一种基于薄膜扩散梯度技术的有机磷农药新型采样装置

本发明涉及液相色谱技术和薄膜扩散梯度技术两项，开发了一种有机磷农药新型采样装置，并建立相应的液相色谱检测方法，以便捷准确地测定水和土壤中有机磷农药的含量。

背景技术：

1、薄膜扩散梯度(dgt)技术是近年来应用最为广泛的被动采样技术之一，目前被广泛用于测量水、土壤和沉积物中的一系列元素，应用的研究领域包括水质监测、溶液中的化学形态、沉积物地球化学、水体和土壤的动态过程以及水体和土壤中的生物有效性；有机磷农药的普遍研究方法有气相色谱法和液相色谱法。其中，高效液相色谱法(hplc)不与目标化合物发生化学作用，可用于难挥发、极性较强物质的分析，在检测和制备有机磷农药上具有独特的优势，近年来已有较多研究者进行探索研究，证明了该方法的有效性与可行性。近年来，基于dgt技术的被动采样引起了众多研究者的关注。但是，选择合适的固定相吸附多种有机磷农药依然是一个难点，尤其是对液体固定相dgt的研究。本项目将dgt应用到测定有机磷农药领域，结合高效液相色谱，提供一种同时测定甲基对硫磷、马拉硫磷、三唑磷、甲基异柳磷、辛硫磷五种有机磷农药的被动采样新方法；目前的dgt以活塞式、双模式和平板式居多，本项目制备液体固定相dgt，在创新检测方式的同时为后续进行液相色谱检测带来便利，减少常规方式中洗脱液的消耗与浪费；目前测定有机物的dgt固定相以树脂居多，本项目采用离子液体固定相，拓展新型固定相材料的同时有望增加dgt的饱和吸附容量，增加dgt采样装置的泛用性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于利用dgt技术能够在原位状态下比较真实地反映环境介质中目标物的可移动性和生物可利用性的特点，更好地反映环境介质的营养或污染水平，使分析结果更加科学可靠。同时利用液体固定相dgt装置，克服传统dgt装置存在的固定相材料洗脱效率与凝胶的易碎性和溶胀等问题，弥补传统dgt装置的不足，拓展dgt的实用性和泛用性。本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

2、建立高效液相色谱分离并测定五种有机磷农药的测试方法，按照下述步骤进行：

3、(1)用甲基对硫磷、马拉硫磷、三唑磷、辛硫磷、甲基异柳磷标准品分别配制1000μg/ml的标准储备液，甲醇定容。(2)用(1)中配好的样品，分别配制10μg/ml、20μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、200μg/ml的五种有机磷农药混合标准储备液，甲醇定容。(3)将流动相甲醇(色谱纯)、超纯水超声处理15～30min。(4)使用waters e2695高效液相色谱仪、紫外检测器进行测试。进样量为20μl，使用c18色谱柱、220nm波长的紫外光，流动相比例为甲醇∶水(v∶v)＝60∶40，以1.0ml/min的流速在室温下测试。

4、在步骤1中，使用甲基对硫磷、马拉硫磷、三唑磷、辛硫磷、甲基异柳磷标准品，甲醇定容。

5、在步骤2中，分别配制10μg/ml、20μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、200μg/ml的五种有机磷农药混合标准储备液，甲醇定容。

6、在步骤3中，将流动相超声处理15～30min。

7、在步骤4中，进样量为20μl，使用c18色谱柱、220nm波长的紫外光，流动相比例为甲醇∶水(v∶v)＝60∶40，以1.0ml/min的流速在室温下测试。

8、对建立的高效液相色谱分离并测定五种有机磷农药的测试方法进行试验。如图2所示五种不同浓度有机磷农药混合样品中甲基对硫磷、马拉硫磷、三唑磷、甲基异柳磷、辛硫磷的线性情况。此图像表明，该种测试方法对于五种有机磷农药均有较好的适用性。相关系数均达0.99以上。

9、新型液体固定相dgt装置制备方法，按照下述步骤进行：

10、(1)制备琼脂糖凝胶薄膜，称取1～5g琼脂糖，置于100ml烧杯中，加入1×tae，搅拌溶解，配制成琼脂糖质量浓度为2％的凝胶溶液。(2)按要求组装好垂直电泳板，两块玻璃板的底部用1～1.5％琼脂糖封边，防止封闭不严而导致胶液漏出。将凝胶溶液放入微波炉加热2～3min。(3)灌胶，取出凝胶溶液，趁热迅速将混合液灌注于两块玻璃板之间，灌胶过程一次性完成，避免产生气泡。(4)裁切，待胶液完全凝固后，卸下玻璃板，将凝胶裁切成大小与dgt基底和盖帽相配的圆形。(5)装配dgt装置，先将0.5ml 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体填充到基底中，再盖上凝胶膜(该膜作为扩散相)，最后将盖帽与基底固定，固定相溶液被密封于基底中。

11、在步骤1中，配制成琼脂糖质量浓度为2％的凝胶溶液。

12、在步骤2中，两块玻璃板的底部用1～1.5％琼脂糖封边，凝胶溶液放入微波炉加热2～3min。

13、在步骤3中，趁热迅速灌胶，一次性完成。

14、在步骤4中，将凝胶裁切成大小与dgt基底和盖帽相配的圆形。

15、在步骤5中，先将0.5ml 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体填充到基底中，再盖上凝胶膜。

16、经过前期实验，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体能够实现对有机磷农药的吸附，琼脂糖凝胶能够实现对离子液体的密封。

17、实际样品检测方法，按照下述步骤进行：

18、(1)将dgt置于待测样品中120h左右，此时离子液体对有机磷农药的吸附达到饱和。(2)将dgt装置固定在底座上，然后打开盖帽，移去凝胶膜，用移液枪将固定相转移到样品瓶中。(3)将样品按照权利要求1所述检测方法进行测试，即可根据峰面积换算待测样品中的五种有机磷农药浓度。

19、在步骤1中，将dgt置于待测样品中120h左右。

20、在步骤2中，将固定相转移到样品瓶中。

21、在步骤3中，按照权利要求1所述检测方法进行测试，换算待测样品中的五种有机磷农药浓度。

22、该检测方法经过严格验证，如图3所示，在120h时，离子液体对五种有机磷农药几乎均实现了饱和吸附。如图4所示，对不同浓度下的五种有机磷农药进行检测，检测浓度均与实际浓度存在线性关系，因此可以由检测浓度经过计算得到实际浓度。

技术特征：

1.该装置的基本构成为：dgt核心在最下方，离子液体置于其上，琼脂糖凝胶膜覆盖用于密封，最后依靠盖帽与核心上的卡扣实现整体固定。取样时，依靠dgt核心与底座间的卡扣将dgt装置固定在底座上，打开盖帽和琼脂糖凝胶膜即可进行取样。

2.高效液相色谱测试方法，其特征在于响应曲线，使所测试农药对应的峰形可以相互区分。(1)用甲基对硫磷、马拉硫磷、三唑磷、辛硫磷、甲基异柳磷标准品分别配制1000μg/ml的标准储备液，甲醇定容。(2)用(1)中配好的样品，分别配制10μg/ml、20μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、200μg/ml的五种有机磷农药混合标准储备液，甲醇定容。(3)将流动相甲醇(色谱纯)、超纯水超声处理15～30min。(4)使用waters e2695高效液相色谱仪进行测试。进样量为20μl，使用c18色谱柱、220nm波长的紫外光，流动相为甲醇-水，以1.0ml/min的流速在室温下测试。

3.根据权利要求2所述的高效液相色谱测试方法，其特征在于，在步骤1中，使用甲基对硫磷、马拉硫磷、三唑磷、辛硫磷、甲基异柳磷标准品，甲醇定容。

4.根据权利要求2所述的高效液相色谱测试方法，其特征在于，在步骤2中，分别配制10μg/ml、20μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、200μg/ml的五种有机磷农药混合标准储备液，甲醇定容。

5.根据权利要求2所述的高效液相色谱测试方法，其特征在于，在步骤3中，将流动相超声处理15～30min。

6.根据权利要求2所述的高效液相色谱测试方法，其特征在于，在步骤4中，进样量为20μl，使用c18色谱柱、220nm波长的紫外光，流动相比例为甲醇-水，以1.0ml/min的流速在室温下测试。

7.如权利要求2所述的高效液相色谱测试方法在有机磷农药测试中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，在响应曲线中，所测试农药对应的峰形可以相互区分。

9.dgt的制备方法，其特征在于，采用1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中的一种作为固定相，制备新型液体固定相dgt装置，并将其应用到测定有机磷农药领域，按照下述步骤进行：(1)制备琼脂糖凝胶薄膜，称取1～5g琼脂糖，置于100ml烧杯中，加入1×tae，搅拌溶解，配制成琼脂糖质量浓度为2％的凝胶溶液。(2)按要求组装好垂直电泳板，两块玻璃板的底部用1～1.5％琼脂糖封边，防止封闭不严而导致胶液漏出。将凝胶溶液放入微波炉加热2～3min。(3)灌胶，取出凝胶溶液，趁热迅速将混合液灌注于两块玻璃板之间，灌胶过程一次性完成，避免产生气泡。(4)裁切，待胶液完全凝固后，卸下玻璃板，将凝胶裁切成大小与dgt基底和盖帽相配的圆形。(5)装配dgt装置，先将0.5ml离子液体填充到基底中，再盖上凝胶膜(该膜作为扩散相)，最后将盖帽与基底固定，固定相溶液被密封于基底中。

10.根据权利要求9所述的dgt的制备方法，其特征在于，在步骤1中，配制成琼脂糖质量浓度为2％的凝胶溶液。

11.根据权利要求9所述的dgt的制备方法，其特征在于，在步骤2中，两块玻璃板的底部用1～1.5％琼脂糖封边，凝胶溶液放入微波炉加热2～3min。

12.根据权利要求9所述的dgt的制备方法，其特征在于，在步骤3中，趁热迅速灌胶，一次性完成。

13.根据权利要求9所述的dgt的制备方法，其特征在于，在步骤4中，将凝胶裁切成大小与dgt基底和盖帽相配的圆形。

14.根据权利要求9所述的dgt的制备方法，其特征在于，在步骤5中，先将0.5ml离子液体填充到基底中，再盖上凝胶膜。

15.如权利要求9所述的新型液体固定相dgt的制备方法。

16.实际样品检测方法，其特征在于，将dgt置于待测样品中，等待离子液体对有机磷农药的吸附达到饱和，然后拆解dgt，取出固定相进行液相色谱测试，即得到待测样品中的五种有机磷农药浓度。(1)将dgt置于待测样品中120h左右，此时离子液体对有机磷农药的吸附达到饱和。(2)将dgt装置固定在底座上，然后打开盖帽，移去凝胶膜，用移液枪将固定相转移到样品瓶中。(3)将样品按照权利要求1所述检测方法进行测试，即可根据峰面积计算检测样品中的五种有机磷农药浓度，然后通过换算得到实际样品中五种有机磷农药浓度。

17.根据权利要求16所述的实际样品检测方法，其特征在于，在步骤1中，将dgt置于待测样品中120h左右。

18.根据权利要求16所述的实际样品检测方法，其特征在于，在步骤2中，将固定相转移到样品瓶中。

19.根据权利要求16所述的实际样品检测方法，其特征在于，在步骤3中，按照权利要求1所述检测方法进行测试，通过换算得到实际样品中五种有机磷农药浓度。

20.如权利要求16所述的基于新型液体固定相dgt的实际样品检测方法。

21.根据权利要求20所述的应用，其特征在于，该检测方法具有较好的准确度，且方便快捷。

技术总结本发明开发了一种基于薄膜扩散梯度(DGT)技术的有机磷农药新型采样装置，并建立了相应的液相色谱检测方法，制作步骤：固定相和扩散相的制备、DGT装置的组装。检测步骤：有机磷农药的被动采样、有机磷农药含量的高效液相色谱测定。首次使用1‑丁基‑3‑甲基咪唑盐离子液体作为固定相，成功制备出能吸附有机磷农药的液体固定相DGT。通过琼脂糖凝胶实现了对离子液体的液相密封。由于固定相物质的创新，比传统的固定相物质所用原料简单，成本低廉，同时为后续进行液相色谱检测带来便利，并减少常规方式中洗脱液的消耗与浪费，且能够表现出针对有机磷农药的吸附作用。技术研发人员：王若冰,肖怡林,廖玉莲,张朔,关慧君,童银栋,吴政禹,赵玟超受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12