使用UPLC/MS/MS直接定量分析饮用水样品中的敌草快和百草枯

简介：世界各国的作物保护通常与农药、杀虫剂或除草剂的广泛使用有关。这些农用产品可能对环境有害，并且会影响人类和动物的健康。尽管存在风险，但它们却是经济的重要组成部分1 。例如，除草剂对控制杂草的生长非常重要，如果不抑制杂草可能会使农作物产量下降高达80%2 。在除草剂家族中，联吡啶被广泛应用于农业以控制阔叶杂草和水生杂草的生长。常用的联吡啶为敌草快和百草枯。它们占市场大份额，直到近才被草甘膦超越3 。由于其用作采收前干燥剂和落叶剂的高效力，敌草快和百草枯被列为具有较高毒性的物质4 。世界卫生组织（WHO）将这些化合物分类为中等毒性5 。虽然它们在水中的半衰期为48 h，但有意或无意的摄入可能会对健康产生严重影响。美国环境保护署（U.S. EPA）规定饮用水中敌草快的大污染浓度为20 ppb，百草枯的目标限度为3 ppb 6 （EPA未作出规定）。欧盟（EU）没有明确规定饮用水中这些化合物的浓度水平，而是继续采用0.1 ppb的限度值7 。

对联吡啶类除草剂的分析可能存在一定的困难，主要是因为它们是阳离子分子。它们固有的强极性和正电荷使得需要在通过反相色谱分析季胺类物质时使用离子对添加剂。U.S. EPA方法549.2利用反相色谱和离子对对敌草快和百草枯进行分离，并使用UV检测器检测8 。由于离子对试剂会抑制MS源中的电离，因此通常避免将离子对试剂用于ESI-MS应用中。对于MS应用，HILIC可提供合适的色谱分析，而无需使用离子对试剂9 。然而，MS灵敏度的新进展实现了水中痕量污染物的直接分析，并且备受人们青睐。其中免除了费力费时的固相萃取和样品浓缩步骤，这一点非常可取。含水样品的直接进样非常适合于反相色谱，因为样品基质与初始流动相条件类似。而对于HILIC，首先需要使用有机溶剂对水样进行稀释。

实验：敌草快和百草枯标准品均购自Sigma Alrich（美国密苏里州圣路易斯）。HFBA（HPLC级）购自Thermo Scientific（伊利诺伊州罗克福德）。使用MilliQ水制备校准标准品。水样则从自瓶装水和自来水收集。季铵盐类除草剂的化学结构和所用MRM条件分别见图1和表1。选择 Quanpedia™数据库中存储的MRM跃迁数据用于分析。利用配有ACQUITY UPLC BEH C18 2.1×30 mm色谱柱的Waters ® ACQUITY UPLC系统进行色谱分离。运行方法使用含10 mM HFBA的水/甲醇的1 min线性梯度。利用Xevo TQ-S进行检测。

UPLC条件 UPLC系统： ACQUITY UPLC 运行时间： 3.0 min 色谱柱： ACQUITY UPLC BEH C18 2.1×30 mm，1.7 µm 柱温： 25 ℃ 流动相A： 10 mM HFBA水溶液流动相B： 10 mM HFBA甲醇溶液梯度洗脱： 1 min内以线性梯度从2%B升至95%B 流速： 0.6 mL/min 进样体积： 100 µL

MS条件 MS系统： Xevo TQ-S 电离模式： ESI+ 毛细管电压： 3.0 kV 锥孔电压： 50.0 V 源温度： 140 ℃ 脱溶剂气温度： 550 ℃ 脱溶剂气： 1100 L/hr 锥孔气： 50 L/hr

结果与讨论：结合StepWave TM 离子光学元件，沃特世Xevo TQ-S在痕量分析中展现出*的性能。超高的灵敏度可轻松满足相关饮用水中痕量污染物检测的苛刻的样品浓度要求。凭借高水平的灵敏度，通过使用ACQUITY UPLC系统的直接进样技术，洁净水样可在色谱柱上直接预浓缩。如图2所示，敌草快和百草枯在反相柱上获得非常明确的高斯峰形。将图2中的两组纵轴值作比较，显示两种分析物的响应差异。可以发现，尽管百草枯的响应比敌草快低，但两种化合物均达到了所需的定量浓度水平。