磺酰脲类除草剂残留检测前处理技术进展

摘 要 磺酰脲类除草剂是目前应用范围最广的一类除草剂。本文综述近年来磺酰脲类除草剂残留分析前处理技术的研究进展，并介绍连续性流体液膜萃取技术、在线土壤柱净化等技术在该类除草剂检测中的应用前景及技术发展趋势，为残留检测的前处理方法选择提供参考。

关键词 磺酰脲类除草剂残留 前处理技术 发展趋势

随着社会进步以及人们绿色环保理念的提高，磺酰脲类除草剂因高效、广谱、低毒和高选择性等特点，已成为当今世界使用量最大的一类除草剂[1，2] 。自美国杜邦公司上世纪80年代开发出第一个磺酰脲类除草剂——氯磺隆以来，磺酰脲类除草剂已有30多种产品问世，常见的有苄嘧磺隆、甲磺隆、氯磺隆、氯嘧磺隆、胺苯磺隆、苯磺隆、醚苯磺隆等[3]。这些磺酰脲类除草剂的基本结构由活性基团、疏水基团（芳基）和磺酰脲桥组成，其品种随着活性基团和疏水基团的变化而变化（图1）。

图1 磺酰脲类除草剂的基本结构

但是，随着磺酰脲类除草剂使用范围的逐步扩大，其在农作物和环境中的残留以及对人类健康的危害也日益显现，因此，对作物和环境中磺酰脲类除草剂残留的检测也提出更高的要求。目前，磺酰脲类除草剂残留检测技术主要集中在两大方面：一是前处理技术研究，二是快速检测技术研究。关于磺酰脲类除草剂残留检测技术研究的综述文章较多[4～7]，从分析误差看，前处理技术是检测的重要环节，前处理技术既重要又薄弱，因此本文就磺酰脲类除草剂残留的样品前处理技术做一综述。

随着磺酰脲类除草剂残留检测技术向着简便、现场、快捷、成本低、自动化方向发展，其前处理技术也正向着省时、省力、低廉、减少有机溶剂、减少环境污染、微型化和自动化的方向发展。本文将磺酰脲类除草剂残留前处理技术分为两类：一类是传统前处理技术，另一类是新型前处理技术。

1 传统前处理技术

磺酰脲类除草剂残留传统前处理技术常用的有：液液萃取技术（liquid-liquid extraction，LLE）和震荡提取技术等，这些技术在实际操作中非常实用，虽然存在一些不足：操作时间长、选择性差、提取与净化效率低、需要使用大量有毒溶剂等，但目前在实验室工作中仍被广泛使用。

1.1 液液萃取技术

液液萃取技术又称溶剂萃取，即用不相混溶（或稍相混溶）的溶剂分离和提取液体混合物中分析组分的技术。此技术简单，不需特殊仪器设备，是最常用、最经典的有机物提取技术，关键是选择合适萃取溶剂。张淑英等[8]萃取土壤中豆磺隆选择二氯甲烷作为萃取溶剂，平均回收率达到75.5%～97.18%。黄梅等[9]使用液液萃取技术提取稻田水体中苄嘧磺隆与甲磺隆，之后用高效液相色谱法（HPLC）进行检测，结果显示方法的精确度和准确度较好。另外，毛楠文等[10，11]也使用此技术对磺酰脲类除草剂进行研究。此技术不足之处是易在溶剂界面出现乳化现象，萃取物不能直接进行HPLC、GC分析。

1.2 震荡提取技术

震荡提取技术也是一种常用磺酰脲类除草剂等农药残留的前处理技术，包括超声震荡提取、仪器震荡提取等。例如，毛楠文等[10]利用超声震荡等技术提取土壤中磺酰脲类和苯脲类除草剂，甲醇作为提取剂，平均加标回收率达到71.72%～118.0%。 崔云[11]总结震荡提取等技术提取土壤中不同种类磺酰脲类除草剂残留，并进行HPLC、GC等仪器分析，总结见表1。

2 新型前处理技术

磺酰脲类除草剂残留的新型样品前处理技术主要包括固相萃取技术（Solid Phase Extraction，SPE）、超临界流体萃取技术（Supercritical Fluid Extraction， SFE）、免疫亲和色谱技术（Immunoaffinity Chromatography，IAC）、分子印迹聚合物富集技术（Molecularly Imprinted Polymer， MIP）、液相微萃取技术（Liquid Phase Microextraction，LPME）、微波辅助萃取技术（Microwave-assistant Solvent Extraction， MASE）及支持性液膜（Sport Liquid Membrane， SLM）萃取技术、连续性流体液膜萃取技术（Continuous-Flow Liquid Membrane Extraction， CFLME）、离子交换膜萃取技术（Ion Exchange Membrane Extraction Method）和在线土壤柱净化（Online Soil Column Extraction， OSCE）等其他前处理技术。其中，SPE是这些新型前处理技术使用最广泛的一种。

2.1 固相萃取技术

SPE起始于20世纪70年代并应用于液相色谱中，是利用固体吸附剂吸附液体样品中目标化合物，再利用洗脱液或加热解吸附分离样品基体和干扰化合物并富集目标化合物。

SPE基本操作步骤见图2。分萃取柱预处理、上样、洗去干扰杂质、洗脱及收集分析物4步。岳霞丽等[12]使用美国Supelco公司3mLENVI-18规格固相萃取柱测定水体中苄嘧磺隆，检测限达到0.01mg/L。叶凤娇等[13]比较SupelcleanTMLC-18 SPE Tube（500mg， 3mL）和Oasis HLB SPE Tube（60mg， 3mL）2种不同规格固相萃取小柱的净化吸附和浓缩效果，并选择Oasis HLB SPE Tube测定12种磺酰脲类除草剂残留。将烟嘧磺隆等12种磺酰脲类除草剂样品用85%磷酸溶液调整pH值至2～2.5之后过柱，各组分回收率达到90%以上。在洗脱及收集分析物步骤，用含0.1mol/L甲酸的甲醇-二氯甲烷（1：9，v/v）溶液洗脱磺酰脲类除草剂，用两次小体积洗脱代替一次大体积洗脱， 回收率更高[7]，或者用CH2Cl2可洗脱苄嘧磺隆[12]。

另外，Carabias-Maninez等[14]用SPE提取水样中酸性磺酰脲类除草剂残留，尝试选择不同吸附剂和洗脱剂，回收率70%～95%。Furlong等[15]利用SPE同时提取浓缩磺酰脲类和磺胺类农药残留并用HPLC-MS进行检测。Galletti等[16]对LLE、SPE 2种前处理技术进行比较，土壤和水中分离提取的绿磺隆、甲磺隆、噻磺隆、氯嘧磺隆回收率后者明显高于后者，噻磺隆更明显。

近年来，固相萃取在复合模式固相萃取、固相微萃取（SPME）、基质分散固相萃取（MSPD）[17，18]和新型固相萃取吸附剂4个方面展开新应用。

SPE前处理技术因其简单，溶剂用量少，不会发生乳化现象，可以净化很小体积样品（50～100μL），水样萃取尤其方便，易于计算机控制而得到广泛应用。不足之处是提取率偏低，多数要求酸性条件。因此，对于在酸性条件下易分解的磺酰脲类除草剂残留检测需要及时分析或进行酸碱平衡。

2.2 超临界流体萃取技术

超临界流体是物质的一种特殊流体状态，气液平衡的物质升温升压时，温度和压力达到某一点，气液两相界面消失成为一均相体系，即超临界流体。SFE是利用超临界流体密度大、粘度低、扩散系数大、兼有气体的渗透性和液体分配作用的性质，将样品分析物溶解并分离，同时完成萃取和分离2步操作的一种技术。超临界流体萃取技术20世纪70年代后开始用于工业有机化合物萃取，90年代用于色谱样品前处理，现已用于磺酰脲类除草剂等农药样品分析物的提取[19]。

近年来，SFE的使用已相当广泛。例如，史艳伟[20]采用SFE技术萃取土壤中苄嘧磺隆，不仅对SFE萃取压力、温度、时间等因素做具体分析，而且研究高岭土、蒙脱石和胡敏酸含量等对苄嘧磺隆萃取率的影响。郭江峰[21]在其博士论文中用超临界甲醇提取土壤中14C-绿磺隆结合残留，获得85%以上提取率。另外，Bernal等[22]利用有机溶剂、SFE和SPE 3种方法提取土壤中绿磺隆和苯磺隆。HPLC检测显示，SFE-CO2在绿磺隆和苯磺隆土壤残留测定中提取更加优越，回收率更高，达到80%～90%。Berdeaux[23]用SFE-CO2从土壤中萃取磺酰脲类除草剂绿磺隆和甲磺隆（甲醇或水作为改性剂），回收率均大于80%，结果与SPE技术相似或稍好。Kang等[24]用SFE技术萃取2种土壤类型中的吡嘧磺隆，以25%甲醇为改性剂，温度80℃，压力300atm，萃取时间30min，添加浓度0.40mg/kg，萃取率均达到99%。另外，Breglof等[25]用SFE技术与同位素跟踪法相结合研究甲磺隆、甲嘧磺隆和烟嘧磺隆残留，以土壤为基质，以2%甲醇为改性剂，回收率达到75%～89%（烟嘧磺隆除外，回收率为1%～4%）。

目前常用的超临界流体是CO2，廉价易得，化学性质稳定，无毒、无味、无色，易与萃取物分离，萃取、浓缩、纯化同步完成。SFE前处理技术在磺酰脲类除草剂残留提取中克服常规提取法的缺点[26]，具有分离效率高、操作周期短（每个样品从制样到完成约40min）、传质速度快、溶解能力强、选择性高、无环境污染等特点。随着SFE技术与越来越多的快速检测技术联用，其在磺酰脲类除草剂残留的研究分析中具有较大潜力，尤其在多残留分析中，能够显著提高分析效率。

2.3 免疫亲和色谱技术

IAC是一种将免疫反应与色谱分析方法相结合的分析技术，是基于免疫反应的基本原理，利用色谱的差速迁移理论，实现样品分离的一种分离净化技术。分析时把抗体固定在适当载体上，样品中分析组分因与吸附剂上抗体发生的抗原抗体反应被保留在柱上，再用适当溶剂洗脱下来，达到净化和富集目的。特点是具有高度选择性。技术关键是选择合适的载体、抗体和淋洗液。例如，邵秀金[27]采用IAC和直接竞争ELISA法相结合对绿磺隆进行分析检测，选择pH7.2磷酸缓冲液作为吸附和平衡介质，80%甲醇作淋洗液，结果显示：IAC动态柱绿磺隆最高容量达到3.5μg/mL gel；样品中绿磺隆含量250倍；空白土壤样品添加0.1μg/g绿磺隆，平均回收率达到94.09%。另外，Ghildyal等也利用IAC结合酶联免疫法对土壤中醚苯磺隆进行分析检测[28]。

2.4 分子印迹聚合体富集技术

MIP是近年来迅速发展起来的一种分子识别技术，是利用MIP特定的模板分子“空穴”来选择性吸附聚合物，从而建立的选择性分离或检测技术。MIP对磺酰脲类除草剂具有很好的粘合能力。例如，Bastide[29]等用MIP富集提取绿磺隆、噻吩磺隆、氟磺隆、氯嘧磺隆、氟胺磺隆5种磺酰脲类除草剂残留，用4-乙烯基嘧啶或2-乙烯基嘧啶作为功能单体，乙烯基乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交链，甲磺隆作为模板，结果显示MIP在极性有机溶剂中具有很好的识别能力，键和容量达到0.08～0.1mg/g，这种方法可以从水中富集75%以上的磺酰脲类除草剂残留。Zhu等[30]使用MIP键合甲磺隆，键合容量高，能够测定ng级的甲磺隆。汤凯洁等[31]采用苄嘧磺隆分子印迹固相萃取柱（MISPE）对加标大米中的苄嘧磺隆、甲磺隆、苯磺隆和烟嘧磺隆4种磺酰脲类除草剂残留进行净化和富集预处理，几种物质能直接被萃取柱中的印迹位点保留，杂质几乎不保留，表现出良好的识别性能。

2.5 液相微萃取技术

LPME是1996年Jeannot和Cantwell等提出的一种新型前处理技术[32]。LPME相当于微型化液液萃取技术，因样品溶液中目标分析物用小体积萃取剂萃取而得名。例如，吴秋华[18]将LPME与HPLC联用，分析水样中甲磺隆、氯磺隆、苄嘧磺隆和氯嘧磺4种磺酰脲类除草剂残留，检测限达到0.2～0.3ng/g，并且将基质分散固相萃取结合分散液相微萃取与HPLC联用分析土壤中上述4种磺酰脲类除草剂，检测限达到0.5～1.2ng/g。

2.6 微波辅助萃取技术

MASE是匈牙利学者Ganzler等提出的一种新型少溶剂样品前处理技术。MASE利用微波能强化溶剂萃取效率的特性，使固体或半固体样品中某些有机物成分与基体有效分离，并保持分析物的化合物状态[33]。MASE萃取时间短，消耗溶剂少，具有良好选择性，可同时进行多样品萃取，环保清洁，回收完全，越来越成为替代传统方法的新前处理技术。但使用时应对萃取溶剂优化，确保萃取过程和溶剂中分析物的稳定性[34]。现阶段MASE已广泛应用于磺酰脲类除草剂等农药残留前处理中[35，36]。

2.7 其他前处理技术

有支持性液膜萃取技术、CFLME、离子交换膜萃取技术、OSCE等。支持性液膜萃取技术，又叫膜法提取，是一种以液膜为分离介质，以浓度差为推动力的膜分离技术，萃取的化合物范围较窄，只能萃取形成离子的化合物，流速比较慢。例如，Nilve[37]用膜法提取测定水样中的磺酰脲类除草剂残留。CFLME是将LLE和SLM连接起来的一种技术，首先分析物萃取进入有机相（LLE），然后转入液膜支持设备形成的有机微孔液膜表面，最后通过液膜受体被捕获（SLM）。这一技术被用来萃取水中的胺苯磺隆和甲磺隆，胺苯磺隆回收率达到88%～100%，甲磺隆达到83%～95%[38]。CFLME技术和支持性液膜萃取技术均适合在线检测水中痕量磺酰脲类除草剂，方便快捷。不足之处是受体容量易受酸影响，而水样和土样中一般都有酸存在。离子交换膜萃取技术是一种采用离子交换膜作隔膜的萃取技术，通过离子交换膜（具有选择透过性的膜状功能高分子电解质）的选择透过性来实现对分离物的萃取技术。离子交换膜萃取技术对生物测定有良好的评估，萃取过程成本低，能耗少，效率高，无污染、可回收有用物质，与常规的分离萃取技术结合使用更经济。已在磺酰脲类除草剂残留的检测中得到应用[39]。 OSCE适合土壤样品中痕量污染物的萃取，方法有效、简单、快速。Lagana等[40]用OSCE萃取土壤中绿磺隆、苄嘧磺隆、烟嘧磺隆等6种磺酰脲类除草剂，其回收率达到63%～99%，比超声波萃取和MASE高，精确度最好。

3 小结

目前，在磺酰脲类除草剂残留前处理技术中，LLE和SPE仍占据重要位置，新型前处理技术并不能完全代替传统前处理技术，很多情况下样品前处理过程是在常规的传统前处理技术基础上与微型化、自动化、仪器化的新型前处理技术结合共同完成的。

磺酰脲类除草剂的痕量残留及其独特的理化性质，给该类农药残留的分析检测造成较大困难。为确保检测方法的灵敏性和准确性，前处理过程及技术显得尤为重要。近年来，随着SFE、MIP、CFLME及OSCE等新型前处理技术在实际工作中的应用和发展，仪器分析技术（如液-质联用、气-质联用等）、免疫分析技术（如荧光免疫技术、酶联免疫技术等）及生物传感器法、活体检测法、酶抑制法等磺酰脲类除草剂残留新型检测技术方法的不断涌现和快速发展，经济环保、微型化、自动化、仪器化的前处理技术及液-质联用等新型检测方法的发展已成为其首选和重要发展方向，多残留检测、在线实时检测、自动化检测等已成为国内外共同关注的焦点。

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