330^oC; column temperature program: 100^oC (hold 0.5 min), rate of 15^oC min^-1 to 200^oC (hold 1.0 min), rate of 4^oC min^-1 to 240^oC (hold 7 min).The average recoveries were within 96.07%～102.8% and RSD 1.9～9.2%.
Kaywords capillary gas chromatography, soil, organochlorine pesticide, residue

毛细管气相色谱法测定土壤中有机氯农药的残留量

阎正 张亚莉 冯天铸^# 周文英^# 马晓莉^#
（河北大学化学与环境科学学院，保定 071002； ^#河北职工医学院 中医系，保定 071000）

2002年6月10日收稿

摘 要   建立了土壤中六六六及滴滴涕异构体含量的气相色谱分析方法。样品以石油醚+丙酮在索氏提取器中提取，提取液以浓硫酸净化。采用DB-5弹性石英毛细管柱分离样品，GC-ECD检测农药六六六、滴滴涕的残留量。方法的线性范围为2.27×10^-13～7.66×10^-11g; 最小检测量为1.3×10^-14～2.5×10^-12g;加样平均回收率为96.07～102.8%（RSD为1.9～9.2%）。
关键词  毛细管气相色谱法,土壤,有机氯农药,残留量

    以六六六（BHC）和滴滴涕（DDT）为代表的有机氯农药使用历史长、范围广、用量大，虽已禁用多年，但由于半衰期长、化学性质稳定、不易降解和代谢，所以长期积存于植物和土壤中。至今果蔬^［1-2］、中草药^［3］及土壤^［4－5］中检出率仍相当高。有研究表明^［6］中药中残存的微量农药并非全部是种植期间喷洒的农药，部分为土壤在种植其他作物时的农药残存。因此,在种植各种作物之前,对土壤中农药残留的检测尤为重要。本文以有机溶剂提取样品，提取液以浓硫酸净化，采用毛细管气相色谱外标法对土壤中六六六（BHC）和滴滴涕（DDT）的残留量进行了分析研究。建立了一套用毛细管气相色谱外标法测定土壤中有机氯农药残留量经济实用的检测方法。为土壤中农药残留量的检测提供了技术支持。

1 实验部分
1.1 主要仪器及试剂
    SP-6000气相色谱仪;ECD检测器（北京分析仪器厂）；索氏提取器；旋转薄膜蒸发器（天津玻璃仪器厂）； DB-5（30m×0.25mm×0.25mm）弹性石英毛细管柱（J&W Scientific）；SK5200H超声波仪；离心机（河北吴桥电机厂）；a-BHC、b-BHC、g-BHC、d-BHC, pp'-DDE、pp'-DDD、op'-DDT、pp'-DDT农药标准溶液 (全国标准样品委员会北京应天意标准品有限公司)，浓度均为：0.10mg/mL,纯度均为99%；丙酮（AR，天津市北辰骅跃化学试剂厂）、石油醚(AR,30℃-60℃ 天津（香港）新通精细化工有限公司)、无水硫酸钠（AR,保定试剂厂，650℃灼烧4h，冷却后干燥器中密闭保存）；浓硫酸（AR,中国医药公司北京采购供应站）; 农药标准品用石油醚稀释成适用浓度的标准储备液，室温密闭保存。所测土壤样品由安国药市办公室提供。
1.2 样品处理
    准确称取土壤样品6g(预先过40目筛),用索氏提取器(60mL石油醚+20mL丙酮)提取8－10h。转入100mL具塞锥形瓶中,加7g无水硫酸钠干燥1h，移入旋转薄膜蒸发仪(42-45℃水浴)之梨形瓶中浓缩至近干，再用5－8mL石油醚替换并浓缩至近干，重复2－3次，使有机相中的丙酮完全除去。转入10mL的离心试管中，用石油醚定容至适当体积。加1mL浓硫酸，超声振荡30s，使浓硫酸与石油醚相混合，离心10min (3000r／min),重复操作两次，使其充分净化，备用。
1.3 色谱条件
    色谱柱：DB-5(30m×0.25mm×0.25mm)弹性石英毛细管柱；载气：（高纯Ｎ₂）1.5mL/min（恒流方式）;尾吹：（高纯N₂ ）20mL/min;进样口温度220℃;检测器温度330℃;进样分流比 2.3:1;进样量1mL；柱升温程序:初始温度100℃,保持0.5min,以15℃/min升至200℃后,保持1min,4℃/min升至240℃,保持7min（共约25min）;外标法定量。

2 结果与讨论
2.1 标准曲线、线性范围与最小检测量
    以石油醚逐级稀释配制浓度为5.0×10^-4，1.0×10^-3，5.0×10^-3,1.0×10^-2，5.0×10^-2，1.0×10^-1mg/mL的a-BHC,b-BHC,g-BHC,d-BHC,pp'-DDE,pp'-DDD,op'-DDT,pp'-DDT农药标准品溶液。取1mL进样，以六六六和滴滴涕异构体的浓度对对照品峰面积做线性回归分析，得标准曲线、线性范围及最小检测量，见表1。有机氯农药标准品色谱图如图1。

Fig.1 Chromatogram of standard of organochlorine pesticide
图1 有机氯农药标准品色谱图
1.a-BHC；2. b-BHC；3. d-BHC；4. g-BHC；5. pp'-DDE；6. pp'-DDD；7. op'-DDT；8. pp'-DDT

Table 1 Standard curve equation, correlation coefficient, linear range and minimum detection
表1 标准曲线、线性范围及最小检测量

注：Y- Concentration of standard（标准品浓度）；X- Peak area of standard (标准品峰面积)

2.2 方法加样回收率和精密度
    准确称取同一土壤样品6份，分别加入一定量标准品溶液，3个添加水平，每个添加水平2份，按"2.2"和"2.3"项操作进行测定，计算平均回收率及相对标准偏差。结果见表2。

Table 2 Recovery
表2 回收率测定

2.3 样品的测定
    准确称取三种不同的土壤样品，按"1.2"项处理后以"1.3"项操作进行测定，以外标法定量，土壤样品色谱图如图2、图3，农药残留量测定结果见表3 。

Fig.2 Chromatogram of  organochlorine pesticides in soil sample
图2 土壤样品色谱图 
1.a-BHC；2. b-BHC；3. d-BHC；4. g-BHC；5. pp'-DDE；6. pp'-DDD；7. op'-DDT；8. pp'-DDT

Fig.3 Partly amplified chromatogram of soil
图3 土壤样品局部色谱图

Table 3 Determination results of organochlorine pesticide residues in three soil samples
表3 三种土壤样品中农药残留量的测定 (ng/g)

2.4 讨论
    中草药农药残留样品提取一般采用超声波提取和索氏提取法。其中超声波提取法通常采用二氯甲烷／丙酮作为提取剂，效率较高，但二氯甲烷成本高、毒性大、污染环境。本研究以成本低、污染小的石油醚／丙酮作为提取剂，采用索氏提取法提取样品。有机氯农药的净化一般采用磺化法、固相萃取（SPE）和固相微萃取法(SPME)，其中SPME成本最高，SPE居中，磺化法最便宜。文献报道的索氏提取法，其样品磺化采用分液漏斗，硫酸用量很大（100～200mL），本研究将提取液浓缩后，加入浓硫酸超声振荡净化。从样品测试结果可以看出，本方法净化效果良好,浓硫酸用量仅几毫升，大幅度降低了测试成本，减小了环境污染。为土壤中农药残留量的测定提供了一套经济实用的检测方法。另外，所取土壤样品中有机氯农药残留量还是比较高的，尤其是pp'-DDE、op'-DDT 、pp'-DDT。其中，pp'-DDE的含量相当高，植物在这样的土壤中生长，有可能受到严重污染。所以在种植各种作物之前有必要对土壤进行农药残留量普查。

REFERENCES
[1] Yu J X, Hu X Z, Shao J J et al. Chinese Journal of Chromatography (Se Pu), 2000, 18 (4): 346-349.
[2] Poli M De, Barbina M T, Damiano V et al. Journsl of Chromatography (Se Pu), 1997, 765: 127－131.
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[6] Han G R, Chen T P, Yang J H et al. China Journal of Chinese Materia Media (Zhongguo Zhongyao ZaZhi), 1996, 21 (10): 592.

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