一种免用有机溶剂检测土壤中2,4-D的分析方法与流程

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种农田土壤中除草剂的分析检测方法。

背景技术：

2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-d)是一种具有优良除草活性的氯代苯氧乙酸类除草剂，广泛用于小麦、玉米等禾谷类作物田地中阔叶杂草的防除。2,4-d是一种中度持久性化学物质，根据环境条件，其半衰期(t1/2)在20天到312天之间。而且2,4-d易溶于水，能在农田生态系统中迁移。所以施用于农田系统的2,4-d不仅会对农田土壤产生不良影响，还会对农田周边大气和水体造成污染。同时，2,4-d具有中等毒性：对人体有潜在的致癌毒性，对环境生物体也会造成严重危害。

2,4-d因分子结构中包含有一个羧基而在水中呈现弱酸性，25℃时pka＝2.64，2,4-d离子化程度因其所在环境中的ph而异。ph﹥6时，主要以阴离子形式存在；ph﹤6时，2,4-d以分子状态存在，且易被土壤吸附。2,4-d本身不是挥发性化合物，使用气相色谱或气质联用需要衍生化后检测，实验步骤复杂且使用到有害的衍生物质。液相色谱检测灵敏度较低，需要更为简便快捷、高效灵敏的液质联用检测方法以取得更好的检测效果。

我国对2,4-d的污染管控已有充分的重视，分别在已发布的《土壤环境质量标准》(gb15618-2008)(征求意见稿)中列出2,4-d的农业用地的限量标准为0.10mg/kg，《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)中规定了2,4-d的限量值为<30μg/l。而关于标准分析方法制定则较为有限，仅有关于水中2,4-d的测定方法(gb//t5750.9-2006)，而且该方法前处理过程比较复杂。迄今我国尚未颁发土壤和沉积物中2,4-d检测的相关标准。相关研究报道的方法大多涉及复杂的前处理过程、使用较多的危害性大的有机溶剂，与我国现阶段建设生态文明、改善生态环境的宗旨相违背。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种农田土壤中除草剂2,4-d的分析检测方法，本方法前处理全部过程不使用有机溶剂，过程简单实用。结合高灵敏度液相质谱联用仪(uplc-ms/ms)能够实现对土壤中痕量2,4-d的检测。

本发明的技术方案如下：

一种免用有机溶剂检测土壤中2,4-d的分析方法，步骤如下：

(1)土壤中2,4-d分子的离子化

称取土壤样品，加入10^-3mol/l氢氧化钠溶液，混匀；

(2)水相中2,4-d离子的分子化

取步骤(1)的上清液，然后准确加入0.5mol/l盐酸标准溶液，震荡混合均匀，混合液的ph≈2；

(3)采用uplc-ms/ms检测溶液中的2,4-d浓度。

而且，步骤(3)所述的uplc-ms检测的条件如下：

色谱柱为watersacquitybehc18；流速：0.2ml/min；柱温：40℃；进样量：5μl；流动相：a为纯水，b为0.1％甲酸乙腈溶液；洗脱方式为梯度洗脱，洗脱程序如下：0～1min，10％b相；1～6min，10％～90％b相；6～6.5min，90％b相；6.5～6.6min，90％～10％b相；6.6～8min，10％b相。

而且，所述步骤(1)中氢氧化钠溶液的配置方法为：配制10^-3mol/l的氢氧化钠溶液，ph≈11：准确称取0.02g氢氧化钠固体颗粒于烧杯中，加入30ml去离子水溶解，倒入500ml容量瓶中，然后用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2～3次，洗涤液全部转入到容量瓶中，然后用去离子水定容至500ml，然后超声容量瓶，使溶液混合均匀。

而且，将步骤(1)的土壤溶液放置在从下至上具有电势差的容器中，电场强度为15-25v/cm。

本发明的优点和积极效果如下：

本发明一种免用有机溶剂检测土壤中2,4-d的分析方法中提取步骤实现了在土壤中2,4-d提取的全过程不使用有机溶剂，实验步骤简洁快速；

本发明一种免用有机溶剂检测土壤中2,4-d的分析方法适用范围广，施用于ph为6-8的土壤(因ph的差异，提取效率也会有一定差别，但都在测定允许范围内)，测试对象覆盖我国主要农田土壤类型；

本发明分析测试了我国主要农田土壤类型中的2,4-d，利用添加回收率验证了方法的准确性和精确性。满足了现有环境质量的要求，对土壤中的2,4-d可以准确、快速、环境友好的测定，填补了我国土壤中2,4-d标准分析方法的空白，对于控制2,4-d在土壤中的污染监控具有重要意义；

本发明一种免用有机溶剂检测土壤中2,4-d的分析方法具有优异的灵敏度和极其稳定的重现性。

附图说明

图1为化合物2,4-d的分子结构式。

图2为液质联用分析化合物2,4-d的标准曲线。横坐标为：浓度ng/ml，纵坐标为：面积，含量

图3为2,4-d标准品的选择离子流色谱图：a.1ng/ml；b.5ng/ml；c.10ng/ml；d.20ng/ml；e.50ng/ml；f.100ng/ml。横坐标为：时间(min)，纵坐标为：峰面积。

图4为土壤样品中2,4-d的色谱图组图：图a.黑土空白；图b.潮土空白；图c.红壤空白；图d.黄棕壤空白；图e.黑土添加10ng/g；图f.潮土添加10ng/g；图g.红壤添加10ng/g；黄棕壤添加10ng/g。横坐标为：时间(min)，纵坐标为：峰面积。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

一种免用有机溶剂检测土壤中2,4-d的分析方法，步骤如下：

(1)配制10^-3mol/l的氢氧化钠溶液(ph≈11)：准确称取0.02g氢氧化钠固体颗粒于烧杯中，加入30ml去离子水溶解，倒入500ml容量瓶中。然后用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2～3次，洗涤液全部转入到容量瓶中，然后用去离子水定容至500ml，然后超声容量瓶，使溶液混合均匀；

(2)土壤中2,4-d分子的离子化

用千分位分析天平准确称取5.0g我国主要类型(黑土、潮土、红壤和黄棕壤)土壤样品，置于50ml塑料离心管中。用量筒加入10ml的10^-3mol/l氢氧化钠溶液。置于多管自动涡旋仪中以2500r/min的功率涡旋振荡5min。

由于2,4-d含有强极性基团羧基，25℃时pka＝2.64，此时2,4-d分子基本全部转化为失去一个质子的离子而全部溶于水溶液中。再用离心机以10⁴r/min的转速对离心管高速离心；

本申请还推荐使用电泳的方法，将土壤溶液放置在从下至上具有电势差的容器中，先通一个直流恒流电压，电场强度不应该超过15-25v/cm。再加入碱液，电泳能够将2,4-d分子先进行与土壤预分离，再进行碱化，能够提高分离效率，根据实验，通过增加电势的方法可以提高检测精确度8％左右，反应缩短5-7分钟。

(3)水相中2,4-d离子的分子化

从上一步骤的离心管中用移液枪准确移取0.95ml上清液置于进样小瓶内，然后准确加入0.05ml的0.5mol/l盐酸标准溶液，置于小型涡旋混合仪中，混合均匀，此时进样小瓶中混合液的ph≈2；

小于2,4-d的pka(25℃时，pka＝2.64)游离态的2,4-d离子全部转化为分子，溶于流动相乙腈进入质谱分析；

(4)uplc-ms/ms检测

液相色谱条件：

色谱柱为watersacquitybehc18(2.1×50mm，1.7μm)；流速：0.2ml/min；柱温：40℃；进样量：5μl；流动相：a为纯水，b为0.1％甲酸乙腈溶液；洗脱方式为梯度洗脱，洗脱程序如下：0～1min，10％b相；1～6min，10％～90％b相；6～6.5min，90％b相；6.5～6.6min，90％～10％b相；6.6～8min，10％b相。

质谱条件：

离子化模式：电喷雾负离子模式(esi-)；扫描方式：多反应监测(mrm)；喷雾电压：-4500v；2,4-d质谱参数如表1。

表1液质检测质谱参数

表2本发明涉及的中国主要类型土壤的理化性质

表3本发明方法对于中国主要类型土壤中2,4-d的提取效率、准确度及精确度