• 沒有找到結果。

比較固相萃取法、固相微萃取法及分散式液液微萃取結合氣相層析儀偵測水質中多種類型農藥

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "比較固相萃取法、固相微萃取法及分散式液液微萃取結合氣相層析儀偵測水質中多種類型農藥"

Copied!
103
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)國立高雄大學應用化學系 碩士論文. 比較固相萃取法、固相微萃取法及分散式液液微萃取 結合氣相層析儀偵測水質中多種類型農藥 Comparison of Solid Phase Extraction, Solid Phase Microextraction and Dispersive Liquid-Liquid Microextraction Coupled to Gas Chromatography to Determine Multiclass Pesticides in Water. 研究生:楊晴茹 撰 指導教授:劉福鯤 博士. 中華民國一零三年八月.

(2) 目錄. 中文摘要 ........................................................................................................... 1 英文摘要 ........................................................................................................... 2 第一章 緒論.................................................................................................... 3 1.1 前言.................................................................................................... 3 1.2 研究動機與目的 ............................................................................... 4 第二章 文獻回顧 ........................................................................................... 5 2.1 農藥之定義及介紹 ........................................................................... 5 2.1.1 農藥之理化性質 ..................................................................... 6 2.1.2 農藥之毒理性質與安全性評估 ............................................. 6 2.2 儀器方法之介紹 ............................................................................. 16 2.2.1 氣相層析儀 ........................................................................... 16 2.2.2 火焰離子偵測器 ................................................................... 16 2.3 傳統萃取方法之介紹 ..................................................................... 19 2.3.1 液相/液相萃取法 (Liquid-liquid extraction, LLE) ............. 19 2.3.2 固相萃取法 (Solid phase extraction, SPE) .......................... 20 2.4 微萃取方法之介紹 ......................................................................... 22 2.4.1 固相微萃取法 (Solid phase microextraction, SPME) ......... 22 2.4.1.1 固相微萃取裝置 ......................................................... 22 2.4.1.2 固相微萃取纖維塗覆材料 ......................................... 23 2.4.1.3 固相微萃取模式 ......................................................... 25. I.

(3) 2.4.2 液相微萃取法 (Liquid phase microextraction, LPME) ...... 25 2.4.3 輔助乳化微萃取之方法 ....................................................... 27 2.5 前處理技術優缺點比較 ................................................................. 36 第三章 實驗材料與方法 ............................................................................. 37 3.1 實驗藥品器材及儀器設備 ............................................................. 37 3.1.1 藥品 ....................................................................................... 37 3.1.2 儀器設備 ............................................................................... 38 3.2 藥品配製 ......................................................................................... 39 3.2.1 八種農藥之標準儲備溶液配置 ........................................... 39 3.2.2 八種農藥之混合標準溶液配置 ........................................... 39 3.2.3 不同濃度內標準品 Penconazol 溶液之配置 ...................... 39 3.2.4 檢量線標準溶液之配置 ....................................................... 40 3.3 氣相層析儀之條件設定 ................................................................. 40 3.4 固相萃取之實驗步驟 ..................................................................... 41 3.5 固相微萃取之實驗步驟 ................................................................. 41 3.6 空氣輔助液相液相微萃取之實驗步驟 ......................................... 44 3.7 真實樣品中之農藥分析 ................................................................. 45 3.7.1 真實樣品前處理 ................................................................... 45 3.7.2 固相萃取真實樣品中農藥之定量分析 ............................... 45 3.7.3 固相微萃取真實樣品中農藥之定量分析 ........................... 45 3.7.4 空氣輔助液相液相微萃取真實樣品中農藥之定量分析 ... 46 第四章 結果與討論 ..................................................................................... 47. II.

(4) 4.1 農藥標準品以直接注射於氣相層析之探討 ................................. 47 4.2 固相萃取法 ..................................................................................... 48 4.2.1 洗脫溶劑的選擇對萃取效率之探討 ................................... 48 4.2.2 洗脫溶劑體積對萃取效率之探討 ....................................... 48 4.2.3 樣品體積對萃取效率之探討 ............................................... 49 4.2.4 沖洗體積對萃取效率之探討 ............................................... 49 4.2.5 固相萃取分析水中農藥之線性關係、偵測極限及線性相關 係數 ......................................................................................... 50 4.2.6 固相萃取應用於真實水樣中農藥回收率 ........................... 50 4.3 固相微萃取法 ................................................................................. 58 4.3.1 萃取溫度對萃取效率之探討 ............................................... 58 4.3.2 萃取時間對萃取效率之探討 ............................................... 58 4.3.3 攪拌速度對萃取效率之探討 ............................................... 59 4.3.4 樣品體積對萃取效率之探討 ............................................... 59 4.3.5 脫附溫度對萃取效率之探討 ............................................... 60 4.3.6 脫附時間對萃取效率之探討 ............................................... 60 4.3.7 固相微萃取分析水中農藥之線性關係、偵測極限及線性 相關係數 ................................................................................. 61 4.3.8 固相微萃取應用於真實水樣中農藥回收率 ....................... 61 4.4 空氣輔助液液微萃取法 ................................................................. 71 4.4.1 萃取溶劑對萃取效率之探討 ............................................... 71 4.4.2 萃取溶劑體積對萃取效率之探討 ....................................... 71. III.

(5) 4.4.3 萃取次數對萃取效率之探討 ............................................... 72 4.4.4 鹽類添加對萃取效率之探討 ............................................... 72 4.4.5 空氣輔助液液微萃取水中農藥之線性關係、偵測極限及線 性相關係數 ............................................................................. 73 4.4.6 空氣輔助液液微萃取應用於真實水樣中農藥回收率 ....... 73 4.5 本研究各萃取方法之比較 ............................................................. 82 第五章 結論 ................................................................................................. 84 第六章 未來展望 ......................................................................................... 85 第七章 參考資料 ......................................................................................... 86. IV.

(6) 表目錄. 表 2-1 派美尼之理化特性 ..................................................................... 7 表 2-2 比加普之理化特性 ..................................................................... 8 表 2-3 滅達樂之理化特性 ..................................................................... 9 表 2-4 撲滅寧之理化特性 ................................................................... 10 表 2-5 本達樂之理化特性 ................................................................... 11 表 2-6 尼瑞莫之理化特性 ................................................................... 12 表 2-7 得脫蟎之理化特性 ................................................................... 13 表 2-8 芬瑞莫之理化特性 ................................................................... 14 表 2-9 台灣毒性分類 ........................................................................... 15 表 2-10 市售化萃取纖維 ..................................................................... 30 表 4-1 直接注射八種農藥化合物於 GC-FID 之濃度與儀器訊號線性 範圍、線性方程式、線性相關係數、偵測極限及定量極限 . 47 表 4-2 以 SPE 萃取八種農藥化合物於 GC-FID 之濃度與儀器訊號線 性範圍、線性方程式、線性相關係數、提升倍率及偵測極限 ..................................................................................................... 56 表 4-3 將 SPE 應用於真實樣品之回收率及相對標準偏差 .............. 57 表 4-4 以 SPME 萃取八種農藥化合物於 GC-FID 之濃度與儀器訊號 線性範圍、線性方程式、線性相關係數、提升倍率及偵測極 限 ................................................................................................. 69 表 4-5 將 SPME 應用於真實樣品之回收率及相對標準偏差........... 70. V.

(7) 表 4-6 不同萃取溶劑之特性 ................................................................ 74 表 4-7 以 AALLME 萃取八種農藥化合物於 GC-FID 之濃度與儀器訊 號線性範圍、線性方程式、線性相關係數、提升倍率及偵測 極限 ............................................................................................. 80 表 4-8 將 AALLME 應用於真實樣品之回收率與相對標準偏差 ..... 81 表 4-9. SPE、SPME、DLLME 之萃取效能比較 ................................ 83. VI.

(8) 圖目錄. 圖 2-1 氣相層析儀之基本架構 ........................................................... 17 圖 2-2 火焰離子偵測器示意圖 ........................................................... 18 圖 2-3 液相/液相萃取法之示意圖 ...................................................... 21 圖 2-4 固相萃取法之示意圖 ............................................................... 21 圖 2-5 商業化 SPME 裝置圖 ............................................................... 29 圖 2-6 離子液體的結構圖 ................................................................... 29 圖 2-7 直接浸入式固相微萃取法 ....................................................... 31 圖 2-8 頂空固相微萃取法 ................................................................... 31 圖 2-9 兩相 (左圖) 與三相 (右圖) 液相微萃取示意圖 .................. 32 圖 2-10 單滴液相微萃取裝置圖 ......................................................... 32 圖 2-11 三液相微萃取裝置圖 ............................................................. 33 圖 2-12 溶劑棒微萃取裝置圖 ............................................................. 33 圖 2-13 分散液液微萃取裝置圖 ......................................................... 34 圖 2-14 超音波震盪輔助乳化微萃取示意圖 ..................................... 34 圖 2-15. Vortex 震盪輔助乳化微萃取示意圖...................................... 35. 圖 2-16 空氣輔助乳化微萃取示意圖 ................................................. 35 圖 3-1 [BVIM][NTf2]單體示意圖........................................................ 42 圖 3-2 [C9(vim)2][NTf2]2 單體示意圖 .................................................. 42 圖 3-3 [BVIM][NTf2]與[C9(vim)2][NTf2]2 共聚合示意圖 .................. 43 圖 3-4 固相微萃取示意圖 ................................................................... 43. VII.

(9) 圖 3-5 空氣輔助液相液相微萃取示意圖………...…………………44 圖 4-1 不同洗脫溶劑對 SPE 萃取效率之影響 .................................. 51 圖 4-2 不同洗脫溶劑體積對 SPE 萃取效率之影響 .......................... 52 圖 4-3 不同樣品體積對 SPE 萃取效率之影響 .................................. 53 圖 4-4 不同沖洗體積對 SPE 萃取效率之影響 .................................. 54 圖 4-5 以 GC-FID SPE 萃取自來水中 (A) 空白溶液及 (B) 添加 0.1 μg/mL 八種農藥之層析圖 ........................................................ 55 圖 4-6 不同萃取溫度對 SPME 萃取效率之影響............................... 62 圖 4-7 不同萃取時間對 SPME 萃取效率之影響............................... 63 圖 4-8 不同磁石攪拌轉速對 SPME 萃取效率之影響....................... 64 圖 4-9 不同樣品體積對 SPME 萃取效率之影響............................... 65 圖 4-10 不同脫附溫度對 SPME 萃取效率之影響............................. 66 圖 4-11 不同脫附時間對 SPME 萃取效率之影響 ............................. 67 圖 4-12 以 GC-FID SPME 萃取自來水中 (A) 空白溶液及 (B) 添加 0.5 μg/mL Tetradifon 和 10 μg/mL 七種農藥之層析圖 ........ 68 圖 4-13 不同萃取溶劑對 AALLME 萃取效率之影響 ...................... 75 圖 4-14 不同萃取溶劑的體積對 AALLME 萃取效率之影響 .......... 76 圖 4-15 不同萃取次數對 AALLME 萃取效率之影響 ...................... 77 圖 4-16 不同鹽類添加量對 AALLME 萃取效率之影響 .................. 78 圖 4-17 以 GC-FID AALLME 萃取自來水中 (A) 空白溶液及 (B) 添加 0.6 μg/mL 八種農藥之層析圖 ....................................... 79. VIII.

(10) 比較固相萃取法、固相微萃取法及分散式液液微萃取 結合氣相層析儀偵測水質中多種類型農藥. 指導教授: 劉福鯤 博士 國立高雄大學應用化學系 學生: 楊晴茹 國立高雄大學應用化學系. 摘要 本研究利用固相萃取法、固相微萃取法及分散式液相液相微萃取,進行飲用水、 自來水及池水中農藥的偵測。研究中,探討不同萃取方法對多種類型農藥萃取之比較, 其中,固相微萃取是將離子液體及還原氧化石墨烯之複合材料作為同種的萃取纖維材 料。在固相萃取中,先將萃取條件進行優化,再透過定量,得知其偵測極限於 2.4-6.6 ng/mL;回收率在 88.4-110%之間。接著探討同樣以固相為基礎,但能有效減少有機溶 劑使用的固相微萃取,並使用離子液體與還原氧化石墨烯之萃取纖維,應用於多種類 型農藥之萃取。優化完萃取參數後,偵測極限為 21-114 ng/mL;回收率介於 85.6-111% 間。最後,再利用空氣輔助的物理性乳化方式,進行分散液液微萃取實驗,以評估液 相的微萃取法對於不同種類農藥之萃取。實驗結果得知: 其偵測極限範圍在 6.0-29 ng/mL;回收率於 88.2-113%之間。結果顯示這些萃取方法的回收率為可接受範圍,其 相對標準偏差皆小於 13%,有良好再現性。其中,固相及液相的微萃取技術大幅降低 了有機溶劑的消耗,且操作簡單、成本低廉,但對於多種類農藥之萃取,應用層面仍 有改善空間。 關鍵字: 氣相層析儀、農藥、固相萃取法、固相微萃取法、分散式液液微萃取法. 1.

(11) Comparison of Solid Phase Extraction, Solid Phase Microextraction and Dispersive Liquid-Liquid Microextraction Coupled to Gas Chromatography to Determine Multiclass Pesticides in Water. Advisor: Dr. Fu-Ken Liu Department of Applied Chemistry National University of Kaohsiung Student: Ching-Ju Yang Department of Applied Chemistry National University of Kaohsiung. ABSTRACT The purpose of this study is to compare with traditional solid phase extraction (SPE), solid phase microextraction (SPME), and dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME), to detected the pesticides in drinking water, tap water and pond water. In this work, to investigate the comparison of different extraction methods to multiclass pesticides, and evaluated the application. In SPE experiments, it would be optimized the extraction conditions first, and then doing the quantitation. The results shown the limit of detections (LODs) were within 2.4-6.6 ng/mL, and recovery from 90.0 to 108%. The next is SPME method, the fiber was modified with ionic liquid (IL) and reduced graphene oxide (RGO). The IL and RGO fiber were first applied to extraction of pesticides. The LODs between 21 to 114 ng/mL, and recoveries fell within 88.7-110%. Finally, we also use the DLLME based on air-assisted emulsification methods, which was called air-assisted liquid-liquid microextraction (AALLME) to evaluate the extraction efficiency. The LODs from 6.0 to 29 ng/mL, and recovery were in range 88.3-103%. The results demonstrated these extraction methods of multiclass pesticides were stable and acceptable, but the microextraction applied to multiclass pesticides still need to improve more. Key words: Gas chromatography, pesticides, solid phase extraction, solid phase microextraction, dispersive liquid-liquid microextraction. 2.

(12) 第一章. 1.1. 緒論. 前言 台灣是一個以農立國的國家,自古以來就開始使用農藥來防止作物. 受到破壞,但隨著環保意識抬頭,人類逐漸重視農藥造成的影響,為了 保障國民食用蔬果的安全,農藥的使用及殘留已成為農政及衛生單位努 力的目標。根據農委會估計,目前台灣登記使用的農藥超過 500 餘種 1, 且農藥的應用相當廣泛,其銷售的有效成分數量達七千公噸 2。雖然農藥 的使用有顯著保護農作物的效果,但卻也產生污染的議題,所以農藥殘 留對人類及環境的影響已成為關切的問題。聯合國糧食及農業組織 (Food and agriculture organization, FAO) 估計,農作物受到病、蟲、鼠等 危害會造成全球糧食 1/3 的損失,因此使用農藥能減少農業損失,以供應 日益增加的糧食需求亦顯重要 3,故每年需生產大量化學農藥,來維護農 作物生長。 1940年代,開始出現了合成農藥,最早的合成農藥為DDT,之後便 有一系列的有機氯烴 (Chlorinated hydrocarbons) 殺蟲劑被開發運用,如: 有機氯農藥 (Organochlorine)、有機磷農藥 (Organophosphate)、有機氮、 有機硫. (Organosulphurus) 及 雜 環 化 合 物. (Organic nitrogen and. heterocyclic compounds) 、 胺 基 甲 酸 鹽 (Carbamate) 、 除 蟲 菊 精 農 藥 (Pyrethroid)、嘧啶 (Pyrimidine)、三唑系 (Triazole)、三氮井系 (Atrazine)、 二甲醯亞胺 (Dicarboximide) 及二硫代氨基甲酸鹽類 (Dithiocarbamat ) 等類型4。. 3.

(13) 1.2. 研究動機與目的 許多實際樣品的分析礙於農藥最大殘留值的規範,在定量工作中不. 易檢測,故必須進一步以萃取及前濃縮技術改善。然而,傳統的農藥分 析方法耗時、操作過程繁瑣,且需耗費大量的有機溶劑,易造成人為及 環境的傷害,並不符合現代追求的綠色化學。因此開發一個快速、準確、 低汙染的前處理方法日趨重要。目前國內登記核准使用的農藥達數百種 1. ,如何在短時間內同時檢測多種不同類型的農藥一直都是一項挑戰,且. 實驗中的八種目標分析物有不同結構、極性及溶解度,使得分析方法的 開發更為困難 5。 本研究利用氣相層析-火焰離子偵測器 (Gas chromatography-flame ion detector, GC-FID) 作為分析儀器,進行固相萃取法、離子液體及還原 氧化石墨烯為纖維材質之固相微萃取法及空氣輔助乳化方式之液液微萃 取,評估八種不同種類農藥之萃取效率。其中,固相微萃取係使用離子 液體及還原氧化石墨烯作為萃取纖維,為首次應用於水質中的農藥之萃 取,目的為改善傳統式萃取使用大量及高毒性的有機溶劑,建立能夠同 步且快速萃取多種類型農藥,同時可節省市售化萃取纖維價格昂貴的成 本,符合低汙染、低消耗且高效率的訴求。. 4.

(14) 第二章 2.1. 文獻回顧. 農藥之定義及介紹 依據行政院農業委員會農藥管理法所定義之農藥,係指用於防除農. 林作物或產物之病蟲、鼠害、雜草等,經主管機關核定,列為保護農林 作物之用者 6。農藥的目的是用來保護農作物及調節作物的生長,可用於 土壤消毒、植物殺菌,達到防治病蟲及驅除雜草的效用,其廣義解釋是 以化學方法控制農業上對人類有害的生物的化合物,皆可稱為農藥 (Pesticides),日常生活使用的化學農藥分為以下七大類 4: 1. 殺菌劑 (Fungicide) 2. 殺蟲劑 (Insecticides) 3. 殺蟎劑 (Acaricide) 4. 殺線蟲劑 (Nematocide) 5. 殺鼠劑 (Rodenticide) 6. 除草劑 (Herbicide) 7. 植物生長調節劑 (Plant growth regulator) 依農藥性質及化合物結構,可歸納為有機氯農藥 (Organochlorine)、 有機磷農藥 (Organophosphate)、有機氮及雜環化合物 (Organic nitrogen and heterocyclic compounds)、胺基甲酸鹽農藥 (Carbamate)、除蟲菊精農 藥 (Pyrethroid)、三唑系 (Triazole)、三氮井系 (Atrazine)、苯氧酸系 (Benzoic acid)及二硫代氨基甲酸鹽類 (Dithiocarbamat )等類型4。. 5.

(15) 2.1.1. 農藥之理化性質. 本研究選定的農藥有八種,分別為派美尼 (Pyrimethanil)、比加普 (Pirimicarb) 、 滅 達 樂 (Metalaxyl) 、 撲 滅 寧 (Procymidone) 、 本 達 樂 (Benalaxyl)、尼瑞莫 (Nuarimol)、得脫蟎 (Tetradifon)、芬瑞莫 (Fenarimol), 其結構與理化性質如表 2-1~2-8 7-8 所示。這些農藥毒性屬於不可逆傷害, 如致癌性、致畸胎性及遲發性神經毒性;對環境則是殘留期過長、不易 分解及造成生物體內的積蓄等。其作用原理為藉由抑制乙醯膽鹼酯酶而 達殺蟲功效,因正常情況下,神經受到刺激時會釋放神經傳導物質乙醯 膽鹼 (Acetylcholine),而農藥即為抑制乙醯膽鹼無法分解為乙酸 (Acetic acid)與膽鹼 (Choline),其作用部位多以神經系統為主 9。. 2.1.2. 農藥之毒理性質與安全性評估. 農藥因其易透過各種途徑進入環境中造成污染,且農藥可經腸胃道、 呼吸道或皮膚吸收進入體內,並累積毒素危害健康,故已陸續被禁用或 限制其使用。目前台灣將農藥的毒性分為極毒、劇毒、中等毒、微毒, 如表 2-9 所示。依據國內農藥管理法規定,農藥之登記、輸出入、販售 等管理,農藥之進口、製造及使用皆應取得登記許可,並事先審查其對 哺乳動物和環境之毒理試驗資料,確定其登記使用對人體及環境不會造 成危害或影響。農藥之急性毒性試驗是以農藥對哺乳動物經口服、皮膚 或 呼 吸 之 半 數 致 死 量 (Median lethal dose, LD50) 或 半 數 致 死 濃 度 (Median lethal concentration, LC50) 來判定農藥之毒性 10。而 LD50 是以農 藥使用之劑量對每公斤體重之 mg/kg 為表示單位;且依據農藥管理法規. 6.

(16) 定,農藥在准許使用之前,該農藥在噴灑後至作物採收間,應建立該農 藥於作物上之殘留容許量 (Maximum residue limit, MRL),農藥殘留容許 量之訂定參考以下依據: 1. 國人對各種作物每日帄均攝食量,2. 農藥每 日可接受攝食量,3. 由田間農藥消退試驗所估算出採收時作物上的農藥 殘留含量等資料綜合研判制定 9。 表 2-1 派美尼之理化特性 中文名稱. 派美尼 (Pyrimethanil). 縮寫. Pyr. 種類. Pyrimidine. 化學結構. 分子式. C12H13N3. 分子量 (g/mol). 199.2. 水中溶解度 (g/L). 0.12. 熔點 (℃). 96.3. 蒸氣壓 (mPa). 2.2. 辛醇比 (logKow). 2.84. 7.

(17) 表 2-2 比加普之理化特性 中文名稱. 比加普 (Pirimicarb). 縮寫. Pir. 種類. Carbamate. 化學結構. 分子式. C11H18N4O2. 分子量 (g/mol). 238.2. 水中溶解度 (g/L). 2.7. 熔點 (℃). 91.6. 蒸氣壓 (mPa). 4 (30℃). 辛醇比 (logKow). 1.7. 8.

(18) 表 2-3 滅達樂之理化特性 中文名稱. 滅達樂 (Metalaxyl). 縮寫. Met. 種類. Acylanine. 化學結構. 分子式. C15H21NO4. 分子量 (g/mol). 279.3. 水中溶解度 (g/L). 8.4. 熔點 (℃). 63.5-72.3. 蒸氣壓 (mPa). 0.75 (25℃). 辛醇比 (logKow). 1.75. 9.

(19) 表 2-4 撲滅寧之理化特性 中文名稱. 撲滅寧 (Procymidone). 縮寫. Pro. 種類. Dicarboximide. 化學結構. 分子式. C13H11Cl2NO2. 分子量 (g/mol). 248.1. 水中溶解度 (g/L). 4.5×10-3. 熔點 (℃). 166-166.5. 蒸氣壓 (mPa). 18 (25℃). 辛醇比 (logKow). 3.14. 10.

(20) 表 2-5 本達樂之理化特性 中文名稱. 本達樂 (Benalaxyl). 縮寫. Ben. 種類. Acylanine. 化學結構. 分子式. C20H23NO3. 分子量 (g/mol). 325.4. 水中溶解度 (g/L). 2.8×10-2. 熔點 (℃). 78-80. 蒸氣壓 (mPa). 0.66 (25℃). 辛醇比 (logKow). 3.54. 11.

(21) 表 2-6 尼瑞莫之理化特性 中文名稱. 尼瑞莫 (Nuarimol). 縮寫. Nua. 種類. Pyrimidine. 化學結構. 分子式. C17H12ClFN2O. 分子量 (g/mol). 314.7. 水中溶解度 (g/L). 2.6×10-2. 熔點 (℃). 126-127. 蒸氣壓 (mPa). 2.7×10-3 (25℃). 辛醇比 (logKow). 3.18. 12.

(22) 表 2-7 得脫蟎之理化特性 中文名稱. 得脫蟎 (Tetradifon). 縮寫. Tet. 種類. Organosulphurus. 化學結構. 分子式. C12H6Cl4O2S. 分子量 (g/mol). 356.05. 水中溶解度 (g/L). 7.8×10-5. 熔點 (℃). 148-149. 蒸氣壓 (mPa). 3.2×10-5 (20℃). 辛醇比 (logKow). 4.61. 13.

(23) 表 2-8 芬瑞莫之理化特性 中文名稱. 芬瑞莫 (Fenarimol). 縮寫. Fen. 種類. Pyrimidine. 化學結構. 分子式. C17H12Cl2N2O. 分子量 (g/mol). 331.2. 水中溶解度 (g/L). 1.3×10-2. 熔點 (℃). 117-119. 蒸氣壓 (mPa). 6.5×10-2 (25℃). 辛醇比 (logKow). 3.72. 14.

(24) 表 2-9 台灣毒性分類 11 半數致死量 b. 毒性分類. (mg/kg body weight). 口服急毒性. 固體. (Acute oral, LD50,. (Solid). mg/kg). 液體. 極劇毒. 劇毒. 中等毒. 輕毒. ≦5. 5-50. 50-00. >500. ≦20. 20-200. 200-2,000. >2,000. ≦10. 10-100. 100-1,000. >1,000. ≦40. 40-400. 400-4,000. >4,000. ≦0.05. 0.05-0.5. 0.5-2. 2-20. (Liquid). 皮膚急毒性. 固體. (Acute dermal, LD50,. (Solid). mg/kg). 液體 (Liquid). 呼吸急毒性 a (Acute Inhalation, LD50, mg/L) a. 4 小時. b.半數致死量(LD50, lethal does 50%): 在毒性試驗中造成 50%試驗動物死亡的劑量. 15.

(25) 儀器方法之介紹. 2.2. 農藥殘留的檢驗方法有很多,如氣相層析法 (Gas chromatography, GC)12-13 、 高 效 液 相 層 析 法 (High performance liquid chromatography, HPLC)14-15、毛細電泳法 (Capillary Electrophoresis, CE)8 等,目前在農藥 分析上較常使用的為GC及HPLC。對於揮發性或半揮發性的分析物,適 合選用GC作為分離儀器,且GC可有效的減少有機溶劑的使用量,降低對 人體及環境的影響。. 2.2.1. 氣相層析儀. 本論文中使用氣相層析儀作為分離儀器,其分離原理如圖 2-1,將 樣品注入氣相層析儀中,由載流氣體攜帶樣品蒸氣通過毛細管管柱,利 用各物質對於靜相之不同作用力,再加上蒸氣壓的差異而達到分離的效 果16。分析物經層析管柱分離後,再由適當的檢測器分析,如電子捕捉偵 測器 (Electron capture detector, ECD)、火焰離子偵測器 (Flame ionization detector, FID )、氮磷偵測器 (Nitrogen/phosphorus detector, NPD) 及質譜 儀 (Mass spectrometry, MS) 等。其中,分離管柱被裝置於控制溫度的烘 箱,可由化合物的特性來調整升溫程序,以求得最佳分離條件。. 2.2.2. 火焰離子偵測器. 火焰離子偵測器為一種設備簡單 (如圖2-2)、靈敏度良好、選擇性廣 泛且干擾低的偵測器,故被廣泛的應用在有機物的定量分析17。其偵測原 理是利用H2及O2燃燒生成火焰,測試樣品在火焰中生成離子、電子,於. 16.

(26) 電場下形成離子流,收集於電極成為電流而加以偵測,電流大小與離子 數目成正比。此偵測器的核心為一燃燒室,當氫氣與注入的空氣燃燒產 生火焰,火焰上方配有直流電場,經由載流氣體送入燃燒室的有機分析 物,在火焰中會有部分電離現象,使離子流迅速增加,其電離電流的高 低與進入火焰的有機物呈比例關係。FID主要是針對碳氫有機物進行偵測, 但對於一些有機氧或有機氮上的碳原子偵測反而會降低,如:CO、 CO2、 NO2、CS2 及halogen等物質則相對較不靈敏18。. 圖 2-1 氣相層析儀之基本架構 19. 17.

(27) 圖 2-2 火焰離子偵測器示意圖 17. 18.

(28) 傳統萃取方法之介紹. 2.3. 真實樣品都需要利用前處理技術來淨化樣品,將分析物與基質分離, 若無法完整將干擾物除去,可能會造成基質效應,或是將樣品導入層析 儀器時會有背景訊號的影響. 20. 。故在儀器分析樣品前,必須藉由完整的. 前處理方式進行萃取。一般的樣品前處理包括樣品均質、淨化及萃取 21, 常用的萃取方式如液相液相萃取法 22-23 及固相萃取法 24-26,皆廣泛用於農 藥之萃取。. 2.3.1. 液相/液相萃取法 (Liquid-liquid extraction, LLE). 液相/液相萃取原理為將分析物自一水相溶液中,轉移至另一個不互 溶的有機相中,利用物質相與相之間的轉換,以及水相與有機相不互溶 的特性,經由帄衡過程使水溶液中的物質進入有機層中. 27. ,萃取過程如. 圖 2-3 所示。液相/液相萃取法最早被廣泛使用,因器材便宜,且操作簡 單. 28. ,但也有許多缺點,如萃取過中需使用大量有機溶劑,因有機溶劑. 易揮發、易燃,且具毒性,可能危害人類的健康,亦造成廢棄溶劑之處 理而不環保 等問題. 20. 29. 。此外,液相/液相萃取法還有費時費力,難以實現自動化. 。然而最重要的是此方法在萃取中,較複雜的基質於萃取分離. 時因產生乳化現象而影響了萃取效果,處理混合物時容易有共萃取物 (Co-extraction) 與分析物連同被萃取出之情形 30,導致定量誤差、回收率 降低。故此技術仍有許多待改善的缺點,近年來,已漸漸出現取代現行 的萃取方法。. 19.

(29) 2.3.2. 固相萃取法 (Solid phase extraction, SPE). 固相萃取技術通常是利用固態吸附劑填充於可拋棄式萃取管柱中, 固相萃取管柱結構分為管柱本體、墊片及固相吸附劑 (Sorbent)。原理為 固相或液相樣品溶解於溶劑中,以固相吸附劑吸附待測分析物,藉由沖 洗步驟洗出不純物,減少萃取液中基質干擾物,再以適當的溶劑洗脫所 吸附之待測分析物,如此便純化並提高了分析物的濃度. 31. ,固相萃取流. 程圖如圖 2-4。固相萃取法已廣泛應用於樣品的淨化,可從液態樣品中分 離和濃縮出待測的分析化合物. 32. 。固相萃取的基本程序可分為以下五個. 步驟: 1. 活化 (Condition): 為了確保萃取再現性,先以有機溶劑通過管柱,使吸附劑機制活化, 展開碳氫鏈增加與分析物作用表面積,再以水或緩衝溶液將吸附劑中 的雜質除去,活化過程中吸附劑須保持濕潤狀態。 2. 置入樣品 (Loading): 將樣品置入萃取管柱,用正壓或負壓使樣品通過管柱,部分基質與分 析物吸附於吸附劑上,置入樣品時需控制流速,使樣品有足夠與吸附 劑上官能基作用。 3. 沖洗 (Washing): 利用體積較少或強度較小的溶劑或水溶液沖洗管柱,使殘留於吸附劑 上的基質被沖洗出,降低基質對萃取效率的影響。 4. 乾燥 (Drying): 萃取管柱的乾燥,目的是除去殘餘水氣及溶劑,避免干擾萃取效率。. 20.

(30) 5. 洗脫 (Elution): 洗脫所使用的溶劑強度較大,其強度應大於分析物與吸附劑之間的結 合力,且洗脫溶劑必須有足夠的選擇性,只將分析物洗脫,而其他吸 附力較強的雜質持續保留於吸附劑上,溶劑的選擇視樣品特性而定。. 圖 2-3 液相/液相萃取法之示意圖. 圖 2-4 固相萃取法之示意圖 21.

(31) 微萃取方法之介紹. 2.4. 由於早期較傳統的萃取方法,有諸多缺點,如: 需要使用大量有機溶 劑、萃取時間較長、成本及人力資源高等。故為改善,發展出了一系列 的方法 33-34,已漸漸開發出許多微萃取技術,來克服這些問題。. 2.4.1. 固相微萃取法 (Solid phase microextraction, SPME). 固相微萃取技術是在 1990 年,由加拿大 Pawliszyn 教授等人所發表 的萃取方法. 35. ,主要是於一表面塗覆靜相的纖維,使分析物於纖維和樣. 品基質間進行分布帄衡,以達萃取目的,最後再將已吸附分析物之纖維 於儀器注射端進行溶劑或熱脫附。目前固相微萃取方法已成功且廣泛的 應 用 於 許 多 真 實 樣 品 , 如 水 中 多 環 芳 香 烴 (Polycyclic aromatic hydrocarbon, PAHs ) 之分析 36、紅酒中的殺菌劑 (fungicides) 之分析 37、 空氣中的揮發性有機物質 (Volatile organic compounds, VOCs) 38 等。. 2.4.1.1. 固相微萃取裝置. 1993 年商業化的固相微萃取開始出現,其裝置如圖 2-539,主要包含 兩個部分,固定器以及塗覆高分子聚合吸附物質之熔融纖維,固定器作 用在於支撐纖維,上面的推桿則用於控制纖維的伸縮,將推桿往下按壓 至 Z 型溝槽,可固定推桿,纖維伸出的長度也因此而固定;而熔融矽纖 維針對分析物之性質,塗覆上適合的吸附靜相,而達到最好的萃取效果。 由於纖維相當脆弱,因此在纖維外層以一不鏽鋼針管保護,以增加纖維 重複使用之效用。. 22.

(32) 2.4.1.2. 固相微萃取纖維塗覆材料. 使用固相微萃取法時,因為分析不同分析物的需求,而發展出不同 種類的纖維塗覆物質,萃取纖維的種類及厚度為影響萃取效率的重要因 素,視分析物的極性來選擇萃取纖維。市面上有許多不同性質的 SPME 萃取纖維,如表 2-10 39;然而,這些商業化纖維卻潛在一些缺點,例如: 使 用中容易斷裂、塗層的剝落、在有機溶劑中膨脹等. 40. ,因此,許多研究. 開始致力於發展自製纖維,來改善這些問題 41。 近年來,離子液體 (Ionic liquid, IL) 與還原氧化石墨烯 (Reduced graphene oxide, RGO) 應用相當廣泛,紛紛成為研究的題材 42-44,其中, 離子液體具 有 極 低的 蒸 氣 壓、低 熔 點、耐 強 酸、高 熱 穩 定 性、高 導 電度及較廣的液體溫度範圍等特性,使其作為替代有機溶劑的綠 色溶劑. 45. 。離子液體是由陰離子及陽離子所組成的有機熔鹽,其. 種 類 多 達 200 種,常 見 的 離 子 液 體 結 構 如 圖 2-6,可 調 控 陰、陽 離 子組成來改變液體的親疏水性及酸鹼性. 46. 。 1992 年 時 , Wilkes 等. 人 發 展 出 一 係 列 咪 唑 (Imidazolium) 陽 離 子 及 BF 4 -、PF 6 - 等 陰 離 子 組 成 的 離 子 液 體 47,此 類 離 子 液 體 在 空 氣 及 水 中 非 常 穩 定,因 此 , 離子液體漸漸以咪唑鹽類發展為主。此外,離子液體的陰、陽離 子亦會影響材質的熱穩定性. 48. ,因此有文獻指出,同樣以咪唑為. 陽 離 子 的 離 子 液 體,耐 受 溫 度 會 隨 著 陰 離 子 不 同 而 改 變,如 : [Cl]−, [Br]−, [I]− < [BF4]− < [CF3SO3]− < [NTf2]− < [PF6]−48-50。 到 了 2008 年 , Anderson 團 隊 開 始 使 用 聚 合 型 離 子 液 體 (Polymeric ionic liquids, PILs) 51 , 經 聚 合 反 應 後 作 為 SPME 纖 維 材 料 , 相 較 於 離 子 液 體 耐. 23.

(33) 熱性較好. 52. ,改善了在較高脫附溫度下靜相容易剝落的問題;且. 利用聚合型離子液體作為吸附材料,亦可克服離子液體受限於頂 空固相的萃取模式,對於較非揮發性的分析物,可直接將纖維浸 入溶液中進行萃取,同樣可良好保持塗覆層的結構. 53-55. 。. 石墨烯是一種碳原子以 sp2 混成軌域組成的六角型晶格,自 2004 年 被發現其獨特的材料特性. 56. ,如高機械強度、高表面積、高熱傳導. 57. 及. 高的電子遷移率 58,且石墨烯的高表面積特性及能提供 π-π 作用力,已被 廣泛運用在萃取農藥 59、揮發性芳香環化合物 60 及 PAHs 61 的材料。其製 備的方法很多,如機械剝離法(Mechanical exfoliation)56、磊晶成長法 (Epitaxial growth)62 、化學氣相沈積法(Chemical vapor deposition, CVD) 63. 及化學剝離法(Chemical exfoliation)等,其中以化學剝離法中的氧化. 石墨烯的還原法較常用。Hummers 團隊以硝酸鈉,過錳酸鉀和濃硫酸的 混合液,進行石墨的氧化,得到氧化石墨 64;Xu 等人進一步改良 Hummers 製程而大量的剝離出單原子層的氧化石墨烯. 65. 。被氧化的石墨表面有大. 量的氧化官能基,使其層與層之間的距離變大,氧化基團親水作用而使 得最上層的石墨烯克服石墨層間的凡德瓦力而剝離,但氧化石墨烯的導 電性卻因此降低,故可利用還原方法來提高其導電性質. 66. ,常用方法為. 聯胺蒸氣還原 (Hydrazine vapor) 67,可有效的移除表面上部分的氧化基團, 使 RGO 有良好電子遷移率,並同時具有親水能力。. 24.

(34) 2.4.1.3. 固相微萃取模式. 1. 直接浸入式固相微萃取 (Direct immersion-SPME, DI-SPME)68: 將塗覆聚合物之固相材質纖維浸入樣品中,分析物會於樣品基質與固 相材質進行分配,進而吸附於纖維上,達萃取與濃縮效果,如圖 2-7。 2. 頂空固相微萃取 (Headspace-SPME, HS-SPME)68: 若待測分析物為揮發性強的化合物,纖維則不需浸入樣品中,而是將 纖維固定於溶液上方,透過分析物揮發的氣相分子擴散進入固相材質 中,如圖 2-8。. 2.4.2. 液相微萃取法 (Liquid phase microextraction, LPME). 液相微萃取法是結合了液相液相萃取及薄膜分離原理的一種技術 69, 是由 1996 年 Liu、Dasgupta 等人所開發的新穎萃取方法 70。操作上僅使 用少量有機溶劑進行萃取與濃縮,因樣品溶液與萃取液體積相差過大, 分析物從相對大的體積擴散至微量有機溶劑中,可藉此達到濃縮目的 71。 分析物會在水相及有機相的之間的分配 (Partition) 關係,達一帄衡狀態, 此為兩相的萃取系統;而當分析物從水樣溶液進入有機溶劑中,再擴散 至另一水相層,則稱三相萃取,圖 2-9 為兩相及三相液相為萃取示意圖 72. 。液相微萃取依實驗裝置不同,分為以下四種:. 1. 單滴液相微萃取 (Single drop microextraction, SDME) 1996 年 Jeannot 團隊發表了單滴液相微萃取 73,以 8 μL 有機溶劑填 充於鐵氟龍棒頂端的凹槽中,將鐵氟龍浸泡於樣品溶液,透過底部的 攪拌使分析物擴散至有機溶劑中。待萃取結束後,再以注射針抽取出. 25.

(35) 萃取液,注入儀器分析,裝置如圖 2-10。隔年,該團隊改良了此裝置, 以注射針取代鐵氟龍棒,有機溶劑也縮減至 1 μL69,萃取完成後即可 直接以注射針抽取萃取液進行分析。此方法操作簡易,且使用的有機 溶劑極少,但萃取時間長,萃取過程微小液滴可能損失 74,影響萃取 整體的效率及穩定性。 2. 中空纖維液相微萃取 (Hollow fiber-liquid phase microextraction, HF-LPME) 由 1999 年 Pedersen Bjergaard 團隊開發出的中空纖維液相微萃取法 (圖 2-11)75,是以有機溶劑填充中空纖維管上的孔洞,將酸性接受相 注入中空纖維內,接著將纖維浸泡鹼性水樣,分析物會被萃取至有 機相,再被反萃取至中空水相中。2002 年,Lee 等人提出以微量注 射針結合中空纖維管進行萃取 76,先浸入有機溶劑中,使有機相填 入孔洞,再置入於水相溶液,並以磁石攪拌,使分析物擴散至多孔 纖維中,注射針可來回抽取,增加兩相表面積,但萃取時間需較長 時間,且纖維表面易產生氣泡,影響萃取效率 76。 3. 溶劑棒微萃取 (Solvent bar microextraction, SBME) 在 2004 年時,Lee 及 Jiang 等人提出了溶劑棒微萃取 77,將 8 μL 萃 取劑注入中空纖維溶劑棒,將兩端封閉,此溶劑棒置入水相樣品中, 藉由攪拌轉動,提升分析物進入溶劑棒,達萃取目的。最後再剪開其 中一端以注射針取出樣品,進行儀器分析,裝置如圖 2-12 77。 4. 分散液液微萃取 (Dispersive liquid liquid microextraction, DLLME) 上述各種微萃取方法,因萃取液與樣品接觸面積較小,所需的萃取時. 26.

(36) 間則較長,為了克服此問題,Assadi 研究團隊在 2006 年首度以 DLLME 的萃取技巧檢測水質中多環芳香烴 78。操作上利用可與水及 有機萃取溶劑互溶的分散劑,與萃取溶劑混合,以注射針打入樣品溶 液中,分散劑即快速分散於此溶液,萃取劑則以微小液滴型態分佈於 水樣,溶液呈乳白色雲霧狀,因萃取劑形成微小液滴,與水樣的接觸 面積增大,加速了分析物的質傳速度,故萃取的時間大幅縮短。此方 法所使用的萃取劑的密度大於水,離心後萃取液沉澱於離心管底部, 以注射針抽出此沉澱相,即可打入儀器分析 (如圖 2-13)79。此方法裝 置簡單、 操作方便、萃取時間短且可達高濃縮倍率. 80. 。然而,密度. 大於水的萃取劑皆為含氯的高毒性溶劑,且分散劑的添加不僅增加了 有機溶劑使用量,亦可能造成目標分析物部分溶解於水相樣品中 81。 因此,2008 年起,開始出現低密度萃取劑. 82. 及利用物理性乳化方式. 取代分散劑 83,解決高毒性有機溶劑對人和環境的傷害,以及不需額 外使用分散劑,並具有良好的萃取效率。. 2.4.3. 輔助乳化微萃取之方法. 1. 超 音 波 震 盪 輔 助 乳 化 微 萃 取 (Ultrasound-assisted emulsification microextraction, USAEME) 2008 年時,Regueiro 等人提出了超音波乳化微萃取 83,操作上直接將 萃取劑注入樣品溶液中,利用超音波震盪方法取代傳統式 DLLME 所 使用的分散劑,藉由外界能量幫助萃取劑分散於水樣,達到乳化雲霧 狀,並具有良好的萃取效率,如圖 2-1484。然而,根據文獻報導,有. 27.

(37) 機磷農藥則不適合使用此輔助乳化方法,因超音波震盪過程中會產生 降解 85,使萃取效率降低,故此方法並不適用於所有分析物。 2. Vortex 震 盪 輔 助 乳 化 微 萃 取. (Vortex-assisted liquid liquid. microextraction, VALLME) 於 2010 年,由 Elefteria Psillakis 研究團隊提出 Vortex 震盪乳化微萃 取的方法. 86. ,此方法是將 Vortex 震盪器取代超音波震盪,同樣達乳. 化效果,如圖 2-1584。上述這兩種震盪乳化方法僅使用少量萃取溶劑 即可達萃取目的。 3. 空 氣 輔 助 乳 化 微 萃 取 (Air-assisted liquid liquid microextraction, AALLME) 2012 年,伊朗的 Farajzadeh 團隊開發了另一種輔助乳化方式 87,僅利 用注射針於兩相溶液中重複吸取及注入,以直接方式接觸並使 溶液呈現雲狀,如圖 2-1688。文獻中,將此方法與傳統 DLLME 進行 比較,結果顯示出此方法具有較良好的萃取提升倍率 89。. 28.

(38) 圖 2-5 商業化 SPME 裝置圖 39. 圖 2-6 離子液體的結構圖 46. 29.

(39) 表 2-10 市售化萃取纖維 39 Fiber coating. Film thickness (μm). Polarity. Technique. Analytes. 100. Non-polar. GC/HPLC. Volatiles. 30. Non-polar. GC/HPLC. Non-polar semivolatiles. 7. Non-polar. GC/HPLC. Medium- to non-polar. PDMSa. Semivolatiles PDMS-DVBb. 65. Bipolar. GC. 60. Bipolar. HPLC. PAc. 85. Polar. GC/HPLC. Polar semivolatiles. CAR-PDMSd. 75. Bipolar. GC. Gases and volatiles. CW-DVBe. 65. Polar. GC. Polar analytes. 70. Polar. GC. Polar analytes. 50. Polar. HPLC. CW-TPRf a. Polydimethylsiloxane. b. Polydimethylsiloxane-Divenylbenzene c. Polyacrlate d. Carboxen-Polydimethylsiloxane e. Carbowax-Divenylbenzene f. Carbowax-Templated resin. 30. Polar volatiles General purpose. Surfactants.

(40) 圖 2-7 直接浸入式固相微萃取法 68. 圖 2-8 頂空固相微萃取法 68. 31.

(41) 圖 2-9 兩相 (左圖) 與三相 (右圖) 液相微萃取示意圖 72. 圖 2-10 單滴液相微萃取裝置圖 73. 32.

(42) 圖 2-11 三液相微萃取裝置圖 75. 圖 2-12 溶劑棒微萃取裝置圖 77. 33.

(43) 圖 2-13 分散液液微萃取裝置圖 79. 圖 2-14 超音波震盪輔助乳化微萃取示意圖 84. 34.

(44) 圖 2-15. Vortex 震盪輔助乳化微萃取示意圖 84. 圖 2-16 空氣輔助乳化微萃取示意圖 88. 35.

(45) 2.5. 前處理技術優缺點比較 固相萃取技術之發展早期是由層析概念衍生,文獻指出此技術係利. 用吸附劑與樣品間親和力不同而分離 90,與傳統的液相/液相萃取相較之 下,固相萃取法明顯具有優勢。例如液相/液相萃取在萃取過程中常發生 乳化現象,可能影響再現性;另外,液相/液相萃取仍有一主要缺點,即 回收率的高低會隨操作人員技巧不同而有不同結果,使萃取難以進行質 量控制及標準化。然而,固相萃取法的萃取穩定、方法簡易且易於標準 化。此外,固相萃取法還有諸多優點,如選擇性強、溶劑使用量少及萃 取時間較短等 91-92。故目前在許多領域中,固相萃取法已漸漸取代液相/ 液相萃取法,且固相萃取法更發展出自動化裝置,使其應用的層面更加 廣泛. 90. ,如藥物學研究、臨床藥物檢測、環境分析、食品安全監測及各. 種生物樣品的純化等。 隨著環保意識增加,許多研究開始追求低汙染、高效率等綠色化學 的分析方法,在萃取技術上,操作簡單、減少樣品體積的處理已成為趨 勢,萃取方法也逐漸邁向固相微萃取及液相微萃取。微萃取方法能改善 有機溶劑使用量,減少對人體及環境的傷害,亦可達良好萃取作用。其 中,市售的固相微萃取纖維價格相當昂貴,在本實驗中將使用成本較便 宜的裝置進行萃取,且具有好的使用壽命。另外,以物理性乳化方式進 行分散液液微萃取,僅使用極少量有機溶劑,並可在短時間內完成萃取, 適合運用於快速分析樣品的目標。. 36.

(46) 第三章 3.1 3.1.1. 實驗材料與方法. 實驗藥品器材及儀器設備 藥品. 1. 派美尼 (Pyrimethanil, Assay GC 99.9%, Sigma-Aldrich) 2. 比加普 (Pirimicarb) , Assay HPLC 99.0%, Sigma-Aldrich) 3. 滅達樂 (Metalaxyl, Assay HPLC 99.6%, Sigma-Aldrich) 4. 撲滅寧 (Procymidone, Assay HPLC 99.9%, Sigma-Aldrich) 5. 本達樂 (Benalaxyl, Assay GC 99.9%, Sigma-Aldrich) 6. 尼瑞莫 (Nuarimol, Assay HPLC 99.3%, Sigma-Aldrich) 7. 得脫蟎 (Tetradifon, Assay GC 99.5%, Sigma-Aldrich) 8. 芬瑞莫 (Fenarimol, Assay HPLC 99.9%, Sigma-Aldrich) 9. 帄克座 (Penconazol, Assay GC 99.8%, Sigma-Aldrich) 10. 乙腈 (Acetonitrile, Assay GC 99.8%, Mallinckrodt Chemicals) 11. 甲醇 (Methanol, Assay GC 100.0%, J. T. Baker) 12. 丙酮 (Acetone, Assay GC 99.8%, J. T. Baker) 13. 異丙醇 (Isopropanol, Assay 99.5%, MACRON Chemicals) 14. 甲苯 (Toluene, Assay GC 99.95%, J. T. Baker) 15. 正己烷 (n-Hexane, Assay GC 95%, ECHO) 16. 正癸醇 (1-Decanol, Assay 98%, Alfa Aesar) 17. 去離子水 (Thermo Scientific, D7401). 37.

(47) 3.1.2. 儀器設備. 1. 氣相層析儀 (Gas chromatography, GC) i. 氣相層析儀-火焰離子偵測器(Flame ionization detector, FID): Varian, CP-3380 ii. 毛細管分離管柱 (Capillary column): DB-5MS, 30 m × 0.25 mm I.D., 0.25 μm Film thickness, Agilent J&W GC Column 2. 固相萃取管柱 (Solid phase extraction cartridge): Merck, PP-tubes, 6mL, LiChrolut RP-18, 500 mg 3. 電子天帄: METTLER TOLEDO, AB204-S/FACT 4. 超音波震盪機 (Ultrasonic cleaners): BRANSON 3510 5. 磁石攪拌加熱器 (Stirring hot plate): Barnstead, CIMAREC 6. 落地型高速離心機: BECKMAN COULTER, Avanti J-E 7. 吹氮濃縮加熱裝置 (Termovap sample concentrator): ChromTech, SC-2800 D-12 8. 12 孔真空萃取裝置 (Dry vacuum/pressure pump): ChromTech, DP-02 9. 氣相載流氣體: 氮氣 Nitrogen (99.995%) 10. 微量移液吸管 (Transferpipette, 10-100 μL, 100-1000 μL, 0.5-5 mL): BRAND 11. 微量注射針 (Syringe): Hamilton 250 μL. 38.

(48) 藥品配製. 3.2 3.2.1. 八種農藥之標準儲備溶液配置. 分別精秤 0.04 g 之 Pyrimethanil、Pirimicarb、Metalaxyl、Procymidone、 Benalaxyl、Nuarimol、Tetradifon、Fenarimol 標準品,置於 10 mL 定量瓶 中,加入 5 mL 乙腈,使其完全溶解,再加入乙腈定容至 10 mL 刻線。 即配置成 4000 μg/mL 之 Pyrimethanil、Pirimicarb、Metalaxyl、Procymidone、 Benalaxyl、Nuarimol、Tetradifon、Fenarimol 標準溶液,並儲存於 4℃冰 箱保存備用。. 3.2.2. 八種農藥之混合標準溶液配置. 各取 4000 μg/mL 之 Pyrimethanil、Pirimicarb、Metalaxyl、Procymidone、 Benalaxyl、Nuarimol、Tetradifon、Fenarimol 標準溶液 1250 μL,同置於 10 mL 定量瓶,加入乙腈定容至 10 mL 刻線,即可得 500 μg/mL 之混合 標準溶液。爾後,再依照實驗需求稀釋成不同濃度之混合溶液,亦儲存 於 4℃冰箱保存備用。. 3.2.3. 不同濃度內標準品 Penconazol 溶液之配置. 精秤 0.005 g 之 Penconazol (C13H15Cl2N3) 內標準品,置於 10 mL 定 量瓶,並加入 5 mL 乙腈,使其完全溶解,再加入乙腈定容至 10 mL,即 配置成 500 μg/mL 之 Penconazol 標準原液。爾後再依實驗需求配製成不 同濃度溶液,並保存於 4℃冰箱備用。. 39.

(49) 3.2.4. 檢量線標準溶液之配置. 將八種農藥混合物標準溶液分別配置成五種不同濃度之標準品溶液, 分別為 25、50、100、250、400 μg/mL,且添加濃度固定為 100 μg/mL 的 內標準品。首先,取 100 μL 4000 μg/mL 之各農藥標準溶液,先配製成 1000 μL 400 μg/mL 之混合標準溶液,利用乙腈溶劑稀釋至 1 mL 定量瓶 刻線。接著取 500 μg/mL 混合溶液,由濃度低至濃度高依序加入 50、100、 200、500 μL,再分別加入內標準品 200μL,皆置於 1 mL 定量瓶中,最 後再以乙腈溶劑稀釋至刻線,即完成檢量線標準溶液之製備。. 3.3. 氣相層析儀之條件設定. 1. 儀器: Varian, CP-3380。 2. 樣品注射條件: 0.4 μL,注射口溫度為 280℃。 3. 注射口模式: Splitless。 4. 管柱: 熔矽毛細管柱 DB-5MS,30 m × 0.25 mm I.D.,0.25 μm film。 5. 載流氣體: Nitrogen (99.995%)。 6. 升溫程序: Rate (℃/min). Temperature (℃). Hold Time (min). --. 150. 1. 10. 230. --. 15. 265. --. 25. 280. 5.07. 7. 火焰離子偵測器溫度: 280℃. 40.

(50) 3.4. 固相萃取之實驗步驟 將 C18 的固相萃取管柱置於 12 孔真空萃取裝置注射口處,利用此裝. 置之負壓方式使溶液流通萃取管柱。活化條件為通入 5 mL 乙腈和 10 mL 去離子水,樣品通入管柱前,先取 250 mL 水質樣品,並添加 0.1 μg/mL 標準溶液至水樣中,充分混合後即可進行萃取。萃取時,將真空裝置之 壓力調整至 19 kPa,相當於流速 7 mL/min,即可進行樣品的連續式進樣, 直至 250 mL 樣品皆流通管柱。接著以 1 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 沖洗固相 萃取管柱,之後再由氮氣吹拂 5 分鐘,使固相材質保持乾燥。最後以 5 mL 異丙醇做為洗脫液,再以氮氣吹拂,並控制溫度於 45℃,直至樣品完全 乾燥,蒸乾後以 0.5 mL 乙腈將樣品回溶,充分溶解後再以 0.45 μm PVDF 過濾裝置過濾,即可以 GC-FID 分析。. 3.5. 固相微萃取之實驗步驟 固相微萃取之纖維由國立中正大學魏國佐 老師實驗室提供,實驗中. 用 於 萃 取 纖 維 上 的. IL. 材 質 為. 1-butyl-3-vinylimidazolium. bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide [BVIM][NTf2]單體 (如圖 3-1),透過與 交聯劑 1,9-Di(3-vinylimidazolium)nonane bis(trifluoromethyl-sulfonyl)imide [C9(vim)2][NTf2]2 (如圖 3-2) 交聯形成網狀的共聚合物,以提高塗覆層在 高溫時的穩定性,共聚合示意圖如圖 3-3。將 0.25 mm I.D.毛細管以火焰 噴槍將表面 polyimide 去除,依序以甲醇、正己烷、丙酮及二氯甲烷清洗, 洗去表面上的雜質,放置烘箱烘乾。處理完後,將其靜置於 IL 與 RGO 的塗覆溶液中 3 分鐘,以毛細現象吸入毛細管中,置於 40℃烘箱升溫至. 41.

(51) 100℃,維持 6 小時使其聚合。最後再將聚合後的纖維放置 250℃的 GC 注射端 10 分鐘,使未聚合完全之 IL 因高溫而脫落 93。萃取前將塗覆層 之纖維裁切至 0.1 cm,再裝置於塑膠針筒中,即可進行萃取。 萃取步驟是將含有 10 μg/mL 之 Pyrimethanil、Pirimicarb、Metalaxyl、 Procymidone、Benalaxyl、Nuarimol、Fenarimol 及 0.5 μg/mL 之 Tetradifon 的 20 mL 水樣,置於 20 mL 樣品瓶中,以橡膠 Septa 封住瓶口,置於磁 石攪拌加熱器上,固定加熱 60℃及磁石攪拌 800 rpm,萃取 60 分鐘後即 可將萃取纖維轉移至 GC 注射端進行熱脫附 280℃ 5 分鐘,使分析物從 纖維中脫附下來,示意圖如圖 3-4。. 圖 3-1 [BVIM][NTf2]單體示意圖. 圖 3-2 [C9(vim)2][NTf2]2 單體示意圖. 42.

(52) 圖 3-3 [BVIM][NTf2]與[C9(vim)2][NTf2]2 共聚合示意圖. 圖 3-4 固相微萃取示意圖. 43.

(53) 3.6. 空氣輔助液相液相微萃取之實驗步驟 取含有 0.5 μg/mL 分析物及 5% NaCl 之水溶液 5 mL 於離心試管,加. 入 30 μL 1-Decanol 之萃取試劑,以注射針反覆 7 次抽入和抽出兩相溶液, 使萃取劑均勻分散於水相,達雲霧狀態,接著以落地離心機進行 5000 rpm 離心 5 分鐘,使萃取劑收集於溶液上層,因 1-Decanol 在萃取與離心過程 中,會因些許溶劑的溶解與揮發,使收集到的溶劑體積低於添加的體積 94. 。實驗中所得的有機溶劑液滴體積約為 17 ± 1 μL,以 10 μL GC 注射針. 取樣,注射到 GC-FID 中進行分析,示意圖如圖 3-5。. 圖 3-5 空氣輔助液相液相微萃取示意圖. 44.

(54) 真實樣品中之農藥分析. 3.7 3.7.1. 真實樣品前處理. 真實樣品的測定為飲用水、自來水及池水取 500 mL,以高速離心機 於 20,000 rpm 離心 15 分鐘,將上清液取出,並以濾紙初步過濾,所收 集之濾液再以 0.45 μm 濾膜過濾,即可儲存於 4℃冰箱保存。. 3.7.2. 固相萃取真實樣品中農藥之定量分析. 依照 3.7.1 之樣品前處理方法配置,將水樣前處理好,量取水溶液 250 mL,分別添加 0.1 μg/mL 或 1 μg/mL 之農藥混合標準品與濃度 0.2 μg/mL 的內標準品,並以 C18 吸附劑為填充材料的固相萃取管柱萃取,最後洗脫 乾燥後的樣品利用乙腈重新回溶,以氣相層析儀進行分析。由結果中的 分析物訊號/內標物訊號面積比例,探討其低濃度與高濃度之回收率及相 對標準偏差。. 3.7.3. 固相微萃取真實樣品中農藥之定量分析 取得水樣 20 mL,並置於 20 mL 樣品瓶中。對於 Tetradifon,分別添. 加 0.5 μg/mL 或 5 μg/mL 之標準品,及 10 μg/mL 內標準品;其他七種農 藥混合溶液則分別添加 10 μg/mL 或 25 μg/mL 之混合標準品,以及 10 μg/mL 內標準品。經由萃取纖維於 60℃、800 rpm 60 分鐘萃取後,至 GC 注射端以 280℃高溫脫附 5 分鐘。所得的結果中,計算分析物訊號/內標 物訊號面積比例,以探討其低濃度與高濃度之回收率及相對標準偏差。. 45.

(55) 3.7.4. 空氣輔助液相液相微萃取真實樣品中農藥之定量分析. 真實樣品經離心處理完成後,取 5 mL 含有 5% NaCl 之水溶液樣品, 添加 0.6 μg/mL 或 6 μg/mL 之農藥混合標準品與濃度 2 μg/mL 的內標準品, 置於離心試管中。利用 30 μL 1-Decanol 進行萃取,離心後收集上層,並 注射於 GC-FID。由分析物訊號/內標物訊號面積比例,探討其低濃度與 高濃度之回收率及相對標準偏差。. 46.

(56) 第四章 4.1. 結果與討論. 農藥標準品以直接注射於氣相層析之探討 實驗中,首先以直接注射方式,於GC管柱中以梯度升溫程序進行八. 種農藥的分離。如表 4-1呈現,線性範圍於25-400 μg/mL;R2皆大於0.99; 偵測極限 (Limit of detection, LOD) 範圍在0.62-3.63 μg/mL,而定量極限 (Limit of quantitation, LOQ) 則是在2.07-12.1 μg/mL之間。. 表 4-1 直接注射八種農藥化合物於 GC-FID 之濃度與儀器訊號線性範 圍、線性方程式、線性相關係數、偵測極限及定量極限 Compound. LRa. Equation. R2. LODb. LOQc. Pyrimethanil. 25-400. y = 59.249x - 272.81. 0.999. 0.76. 2.53. Pirimicarb. 25-400. y = 37.076x - 385.3. 0.998. 2.69. 8.97. Metalaxyl. 25-400. y = 41.135x - 260.17. 0.999. 2.55. 8.51. Procymidone. 25-400. y = 47.358x - 208.56. 0.999. 1.85. 6.19. Benalaxyl. 25-400. y = 68.04x - 397.42. 0.999. 0.62. 2.07. Nuarimol. 25-400. y = 57.733x - 343.19. 0.996. 1.43. 4.78. Tetradifon. 25-400. y = 32.029x + 224.37. 0.999. 3.63. 12.1. Fenarimol. 25-400. y = 57.008x - 273.83. 0.999. 1.55. 5.17. a. Linearity range (μg/mL). b. Limit of detection, S/N=3 (μg/mL). c. Limit of quantitation, S/N=10 (μg/mL). 47.

(57) 4.2 固相萃取法 4.2.1 洗脫溶劑的選擇對萃取效率之探討 洗脫溶劑的選擇對萃取有極大的影響,選擇合適的洗脫溶劑可提升 萃取效率且減少共萃取物的干擾 13。首先以 5 mL 乙腈和 10 mL 去離子水 活化萃取管柱,再配製 0.1 μg/mL 標準溶液之 250 mL 水樣,將此溶液以 7 mL/min 流速流通萃取管柱,接著以 2 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 沖洗管柱中 被固相材質吸附的干擾物質,最後則探討不同有機溶劑作為洗脫溶劑, 再利用吹氮裝置將溶液蒸乾,以 0.5 mL 乙腈回溶並以氣相層析儀器分析, 評估溶劑強度乙腈、甲醇、丙酮及異丙醇對萃取效率的影響。如圖 4-1 顯示異丙醇較佳,由於溶劑應選擇極性與分析物相近,才能提升萃取效 率 13,異丙醇相較其他溶劑較為非極性,同時能提供氫鍵作用力。. 4.2.2. 洗脫溶劑體積對萃取效率之探討. 萃取效率會隨洗脫強度不同而有差異,洗脫強度除了以不同種類的 溶劑改變之外,亦可利用體積之不同而有不同強度 95。實驗中是以 5 mL 乙腈和 10 mL 去離子水活化萃取管柱,配製 0.1 μg/mL 標準溶液之水樣, 將此溶加入萃取管柱,以 7 mL/min 流速流通管柱,接著以 2 mL 乙腈: 水=1:4 (v/v) 沖洗管柱中的干擾物質,最後進行不同體積的異丙醇洗脫, 由吹氮裝置將溶液蒸乾,以 0.5 mL 乙腈回溶,再以氣相層析儀分析。比 較了 1, 3, 5, 7 mL 不同洗脫液體積,圖 4-2 顯示 5 mL 洗脫體積有較好的 萃取效率,體積過小可能造成洗脫效果不足;體積過大應無差異,但結 果在 7 mL 因收集時液面高度過高,以氮氣吹乾易噴濺影響效率。. 48.

(58) 4.2.3 樣品體積對萃取效率之探討 樣品體積增加使分析物可萃取莫爾數增加,可藉此來提升效率。實 驗萃取過程同上述方法,5 mL 乙腈和 10 mL 去離子水先活化萃取管柱, 配製 0.1 μg/mL 標準溶液至 50, 100, 250, 500 mL 四種不同體積之水溶液 中,將此溶液加入管柱,以 7 mL/min 流速流通萃取管柱,接著以 2 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 沖洗管柱,利用 5 mL 之異丙醇進行洗脫,最後以吹氮 裝置將溶液蒸乾,以 0.5 mL 乙腈回溶,並進行氣相層析分析。圖 4-3 顯 示萃取效率隨樣品體積增加而提升,且吸附劑量為 500 mg,吸附的量有 限,由圖顯示: 當體積大於 250 mL 時萃取效率上升曲線漸緩,為了節省 實驗時間,將於提升倍率及時間進行折衷 96,選擇 250 mL 樣品體積。. 4.2.4 沖洗體積對萃取效率之探討 沖洗溶液體積亦可能影響萃取結果,體積添加過多,將會把吸附在 吸附劑上的分析物先沖洗下來. 97. ;但若體積添加過少,無法將共萃取物. 質沖洗掉,易造成 GC 管柱損壞及基質效應 98。實驗中以 5 mL 乙腈和 10 mL 去離子水活化管柱,添加 0.1 μg/mL 標準溶液至水樣中,將此溶加入 管柱,以 7 mL/min 流速流通萃取管柱,再以 1, 2, 3 mL 不同沖洗體積的 乙腈:水=1:4 (v/v) 沖洗管柱中的干擾物質,最後再以 5 mL 之異丙醇進行 洗脫,再利用吹氮裝置將溶液蒸乾,以 0.5 mL 乙腈回溶,並進行氣相層 析分析。圖 4-4 顯示這三種體積對於洗脫後的萃取結果並無顯著影響, 故實驗選擇以 1 mL 的乙腈:水=1:4 (v/v) 作為沖洗體積。. 49.

(59) 4.2.5. 固相萃取分析水中農藥之線性關係、偵測極限及線性相 關係數. 量取配置的 0.05、0.1、0.8、1、1.5 μg/mL 之八種農藥混合標準溶液, 其中內標準品濃度為 0.2 μg/mL。實驗中利用 5 mL 乙腈和 10 mL 去離子 水活化管柱,將五種濃度標準溶液加入管柱,以 1 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 沖 洗管柱,最後利用 5 mL 之異丙醇洗脫,再以吹氮裝置溶蒸乾溶液,加入 0.5 mL 乙腈回溶,進行氣相層析儀分析。將所得到之分析物波鋒面積與 內標準品波鋒面積之比值對濃度做一校正曲線,探討其線性範圍、線性 方程式、線性相關係數、提升倍率及偵測極限。如表 4-2 所示,R2 皆大 於 0.99;EF 值顯示提升了 371-497 倍;偵測極限為 2.4-6.6 ng/mL。. 4.2.6. 固相萃取應用於真實水樣中農藥回收率. 建立完分析檢測方法之最佳化條件後,為確定本方法的實際應用價 值,分別取飲用水、自來水及池水作為真實樣品之應用。首先取250 mL 水樣,如3.7.1節所述,以高速離心機於20,000 rpm離心15分鐘,將上清液 取出,並以濾紙初步過濾,再利用0.45 μm濾膜進行過濾,並將此溶液儲 存於4 ℃保存。將取得的水樣分別添加低濃度及高濃度標準品,經最佳 化萃取後,再以氣相層析儀進行分析。利用各分析物之積分面積與內標 準積分面積之比值,帶回校正曲線,推算出所測得之分析物濃度,得到 回收率。結果如表4-3 所示,取得的三種水樣的相對回收率,回收率在 88.4-110%之間,相對標準偏差於2.55-9.45%之間,顯示準確性及精確性 良好。層析圖如圖4-5顯示:分析物周遭並無基質干擾物質出現。. 50.

(60) 圖 4-1 不同洗脫溶劑對 SPE 萃取效率之影響. 分析物: 0.1 μg/mL 分析儀器: GC-MS (Shimadzu, GC-2010) 洗脫溶劑: Acetonitrile, methanol, acetone, isopropanol 溶劑體積: 5 mL 沖洗條件: 2 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 樣品體積: 50 mL (n=3). 51.

(61) 圖 4-2 不同洗脫溶劑體積對 SPE 萃取效率之影響. 分析物: 0.1 μg/mL 分析儀器: GC-MS (Shimadzu, GC-2010) 洗脫溶劑: Isopropanol 溶劑體積: 1, 3, 5, 7 mL 沖洗條件: 2 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 樣品體積: 50 mL (n=3). 52.

(62) 圖 4-3 不同樣品體積對 SPE 萃取效率之影響. 分析物: 0.1 μg/mL 分析儀器: GC-MS (Shimadzu, GC-2010) 洗脫溶劑: Isopropanol 溶劑體積: 5 mL 沖洗條件: 2 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 樣品體積: 50, 100, 250, 500 mL (n=3). 53.

(63) 圖 4-4 不同沖洗體積對 SPE 萃取效率之影響. 分析物: 0.1 μg/mL 分析儀器: GC-MS (Shimadzu, GC-2010) 洗脫溶劑: Isopropanol 溶劑體積: 5 mL 沖洗條件: 1, 2, 3 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 樣品體積: 250 mL (n=3). 54.

(64) 圖 4-5 以 GC-FID SPE 萃取自來水中 (A) 空白溶液及 (B) 添加 0.1 μg/mL 八種農藥之層析圖. 分析物: 0.1 μg/mL (1. pyrimethanil, 2. pirimicarb, 3. metalaxyl, 4. procymidone, 5. benalaxyl, 6. nuarimol , 7. tetradifon, 8. fenarimol, * Internal standard) 分析儀器: GC-FID (Varian, CP-3380) 洗脫溶劑: Isopropanol 溶劑體積: 5 mL 沖洗條件: 1 mL 乙腈:水=1:4 (v/v) 樣品體積: 250 mL. 55.

(65) 表 4-2 以 SPE 萃取八種農藥化合物於 GC-FID 之濃度與儀器訊號線性 範圍、線性方程式、線性相關係數、提升倍率及偵測極限 Compound. LRa. Equation. R2. EFb. LODc. Pyrimethanil. 0.05-1.5. y = 1.8301x - 7E-05. 0.998. 417.44. 0.0044. Pirimicarb. 0.05-1.5. y = 1.5763x - 0.016. 0.998. 419.85. 0.0066. Metalaxyl. 0.05-1.5. y = 1.1626x - 0.0049. 0.998. 412.33. 0.0053. Procymidone. 0.05-1.5. y = 3.3409x - 0.0375. 0.998. 427.04. 0.0033. Benalaxyl. 0.05-1.5. y = 2.6891x - 0.0378. 0.998. 497.39. 0.0027. Nuarimol. 0.05-1.5. y = 2.5874x - 0.0285. 0.998. 437.59. 0.0027. Tetradifon. 0.05-1.5. y = 1.3341x - 0.0023. 0.999. 371.82. 0.0060. Fenarimol. 0.05-1.5. y = 4.0247x - 0.0466. 0.999. 413.41. 0.0024. a. Linearity range (μg/mL). b. Enrichment factor. c. Limit of detection, S/N=3 (μg/mL).. 56.

(66) 表 4-3 將 SPE 應用於真實樣品之回收率及相對標準偏差. Pyrimethanil Pirimicarb Metalaxyl Procymidone Benalaxyl Nuarimol Tetradifon Fenarimol. Spiked (μg/mL) 0.10. Drinking water (n=3) Ra RSDb. Tap water (n=3) Ra RSDb. Pond water (n=3) Ra RSDb. 1.00 0.10 1.00 0.10. 98.7 104 93.0 108 96.5. 4.90 7.33 7.94 6.04 8.18. 94.5 96.7 92.1 98.7 103. 6.89 8.12 5.33 5.10 7.90. 95.0 104 90.3 110 88.4. 2.55 6.90 7.32 5.05 4.45. 1.00 0.10 1.00 0.10 1.00 0.10 1.00 0.10 1.00 0.10 1.00. 95.2 101 93.4 92.0 91.0 99.3 92.4 102 94.7 90.0 99.0. 5.67 7.40 5.21 6.97 3.34 4.76 6.70 8.34 6.06 9.35 5.67. 97.1 91.2 103 90.7 107 98.6 105 95.9 106 104 107. 8.81 6.08 9.45 8.45 5.32 7.98 7.10 6.85 7.24 9.15 6.59. 90.1 92.5 97.7 105 96.8 90.5 95.9 108 104 91.1 94.0. 5.11 8.08 6.33 6.50 4.10 8.77 7.59 9.12 5.56 7.05 7.11. a. Recovery % b. Relative standard deviation%. 57.

(67) 固相微萃取法. 4.3 4.3.1. 萃取溫度對萃取效率之探討. 實驗中,部分待測分析物揮發性較低,無法於全部樣品均使用 HS-SPME,且後續應用之真實樣品基質干擾較少,故以 DI-SPME 進行操 作。取 0.5 μg/mL 之 Tetradifon 及 10 μg/mL 之七種農藥標準水溶液 15 mL, 置入 20 mL 樣品瓶中,將萃取纖維直接浸入溶液,探討 20℃到 70℃,萃 取時間 45 分鐘,磁石攪拌 800 rpm,於 GC 注射端以高溫 280℃脫附 5 分鐘之萃取效率。圖 4-6 顯示: 當萃取溫度從 20℃上升到 60℃時,萃取 效率隨之增加,因適當溫度能增加萃取速率及提供分析物動能,有助於 提升萃取效率. 99. ;但溫度達一定程度時,系統達帄衡狀態,更高的萃取. 溫度會變成亂度影響分析物的分配係數 100,降低萃取效率。圖中顯示 60 ℃之後的萃取效率開始有下降的趨勢,故實驗選擇 60℃作為萃取溫度。. 4.3.2. 萃取時間對萃取效率之探討 實驗中,配製 0.5 μg/mL 之 Tetradifon 及 10 μg/mL 之七種農藥標準. 水溶液 15 mL,以直接浸入模式萃取,將溫度控制於 60℃,分別以 15, 30, 45 及 75 分鐘之萃取時間,轉速 800 rpm 下萃取,再由 GC 注射端 280℃ 脫附 5 分鐘,比較不同萃取時間對萃取效率之影響。圖 4-7 顯示,萃取 時間愈長,纖維能吸附的量也愈多,但隨著時間增加,吸附漸漸達飽和 101. ,萃取效率的上升速率減緩,若繼續增長時間,效率並無太大影響。. 由圖顯示,當萃取時間 60 分鐘後,大部分萃取效率趨於帄緩,表示分析 物在萃取纖維及樣品溶液間已達帄衡,故實驗以 60 分鐘為萃取時間。. 58.

(68) 4.3.3. 攪拌速度對萃取效率之探討 在 SPME 實驗中,磁石攪拌被廣泛地運用,攪拌樣品可提升分析物. 從樣品基質中到萃取纖維的質傳 101。實驗中以 0.5 μg/mL 之 Tetradifon 及 10 μg/mL 之七種農藥化合物標準水溶液 15 mL,將纖維浸入萃取,固定 萃取溫度於 60℃,以及 60 分鐘的萃取時間,進行不同磁石轉速對萃取效 率的影響,分別為 0, 400, 800 及 1000 rpm,最後再以 GC 注射端 280℃脫 附 5 分鐘進行分析。結果如圖 4-8,顯示: 如文獻指出的結果,適當地攪 拌對於萃取過程,可以加速分析物的質量傳遞及擴散速率,進而減少萃 取的帄衡時間。但如果轉速過快,會造成較難以控制萃取帄衡,以及影 響實驗的精確性 68,實驗中以 800 rpm 有較好的萃取結果。. 4.3.4. 樣品體積對萃取效率之探討 進行實驗時,配製不同體積的 0.5 μg/mL 之 Tetradifon 及 10 μg/mL. 之七種農藥標準溶液,體積分別為 14, 16, 18 及 20 mL,並置於 20 mL 的 樣品瓶中,以直接浸入模式做萃取。萃取過程於 60℃下,磁石攪拌 800 rpm 60 分鐘,再由 GC 注射端 280℃脫附 5 分鐘,進行探討。如圖 4-9 可得知: 增加水樣體積可提升分析物的可萃取莫耳數,且因樣品瓶最大容量為 20 mL,故樣品體積最大只探討至 20 mL,並於後續實驗中則選擇 20 mL 作 為樣品的體積。. 59.

(69) 4.3.5. 脫附溫度對萃取效率之探討. 實驗過程中,利用 0.5 μg/mL 之 Tetradifon 及 10 μg/mL 之七種農藥 化合物標準水溶液 20 mL 進行 DI-SPME 實驗。在萃取溫度 60℃,時間 60 分鐘,磁石攪拌轉速 800 rpm 下進行萃取纖維的吸附,再將纖維轉移 至 GC 注射端以 250, 260, 270 及 280℃高溫下進行熱脫附 5 分鐘,結果如 圖 4-10。一般熱脫附的溫度必須視分析物的揮發性、纖維塗層材質而定, 因萃取纖維中離子液體得陰離子[NTf2]-不可暴露高於 280℃的溫度. 102. ,. 更高溫可能會使得離子液體的脫落,影響萃取能力及實驗再現性。因比 較的最高溫度固定於 280℃,結果顯示出 280℃的脫附溫度有較好的萃取 效率。. 4.3.6. 脫附時間對萃取效率之探討. 於 SPME 實驗中,以 0.5 μg/mL 之 Tetradifon 及 10 μg/mL 之七種農 藥化合物標準水溶液 20 mL,進行萃取纖維直接浸入萃取實驗,於萃取 溫度 60℃下,利用磁石攪拌 800 rpm 萃取 60 分鐘,完成分析物的吸附後, 於 GC 注射端以高溫 280℃度進行熱脫附 1, 2, 3, 4 及 5 分鐘之比較。結果 由圖 4-11 顯出: 在熱脫附 5 分鐘時有較良好的脫附結果,且為了確保吸 附在纖維上的分析物是否脫附下來,於每次脫附後會再進行相同條件的 熱脫附,表示在此溫度及適當的時間下足夠脫附所有吸附物質。此外, 完整的脫附亦可避免分析物的殘留,才不會造成交叉污染,影響纖維後 續的使用,故實驗將 280℃進行 5 分鐘作為 SPME 中熱脫附的條件。. 60.

(70) 4.3.7. 固相微萃取分析水中農藥之線性關係、偵測極限及線性 相關係數. 分別配製 0.1、0.5、1、5、10 μg/mL 之 Tetradifon 及 1、5、10、15、 25 μg/mL 之七種農藥混合標準水溶液 20 mL,而內標準品為 10 μg/mL。 進行 DI-SPME,將萃取溫度控制於 60℃,加入磁石攪拌 800 rpm 下萃取 60 分鐘,使分析物吸附至萃取纖維上,再把纖維轉移至 GC 注射端做 280 ℃熱脫附 5 分鐘,即完成分析。重複此上述步驟三次,利用氣相層析-火 焰離子偵測器方法進行分析。將所得到之分析物波鋒面積與內標準品波 鋒面積之比值對濃度做一校正曲線,由表 4-4 呈現,R2 皆大於 0.99;EF 值提升了 2.50-109 倍;偵測極限範圍於 21-114 ng/mL。. 4.3.8. 固相微萃取應用於真實水樣中農藥回收率. 優化完分析檢測方法之最佳條件後,需進行真實樣品之應用,分別 取飲用水及自來水,驗證方法的可行性。首先取 20 mL 水樣,利用 0.45 μm 濾膜進行過濾,並將此溶液儲存於 4℃冷藏保存。將取得的水樣分別添加 低濃度及高濃度標準品,經 DI-SPME 最佳化萃取條件萃取後,再以氣相 層析儀進行分析,以各分析物之積分面積與內標準積分面積之比值,帶 回校正曲線,推算出所測得之分析物濃度,得到回收率。結果顯示於表 4-5,取得的三種水樣的相對回收率,回收率在 85.6-111%之間;而相對 標準偏差於 2.91-11.3%。萃取應用於真實樣品的層析圖如圖 4-12,顯示 在 12 分鐘後基線上升為未聚合完全的 IL 剝落造成,但不影響定量,且 無基質之干擾。. 61.

(71) 圖 4-6 不同萃取溫度對 SPME 萃取效率之影響. 分析物: Tetradifon 0.5 μg/mL, 7 pesticides 10 μg/mL 分析儀器: GC- FID (Varian, CP-3380) 萃取溫度: 20, 30, 40, 50, 60, 70℃ 萃取時間: 45 分鐘 攪拌速度: 800 rpm 樣品體積: 15 mL 脫附條件: 280℃ 5 分鐘 (n=3). 62.

(72) 圖 4-7 不同萃取時間對 SPME 萃取效率之影響. 分析物: Tetradifon 0.5 μg/mL, 7 pesticides 10 μg/mL 分析儀器: GC- FID (Varian, CP-3380) 萃取溫度: 60℃ 萃取時間: 15, 30, 45, 60, 75 分鐘 攪拌速度: 800 rpm 樣品體積: 15 mL 脫附條件: 280℃ 5 分鐘 (n=3). 63.

(73) 圖 4-8 不同磁石攪拌轉速對 SPME 萃取效率之影響. 分析物: Tetradifon 0.5 μg/mL, 7 pesticides 10 μg/mL 分析儀器: GC- FID (Varian, CP-3380) 萃取溫度: 60℃ 萃取時間: 60 分鐘 攪拌速度: 0, 400, 800, 1000 rpm 樣品體積: 15 mL 脫附條件: 280℃ 5 分鐘 (n=3). 64.

(74) 圖 4-9 不同樣品體積對 SPME 萃取效率之影響. 分析物: Tetradifon 0.5 μg/mL, 7 pesticides 10 μg/mL 分析儀器: GC- FID (Varian, CP-3380) 萃取溫度: 60℃ 萃取時間: 60 分鐘 攪拌速度: 800 rpm 樣品體積: 14, 16, 18, 20 mL 脫附條件: 280℃ 5 分鐘 (n=3). 65.

(75) 圖 4-10 不同脫附溫度對 SPME 萃取效率之影響. 分析物: Tetradifon 0.5 μg/mL, 7 pesticides 10 μg/mL 分析儀器: GC- FID (Varian, CP-3380) 萃取溫度: 60℃ 萃取時間: 60 分鐘 攪拌速度: 800 rpm 樣品體積: 20 mL 脫附條件: 250, 260, 270, 280℃ 5 分鐘 (n=3). 66.

(76) 圖 4-11 不同脫附時間對 SPME 萃取效率之影響. 分析物: Tetradifon 0.5 μg/mL, 7 pesticides 10 μg/mL 分析儀器: GC- FID (Varian, CP-3380) 萃取溫度: 60℃ 萃取時間: 60 分鐘 攪拌速度: 800 rpm 樣品體積: 20 mL 脫附條件: 280℃ 1, 2, 3, 4, 5 分鐘 (n=3). 67.

(77) 圖 4-12 以 GC-FID SPME 萃取自來水中 (A) 空白溶液及 (B) 添加 0.5 μg/mL Tetradifon 和 10 μg/mL 七種農藥之層析圖. 分析物: Tetradifon 0.5 μg/mL, 7 pesticides 10 μg/mL (1. pyrimethanil, 2. pirimicarb, 3. metalaxyl, 4. procymidone, 5. benalaxyl, 6. nuarimol , 7. tetradifon, 8. fenarimol, * Internal standard) 分析儀器: GC- FID (Varian, CP-3380) 萃取溫度: 60℃ 萃取時間: 60 分鐘 攪拌速度: 800 rpm 樣品體積: 20 mL 脫附條件: 280℃ 5 分鐘. 68.

參考文獻

相關文件

The purpose of this research is to explore the important and satisfaction analysis of experiential marketing in traditional bakery industry by using Importance-Performance and

Therefore, the purpose of this study is to propose a model, named as the Interhub Heterogeneous Fleet Routing Problem (IHFRP), to deal with the route design

Abstract - The main purpose of this study is applying TRIZ theory to construct the Green Supply Chain management (GSCM) strategies for the international tourist hotel.. Based on

解決方案:取出圖表說明並開啟原始的 PDF 檔供使用者瀏覽 利用資料庫語法來可得知圖表所在的位置,因此可使用 adobe acrobat 函式庫中的

As the Nield Number increases to infinity, solid and liquid come to the same temperature to achieve a local thermal equilibrium.. The increase of N A indicates an

The injector port is held at 150-250℃ depending on the volatility of the sample and direct injection of 0.1-10 μl of sample is made onto the head of the

The main purpose of this research is to compare how a traditional narrative teaching method and a GeoGebra-based computer-assisted instructional method affect

在集群分析方法中,Stuart Lloyd 於 1957 年提出了 K-Means 分析法。它是利用劃分方 式的ㄧ種聚類算法。此種方式以隨機選取