高效液相色谱/大气压电离质谱

  　农药一般可分为杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、杀鼠剂及植物生长调节剂等，是当代农业生产中不可缺少的重要生产资料。近10年来，新型高效农药的不断出现，我国使用的农药品种正在迅速地更新换代。使农药的环境影响及残留农药的检测方法发生了新的变化。例如超高效磺酰脲类除草剂在每亩地里只需施洒1～2g，因此要求土中磺酰脲的最低检测限必须达到pg级。很多新型农药的水溶性较好，长期积累造成了意想不到的地下水污染，饮用水中低水平化学品对人体内分泌系统的可能影响已经引起了科学家的重视。欧共体制定了饮用水中农药残留标准［0.1μg/L(单一农药)，0.5μg/L(农药总量，含代谢产物)］后，农药在水中的残留分析问题引起了各国环境分析化学家的极大兴趣，此外，一些除草剂在应用过程中可对下茬作物产生药害造成减产，因此农田的残留也引起农业化学家的重视。由于目前低浓度(μg/L)、难挥发、热不稳定和强极性农药分析方法不是十分理想，因此发展高灵敏度的多残留可靠分析方法已成为环境分析化学及农业化学家的重要战略目标。高效液相色谱(HPLC)弥补了气相色谱(GC)的缺陷，可以直接测定那些难以用GC分析的农药。但是常规检测器如紫外(UV)及二极管阵列(DAD)不可能对不同类型的农药有较相似的响应，复杂环境样品痕量分析时的化学干扰也常影响痕量测定时的定量精度，因而他们在多残留超痕量分析时有局限性。当80年代末大气压电离质谱(APIMS)成功地与HPLC联用后，专家们敏感地认识到HPLC/APIMS将成为农药分析的重要技术并将推动痕量有机毒物的环境行为的研究。

　　1、LC/MS接口技术

　　难挥发、热不稳定和强极性农药分析方法不是十分理想，因此发展高灵敏度的多残留可靠快捷分析方法已成为环境分析化学及农业化学家的重要战略目标。

　　LC/MS联用技术在环境痕量分析中是一项十分有用的技术。随着喷雾型大气压电离质谱(APIMS)在最近10年的飞速发展，90年代终于获得了较为成功的LC/MS接口。先后出现过的三种接口技术为：热喷雾(TSP)、粒子束(PB)、电喷雾电离(ESI)、大气压化学电离(APCI)。一般来说，LC-TSP-MS在80年代中期曾是成功的接口。但是LC-TSP-MS所提供的结构信息有限，通过在流动相中加入添加剂并不能改善其不足而且其不适合热不稳定化合物。随着PB和API接口技术的出现，可提供更多的结构信息。这便使未知分析物的定性成为可能。LC-PB-MS可提供常规的EI和CI谱图，并可利用EI(70eV)谱图库进行检索。但是LC-PB-MS无法测定难挥发化合物，它的灵敏度又较低，在环境分析中的应用受到限制。

　　ESI和APCI都是喷雾型的软电离技术，它的高电离效率已成为目前最理想的LC/MS接口。它的灵敏度高，可以测出

    2、应用

　　Doerge和Bajic用LC-APCI-MS分析了17种农药三嗪类、氨基甲酸酯类、取代脲类除草剂和有机磷类农药，在全扫描状态下检测限为0.8～10ng，选择离子检测限为0.01～1ng。同时作者比较了不同LC-MS接口对农药检测的检测限(见表1)，在全扫描状态下APCI的灵敏度高于TSP50倍，高于PB150倍。由于地下水中三嗪类除草剂的残留已受到环境科学家们的注意，因此作者也利用HPLC/APCIMS对四种三嗪类除草剂进行了测定研究。作者认为APCI接口技术以其高灵敏度、结构信息量大等优点必将成为地下水中农药痕量残留分析的重要技术。

　　水样中有机磷农药通常是用SPE(固相提取)/气相色谱(GC-氮磷或质谱检测器)进行分析测定。然而GC方法不适合于难挥发、强极性及热不稳定化合物的测定。Bareclo等研究了SPE-HPLC-DAD在线分析有机磷农药，他们认为速灭磷(E)-mevinphos)、敌敌畏(Dichlorvos)、马拉硫磷(Malathion)等农药对紫外的吸收较差，因此在定量测定10～100ng/L水平的水样时较为困难。此外，他们也利用SPE-LC-TSP-MS在线分析方法测定了有机磷农药，他们认为：由于流动相中添加的缓冲溶液使得TSP探针温度的不稳定造成了定量杀螟松(Fenitrothon)、毒虫畏(Chlorfenvionphos)、乙基谷硫磷(Azinphos-ethyl)等化合物时的不稳定性。Bareclo等应用SPE-HPLC/APIMS测定有机磷农药时改进了以上方法的明显不足。APCIMS在测定有机磷农药时可获得良好的结构信息，但是其检测限与ESI相比灵敏度较差，在选择离子监测(SIM)状态下最低检测限为2～50ng。而ESIMS测定有机磷类农药(除对硫磷类有机磷农药外)的检测限，可达到pg水平。利用LSE-LC-ESI-MS测定了9种有机磷农药。利用C18富集提取分析物，检测极限为10～200pg。每个化合物进样量1ng，重复性在12%～17％，再现性为22%～30％。选择［M+Na］+离子监测时检测限可达0.1μg/L(每个分析物)。LC-ESI-MS和TSP-MS在测定同一样品时可以看出ESI较TSP的灵敏度高100倍。在Barcelo等应用SPE-HPLC-APCI-MS(正、负离子扫描)测定了地下水中ng/L水平的有机磷农药残留。由于ESIMS测定对硫磷类有机磷农药的灵敏度很差，难以满足欧共体所规定的水中农药残留水平(100ng/L)所需的最低检测限，因此作者用LSE-HPLC-APCI-MS方法测定有机磷农药时着重研究了在LC/UV上吸收较差的有机磷农药(如：速灭磷((E)-Mevinphos)、敌敌畏(Dichlorvos)、马拉硫磷(Malathion)、GC上易热不稳定的农药(如：Dichlorvos)。此方法测定地下水时仅需100mL水样。在正离子(PI)扫描状态下SPE-LC-APCI-MS测定有机磷农药的回收率、重复性及再现性数据见表2。此方法的LOQ为5～37ng/L，在负离子扫描状态下的定量限LOQ值要较PI状态下的LOQ值高2～4倍。作者认为：除对硫磷类有机磷农药适合于负离子扫描外，大多数有机磷农药适合于正离子扫描，此方法可用于环境水样中残留有机磷农药的痕量测定及未知物的定性。

　　3、结论

　　Voyksner总结了LC-API-MS在环境分析方面应用的潜能。他认为LC-API-MS适用于很多与环境有关的化合物，如偶氮和蒽类染料、农药和除草剂、芳香胺和硝基化合物等。其中，带有酸性和碱性基团的化合物、热不稳定化合物及强极性化合物更适合于LC-ESI-MS测定，而低极性化合物更适合于LC-APCI-MS分析。

　　MALDI(基质辅助激光解吸电离)和喷雾型电离是两种最有应用前景的新型质谱软电离技术，但是喷雾型电离技术与HPLC匹配的适应性，使它成为复杂混合物分离鉴定的有效手段，是目前无可争议的最佳HPLC联用鉴定技术，喷雾型API的LC/MS接口在80年代末期出现后已解决了大量复杂的极性有机物及生物大分子的分析问题。APCIMS的出现则为医药研究提供了理想的分析方法。90年代对化学品低剂量长期暴露造成人体健康风险的逐渐重视使得适合于直接分析环境样品中痕量难挥发，强极性及热不稳定污染物的HPLC/APIMS将在环境残留监测中发挥越来越重要的作用。