氨基甲酸酯類農藥檢測方法的研究進展

黃碩俊 曾家源

(中山市環境監測站，廣東中山 528403)

自20世紀70年代以來，由于有機氯農藥受到禁用或限用，以及抗有機磷農藥的昆蟲品種日益增多，氨基甲酸酯類農藥 (Carbamates)的使用在我國越來越普遍。氨基甲酸酯類農藥主要有西維因、呋喃丹、涕滅威、葉蟬散、巴沙等。氨基甲酸酯類農藥除了殺蟲作用之外，還有顯著刺激作物生長的作用，其缺點是毒性大、易發生人畜中毒事件，其殘留對人、畜及環境可產生極大的危害。因而采取科學有效的手段檢測水環境、土壤和底質中的氨基甲酸酯類農藥殘留對河涌和土壤治污有著重要的意義。

根據氨基甲酸酯類農藥的物理化學及生物學特性，對其檢測的方法主要有:氣相色譜法、氣相色譜－質譜法、液相色譜法、液相色譜－質譜法、生物檢測法、化學計量學分析法等。而前處理方法主要是萃取法，根據液體或固體樣品選擇液液萃取、固相萃取、固相微萃取、索氏提取及快速溶劑萃取。

1 氣相色譜法 (GC)和氣相色譜－質譜法 (GC-MS)

氣相色譜是農殘分析中最重要的方法之一，常用于氣相色譜法的檢測器主要有氮磷檢測器(NPD)、氫火焰離子化檢測器 (FID)、熱離子檢測器 (FTD)等。

氮磷檢測器 (NPD)對含氮、磷的有機化合物的靈敏度最高。周倫敏等人［1］采用ENVI-Carb固相萃取柱富集水樣，以1:1丙酮－二氯甲烷洗脫，通過氮磷檢測器測定水中7種氨基甲酸酯類農藥。該方法回收率為82.0% ～101.5%，相對偏差為2.9% ～10.5%。龔道新等人［2］選擇氣相色譜－NPD測定大米、面粉中22種有機磷和有機氮農藥多殘留，大米回收率為71.71%～109.16%，面粉回收率為73.87%～113.48%，最小檢出量在5.181～－85.41 pg。NPD的缺點是銣珠預熱和穩定的時間較長，壽命較短;其次是復雜樣品基底中的含氮化合物會產生干擾峰，影響定性定量。

FID、FTD對氨基甲酸酯類農藥檢測的靈敏度沒有NPD高，因而應用較少。時亮等人［3］用Florisil小柱固相萃取分離純化，OV－101毛細管色譜柱為分離柱，氣相色譜－FID定性定量同時測定五種氨基甲酸酯類農藥 (西維因、葉蟬散、速滅威、呋喃丹、滅多威)，五種農藥在12 min內得到很好分離，線性范圍1～25 g/mL，最低檢測限11～16 ng，回收率范圍為85.0% ～103.2%。季萍等人［4］建立以丙酮解吸，HP-5毛細管色譜柱分離，氣相色譜－FID測定工作場所空氣中6種氨基甲酸酯濃度的方法，線性范圍為0.1～100.0 μg/mL，相關系數為0.999 4～0.999 9，回收率為90% ～99%，檢出限為0.02～0.10 μg/mL。楊奕南等人［5］建立了采用乙腈提取，氨基固相萃取柱凈化，氣相色譜－FTD測定煙草中5種有機氮農藥的殘留方法，檢出限為0.005～0.009 mg/kg，回收率為88.92%～－97.16%，相對標準偏差2.33% ～5.79%。

GC-MS可以同時對多種氨基甲酸酯類及其他種類的農藥一起測定。陳曉秋［6］應用圓盤固相萃取技術，增大樣品的富集倍數，提高了樣品前處理的工作效率，并在GC/MS/SIM法，建立了水體中39種有機氮磷測定方法，檢出限為0.2～50 ng/L，相對標準偏差為0.4% ～10%，回收率為41.3%～114.3%，方法準確有效。孫衛明等人［7］建立氣相色譜－質譜聯用法同時測定生姜中15種有機氯及氨基甲酸酯類農藥殘留量的檢測方法，DB-1701柱可以達到基線分離，最低檢出濃度為0.003～0.006 mg/kg，回收率為79.3% ～117%，精密度范圍為3.02%～5.2%，方法快速簡便，能獲得滿意的分離效果。質譜的靈敏度低于NPD(見圖1)，但選擇性高，通過庫匹配查找，質譜可以確定化合物;樣品中存在的高含量組分會降低痕量目標分析物的離子化效率，從而干擾低水平下的農藥檢測。

氨基甲酸酯類農藥在高溫條件容易分解，氣相色譜對于高沸點或熱穩定性差的氨基甲酸酯類農藥不能進行分離檢測。因此，在實際操作中，需要將氨基甲酸酯類農藥水解，生成穩定的氨基甲酸酯類農藥的水解產物甲胺或酚，或通過衍生化反應提高氨基甲酸酯類農藥的熱穩定性，達到用GC對氨基甲酸酯類農藥的測定的要求。

圖1 氣相色譜各檢測器檢出限比較

2 高效液相色譜法 (HPLC)

目前，氨基甲酸酯類農藥的高效液相色譜檢測大多數采用反相C8或C18柱，常用的流動相為乙腈－水或甲醇－水。高效液相色譜法 (HPLC)的檢出限一般高于氣相色譜 (GC)的檢出限。高效液相色譜法對于氣相色譜不能分析的高沸點或穩定性差的農藥可以進行有效的分離檢測。

Yang等［8］用柱后衍生－高效液相色譜法測定了煙草樣品中的3種氨基甲酸酯類農藥，回收率為70% ～100%。張學健等［9］建立固相萃?。咝б合嗌V法測定生活飲用水中10種氨基甲酸酯類農藥殘留的分析方法，用C18固相萃取小柱富集、凈化，乙酸乙酯洗脫，氮氣吹干甲醇定容，以甲醇+乙腈+水為流動相，經C18柱分離，0.05 mol/L氫氧化鈉溶液水解，OPA溶液化學柱后衍生后，在激發波長為339 nm，發射波長為445 nm條件下，熒光檢測器檢測，結果表明相關系數為0.999 1～0.999 7，方法檢出限在0.08～0.12 μg/L，加標回收率在86.2% ～100.4%之間，該方法準確度高、精密度好、線性范圍寬、干擾少，可用于生活飲用水及其水源水中氨基甲酸酯類農藥檢測。丁晨紅等［10］建立分散固相萃?。聪喔咝б合嗌V法測定蔬菜、水果中10種氨基甲酸酯類農藥殘留，樣品經乙腈提取，PSA分散固相萃取柱凈化，液相色譜柱后衍生分離，熒光檢測，檢出限在0.004～0.008 mg/L，加標回收率在75.6%～112.3%，方法快速靈敏，重現性好，適合日場大批量蔬菜和水果樣品中10種氨基甲酸酯類農藥殘留的測定。

3 高效液相色譜－質譜法 (HPLC-MS)

與GC相比，HPLC不僅分離效能好、靈敏度高、檢測速度快，且應用面廣;而利用質譜儀作為檢測器，把高效液相色譜儀的強大分離能力和質譜儀的定性定量能力有效結合在一起，從而很好的解決了土壤、動植物等復雜樣品的痕量氨基甲酸酯類農藥的檢測問題。

張帆等［11］建立了食品中20種氨基甲酸酯類農藥殘留量的高效液相色譜－串聯質譜測定方法，線性范圍0.005～0.1 mg/kg，相關系數為0.991～0.999，回收率為51.2% ～12.5.0%，方法準確、靈敏、快速，可滿足國際標準檢測的需要。張蓓蓓等［12］建立了固相萃取 (SPE)－超高效液相色譜/三重四極桿串聯質譜 (UPLC－MS/MS)同時測定水中14種氨基甲酸酯類殺蟲劑殘留的方法，過濾后的樣品經C18固相萃取柱富集凈化后，采用BEH C18柱，水 (0.1%甲酸)－甲醇作為流動相進行梯度洗脫，采用串聯質譜作為檢測器進行檢測，線性良好 (r=0.997～0.999 9)，回收率為70.8%～119%，檢出限為0.1～2.5 ng/L。王連珠等［13］考察了原創QuEChERS方法及AOAC2007.01方法對蔬菜中51種氨基甲酸酯類農藥提取的適用性，并建立了液相色譜－串聯質譜法的測定方法，結果表明，51種農藥在6種基質中3個添加水平 (10、20、100 μg/kg)的回收率為58.4% ～126%，相對標準偏差為3.3% ～26%。張海霞等［14］以番茄、茄子、西葫蘆、大白菜、甘藍為試材，采用超高效液相色譜－串聯質譜技術建立了蔬菜中12種氨基甲酸酯類農藥的檢測方法，結果表明線性良好，相關系數均大于0.99，加標回收率在65.2% ～119.2%，相對標準偏差均小于5%。何華麗等［15］建立了液相色譜－串聯質譜法定量測定生姜中27種氨基甲酸酯類農藥及其代謝物殘留的方法，樣品經固相萃取小柱凈化，以乙腈－水(1:1)為定容溶劑，電噴霧串聯質譜多反應監測模式測定，檢出限為0.05～2.0 μg/kg，回收率為70.9%～119.1%，相對標準偏差為1.0%～10.8%，該方法前處理簡單、分析時間短、選擇性好、靈敏度高。楊欣等［16］建立了高效液相色譜－線性離子阱質譜測定膳食樣品中氨基甲酸酯類農藥的檢測方法，用正己烷飽和的乙腈超聲提取，凝膠滲透色譜凈化，CAPCELL PAK CR色譜柱分離，采用電噴霧電離，選擇反應監測正離子模式三級離子監測，平均加標回收率在60.4%～114%，相對標準偏差在3.46% ～16.2%，檢出限在0.001～0.010 mg/kg。

由于氨基甲酸酯類農藥的不穩定性及高沸點，關于氨基甲酸酯類農藥的高效液相色譜及串聯質譜檢測方法的研究越來越多，目前已成為主要的標準化檢測方法。

4 生物技術檢測法

乙酰膽堿酶抑制法是研究最多且相對成熟的一種對氨基甲酸酯類農藥快速檢測技術。其原理是利用Carbamates可特異性地抑制昆蟲中樞和周圍神經系統中乙酰膽堿酯酶的活性，破壞神經的正常傳導，使昆蟲中毒致死的作用特點，將乙酰膽堿酶與樣品反應，根據受抑制的情況判斷出樣品中是否含有Carbamates。但該方法對常見農藥檢出限過高，只能作為初查的快速檢測法。周芳等［17］基于酶抑制法，提出了分光光度法測定6種Carbamates殘留量的方法，測定下限在0.001～0.005 mg/L，回收率在82.0% ～109%，相對標準偏差在2.4%～3.6%，該方法精密度和重現性均能滿足快速檢測的需要。

生物傳感通常是由一種生物活性物質制作的敏感部件與能量轉換器緊密配合，對特定種類化學物質或生物活性物質具有響應的裝置。目前，生物傳感器是農藥殘留快速檢測技術的研究熱點，在測定方法多樣化、儀器自動化程度、響應時間以及靈敏度方法已取得了很大的進步。梁東軍等［18］采用自組裝法制備多層乙酰膽堿酯酶/殼聚糖/碳納米管生物傳感器，利用循環伏安法、電化學阻抗譜和差分脈沖伏安法表征傳感器并考察這一新型傳感器對2－(1－甲基乙基)苯基甲基氨基甲酸酯進行了測定，檢出限為5.41 ng/L，回收率為111%，傳感器穩定性良好。目前生物測定技術只能達到定性和半定量水平，重現性、回收率都有待提高，還無法取代常規氣相色譜和高效液相色譜方法，快速檢測方法還需要繼續完善，使之標準化。

5 化學計量分析法

化學計量學是化學的一門分支學科，應用數學、統計學及計算機科學，涉及和選擇最佳測量程序和試驗方法，并通過解析化學測量數據，獲得最大限度的化學信息［19］。在多種農藥分析，分析信號重疊時，使用化學計量分析方法可以得到讓人滿意的結果。杜亞輝等［20］采用交替三線性分解二階校正法與高效液相色譜聯用技術，實現復雜水樣中速滅威、西維因和異丙威的準確測定，平均回收率分別為100.1%、96.7%和96.1%。

6 結語

目前，針對氨基甲酸酯類農藥殘留分析的方法是廣泛關注的課題。實際使用過程中，常常同時使用多種類型農藥，造成環境、農產品中多種農藥同時殘留，因此復雜樣品的前處理技術、提高信噪比和精密度的分析方法以及盡量減少分析時間、實現操作自動化顯得尤為重要。

［1］周倫敏，陸昱養，何云亞．固相萃?。瓪庀嗌V法測定水中7種氨基甲酸酯農藥［J］．中國衛生檢驗雜志，2013，23(6):1415－1426．

［2］龔道新，楊仁斌，趙衛星，等．氣相色譜氮磷檢測器法用于大米和面粉中22種有機磷和有機氮農藥多殘留檢測［J］．農業環境科學學報，2005，24(6):1243 －1248．

［3］時亮，王麗．用固相萃?。毠軞庀嗌V法測定煙草中氨基甲酸酯農藥殘留量［J］．分析測試技術與儀器，2000，6(1):49－51．

［4］季萍，張霞，曹艷平．工作場所空氣中6種氨基甲酸酯的氣相色譜測定法［J］．環境與健康雜志，2010，27(12):1088－1089．

［5］楊奕南，王建民，李乾坤，等．煙草有機氮農藥殘留氣相色譜法(FTD)測定研究［J］．中國高新技術企業，2013，32:30－32．

［6］陳曉秋．圓盤固相萃?。璆C/MS/SIM法在水體有機氮磷農藥測定中的應用研究［J］．分析測試技術與儀器，2005，11(2):123－127．

［7］孫衛明，王權帥．氣相色譜－質譜法同時測定生姜中15種有機氯及氨基甲酸酯類農藥殘留［J］．中國衛生檢驗雜志，2014，24(5):647－649．

［8］Yang S S，Smetena I．Determination of aldicarb，aldcarb sulfoxide and aldicarb sulfone in tobacco using high performance liquid chromatography with post column reaction and fluorescence detection［J］．Journal of Chromatography A，1994，664:289－294．

［9］張學健，程永紅，李世榮．固相萃取/高效液相色譜法測定生活飲用水中氨基甲酸酯類農藥［J］．中國衛生檢驗雜志，2014，24(9):1243－1247．

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［11］張帆，黃志強，張瑩，等．高效液相色譜－串聯質譜法測定食品中20種氨基甲酸酯類農藥殘留［J］．色譜，2010，28(4):348－355．

［12］張蓓蓓，章勇，趙永剛，等．水中14種氨基甲酸酯類農藥殘留測定［J］．廣州化工，2013，41(23):98－104．

［13］王連珠，周昱，黃小燕，等．基于QuEChERS提取方法優化的液相色譜－串聯質譜法測定蔬菜中51種氨基甲酸酯農藥殘留［J］．色譜，2013，31(12):1167 －1175．

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［16］楊欣，李鵬，苗虹，等．凝膠滲透色譜－高效液相色譜－線性離子阱質譜法測定膳食樣品中的氨基甲酸酯類農藥殘留［J］．色譜，2014，32(5):499－505．

［17］周芳，趙鑫，楊光．分光光度法快速測定6種氨基甲酸酯類類農藥殘留量［J］．理化檢驗－化學分冊，2013，49(11):1335－1338．

［18］梁東軍，郭明，胡潤淮，等．新型氨基甲酸酯農殘生物傳感器制備及檢測性能分析［J］．分析試驗室，2014，33(15):87－91．

［19］倪永年，曹東霞．化學計量學在有機農藥殘留量分析中的應用［J］．農藥，2006，45(8):515 －519．

［20］杜亞輝，胡樂乾，周丹．高效液相色譜結合二階校正方法分析水中氨基甲酸酯類農藥殘留［J］．井岡山大學學報:自然科學版，2013，34(1):47－51．