超高效液相色谱串联三重四极杆质谱快速检测水体中残留的氯氟吡啶酯含量
摘要
关键词
氯氟吡啶酯;超高效液相色谱;三重四极杆;水样
正文
1 前言
氯氟吡啶酯(florpyrauxifen-benzyl),化学名称为:苯甲基4‑氨‑3‑氯‑6‑(4‑氯‑2‑氟‑3‑甲羟基)‑5‑氟吡啶‑2‑羧酸酯,属于芳基吡啶甲酸酯类化合物,是美国陶氏益农公司继氟氯吡啶酯之后开发的又一新型激素类除草剂。氯氟吡啶酯主要通过与植物体内激素受体结合,干扰植物正常的生理化功能,从而致目标植物死亡。其作用机理独特,具有防除彻底、不反弹的特点,同时可复配性灵活,因此近几年氯氟吡啶酯被广泛使用在稻田环境。参考结构式如图1所示。

图1 氯氟吡啶酯的结构式
氯氟吡啶酯原药是白色无味粉末,熔点为137℃,沸腾前分解,20℃时在水中溶解度为0.015mg/L。不难想象,氯氟吡啶酯特殊的物理化学性质也给分析工作带来了不小的挑战[1]。2016年,国外有对关于土壤中残留的氯氟吡啶酯及其三种降解产物的分析方法及确认进行评估,因为方法最低定量限高于当时的土壤毒理水平标准,该方法没有被接受,并被要求启动新的研究[2-3];2020年,美国北卡大学Sean B等人研究以氯氟吡啶酯原药为活性成分拥有两种不同剂型(SC和SE)的新制剂------ProcellaCOR使用在水生植物控制上是否会对其他水生物带来影响,结果表明短期暴露在使用过氯氟吡啶酯的环境中不会给其他水生生物带来明显的毒害。但慢性的或者亚致死量的影响尚不清楚,还有待研究[1]。2022年,巴西学者Lazaro C 利用高效液相结合二极管阵列检测器(HPLC-DAD)监测土壤和水样中残留的氯氟吡啶酯,样品需要经过低温冷冻萃取处理,且定量限只能做到4 μg L-1 [4-5];2023年,美国加利福尼亚Gabrielle等人利用电分散引导萃取法从复杂环境基质中萃取并分别串联气质和液质能实现同时分析167种现用农药的活性成分残留或转化物,氯氟吡啶酯就在其中[6]。国内在氯氟吡啶酯分析方法开发方面研究报道的不多。2021年,张嘉月建立该原药的高效液相色谱分析方法,可用于常量分析[7];同年,屠王满措通过优化QuEChERS前处理方法,结合高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(HPLC-Q-TOF/MS)建立了同时测定氯氟吡啶酯及其代谢物的方法[8];2022年,浙江农业科学院张昌朋等利用SPE进行样品前处理,经高效液相-质谱检测发明了一种检测大米中丙草胺和氯氟吡啶酯的方法[9];周仁丹建立一种超高效液相色谱-四极杆线性离子阱-飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS/MS)测定3%氯氟吡啶酯乳油含量的分析方法[10];还利用UPLC-QTOF-MS/MS评估氯氟吡啶酯在水稻田的安全使用,实验结果对指导氯氟吡啶酯制剂农药的正确使用及最大化降低其对环境的影响具有很重要的意义[11]。因为现有参考方法有限,仪器各不同,不同实验室条件参差不齐,很难直接引用。在这种背景下,笔者建立了一种简洁的超高效液相色谱串联三重四极杆质谱对水体中的氯氟吡啶酯行定量分析方法。
2 实验部分
2.1 仪器设备
岛津高效液相色谱(SCIEX ExionLCTM);三重四极杆质谱(AB Sciex QQQ 5500+); 电子天平(XP205,Mettler toledo,美国);去离子水净化系统(Milli-Q A10,Millipore,美国);超声清洗器(B5500S-MTH,Branson,美国)
2.2 药品与试剂
氯氟吡啶酯标准物质(florpyrauxifen-benzyl;IUPAC Name: methyl 4-amino-3,6-dichloro-5-fluoropicolinate;CAS Registry No. 1390661-72-9;纯度为99.7%)由德国DR公司提供;
乙腈(HPLC级别,Merck,德国);
甲酸(LCMS级别,Merck,德国);
去离子水。
2.3 超高效液相色谱(UPLC)检测条件
2.3.1 超高效液相色谱检测条件如表1所示:
表1 氯氟吡啶酯的超高效液相色谱检测条件
仪器模块 | 设置参数 | |||||||||
色谱柱 | Zorbax SB-phenyl, 100 mm × 4.6 mm, 1.8 μm | |||||||||
柱温 | 50°C | |||||||||
流动相 | 乙腈,1%甲酸水溶液 | |||||||||
流动相梯度 | 时间(分钟) 0 1.11 1.16 3.11 3.16 | 1%甲酸水溶液(%) 60 60 30 30 25 | 乙腈(%) 40 40 70 70 75 | |||||||
5.33 | 25 | 75 | ||||||||
5.38 | 5 | 95 | ||||||||
6.67 | 5 | 95 | ||||||||
6.71 | 60 | 40 | ||||||||
8.0 | 60 | 40 | ||||||||
流动相流速 | 1.5 mL min -1 | |||||||||
运行时间 | 8 min | |||||||||
进样体积 | 2 μL | |||||||||
2.3.2 质谱条件如表2所示: 电离方式:ESI+,采用MRM多反应监测; | ||||||||||
化合物 | 母离子 | 子离子 | 保留时间 (分钟) | CE | DP | |||||
氯氟吡啶酯 | 439.0 | 91.1* | 2.65 | 50 | 100 | |||||
439.0 | 65.3 | 2.65 | 84 | 100 | ||||||
*为定量离子
2.4 标准曲线的建立
称量50 mg(准确至0.1 mg)氯氟吡啶酯标准物质于一50 mL容量瓶中,加入约40 mL乙腈超声溶解,冷却至室温后用乙腈定容,摇匀,作为储备溶液。逐级稀释,配制不同浓度的标准溶液,分别含氯氟吡啶酯浓度为35.5 µg L-1,27.8 µg L-1,20.1 µg L-1,13.0 µg L-1,5.5 µg L-1。
2.5 测定方法
在上述操作条件下,待仪器稳定后,首先进一针空白样,其次进标准曲线系列溶液,接着进试样溶液,结束序列。
2.6 计算方法
将2.4节中每个标准曲线系列溶液至少进两平行针,取各峰面积的算术平均值与标准溶液浓度绘制浓度与峰面积的标准曲线。线性相关系数需大于0.98。以外标法计算试样溶液中氯氟吡啶酯的含量。
3 结果与讨论
3.1 分析方法的验证
3.1.1 定性
在此实验条件下,氯氟吡啶酯的保留时间为2.65 min。以5.5µg L-1氯氟吡啶酯标准溶液为示例,其定性及定量离子的质谱图重合如图2所示,且离子比率(定量/定性)保持常数。
图2 氯氟吡啶酯标准溶液的质谱图 (标准溶液含氯氟吡啶酯5. 5µg L-1)
3.1.2 线性
按照2.4节配制5种不同浓度的标准溶液,以浓度为横坐标,峰面积为纵坐标绘制标准曲线,如图3所示,确定氯氟吡啶酯在5-40 µg L-1范围内有很好的线性关系,回归方程为y = 227.55 x +18.698,相关系数为0.9993。
图3 氯氟吡啶酯的标准曲线
3.1.3 回收率与精密度
实验所得的添加回收率可以判断该方法的准确性,相对标准偏差可以评估该实验结果的重现性。采用标准添加法,向空白水体中添加氯氟吡啶酯储备溶液,在上述液相条件下考查4种不同添加水平方法的准确度和精密度。测得的结果如表2,可以看出,在添加浓度范围内,氯氟吡啶酯在水体中的添加回收率为98.3%~99.3%,相对标准偏差为0.69%~2.52%,回收率和精密度良好,满足痕量分析要求。
表2 水体中氯氟吡啶酯的添加回收率
组分 | 添加浓度 | 检测浓度 (µg L-1) | 平均 回收率 (%) | RSD (%) | ||
1 | 2 | 3 | ||||
氯氟吡啶酯 | 6 | 6.0845 | 5.7205 | 5.8977 | 98.3 | 2.52 |
15 | 14.5876 | 14.6729 | 15.1302 | 98.6 | 1.61 | |
25 | 24.7301 | 25.0101 | 24.4057 | 98.8 | 1.22 | |
35 | 35.1099 | 34.5942 | 34.6109 | 99.3 | 0.69 | |
3.1.4定量限、检出限及基质效应
以S/N=10确定方法的定量限(LOQ)约为1.0 µg L-1,最低检出限约为0.3 µg L-1。以上述加标结果评估基质效应均在0.8~1.2之间,基质影响可以忽略。
4 结论
本文通过检测仪器的选择,色谱柱选定,流动相梯度条件的优化,最终使用色谱柱Zorbax SB-phenyl, 100 mm × 4.6 mm, 1.8 μm,流动相乙腈和1%甲酸水溶液梯度洗脱进行分离,采用三重四极杆作为检测器,通过监测氯氟吡啶酯子离子对91 (定量)和65(定性),外标法进行定量分析。结果表明,此方法操作简单快捷,分离效果好,响应高,准确度和精密度均能达到定量分析的要求,可以用作水体中氯氟吡啶酯含量快速检测分析方法。
参考文献
[1] Sean B. Buczek, Jennifer M. Archambault, W. Gregory Cope, etc. Evaluation of Juvenile Freshwater Mussel Sensitivity to Multiple Forms of Florpyrauxifen-Benzyl. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology (2020) 105:588–594.
[2] Lisa Muto, Kathleen Ferguson, Joan Gaidos. Method validation study for the Determination of Residues of XDE-848 Benzyl Ester and Three Metabolites (X11438848, X12300837 and X11966341) in Soil and Sediment by Liquid Chromatography with Tandem Mass Spectrometry. MRIDs 49677775. US PC 030093.
[3]Lisa Muto, Kathleen Ferguson, Joan Gaidos. Independent Laboratory Validation of a Dow AgroSciences Method for the Determination of XDE-848 Benzyl Ester and Three Metabolites (X11438848, X12300837 and X11966341) in Soil. MRIDs 49677776. US PC 030093.
[4] Luís H. S. Vieira, Lázaro C. Sicupira, Ane P. Cacique & Flaviano O. Silvério. Optimization and validation of LLE-LTP to determine florpyrauxifen-benzyl herbicide in water samples by HPLC-DAD. Journal of Environmental Science and Health, (2022) Part B, 57:9,697-709, DOI: 10.1080/03601234.2022.2099202.
[5] Junai C. S. Lopes, a Lázaro C. Sicupira, Flaviano O. Silvério. Extraction Method for Determining Florpyrauxifen-benzyl Herbicide in Soil. J. Braz. Chem. Soc., Vol. 34, No. 2, 302-308, 2023.
[6] Drinking Water Assessment for the New Chemical Florpyrauxifen-benzyl (XDE-848 Benzyl Ester, Rinskor™), in Support of the Health Effects Division's Human Health Risk Assessment,2016, US PC 030093.
[7] 张嘉月,杨闻翰,尹秀娥,等. 氯氟吡啶酯原药的高效液相色谱分析[J]. 农药,2021,60(1):32-34.
[8] 屠王满措,马有宁,潘九月,等. 氯氟吡啶酯水解产物的鉴定及其检测方法的建立[J]. 农产品质量与安全,2021(3):40-48.
[9] 张昌朋,骆玉琴,蒋金花,等. 一种检测大米中丙草胺和氯氟吡啶酯的方法.中国,CN 202210673271.8, 2022年9月9日.
[10] 周仁丹,董泽民,赵薇娜,等. 超高效液相色谱-四极杆线性离子阱-飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS/MS)测定3%氯氟吡啶酯乳油[J]. 农药,2022,61(7):496-499. DOI:10.16820/j.nyzz.2022.0003.
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