專利名稱：利用石墨烯檢測水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于煙堿類農(nóng)藥檢測技術領域，具體涉及一種利用石墨烯檢測水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的方法。
背景技術：
石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面二維碳質(zhì)材料，石墨烯是構建其他炭質(zhì)材料的基本單元，如石墨烯分解可以變成零維的富勒烯，卷曲可以形成一維的碳納米管，疊加可以形成三維的石墨。其獨特的結構使其具有各方面優(yōu)良的性能，而目前人們廣泛關注的是石墨烯在電學、熱學和力學等方面的應用，石墨烯材料的理論比表面積高達到2600m2/g，作為具有巨大比表面積的石墨烯在其吸附特性方面少有報道，然而，有關碳納米管作為新型吸附劑在吸附有機污染物質(zhì)方面的應用卻已有廣泛的報道。因此，對于繼碳納米管之后的新型炭質(zhì)納米材料石墨烯在農(nóng)藥殘留分析方面的應用也有待挖掘。煙堿類農(nóng)藥是一類新型高效、低毒、內(nèi)吸性強、殘效期長、殘留量低的廣譜性殺蟲劑，在市場上占有很高的份額。煙堿類農(nóng)藥包括吡蟲啉、啶蟲脒、噻蟲啉、噻蟲嗪、噻蟲胺、呋蟲胺、烯啶蟲胺、氟啶蟲酰胺以及近年來國內(nèi)新開發(fā)的煙堿類殺蟲劑氯噻啉等。該類藥物以其對高等生物的低毒性以及對有害生物的持效性，被廣泛應用于蔬菜蚜蟲類、飛虱類以及地下害蟲等有害昆蟲的防治。但是該類殺蟲劑水溶性好，在水中溶解度極高，在水中殘留時間長，給人類健康和環(huán)境安全帶來威脅。因此，建立一種快速、靈敏、穩(wěn)定的環(huán)境分析方法對煙堿類殺蟲劑在環(huán)境水體中的殘留進行監(jiān)控勢在必行。對于水體中新煙堿類農(nóng)藥的殘留分析，最傳統(tǒng)的前處理技術是液液分配法，但此方法溶劑用量大，既浪費成本，又會對環(huán)境和操作人員造成不良影響，而且還要反復萃取， 操作過程比較繁瑣。另外一個傳統(tǒng)且在水體中農(nóng)藥殘留分析方面應用非常廣泛的前處理技術是固相萃取法，該法通常填料用量比較大，而且小柱事先需要用溶劑預淋活化，浪費溶劑,小柱均為一次性的,成本比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用石墨烯檢測水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的方法，具體操作步驟如下(I)富集取5-30mg的石墨烯加入到10_50ml含有煙堿類農(nóng)藥的水樣中，然后調(diào)節(jié)PH，渦旋或振蕩數(shù)秒，使目標物被吸附于石墨烯；(2)分離將步驟(I)的含有煙堿類農(nóng)藥的水樣離心，棄去水層，得到沉淀物；(3)提取取4-8ml提取溶劑加入步驟(2)得到的沉淀物中，提取沉淀物中的煙堿類農(nóng)藥；(4)濃縮加入氯化鈉鹽析并離心，取出上層溶液旋蒸，用氮氣吹干，再用Iml溶劑定容；
(5)檢測將定容后的樣品進檢測儀器進行檢測；(6)回收將使用過的石墨烯依次用有機溶劑和蒸餾水進行洗滌，回收再利用。步驟⑴中所述目標煙堿類殺蟲劑選自以下物質(zhì)中的一種或幾種啶蟲脒、吡蟲啉、噻蟲嗪、氯噻啉、烯啶蟲胺、噻蟲啉、噻蟲胺、呋蟲胺、氟啶蟲酰胺、氟蟲腈。步驟⑶中所述洗脫溶劑是選自以下溶劑中的一種正己燒，丙酮，甲醇，乙腈，乙
酸乙酯，苯，二氯甲烷，石油醚。步驟⑷中所述溶劑是選自以下溶劑中的一種正己燒，乙酸乙酯，丙酮，甲醇，乙腈，甲醇和水體積比為I : 3的混合溶液。步驟(6)中所述有機溶劑是選自以下有機溶劑中的一種或兩種正己燒，石油醚， 丙酮，乙醇，乙腈，乙酸乙酯，二氯甲烷。所述石墨烯為市售。本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明的方法用石墨烯作為吸附材料，用量少，吸附能力強，制備成本低；(2)本發(fā)明的方法操作簡便快速，既避免了反復萃取又避免過SPE小柱費時；(3)本發(fā)明的方法溶劑用量少，石墨烯可重復利用，既環(huán)保又節(jié)約成本；(4)本發(fā)明的方法準確度高，回收率在80-110%之間。


圖I是HPLC-MS-MS六種煙堿類殺蟲劑標樣的色譜圖，各個峰按時間順序依次為 烯唳蟲胺、噻蟲嗪、卩比蟲啉、氯噻啉、唳蟲脒、噻蟲啉，各保留時間分別為1. 08min、l. 61min、
2.85min、3. 49min、4. 30min、7. 32min ；圖2是HPLC-MS-MS啶蟲脒標樣及添加的提取離子色譜3是HPLC-MS-MS吡蟲啉標樣及添加的提取離子色譜4是HPLC-MS-MS噻蟲嗪標樣及添加的提取離子色譜5是HPLC-MS-MS氯噻啉標樣及添加的提取離子色譜6是HPLC-MS-MS噻蟲啉標樣及添加的提取離子色譜7是HPLC-MS-MS是實際自來水的色譜圖；圖8是HPLC-MS-MS是實際河水中的色譜圖。
(上為添加下為標樣) (上為添加下為標樣) (上為添加下為標樣) (上為添加下為標樣) (上為添加下為標樣)
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。以下實施例HPLC-MS-MS檢測用化合物標樣色譜圖如圖I所示。實施例I :在20ml的去離子水中添加啶蟲脒、吡蟲啉、噻蟲嗪、氯噻啉、噻蟲啉標準溶液，使其在水中的添加濃度均為O. 5 μ g/L，然后在水樣中加入石墨烯10mg，渦旋15s后以3800r/ min離心5min,然后棄去上傳水樣,加入4ml乙腈潤旋Imin提取石墨烯中吸附目標物,加入 3g氯化鈉，使乙腈、水分層，以3800r/min離心5min,取5ml乙腈層加入到雞心瓶中，在35°C 旋蒸至近干，用氮氣吹干，最后用Iml甲醇與水的混合溶液(甲醇與水的體積比為I : 3) 定容；用安捷倫Agilentl200-6410B高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀檢測，Aglientzorbax C18，2. lmmX50mmXl. 8um柱，流動相甲醇與水體積比為I : 3的混合溶液；柱溫30°C ；進樣量5μ I ;質(zhì)譜條件干燥氣350°C . 10L/min ;霧化氣35. Opsi ;定量離子啶蟲脒 (126.0)，吡蟲啉(175. 1)，噻蟲嗪(211. 1)，氯噻啉(181. I)，噻蟲啉(126.0)。使用過的石墨烯用30ml丙酮洗滌兩次，再用50ml蒸餾水洗滌3次回收再利用。五種煙堿類殺蟲劑的添加回收率依次為85. 1%，89· 1%，86.8%，96.3%，92.4%，相對標準偏差(RSD)分別為
7.42%,4. 49%, 7. 38%，3. 75%，3. 40%，最小檢出限(LOD)均為 O. lyg/L，五種殺蟲劑的添加及標樣圖見圖3-圖7，依次為啶蟲脒，吡蟲啉，噻蟲嗪，氯噻啉，噻蟲啉。實施例2 在20ml的去離子水中添加啶蟲脒、吡蟲啉、噻蟲嗪、氯噻啉、噻蟲啉標準溶液，使其在水中的添加濃度均為2 μ g/L，然后在水樣中加入石墨烯20mg，渦旋15s后以3800r/ min離心5min,然后棄去上層水樣，加入6ml丙酮潤旋Imin提取石墨烯中吸附目標物， 加入3g氯化鈉，使有機相，水相分層，以3800r/min離心5min,取4ml上層丙酮加入到雞心瓶中，在35°C旋蒸至近干，用氮氣吹干，最后用Iml甲醇定容；使用過的石墨烯用 20ml的正己烷洗滌兩次，再用IOml乙腈洗滌三次，最后用50ml蒸餾水洗滌3次回收再利用。用安捷倫Agilentl200-6410B高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀檢測，Aglient zorbax C18，2. lmmX50mmXl. 8um柱，流動相甲醇與水體積比為I : 3的混合溶液；柱溫30°C ； 進樣量5μ I ;質(zhì)譜條件干燥氣350°C . 10L/min ;霧化氣35. Opsi ;定量離子啶蟲脒 (126. O)，吡蟲啉(175. I)，噻蟲嗪(211. I)，氯噻啉(1811)，噻蟲啉(126. O)。五種煙堿類殺蟲劑的添加回收率依次為81. 40%,80. 50%,85. 80%,81. 00% ,80. 10% 相對標準偏差 (RSD)分別為 7. 04%,6. 19%,6. 49%,3. 70%,4. 17%，最小檢出限(LOD)均為 O. I μ g/L。實施例3 在20ml的去離子水中添加烯啶蟲胺，呋蟲胺、啶蟲脒、吡蟲啉、噻蟲嗪、噻蟲胺標準溶液，使其在水中的添加濃度均為5 μ g/L，然后在水樣中加入石墨烯30mg，渦旋15s后以3800r/min離心5min,然后棄去上層水樣,加入8ml乙酸乙酯潤旋Imin提取石墨烯中吸附目標物，加入3g氯化鈉，使有機相,水相分層，以3800r/min離心5min,取4ml上層乙酸乙酯加入到雞心瓶中，在35°C旋蒸至近干，用氮氣吹干，最后用Iml甲醇定容；使用過的石墨烯用30ml的甲醇兩次，再用IOml石油醚洗漆三次,最后用50ml蒸懼水洗漆3次回收再利用。用安捷倫Agilentl200-6410B高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀檢測，Aglient zorbax C18, 2. ImmX 50mmX I. 8um柱,流動相甲醇與水體積比為I : 3的混合溶液；柱溫30°C ;進樣量5μ I ;質(zhì)譜條件干燥氣350°C . 10L/min ;霧化氣35. Opsi ;定量離子 烯啶蟲胺(56. 0)呋蟲胺(129.0)，啶蟲脒(126.0)，吡蟲啉(175. I)，噻蟲嗪(211. I)，噻蟲胺(169. 0)。六種煙堿類殺蟲劑的添加回收率依次為79. 80%,81. 30%,83. 50%,85. 30%, 80. 20%, 79. 00% ο 相對標準偏差(RSD)分別為 4. 08%, 3. 41 %, 2. 94%, 2. 31 %, 5. 33%,
3.09%最小檢出限(LOD)均為0. I μ g/L。實施例4 對于實際環(huán)境水樣中啶蟲脒、吡蟲啉、噻蟲嗪、氯噻啉、噻蟲啉五種煙堿類農(nóng)藥的測定。環(huán)境水樣包括自來水，河水(自來水取自中國農(nóng)業(yè)大學分析實驗室，河水取自北京京密引水渠，檢測前對水樣進行過濾，去除顆粒性雜質(zhì))。測定步驟取20ml水樣，在水樣中加入石墨烯30mg,潤旋15s后以3800r/min 離心5min，然后棄去上層水樣，加入8ml乙腈渦旋Imin提取石墨烯中吸附目標物，加入3g氯化鈉，使乙腈、水分層，以3800r/min離心5min,取4ml乙腈層加入到雞心瓶中， 在35°C旋蒸至近干，用氮氣吹干，最后用Iml甲醇與水體積比為I : 3的混合溶液定容； 用安捷倫Agilentl200-6410B高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀檢測，Aglient zorbax C18, 2. lmmX50mmXL8um柱，流動相甲醇與水體積比為I : 3的混合溶液；柱溫30°C ; 進樣量5yL ;質(zhì)譜條件干燥氣350°C . 10L/min ;霧化氣35. Opsi ;定量離子啶蟲脒 (126.0)，吡蟲啉(175. 1)，噻蟲嗪(211. 1)，氯噻啉(181. I)，噻蟲啉(126.0)。使用過的石墨烯30ml的丙酮洗滌兩次，再用50ml蒸餾水洗滌3次回收再利用。自來水和河水的實測樣品圖見圖7，圖8。其中圖7中為自來水實測樣品圖，五種煙堿類在自來水中均未檢出，河水有少量啶蟲脒被檢出，測得的濃度為O. 17 μ g/L，其余四種煙堿類農(nóng)藥未檢出。
權利要求
1.一種利用石墨烯檢測水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的方法，其特征在于，按照如下操作步驟進行(1)富集取5-30mg的石墨烯加入到10-50ml含有煙堿類農(nóng)藥的水樣中，然后調(diào)節(jié)PH， 渦旋或振蕩數(shù)秒，使目標物被吸附于石墨烯；(2)分離將步驟⑴的含有煙堿類農(nóng)藥的水樣離心，棄去水層，得到沉淀物；(3)提取取4-8ml提取溶劑加入步驟(2)得到的沉淀物中，提取沉淀物中的煙堿類農(nóng)藥；(4)濃縮加入氯化鈉鹽析并離心，取出上層溶液旋蒸，用氮氣吹干，再用Iml溶劑定容；(5)檢測將定容后的樣品進檢測儀器進行檢測；(6)回收將使用過的石墨烯依次用有機溶劑和蒸餾水進行洗滌，回收再利用。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用石墨烯檢測水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的方法，其特征在于，步驟(3)中所述提取溶劑是選自以下溶劑中的一種正己烷，丙酮，甲醇，乙腈，乙酸乙酯，苯，二氯甲烷，石油醚。
3.根據(jù)權利要求I所述的利用石墨烯檢測水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的方法，其特征在于，步驟⑷中所述溶劑是選自以下溶劑中的一種正己燒，乙酸乙酯，丙酮，甲醇，乙腈，甲醇與水體積比為I:3的混合溶液。
4.根據(jù)權利要求I所述的利用石墨烯檢測水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的方法，其特征在于，步驟(6)中所述有機溶劑是選自以下有機溶劑中的一種或兩種正己燒，石油醚，丙酮， 乙醇，乙腈，乙酸乙酯，二氯甲烷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屬于煙堿類農(nóng)藥檢測技術領域，利用石墨烯檢測水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的方法。該方法采用石墨烯吸附水體中的煙堿類農(nóng)藥，然后經(jīng)過分離、提取、濃縮和檢測而實現(xiàn)對水體中煙堿類農(nóng)藥殘留的檢測。使用過的石墨烯依次用有機溶劑和蒸餾水洗滌后可再次使用。本發(fā)明使用石墨烯作為吸附材料，用量少，吸附能力強，制備成本低；而且操作簡便快速，與傳統(tǒng)方法相比，既避免了反復萃取又避免過SPE小柱費時，既環(huán)保又節(jié)約成本；此外，本發(fā)明的方法準確度高，石墨烯的回收率在80-110％之間。
文檔編號G01N30/06GK102608237SQ20121006886
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權日2012年3月15日
發(fā)明者劉曉彤, 孟麗萱, 張紅艷, 武曉麗, 馬永強 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學