功能磁性材料制备及其在海水和水产品中农药和抗生素残留分析中的应用研究

来源 :刘真真 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuwenting02
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随着环境中农药和抗生素污染加剧,由此引起的生态环境效应备受关注,农药和抗生素的分析技术成为研究热点之一。然而,环境介质中农药和抗生素分析仍面临诸多挑战,如海水中农药和抗生素残留浓度低,萃取难度大、萃取材料对不同极性药物分析兼容性低;水产品基质复杂,残留分析操作繁琐、净化效率低。针对这些问题,本研究通过磁性功能材料亲水-疏水功能结构设计,研制出稳定、高分散、高吸附容量的功能磁性材料,利用其高效传质效率与磁分离优势,创建农药和抗生素残留分析前处理技术体系,结合超高效液相色谱质谱联用仪分别建立海水、水产品中多农药和多抗生素残留的快速、精准定量分析方法。主要结果如下:1.为实现功能磁性材料高效富集不同极性目标物,以疏水性二乙烯苯(DVB)和亲水性n-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为功能单体,合成功能磁性材料Fe3O4@SiO2@NVP-DVB(MNPs);通过调节DVB和NVP的配比用量实现MNPs亲水-疏水平衡。采用透射电镜、扫描电镜、傅里叶红外光谱、振动磁强计和接触角测量仪等分别对不同DVB和NVP配比用量下合成功能磁性材料(MNPs-1~MNPs-7)的表观形态、官能团变化、饱和磁化强度和亲-疏水性能进行表征,m(DVB):m(NVP)=7.5:6.3条件下合成出的功能磁性材料MNPs-5核壳结构清晰、粒径均匀、分散性好、饱和磁化强度值高。进一步研究了 MNPs-1~MNPs-7对海水中96种农药(Log P:0.57~6.90)和39种抗生素(Log P:-0.55~4.95)及水产品中基质干扰物的吸附性能,MNPs-5可实现不同极性目标分析物的高效富集,其对海水中90余种农药和30余种抗生素的萃取效率分别可达到60%~120%,同时对水产品中基质干扰物具有较好的吸附效果,背景干扰物的响应值降低30%以上。2.基于MNPs-5富集模式,高效萃取海水中96种农药残留,开展快速前处理技术研究;结合UPLC-MS/MS建立了海水中96种农药残留精准定量分析方法。海水中96种农药残留分析的最佳前处理条件为:MNPs-5用量为50 mg,超声萃取时间为15 min,洗脱溶剂为3 mL 0.1%甲酸-乙腈,海水pH值为样品的本底值。96种农药在0.001、0.01、0.1和1.0μg/L浓度水平下的添加回收率为62.7%~117%,相对标准偏差(RSDs)为 0.1~20.8%,LODs 为 0.13~0.42 ng/L,LOQs为1.0~10ng/L,满足分析要求。本方法应用于九龙江河口底层和表层海水中农药残留分析,满足相应实验要求。3.基于MNPs-5富集模式,高效萃取海水中39种抗生素残留,开展快速前处理技术研究;结合UPLC-MS/MS建立海水中39种抗生素残留快速分析方法。海水中39种抗生素残留分析的最佳前处理条件为:调节海水pH值为4,MNPs-5用量为150 mg,超声萃取时间为15 min,洗脱溶剂为8 mL 1%氨水-甲醇。该方法 LODs 为 1.05~2.48 ng/L,LOQs 为 0.01 μg/L;39 种抗生素在 0.01、0.05、0.1和0.5 μg/L浓度水平下的添加回收率为63.3%~117%,RSDs<15.8%,满足分析要求。本方法应用于东山湾排污口处水样中抗生素残留分析,满足相应实验要求。4.基于MNPs-5除杂净化模式,结合辅助材料C18、GCB等为净化吸附剂,有效去除水产品中基质干扰物,开展水产品中农药残留分析的前处理技术研究;结合UPLC-MS/MS建立水产品中112种农药残留的快速分析方法。水产品中112种农药残留分析的最佳净化剂组合用量为:120 mg MNPs-5、10 mg C18和10 mg GCB;该方法 LODs 为 0.020~0.30μg/L,LOQs 为 1.0~2.0μg/kg;112 种农药在1.0、2.0、5.0和10.0 μg/kg浓度水平下的添加回收率为70.5%~129%,RSDs<19.5%,满足分析要求。将本方法应用于12种水产品中进行方法验证,具有较好的适用性和应用前景。5.基于MNPs-5除杂净化模式,结合C18为净化吸附剂,开展水产品中抗生素残留分析的前处理技术研究;结合UPLC-MS/MS建立水产品中39种抗生素残留快速分析方法。水产品中39种抗生素残留分析的最佳前处理条件:采用2%甲酸-乙腈为萃取溶液;净化剂组合用量为:50 mg MNPs-5和10 mg C18;该方法 LODs 为 0.08~0.19 μg/L,LOQs 为 0.5 μg/kg;39 种抗生素在 0.5、1.0、2.0和10.0 μg/kg浓度水平下的添加回收率为60.2%~129%,RSDs<19.0%,满足分析要求。将本方法应用于12种水产品中进行方法验证,具有较好的适用性和应用前景。
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