GC/MS：根据EPA方法525优化76种农药的快速分析方法
时间：2024-12-05 阅读：79
饮用水中的有毒农药测定一直是一项持续性的公共安全问题。农药可通过工业/农业废弃物和城市径流等途径进入自来水，并在人体内蓄积。1市立实验室需要处理大量样本，这凸显了使用基于质谱的方法来解决短运行时间内化合物共洗脱的问题。实验室通常使用GC方法，利用一种或多种技术来加速分析，包括使用微孔毛细管柱，使用限流器的低压分析，或快速柱温箱加热方法。
本应用文章报告了使用珀金埃尔默GCMS 2400™系统以及珀金埃尔默Elite 5MS毛细管柱对76种有机氯、有机氮、有机磷农药和相关异构体进行分析的结果。应用文章中报告的方法是一种GC/MS优化方法，最大限度地减少了问题化合物的共洗脱，符合EPA方法525.23和525.34的要求，并缩短了分析时间。
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实验
实验
农药分析在图1的GCMS 2400系统上执行，配备毛细管进样器和单四极杆质谱检测器。所有混合物均使用珀金埃尔默Elite 5MS色谱柱(30 m x 0.25 mm l.D. x 0.25 μm)进行分析。二氯甲烷稀释剂购自VWR(宾夕法尼亚州拉德诺)。525分析标准品购自AccuStandard(康涅狄格州纽黑文)。这是用于多种分析物类别的一套混合物。具体地说，氮化/磷酸化混合物A-F、氯化农药混合物1和2、内标和替代物，各含有多种农药或标准品，浓度为500 μg/mL，它们被稀释到最终浓度为10 μg/ml或0.1 μg/mL，涵盖方法线性范围。对低水平标准品进行了三次分析，以了解精密度。珀金埃尔默SimplicityChrom™ CDS软件管理完整的工作流程，从仪器控制到数据报告，并提供方法所需的合规性和可追溯性。
图1.珀金埃尔默GCMS 2400系统
表1.气相色谱仪配置和耗材
表2.仪器操作条件
表3.采用优化的GC法分离农残化合物。注，除非另有说明，否则定量离子也是化合物的基峰和/或EPA推荐离子
*由于干扰，定量离子不是化合物的基峰。
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结果和讨论
结果和讨论
本文的目的是提供有机氮、有机磷和有机氯农药的快速GC分离，以支持EPA强制的化合物分离度、灵敏度和最小信号干扰的要求。共82种化合物(76种农药，3种内标，以及3种替代物)在Elite 5MS色谱柱上分离，由于GC 2400系统的快速、一致的柱温箱编程控制，分离用时仅8.5分钟。DFTPP离子丰度比(符合EPA方法525.2和525.3标准)在DFTPP离子丰度比(见图2)和DDT降解的系统检查标准品成功执行后进行分析。
图2.DFTPP离子丰度比(符合EPA方法525.2和525.3标准)(点击查看大图)
选择性
快速GC方法经常需要处理目标分析物和/或基质组分的共洗脱问题。质谱法提供了化合物特异性离子质荷比(m/z)的选择性参数，只要不产生相同的离子m/z，就可以区分共洗脱化合物。这种快速GC方法谨慎地进行定量离子选择，不仅可以消除干扰，还能满足EPA方法525所需的灵敏度，尽管在某些情况下，从化合物的裂解模式中选择了小离子。
图3显示了快速GC方法在8.5分钟内洗脱所有化合物的色谱图。TIC信号中共洗脱明显。图4介绍了阿耳德林、草乃敌和MGK-264之间的共洗脱。通常使用基峰(最强的)信号进行化合物积分，以获得最高灵敏度。对于阿耳德林，其基峰m/z 66受到其他两个组分的干扰。为了解决该问题，使用定量离子m/z 263对阿耳德林进行积分，这大约是基峰丰度的90%。
图3.10 μg/mL下86种有机氮、有机磷、有机氯农药、替代物和内标的TIC(总离子流)色谱图(点击查看大图)
图4.A)10 μg/mL时阿耳德林草乃敌/MGK-264共洗脱的TIC。B)阿耳德林基峰m/z 66受到其他化合物的小离子信号干扰。C)阿耳德林质谱图检查显示m/z 263的丰度是m/z 66的大约90%。D)阿耳德林信号在m/z 263下未受干扰，可以无干扰积分。E)草乃敌在m/z 72下轻松定量。F)MGK-264在m/z 164下轻松定量。(点击查看大图)
图5提供了另一个定量离子选择的示例，这次显示了使用基峰m/z 201融合西玛津的困难。相反，使用小离子m/z186获得了优异的峰积分。虽然该离子受到扑灭津干扰，但西玛津和扑灭津峰之间的波谷小于两峰高平均值的25%(符合方法525对化合物分离度的要求)。
图5.(左)多个目标分析物(包括西玛津)之间的共洗脱(中)西玛津的基峰m/z 201受到阿特拉津小离子信号的干扰。(右)选择m/z 186作为定量离子，可以将西玛津进行积分，与扑灭津小离子信号具有足够的方法分离度。(点击查看大图)
顺式/反式氯菊酯是要分离的一个重要临界对，因为它们同时具有基离子和小离子，因此无法通过离子m/z分开选择。图6显示了该临界对的分离度，并且满足了方法分离度标准。与平均峰高相比，谷值仅为20%。通过使用珀金埃尔默Elite 5MS色谱柱，尽管柱温箱升温快速，问题化合物共洗脱仍得到解决。
图6.在Elite 5MS色谱柱上，尽管方法运行时间较短，临界对顺式氯菊酯/反式氯菊酯也能够满足EPA方法525的结构异构体分离度标准，即谷高度与平均峰高的比<25%。(点击查看大图)
灵敏度
EPA方法525规定农药在低水平下定量至0.10 μg/mL。对0.10 μg/mL标准品的一式三份测量结果进行分析，其响应的精密度见表3。76种农药中有75种的响应因子RSD低于20%，平均为8.36% RSD。
总共有五种化合物使用定量离子积分，而非使用它们的基峰。使用小离子进行积分时，主要权衡的是这些离子丰度较低，限制了校准曲线低端的灵敏度。表4提供了这五种化合物0.10 μg/mL时的信噪比。可以看到，所有五种化合物的信噪比远超10:1所测定，即使使用替代离子进行积分，使用Elite 5MS色谱柱的GCMS 2400系统仍保持了足够灵敏度。
表4.校准曲线低点使用小离子信号积分的化合物信噪比
本文结论
根据EPA方法525.2和525.3，在一次运行中同时分析有机氮、有机磷和有机氯农药，采用优化方法可实现快速分析。在所述方法条件下，76种农药在8.5分钟内完成了分析。虽然许多快速GC方法使用微孔毛细管柱，但该方法仅使用了标准“窄孔”0.25 mm I.D.毛细管柱，这意味着该方法没有影响样品容量。
仪器灵敏度、MS调谐和化合物分离度均满足方法要求。直观的SimplicityChrom CDS软件通过多功能性和可访问性选项提供实用、可定制的用户体验，在方法需要的情况下支持合规性和可追溯性。
参考文献
1.Syafrudin, M., et. al. Pesticides in Drinking Water—A Review.Inj.J.Environ.Res.Public Health.2021. 18(2)：468
2.Korytár, P., et. al. Practical Fast Gas Chromatography:Methods Instrumentation & Applications. TrAC. 2002. 21(9-10):558-572
3.U.S. EPA. 1995. Method 525.2:Determination of Organic Compounds in Drinking Water by Liquid-Solid Extraction and Capillary Column Gas Chromatography/Mass Spectrometry, Revision 2.0.Cincinnati, OH, U.S.
4.U.S. EPA. 2012. Method 525.3:Determination of Semivolatile Organic Chemicals in Drinking Water by Solid Phase Extraction and Capillary Column Gas Chromatography/Mass Spectrometry(GC/MS),Washington, D.C., U.S.