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改进的QuEChERS法结合气相色谱-串联质谱测定农业土壤中有机磷农药

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DOI：

10.3791/72745

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2026年9月18日

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1Departamento de Ciencias Básicas, Facultad de Ingeniería, Universidad EAN

本文内容

摘要

本方案描述了一种改进的基于镁硅酸盐吸附剂分散固相萃取净化的Quick-Easy-Cheap-Effective-Rugged-Safe（QuEChERS）方法，用于通过气相色谱-串联质谱法对农业土壤中有机磷农药进行多残留测定，可增强共提取物的去除效果，最大限度减少基质相关的分析干扰，并支持可靠的痕量水平定量分析。

摘要

采用气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS）对农业土壤中有机磷农药（OPP）残留进行准确定量时，常受到共提取有机物、腐殖物质及矿物相关干扰物引起的基质诱导信号效应的阻碍。传统的快速-简便-廉价-高效-稳健-安全（QuEChERS）净化策略可能无法充分去除复杂土壤提取物中的基质组分，从而影响分析性能。本研究提出一种改进的QuEChERS方法，通过在混合吸附剂分散固相萃取（dSPE）净化步骤中引入特定吸附剂，实现农业土壤中12种OPP的同时测定。在六种理化性质各异的农业土壤中评估了七种dSPE吸附剂组合的净化效果。通过重量法定量共提取物的去除效率，结果表明，初级-次级胺、十八烷基硅烷与镁硅酸盐吸附剂组合（各50 mg，配以150 mg无水硫酸镁）的平均共提取物去除率最高（88%）。在最终提取液中加入乙二醇甘油、L-古洛糖酸-γ-内酯、D-山梨醇和莽草酸作为分析物保护剂，以最小化基质效应，同时采用基质匹配校准补偿不同土壤引起的信号差异。分别以氯吡rifos-甲基-d10和三苯基磷酸酯作为流程内标和进样内标。基质匹配校准曲线（5–600 µg/kg）表现出优异的线性关系，大多数分析物-土壤组合的决定系数≥0.9933。以检测限（5 µg/kg）用于线性评估，而方法定量限则设定为50 µg/kg，作为经验证的最低浓度水平。在三个加标回收水平（50、200和400 µg/kg，每水平n = 5）下评估方法的准确度和精密度，大多数分析物-土壤组合的回收率在70%至120%之间，相对标准偏差≤20%，满足SANTE/2020/12830（Rev.2）性能标准。仅在部分土壤基质中，对苯硫磷、嘧吡磷和乙拌磷的回收率较低。结果表明，镁硅酸盐吸附剂可通过减少共提取物提高dSPE净化效率，结合分析物保护剂与基质匹配校准，可实现复杂土壤基质中OPP多残留检测的可靠测定。

引言

有机磷农药（OPP）因其在农作物保护方面的广谱高效性和多功能性，至今仍是全球使用最广泛的农用化学品类别之一1。尽管许多有机磷农药在环境中的降解速度较有机氯农药更快，但由于其广泛且频繁地施用，这些化合物在农业土壤中仍持续存在2。土壤是接收农药输入的主要环境介质，可作为残留物的临时储存库，残留物可能由此转移至农作物、地表水、地下水及周边生态系统3。有机磷农药残留的存在令人关注，因为这些化合物可通过抑制乙酰胆碱酯酶活性对人体产生神经毒性作用，同时对非靶标生物、土壤微生物群落以及生态系统功能造成不利影响2。因此，农业土壤中有机磷农药残留的存在可能导致生物多样性丧失、生态失衡，并通过食物链和水传播途径造成环境暴露3。因此，准确测定有机磷农药残留对于获取高质量的残留数据、支持环境暴露评估以及深入理解不同农业条件下有机磷农药的环境归趋至关重要。此外，基于单一土壤类型开发和优化的分析方法，在应用于理化性质差异较大的土壤时，未必能获得同等的分析性能4,5，这凸显了在不同农业环境中评估方法适用性的必要性。然而，痕量水平的定量仍具挑战性，因为农业土壤在理化性质上存在显著差异，这会影响提取效率、基质效应（MEs）以及整体分析性能6。

气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS）被广泛认为是复杂基质中痕量有机磷农药（OPPs）多残留测定的参考分析方法7,8。然而，准确定量不仅依赖于仪器性能，还取决于样品前处理的有效性。土壤提取物通常含有与目标分析物一同进入色谱系统的共提取基质组分，可能通过信号抑制或增强作用改变分析物的响应值4,5,6。这些效应的程度在不同土壤之间差异显著，并受到有机质含量、黏粒组分、矿物组成和pH等因素的影响。因此，基质效应（MEs）仍是基于GC-MS/MS的农药测定中主要的分析不确定度来源之一，凸显了开发净化策略的必要性——这些策略需能在减少共提取物负荷的同时保持分析物的回收率5,9,10。此外，生成可靠的残留数据还需符合国际公认的分析性能标准，以确保方法的准确性、研究间数据的可比性以及适用于环境监测应用11。

的 Quick-Easy-Cheap-E有效的-Rugged-Safe（QuEChERS）方法因其操作简便、溶剂消耗量低，以及在多种农产品基质中具有广泛的适用性，已成为多残留农药分析中最常用的样品前处理方法。4,12,13其模块化和灵活的设计使得该方法能够广泛适应多种样品类型和分析应用，因而被广泛应用于现代多残留分析中，并因其溶剂消耗减少和样品前处理简化而常与可持续分析化学相关联。这种适应性还允许根据特定基质的特性选择萃取和净化条件，从而对方法进行定制化调整。在土壤分析中，分散固相萃取（dSPE）净化步骤的效果至关重要，因为共提取基质成分去除不充分可能对后续的GC-MS/MS测定的分析性能产生不利影响。4,14传统的基于伯-仲胺（PSA）和十八烷基硅烷（C18）的吸附剂组合通常对极性腐殖质组分的去除效果有限，而这类物质是农业土壤提取物中引起基质效应导致信号干扰的主要因素之一14弗罗里硅土是一种具有镁硅酸盐吸附剂，对极性范围广泛的化合物具有亲和力，在食品和植物基质的净化过程中已表现出良好的净化效果。15,16然而，其在针对具有不同理化性质的农业土壤的混合吸附剂分散固相萃取净化策略中的作用仍缺乏充分表征17,18,19,20,21.

本研究提出了一种改进的QuEChERS方法，评估了七种分散固相萃取（dSPE）吸附剂组合在六种具有不同pH值、有机质含量和质地的农业土壤中的表现。研究基于以下假设：将硅酸镁吸附剂引入混合吸附剂dSPE净化体系，可增强对农业土壤提取物中共提取基质成分的去除效果。吸附剂的选择依据为对共提取物去除效果的重量法评估，其中去除效率最高的组合被进一步进行完整的分析方法学验证。优化后的方法采用内标法、基质匹配校准及气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）对12种有机磷农药（OPPs）进行同时测定，并完成全面验证。此外，在最终方法中引入分析物保护剂（乙基甘油、L-葡萄糖酸-γ-内酯、D-山梨醇和莽草酸），作为减少残留基质引起的信号干扰的补充策略。通过在理化性质差异显著的土壤中系统优化净化步骤并结合全面的分析验证，该方法建立了一个稳健且可重复的技术流程，有助于在异质性农业土壤中开展农药残留的准确测定。

方案

实验优化dSPE净化程序、基质效应数据集以及六种农业土壤理化表征所依据的源数据已存入Zenodo，可在DOI: 10.5281/zenodo.21644870公开获取。所用试剂和设备的详细信息见材料表。

1. 土壤采样与制备

注意：为确保个人安全，建议在整个实验过程中穿戴实验服、护目镜和丁腈手套。

  1. 从每个选定的农业地点上层（0–10 cm）采集复合土壤样品，通过混合采集的8个独立子样品获得 通过 系统性方格抽样设计22.
    注意：8点方形网格设计符合新南威尔士州环境保护局（NSW EPA）针对约1000 m²场地的推荐方案。2 （0.1 公顷）22.
  2. 在野外将这些子样品混合并充分搅拌，每个采样点获得一个具有代表性的混合样品（≥500 g），以建立均质化的基质基线，用于方法性能评估。
    注意：复合采样在此仅用于标准化基质背景效应对方法优化和验证的影响。在针对未知或现实世界污染场地评估的监管框架下，由于存在化学物质稀释风险，新南威尔士州环境保护局（NSW EPA）严格限制使用复合采样。22对于实际的场地表征或热点检测，必须将网格节点的样品保持分离并单独分析，以避免假阴性结果并保留空间变异性数据。
  3. 在避光条件下，使用密封的棕色玻璃容器将土壤样品运送至实验室。
    注意：为尽量减少疏水性或半挥发性有机磷农药（OPPs）在塑料表面的吸附损失，并降低污染物浸出或聚合物-分析物相互作用的风险，建议优先使用玻璃容器而非聚乙烯袋。运输过程中应保持避光条件，以减少光敏化合物的光降解。
  4. 在避光、室温条件下将样品风干至恒重。
    注意：采用风干法以标准化土壤含水量，并确保结果以干重为基础进行报告，从而提高不同天然含水量样品间数据的可比性。避免使用强制烘箱干燥，以防热不稳定或半挥发性有机磷酸酯类农药（OPPs）的损失，以及土壤有机质结构和吸附特性的改变。
  5. 手动破碎土壤团聚体，并通过2 mm不锈钢筛网过筛。将均质化的土壤样品储存于避光、密闭的棕色玻璃容器中，并在冷藏条件下保存 4 °C 直至提取完成。
    注意：本研究中使用的六种土壤的理化特性数据来自先前的常规土壤分析。这些数据仅用于选择pH值范围较广（土壤:H2O，1:223，有机质含量（Walkley-Black 法）24，质地（Bouyoucos 法）25 用于方法评估。

2. 试剂、标准品和内标溶液的制备

注意：除非另有说明，单个农药标准储备溶液、混合工作标准溶液、流程内标（P-IS）和进样内标（I-IS）溶液、回收率溶液以及校准标准溶液均使用10 mL容量瓶配制，转移至棕色玻璃小瓶中，并于−20 °C保存直至使用。基质匹配校准、分析物保护剂、P-IS和I-IS的引入旨在分别应对不同来源的分析变异，从而提高在复杂土壤基质中定量分析的稳健性。

  1. 制备12种商用OPP标准品的单个储备溶液（参见 材料列表) 在甲苯中浓度为 1000 mg/L。
  2. 将各标准储备液取适当体积混合，用乙腈（ACN）配制成浓度为 400 mg/L 的混合工作标准溶液。
    注意：该混合工作标准溶液随后用于回收率和校准溶液的配制。
  3. 以乙腈为溶剂，配制浓度为750 mg/L的毒死蜱-d10作为内标（P-IS）。在提取步骤（3.2）中加入，用于监测和校正操作过程中的变异。
    注意：选用氯吡rifos-甲基-d10作为内标物（P-IS），因为作为一种同位素标记的有机磷农药（OPP），其理化性质与目标分析物相似，但在质谱/质谱（MS/MS）检测中易于区分。
  4. 将磷酸三苯酯在乙腈中配制成浓度为1050 mg/L的内标溶液。在仪器分析前（步骤4.2.4）立即加入，以校正进样差异。
  5. 使用含0.05%（v/v）甲酸酸化的乙腈配制储备回收溶液，以提供相当于土壤中最终浓度的溶液 50 µg/kg, 200 µg/kg，以及 400 µg/kg 对于有机磷化合物（OPPs）而言，当 300 µL 在提取前将添加至5 g黑土中。另配制一份相应的P-IS溶液，对应于 200 µg/kg 样品当量
    注意：使用甲酸酸化可提高有机磷农药（OPPs）在储存期间的稳定性。
  6. 配制含有12种有机磷农药（OPPs）和氯吡rifos-甲基-d10的校准溶液，溶剂为含0.05%（v/v）甲酸的乙腈（ACN），对应土壤终浓度分别为5、10、25、75、200、400和 600 µg/kg 用于分析物和 200 µg/kg 用于P-IS。
    注意：这些溶液随后用于制备每种土壤基质的基质匹配校准曲线，校准曲线通过非加权线性回归拟合。检出限（LOD）和定量限（LOQ）根据SANTE/2020/12830（Rev.2）指导文件进行定义。LOD被视为基质中最低的校准浓度水平，而LOQ对应于经过验证的最低浓度水平，并表现出可接受的回收率和精密度。
  7. 配制一种分析物保护剂混合液，成分为乙二醇单乙醚（100 g/L）、L-古洛糖酸-γ-内酯（10 g/L）、D-山梨醇（10 g/L）和莽草酸（5 g/L），溶于含0.1%甲酸的乙腈:水（1:1, v/v）溶液中。于−20 °C在仪器分析前（步骤 4.2.4）立即加入，以减轻基质效应（ME）。

3. QuEChERS 提取

  1. 称取 5.00 g ± 0.01 g 风干并过筛的土壤，置于 50 mL 聚丙烯离心管中。
  2. 对于回收率实验，加入 P-IS 溶液（按步骤 2.3 配制）和相应的回收率溶液（按步骤 2.5 配制），使氯吡rifos-methyl-d10 的终浓度为 200 µg/kg，目标有机磷农药（OPPs）的终浓度分别为 50、200 或 400 µg/kg（每种土壤每个回收率水平 n = 5）。
    注意：在回收率实验中，P-IS 和农药回收溶液均在提取前按步骤 3.2 所述加入。在土壤样品的常规分析中，仅在提取前加入 P-IS，以补偿样品制备和分析过程中的操作差异。在制备基质匹配校准提取液时，提取过程中不加入 P-IS 或农药标准品；而是先制备空白土壤提取液，然后在净化后加入含有分析物和 P-IS 的校准标准溶液（按步骤 2.6 配制）（见步骤 4.2.4）。
  3. 涡旋振荡 30 秒，将加标样品在室温下平衡 10 分钟。
    注意：平衡过程可促进加标分析物与土壤基质在提取前的相互作用，从而提高回收率实验的代表性。
  4. 加入 10 mL 去离子水，手动振摇 30 秒，确保土壤基质完全润湿。
    注意：重新水化有助于分析物从土壤颗粒中解吸，并促进提取过程中的有效分配。
  5. 加入含 1%（v/v）乙酸的乙腈（ACN）10 mL。立即盖紧管盖，剧烈振摇 2 分钟。
  6. 加入 6.0 g 无水硫酸镁（MgSO4）和 1.5 g 乙酸钠，立即剧烈振摇 1 分钟。
    注意：加盐后应迅速振荡，以确保有效的相分离，并防止盐类聚集。
  7. 在 1800 × g 条件下离心 5 分钟。
  8. 将上层乙腈相转移至洁净试管中，用于后续的 dSPE 净化。

4. 分散固相萃取净化

注意：本部分包含两种方法。首先，评估了七种分散固相萃取（dSPE）吸附剂组合，以确定在六种农业土壤中平均共提取物去除率最高的净化组合。随后，根据欧洲委员会健康与食品安全总司（DG SANTE）指导文件SANTE/2020/12830（第2版）11，将选定的吸附剂组合作为优化后的净化步骤用于方法验证。

  1. 优化 dSPE 吸附剂组合
    ​注意：选择重力法共提取物去除率作为优化标准，因其可提供与分析物无关的净化效率衡量指标。所评估的吸附剂用量对应于基于 QuEChERS 的 dSPE 方法中广泛使用的常规比例，从而便于常规分析实验室采用本方案。
    1. 准备含有以下吸附剂组合的 2 mL 微量离心管：(i) 150 mg 无水 MgSO4 + 50 mg PSA；(ii) 150 mg 无水 MgSO4 + 50 mg C18；(iii) 150 mg 无水 MgSO4 + 50 mg 硅酸镁吸附剂；(iv) 150 mg 无水 MgSO4 + 50 mg PSA + 50 mg C18；(v) 150 mg 无水 MgSO4 + 50 mg PSA + 50 mg 硅酸镁吸附剂；(vi) 150 mg 无水 MgSO4 + 50 mg C18 + 50 mg 硅酸镁吸附剂；(vii) 150 mg 无水 MgSO4 + 50 mg PSA + 50 mg C18 + 50 mg 硅酸镁吸附剂。
    2. 将步骤 3.8 中获得的提取液各 1.0 mL 分装至每个 dSPE 管中。
      注意：每种土壤的所有吸附剂评估均需进行三份平行实验。用于比较的分装液应来自同一批提取液，以确保共提取物去除的差异仅归因于净化体系的组成。
    3. 涡旋振荡 1 分钟，并在 1800 × g 条件下离心 5 分钟。
    4. 将每份净化后的提取液各 1.0 mL 转移至预先干燥并称重的玻璃试管中，在 40 °C 下用温和氮气流吹干溶剂。
    5. 将试管置于干燥器中冷却至室温，称量残留物质量。通过从溶剂蒸发后的最终重量中减去空试管的初始重量，计算共提取物的质量。
    6. 通过在相同条件下蒸发未经 dSPE 净化的提取液等量分装液，测定未净化提取液中共提取物的含量。
    7. 根据公式 126计算共提取物去除率：
      共提取物去除率的静态平衡公式；化学方程式示意图。
    8. 计算每种吸附剂组合和每种土壤的三份平行测定的平均共提取物去除率，然后计算每种吸附剂组合在六种农业土壤中的平均去除率。
    9. 采用随机完全区组设计（RCBD）下的方差分析（ANOVA）评估不同吸附剂组合之间的差异，将吸附剂组合视为处理因素，土壤基质视为区组因素。在进行方差分析前，分别使用 Shapiro-Wilk 检验和 Levene 检验评估残差的正态性和方差齐性。采用 Tukey HSD 检验在显著性水平 α = 0.05 下进行多重比较。
    10. 根据统计分析结果和总体平均共提取物去除率综合评估，选择最佳净化体系。
      注意：减少共提取物负荷可最大限度降低基质组分进入色谱系统的量，从而改善色谱性能，减少 GC-MS/MS 系统污染，并降低仪器维护需求。
      注意：含 PSA、C18 和硅酸镁吸附剂的组合（各 50 mg，加 150 mg 无水 MgSO4）实现了最高的平均共提取物去除率，因此被选定为后续所有分析的优化净化方案。
  2. 应用优化后的 dSPE 净化程序
    1. 将步骤 3.8 中获得的提取液 1.0 mL 转移至含有 150 mg 无水 MgSO4、50 mg PSA、50 mg C18 和 50 mg 硅酸镁吸附剂的 2 mL 微量离心管中。
    2. 涡旋振荡 1 分钟，确保提取液与吸附剂充分接触。
    3. 在 1800 × g 条件下离心 5 分钟。
    4. 取 200 µL 净化后的上清液转移至自动进样瓶中，加入步骤 2.7 制备的分析物保护剂混合液 20 µL 和步骤 2.4 制备的三苯基磷酸酯溶液 50 µL。进样前充分混匀。
      注意：对于基质匹配校准，按照步骤 3 和 4.2 所述的提取和净化程序，从每种土壤中制备空白提取液，不添加农药或内标物（P-IS）。净化后，将 200 µL 净化空白提取液分别转移至七个独立的自动进样瓶中，并加入步骤 2.6 制备的校准溶液，使分析物最终浓度分别为 5、10、25、75、200、400 和 600 µg/kg，内标物（P-IS）浓度为 200 µg/kg。按步骤 4.2.4 所述，向每个进样瓶中加入 20 µL 分析物保护剂混合液和 50 µL 三苯基磷酸酯溶液，最终进样瓶体积为 270 µL。为每种土壤基质分别建立独立的基质匹配校准曲线。土壤当量浓度基于 200 µL 净化提取液分装量，该分装量代表从原始 5 g 土壤样品中获得的提取物。后续加入的分析物保护剂和内标物（I-IS）会增加最终进样瓶体积，但不改变提取液分装量所代表的土壤量。对于溶剂基校准，将 200 µL 净化土壤提取液替换为 200 µL 乙腈（ACN），并使用与基质匹配校准相同的分析物浓度、P-IS 浓度、I-IS 浓度和分析物保护剂混合液制备校准进样瓶。这些溶剂基校准曲线随后用于基质效应（ME）评估。
    5. 使用 GC-MS/MS 系统进行仪器分析。

5. 气相色谱-串联质谱分析与数据采集

注意：有关气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）配置和数据采集程序的详细描述可参见 Varela-Martínez 等人的研究27。主要的色谱和质谱参数总结如下。

  1. 使用配备三重四极杆质谱仪、在−70 eV条件下运行的电子轰击电离（EI）源以及自动进样器的气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）系统。
  2. 安装低极性熔融石英毛细管色谱柱（30 m × 0.25 mm 内径 × 0.25 µm 膜厚），并以氦气为载气，恒定流速为1.2 mL/min。
  3. 分析前确认仪器就绪状态，包括载气供应、真空系统性能、进样针状况及自动进样器清洗溶剂液位。根据制造商建议进行仪器调谐。
    注意：在启动任何分析序列之前，需确认操作真空度符合仪器制造商推荐的规格。
  4. 设定气相色谱炉温程序如下：初始温度50 °C，保持1 min；以25 °C/min升至180 °C；再以5 °C/min升至230 °C；最后以25 °C/min升至290 °C。最终温度维持6 min。总运行时间为24.6 min。
  5. 将进样口温度设为250 °C，以不分流模式进样1 µL。进样后1 min打开分流放空阀。
    注意：为尽量减少残留，每次进样之间依次用甲醇、乙酸乙酯和乙腈冲洗自动进样器进样针。
  6. 将质谱传输线温度设为250 °C，离子源温度设为300 °C。
  7. 采用多反应监测（MRM）模式采集数据，使用表1中列出的前体离子-产物离子跃迁。
  8. 使用针对每种土壤基质配制的基质匹配校准曲线对分析物进行定量。根据分析物峰面积与毒死蜱甲基-d10峰面积的比值计算分析物浓度。
  9. 使用磷酸三苯酯作为内标物（I-IS），以验证整个分析序列中进样的一致性。
  10. 根据公式228计算基质效应（ME）：
    基质效应公式，ME(%)=[Slope_matrix/Slope_solvent-1]x100，分析化学公式。
    其中负值表示信号抑制，正值表示信号增强。
    注意：完整的分析工作流程示意图见图1。

结果

为方法评估所选的六种农业土壤代表了广泛多样的土壤性质（见表2），其pH值（土壤: H2O, 1:2）范围为4.67至7.31，有机质含量为0.18%至6.46%，黏粒组分占比为22.9%至48.5%。其中五种土壤来自哥伦比亚的农业区域，一种来自西班牙。选择此类多样性土壤旨在评估所提出的净化程序在不同土壤基质中的稳健性，因为已知土壤的pH值、有机质含量和质地等性质会影响农药残留分析过程中的共提取物、基质效应（MEs）以及目标分析物的回收率。

采用重量法测定共提取物的去除率，评估了七种dSPE吸附剂组合（见图2）。在单一吸附剂中，弗罗里硅土（Florisil）的平均共提取物去除率最高（71%），其次为PSA（58%）和C18（41%）。镁硅酸盐吸附剂在S2土壤中实现了完全的共提取物去除（100%），在S3（91%）和S4（91%）中去除率均超过90%。相比之下，PSA在不同土壤间的去除效果变异性较大，去除率从S4中的21%到S6中的完全去除不等。C18的表现最差且变异性最大，去除率在S1和S2中为0%，在S4中达到93%。在混合吸附剂组合中，PSA+吸附剂组合的平均共提取物去除率为80%。PSA+吸附剂和C18+吸附剂组合的平均去除率分别为73%和74%。将镁硅酸盐吸附剂加入PSA+C18混合物后，平均去除率进一步提高至88%，是所有测试净化方案中最高的。PSA+C18+吸附剂组合在六种土壤中的五种实现了超过80%的去除率，并在S2和S6中达到完全去除。采用随机区组设计（RCBD）的方差分析（ANOVA）显示，吸附剂组合对共提取物去除率具有显著影响（p = 0.0432）。Tukey HSD检验所得的统计分组结果见图2。

通过在目标分析物的预期保留时间处未出现干扰色谱峰，证明了该方法的选择性。针对每种分析物和土壤基质，在5–600 µg/kg浓度范围内建立了基质匹配校准曲线，检出限（LOD）为5 µg/kg（见表3）。在目标分析物对应的保留时间处未观察到干扰峰。绝大多数分析物-土壤组合均表现出良好的线性关系。仅有三条校准曲线的决定系数（R2）低于0.9933，均对应于芬普尼（fenamiphos），分别为S1（R2 = 0.9888）、S3（R2 = 0.9606）以及基于溶剂的校准曲线（R2 = 0.9871）。关于基质效应（MEs），根据六种土壤的平均值（见图3），12种目标有机磷农药（OPPs）中有10种表现出信号抑制（ME < 0），而仅有马拉硫磷（malathion）（+3%）和芬普尼（+25%）出现信号增强（ME > 0）。大多数分析物表现出较弱的基质效应，平均ME值范围从甲基对硫磷（parathion-methyl）的−23%和甲基对氧磷（methidathion）的−25%到乙硫磷（ethion）的−5%。芬普尼的平均信号增强最高（+25%），而马拉硫磷仅表现出轻微增强（+3%）。在单个土壤水平上，吡唑硫磷（pirimiphos-ethyl）在S5中信号抑制最强（−60%），甲基对硫磷在S1中为−44%。相反，芬普尼在六种土壤中的五种表现出信号增强，在S2中达到最大ME值+58%；马拉硫磷在四种土壤中表现出增强，在S4中最大值为+16%。

三个加标水平下的回收率和精密度结果总结见表4。最低加标水平对应目标方法的定量限（LOQ）为50 µg/kg。大多数分析物-土壤组合满足SANTE/2020/12830（Rev.2）的性能标准11，平均回收率在70%至120%之间，相对标准偏差（RSD）≤ 20%。芬硫磷在S1、S2和S4土壤中的回收率低于70%。乙基嘧啶磷在S1和S6土壤中的回收率低于70%，而乙硫磷在S1土壤中的回收率低于70%。对于其余分析物，在所有土壤和加标水平下，回收率通常均处于可接受范围内。大多数情况下，RSD值均低于20%的可接受标准，表明该方法在所考察的浓度范围内具有满意的精密度。

土壤分析流程图；采用QuEChERS和GC-MS/MS定量有机磷农药。
图1：采用QuEChERS提取、优化的dSPE净化及GC-MS/MS分析测定农业土壤中有机磷农药（OPPs）的流程示意图。复合土壤样品在使用酸化乙腈（ACN）和盐析分相进行QuEChERS提取前，经过处理（均质、风干和过筛）。通过重量法评估了七种dSPE吸附剂组合以优化净化步骤，最终选定的混合物（150 mg MgSO4 + 50 mg PSA + 50 mg C18 + 50 mg 硅酸镁吸附剂）用于方法学验证。最终提取物采用分析物保护剂和进样内标（I-IS）通过GC-MS/MS进行分析。通过基质匹配校准、基质效应（MEs）、回收率和精密度，并使用流程内标（P-IS）评估了12种OPPs的方法性能。缩写：QuEChERS = Quick-Easy-Cheap-Effective-Rugged-Safe；ACN = 乙腈；PSA = 伯仲胺；C18 = 十八烷基硅烷；dSPE = 分散固相萃取；I-IS = 进样内标；GC-MS/MS = 气相色谱-串联质谱；MRM = 多反应监测；OPPs = 有机磷农药；P-IS = 流程内标。 请点击此处查看该图的放大版本。

共提取物去除效率图表；MgSO4 与 PSA、C18、弗罗里硅土；柱状图分析。
图 2：七种分散固相萃取（dSPE）吸附剂组合在六种农业土壤（S1–S6）中实现的共提取物去除效果。共提取物的去除率通过 QuEChERS 提取结合 dSPE 净化后，采用重量法测定。评估了七种吸附剂组合：PSA、C18、镁硅酸盐吸附剂、PSA+C18、PSA+吸附剂、C18+吸附剂，以及 PSA+C18+吸附剂（每种吸附剂各 50 mg，含 150 mg 无水 MgSO4）。去除百分比根据公式 1 相对于未处理提取物进行计算。数值表示每种土壤基质三次重复测定的平均值，误差线表示标准偏差。S1：比利亚维森西奥（梅塔，哥伦比亚）；S2：波哥大平原（昆迪纳马卡，哥伦比亚）；S3：弗洛雷斯塔（博亚卡，哥伦比亚）；S4：瓜斯卡（昆迪纳马卡，哥伦比亚）；S5：圣罗莎-德维特博（博亚卡，哥伦比亚）；S6：拉拉古纳（加那利群岛，西班牙）。每种吸附剂组合上方不同的小写字母表示在随机区组设计（RCBD）下的方差分析（ANOVA）及随后的图基 HSD 检验（p < 0.05）中，处理均值之间存在统计学显著差异。统计比较基于六种土壤基质中的处理均值进行。缩写：PSA = 伯-仲胺；C18 = 十八烷基硅烷。请点击此处查看该图的高清版本。

基质效应分析热图；土壤-分析物相互作用；信号增强/抑制数据。
图3：六种土壤基质（S1–S6）中12种有机磷农药（OPPs）的基质效应（ME%）热图。基质效应（ME）根据公式2计算，为基质与溶剂校准曲线斜率之间的相对差异。正值表示信号增强（红色），负值表示信号抑制（蓝色）。缩写：OPPs = 有机磷农药；IS = 内标物；OM = 有机质。请点击此处查看该图的放大版本。

分析物tR (min)定量离子 (m/z)碰撞能量 (CE, V)定性离子1 (m/z)CE (V)定性离子2 (m/z)CE (V)
甲基毒死蜱11.720288热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。2865286热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。9325286热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。12525
甲基对硫磷11.868263热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。10915109热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。7910263热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。12510
甲基立克松11.915265热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。25015267热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。2655265热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。1255
甲基嘧啶磷12.431290热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。23310305热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。29010290热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。27610
杀螟硫磷12.526277热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。2605277热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。10920125热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。10915
马拉硫磷12.727127热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。995173热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。1275125热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。935
毒死蜱12.976314热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。25815199热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。17115197热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。9715
苯硫磷13.083278热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。10920278热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。16920278热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。24510
乙基嘧啶磷13.571333热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。16825333热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。31810318热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。18010
甲基对氧磷14.856145热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。8510145热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。5815145热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。9310
苯胺磷15.519303热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。28810303热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。15420303热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。21710
乙硫磷16.148153热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。12510153热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。1255231热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。1535
氯吡硫磷-d10（内标）12.862324热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。26025324热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。19525324热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。29210
磷酸三苯酯（内标）18.187326热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。3255326热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。16925326热力学平衡 S=0；P-V-T 相图；熵-体积-温度关系。21525

表1：12种目标有机磷农药、氯吡磷-d10（P-IS）和三苯基磷酸酯（I-IS）在GC-MS/MS分析中的保留时间、定量离子对、定性离子对及碰撞能量。 缩写：GC-MS/MS = 气相色谱-串联质谱法；OPPs = 有机磷农药；P-IS = 操作内标；I-IS = 进样内标；tR = 保留时间；CE (V) = 碰撞能量（伏特）；m/z = 质荷比。请点击此处下载该表格。

土壤来源pH 土壤:H2O (1:2)有机质 (%)黏粒 (%)质地分类
S1Villavicencio (Meta, Colombia)5.510.1848.5黏土
S2Sabana Bogotá (Cundinamarca, Colombia)4.671.0437.4壤质黏土
S3Floresta (Boyacá, Colombia)5.531.7128.2壤质黏土
S4Guasca (Cundinamarca, Colombia)4.896.4622.9砂质壤质黏土
S5Santa Rosa de Viterbo (Boyacá, Colombia)4.762.7427.5砂质壤质黏土
S6La Laguna (Canarias, España)7.311.2739.6壤质黏土

表2：用于方法评价的六种农业土壤（S1–S6）的来源及理化性质 数据包括 pH 值（土:水）2O，1:2）、有机质含量（瓦克利-布莱克法）、黏粒含量（布尤科斯法）和质地类型。选择这些性质多样的土壤是为了确保方法评估时涵盖广泛的理化条件。 请点击此处下载此表格。

分析物样本范围（µg/kg)b ± sb·t(0.05;7)a ± sa·t(0.05;7)sy/xR²ME (%)
毒死蜱甲酯土壤 15–6001.50·10⁻² ± 1.75·10⁻⁴2.39·10⁻² ± 5.02·10⁻²3.61·10⁻²0.9999-22
土壤 25–6001.68·10⁻² ± 3.21·10⁻⁴8.31·10⁻³ ± 9.20·10⁻²6.62·10⁻²0.9997-13
土壤 35–6001.83·10⁻² ± 5.62·10⁻⁴−6.60·10⁻² ± 1.61·10⁻¹1.26·10⁻¹0.9991-5
土壤 45–6001.72·10⁻² ± 1.59·10⁻⁴−2.40·10⁻² ± 4.56·10⁻²3.54·10⁻²0.9999-11
土壤 55–6001.66·10⁻² ± 9.51·10⁻⁴−6.65·10⁻² ± 2.71·10⁻¹2.09·10⁻¹0.9975-14
土壤 65–6001.62·10⁻² ± 2.28·10⁻⁴1.15·10⁻² ± 6.52·10⁻²4.99·10⁻²0.9998-16
溶剂5–6001.93·10⁻² ± 1.19·10⁻³−1.23·10⁻¹ ± 3.41·10⁻¹2.46·10⁻¹0.9971—
对硫磷甲酯土壤 15–6003.80·10⁻³ ± 1.42·10⁻⁴−3.10·10⁻² ± 4.05·10⁻²2.92·10⁻²0.9989-44
土壤 25–6005.16·10⁻³ ± 1.70·10⁻⁴−3.24·10⁻² ± 4.86·10⁻²3.50·10⁻²0.9992-24
土壤 35–6005.27·10⁻³ ± 1.76·10⁻⁴−1.93·10⁻² ± 5.02·10⁻²3.93·10⁻²0.9990-22
土壤 45–6005.77·10⁻³ ± 1.00·10⁻⁴−3.06·10⁻² ± 2.87·10⁻²2.23·10⁻²0.9997-15
土壤 55–6005.80·10⁻³ ± 3.16·10⁻⁴−5.68·10⁻² ± 9.00·10⁻²6.96·10⁻²0.9978-15
土壤 65–6005.45·10⁻³ ± 1.46·10⁻⁴−2.40·10⁻² ± 4.18·10⁻²3.20·10⁻²0.9994-20
溶剂5–6006.80·10⁻³ ± 4.74·10⁻⁴−7.73·10⁻² ± 1.36·10⁻¹9.76·10⁻²0.9963—
Tolclofos-methyl土壤 15–6001.78·10⁻² ± 2.78·10⁻⁴−4.35·10⁻⁴ ± 7.94·10⁻²5.72·10⁻²0.9998-17
土壤 25–6001.90·10⁻² ± 2.25·10⁻⁴1.40·10⁻² ± 6.44·10⁻²4.64·10⁻²0.9999-12
土壤 35–6002.10·10⁻² ± 2.15·10⁻⁴−4.10·10⁻³ ± 6.15·10⁻²4.81·10⁻²0.9999-3
土壤 45–6001.97·10⁻² ± 3.08·10⁻⁴3.68·10⁻² ± 8.82·10⁻²6.85·10⁻²0.9998-9
土壤 55–6001.97·10⁻² ± 1.01·10⁻³−1.08·10⁻¹ ± 2.88·10⁻¹2.23·10⁻¹0.9980-9
土壤 65–6001.95·10⁻² ± 1.68·10⁻⁴7.35·10⁻³ ± 4.80·10⁻²3.67·10⁻²0.9999-10
溶剂5–6002.16·10⁻² ± 9.90·10⁻⁴−9.16·10⁻² ± 2.83·10⁻¹2.04·10⁻¹0.9984—
毒死蜱-甲基土壤 15–6006.48·10⁻³ ± 1.09·10⁻⁴−3.28·10⁻² ± 3.11·10⁻²2.24·10⁻²0.9998-19
土壤 25–6007.41·10⁻³ ± 6.28·10⁻⁵−2.13·10⁻² ± 1.80·10⁻²1.30·10⁻²0.9999-7
土壤 35–6008.00·10⁻³ ± 1.29·10⁻⁴−1.76·10⁻² ± 3.68·10⁻²2.88·10⁻²0.99981
土壤 45–6007.80·10⁻³ ± 1.52·10⁻⁴−5.27·10⁻³ ± 4.36·10⁻²3.38·10⁻²0.9997-2
土壤 55–6007.33·10⁻³ ± 3.71·10⁻⁴−6.17·10⁻² ± 1.06·10⁻¹8.16·10⁻²0.9981-8
土壤 65–6007.42·10⁻³ ± 8.58·10⁻⁵−2.18·10⁻² ± 2.46·10⁻²1.88·10⁻²0.9999-7
溶剂5–6007.96·10⁻³ ± 4.79·10⁻⁴−6.77·10⁻² ± 1.37·10⁻¹9.88·10⁻²0.9972—
芬硫磷土壤 15–6004.65·10⁻³ ± 2.84·10⁻⁴−4.91·10⁻² ± 8.12·10⁻²5.85·10⁻²0.9971-40
土壤 25–6006.34·10⁻³ ± 2.12·10⁻⁴−5.64·10⁻² ± 6.06·10⁻²4.36·10⁻²0.9991-18
土壤 35–6006.43·10⁻³ ± 2.20·10⁻⁴−2.81·10⁻² ± 6.31·10⁻²4.94·10⁻²0.9989-17
土壤 45–6007.41·10⁻³ ± 1.83·10⁻⁴−5.38·10⁻² ± 5.23·10⁻²4.07·10⁻²0.9995-4
土壤 55–6006.84·10⁻³ ± 4.22·10⁻⁴−8.07×10⁻² ± 1.20×10⁻¹9.28×10⁻²0.9971-11
土壤 65–6006.50·10⁻³ ± 1.48·10⁻⁴−5.02·10⁻² ± 4.24·10⁻²3.25·10⁻²0.9995-16
溶剂5–6007.71·10⁻³ ± 7.02·10⁻⁴−1.06·10⁻¹ ± 2.01·10⁻¹1.45·10⁻¹0.9937—
马拉硫磷土壤 15–6001.20·10⁻² ± 4.06·10⁻⁴−4.45·10⁻² ± 1.16·10⁻¹8.37·10⁻²0.9991-24
土壤 25–6001.78·10⁻² ± 2.03·10⁻⁴−4.55·10⁻² ± 5.81·10⁻²4.19·10⁻²0.999912
土壤 35–6001.67·10⁻² ± 1.44·10⁻³1.00·10⁻¹ ± 4.11·10⁻¹3.21·10⁻¹0.99335
土壤 45–6001.83·10⁻² ± 1.44·10⁻⁴−2.48·10⁻² ± 4.12·10⁻²3.20·10⁻²0.999916
土壤 55–6001.58·10⁻² ± 8.21·10⁻⁴−9.07·10⁻² ± 2.33·10⁻¹1.81·10⁻¹0.99800
土壤 65–6001.69·10⁻² ± 2.54·10⁻⁴−2.97·10⁻² ± 7.28·10⁻²5.57·10⁻²0.99987
溶剂5–6001.58·10⁻² ± 7.45·10⁻⁴−8.76·10⁻² ± 2.13·10⁻¹1.53·10⁻¹0.9983—
毒死蜱土壤 15–6001.03·10⁻² ± 1.59·10⁻⁴−1.62·10⁻² ± 4.54·10⁻²3.27·10⁻²0.9998-21
土壤 25–6001.15·10⁻² ± 1.96·10⁻⁴4.71·10⁻¹ ± 5.62·10⁻²4.04·10⁻²0.9998-12
土壤 35–6001.26·10⁻² ± 9.94·10⁻⁵−1.12·10⁻² ± 2.84·10⁻²2.23·10⁻²0.9999-3
土壤 45–6001.24·10⁻² ± 1.76·10⁻⁴−1.44·10⁻⁴ ± 5.04·10⁻²3.92·10⁻²0.9998-5
土壤 55–6001.16·10⁻² ± 6.33·10⁻⁴−8.42·10⁻² ± 1.80·10⁻¹1.39·10⁻¹0.9977-11
土壤 65–6001.14·10⁻² ± 2.29·10⁻⁴7.10·10⁻⁴ ± 6.57·10⁻²5.02·10⁻²0.9996-12
溶剂5–6001.30·10⁻² ± 5.48·10⁻⁴−7.41·10⁻² ± 1.57·10⁻¹1.13·10⁻¹0.9986—
Fenthion土壤 15–6001.71·10⁻² ± 3.38·10⁻⁴−3.26·10⁻² ± 9.68·10⁻²6.97·10⁻²0.9997-16
土壤 25–6001.88·10⁻² ± 1.89·10⁻⁴−2.84·10⁻² ± 5.40·10⁻²3.89·10⁻²0.9999-8
土壤 35–6002.01·10⁻² ± 4.45·10⁻⁴−1.38·10⁻² ± 1.27·10⁻¹9.95·10⁻²0.9996-2
土壤 45–6001.96·10⁻² ± 2.89·10⁻⁴−8.63·10⁻⁴ ± 8.27·10⁻²6.42·10⁻²0.9998-4
土壤 55–6001.89·10⁻² ± 9.10·10⁻⁴−1.33·10⁻¹ ± 2.59·10⁻¹2.00·10⁻¹0.9983-7
土壤 65–6001.84·10⁻² ± 1.16·10⁻⁴−4.97·10⁻² ± 3.31·10⁻²2.54·10⁻²0.9999-10
溶剂5–6002.05·10⁻² ± 9.70·10⁻⁴−1.27·10⁻¹ ± 2.78·10⁻¹2.00·10⁻¹0.9983—
Pirimiphos-ethyl土壤 15–6003.30·10⁻³ ± 6.51·10⁻⁵−2.54·10⁻² ± 1.86·10⁻²1.34·10⁻²0.9997-3
土壤 25–6003.30·10⁻³ ± 3.66·10⁻⁵−5.05·10⁻³ ± 1.05·10⁻²7.55·10⁻³0.9999-3
土壤 35–6002.80·10⁻³ ± 1.78·10⁻⁴1.98·10⁻³ ± 5.10·10⁻²3.99·10⁻²0.9963-17
土壤 45–6002.64·10⁻³ ± 5.18·10⁻⁵2.01·10⁻³ ± 1.48·10⁻²1.15·10⁻²0.9997-22
土壤 55–6001.36·10⁻³ ± 6.77·10⁻⁵4.60·10⁻⁴ ± 1.93·10⁻²1.49·10⁻²0.9981-60
土壤 65–6002.92·10⁻³ ± 1.23·10⁻⁴−9.09×10⁻³ ± 3.51×10⁻²2.69·10⁻²0.9985-14
溶剂5–6003.39·10⁻³ ± 1.46·10⁻⁴−2.62·10⁻² ± 4.18·10⁻²3.01·10⁻²0.9986—
Methidathion土壤 15–6002.12·10⁻² ± 7.46·10⁻⁴−9.50·10⁻² ± 2.13·10⁻¹1.54·10⁻¹0.9990-34
土壤 25–6002.59·10⁻² ± 5.46·10⁻⁴−1.20·10⁻¹ ± 1.56·10⁻¹1.12·10⁻¹0.9997-19
土壤 35–6002.33·10⁻² ± 1.54·10⁻³6.34·10⁻² ± 4.41·10⁻¹3.45·10⁻¹0.9961-27
土壤 45–6002.51·10⁻² ± 3.38·10⁻⁴−5.47·10⁻² ± 9.66·10⁻²7.51·10⁻²0.9998-22
土壤 55–6002.59·10⁻² ± 1.32·10⁻³−2.06·10⁻¹ ± 3.75·10⁻¹2.90·10⁻¹0.9980-19
土壤 65–6002.27·10⁻² ± 3.71·10⁻⁴−6.62·10⁻² ± 1.06·10⁻¹8.13·10⁻²0.9998-29
溶剂5–6003.21·10⁻² ± 1.75·10⁻³−2.83·10⁻¹ ± 5.00·10⁻¹3.60·10⁻¹0.9977—
芬胺磷土壤 15–6002.36·10⁻³ ± 2.87·10⁻⁴−4.42·10⁻² ± 8.20·10⁻²5.91·10⁻²0.98888
土壤 25–6003.47·10⁻³ ± 1.21·10⁻⁴−2.82·10⁻² ± 3.46·10⁻²2.49·10⁻²0.999158
土壤 35–6001.89·10⁻³ ± 4.02·10⁻⁴9.58·10⁻³ ± 1.15·10⁻¹8.99·10⁻²0.9606-14
土壤 45–6002.63·10⁻³ ± 7.66·10⁻⁵−2.51·10⁻² ± 2.19·10⁻²1.70·10⁻²0.999220
土壤 55–6002.95·10⁻³ ± 1.91·10⁻⁴−3.58·10⁻² ± 5.43·10⁻²4.20·10⁻²0.996935
土壤 65–6003.09·10⁻³ ± 5.98·10⁻⁵−2.12·10⁻² ± 1.71·10⁻²1.31·10⁻²0.999741
溶剂5–6002.19·10⁻³ ± 2.87·10⁻⁴−4.33·10⁻² ± 8.20·10⁻²5.91·10⁻²0.9871—
乙硫磷土壤 15–6005.02·10⁻³ ± 1.00·10⁻⁴−1.16·10⁻² ± 2.87·10⁻²2.07·10⁻²0.9997-3
土壤 25–6005.07·10⁻³ ± 2.15·10⁻⁴−1.06·10⁻² ± 6.16·10⁻²4.43·10⁻²0.9986-2
土壤 35–6004.58·10⁻³ ± 2.21·10⁻⁴9.11×10⁻⁴ ± 6.32×10⁻²4.95·10⁻²0.9979-12
土壤 45–6005.07·10⁻³ ± 7.18·10⁻⁵−1.21·10⁻² ± 2.05·10⁻²1.60·10⁻²0.9998-2
土壤 55–6005.00·10⁻³ ± 2.32·10⁻⁴−2.72·10⁻² ± 6.61·10⁻²5.11·10⁻²0.9984-3
土壤 65–6004.73·10⁻³ ± 8.29·10⁻⁵−6.89·10⁻³ ± 2.37·10⁻²1.81·10⁻²0.9997-9
溶剂5–6005.18·10⁻³ ± 2.24·10⁻⁴−2.80·10⁻² ± 6.40·10⁻²4.61·10⁻²0.9986—

表3：六种农业土壤中12种目标有机磷农药的基质匹配校准参数及基质效应。缩写：OPPs = 有机磷农药；b = 斜率；sb = 斜率的标准偏差；a = 截距；sa = 截距的标准偏差；R2 = 决定系数；sy/x = 估计值的标准偏差；ME = 基质效应。请点击此处下载该表格。

分析物S1S2S3S4S5S6
50 µg/kg200 µg/kg400 µg/kg50 µg/kg200 µg/kg400 µg/kg50 µg/kg200 µg/kg400 µg/kg50 µg/kg200 µg/kg400 µg/kg50 µg/kg200 µg/kg400 µg/kg50 µg/kg200 µg/kg400 µg/kg
毒死蜱甲酯106 (4)102 (2)103 (1)110 (17)99 (2)101 (2)105 (5)104 (2)110 (10)105 (4)98 (3)100 (4)107 (4)107 (3)100 (4)114 (4)102 (3)114 (4)
甲基对硫磷96 (3)96 (0)99 (1)97 (17)92 (3)97 (2)116 (4)104 (6)121 (5)103 (6)87 (4)95 (6)117 (6)110 (4)107 (6)107 (6)100 (4)108 (6)
甲基立克松113 (3)107 (2)104 (1)110 (15)100 (2)105 (3)101 (6)97 (2)104 (10)100 (7)98 (3)102 (2)106 (7)104 (3)101 (2)110 (7)103 (3)108 (2)
甲基嘧啶磷78 (12)79 (3)89 (2)106 (22)95 (1)99 (3)102 (7)97 (3)104 (9)101 (5)97 (2)100 (3)104 (5)101 (2)98 (3)113 (5)102 (2)104 (3)
杀螟硫磷91 (4)90 (2)98 (2)104 (25)90 (3)95 (2)116 (5)105 (4)118 (5)101 (6)90 (3)96 (7)111 (6)107 (3)103 (7)118 (6)101 (3)103 (7)
马拉硫磷89 (3)81 (1)87 (4)108 (18)90 (2)92 (2)118 (7)110 (4)119 (5)106 (5)96 (4)97 (5)122 (5)110 (4)102 (5)122 (5)102 (4)103 (5)
毒死蜱97 (4)96 (2)97 (1)160 (13)117 (5)112 (4)97 (6)95 (3)103 (10)102 (6)95 (2)98 (4)105 (6)98 (2)96 (4)108 (6)97 (2)103 (4)
苯硫磷101 (2)99 (1)98 (2)99 (3)98 (2)103 (2)100 (7)101 (3)106 (8)102 (6)94 (2)97 (4)104 (6)100 (2)100 (4)110 (6)100 (2)104 (4)
乙基嘧啶磷63 (14)66 (5)85 (2)100 (21)93 (3)101 (3)70 (12)78 (3)93 (8)105 (9)104 (8)108 (7)113 (9)103 (8)103 (7)55 (9)33 (8)34 (7)
甲基对氧磷92 (3)80 (16)91 (3)103 (16)87 (2)90 (2)125 (8)113 (5)125 (5)90 (12)85 (5)92 (8)97 (12)97 (5)97 (8)113 (12)100 (5)104 (8)
苯胺磷5 (38)1 (38)3 (52)58 (18)58 (8)56 (6)140 (16)117 (3)126 (2)65 (15)50 (19)40 (20)82 (15)62 (19)69 (20)88 (15)70 (19)70 (20)
乙硫磷59 (15)42 (11)59 (15)83 (12)82 (3)87 (3)93 (11)97 (4)103 (7)80 (10)78 (6)81 (4)83 (10)77 (6)87 (4)96 (10)87 (6)89 (4)

表4：12种目标有机磷农药（OPPs）在六种农业土壤（S1–S6）中三个加标水平下的平均回收率（%）和相对标准偏差（RSD，%，括号内）。 回收率实验在50、200和400 µg/kg三个浓度水平下进行（每水平n = 5），以内标氯吡硫磷-d10（chlorpyrifos-methyl-d10）作为过程内标（P-IS）。农药加标溶液和P-IS溶液均在提取前加入。根据SANTE/2020/12830（第2版）的性能标准，可接受的回收率范围为70%至120%，RSD ≤20%。S1：Villavicencio（Meta，哥伦比亚）；S2：Sabana Bogotá（Cundinamarca，哥伦比亚）；S3：Floresta（Boyacá，哥伦比亚）；S4：Guasca（Cundinamarca，哥伦比亚）；S5：Santa Rosa de Viterbo（Boyacá，哥伦比亚）；S6：La Laguna（Canarias，西班牙）。缩写：RSD = 相对标准偏差；OPPs = 有机磷农药；P-IS = 过程内标。 请点击此处下载该表格。

讨论

由于土壤理化性质的高度变异性以及由此导致的共提取物组成的差异，土壤中农药残留的测定在分析上仍具有挑战性4,5,6,14,17,18,19,20,21。尽管基于QuEChERS的方法已广泛应用于食品和植物基质，但针对具有不同土壤特性的农业土壤，系统优化分散固相萃取（dSPE）净化步骤的研究仍较少4。在本研究中，采用六种农业土壤（代表不同的土壤环境条件）评估了七种dSPE吸附剂组合。结果表明，净化步骤的组成显著影响共提取基质成分的去除效果。尽管以共提取物的去除作为与分析物无关的指标来筛选最有效的dSPE组合，但随后仍通过基质效应（ME）评估和方法学验证对优化后的净化程序进行了分析性能评价。通过确定优化的dSPE组合，并结合分析物保护剂、氘代内标（P-IS）、基质匹配校准，以及依据SANTE/2020/12830（Rev.2）指南进行的方法验证，本方案为在具有不同土壤特性的农业土壤中同时测定有机磷农药（OPPs）提供了一套完整、实用且可靠的分析流程。该方案并非针对单一土壤基质的优化，而是旨在为常规环境实验室提供一种稳健且易于转移的方法学体系。

PSA+C18+吸附剂组合的优异性能可归因于三种吸附剂所提供的互补性保留机制。PSA主要通过弱阴离子交换作用去除酸性极性共提取物，而C18则通过疏水分配作用保留非极性化合物12,13。弗罗里硅土（Florisil）是一种硅酸镁吸附剂，可通过氢键、偶极-偶极作用以及路易斯酸-碱相互作用，进一步保留极性和中等极性基质组分15,16。实验结果支持这种互补行为：单独使用该吸附剂时，其平均共提取物去除率高于单独使用PSA或C18。此外，将该吸附剂添加至仅含PSA或仅含C18的体系中，平均净化效率仅发生微小变化；而将其引入PSA+C18组合后，在所评估的七种dSPE配置中实现了最高的总体共提取物去除率。这一趋势更符合该吸附剂对PSA或C18未能有效去除的基质组分提供了互补性保留作用，而非仅仅作为额外的吸附剂质量发挥作用。这种互补性在农业土壤中尤为重要，因为土壤中有机质含量、矿物组成和质地的差异会导致共提取物谱图高度复杂和异质化。

由于本研究的目的是建立一种适用于具有不同理化特性的农业土壤的单一净化方案，最终的吸附剂选择综合考虑了所评估净化方案之间的统计学比较结果以及三种吸附剂互补保留机制所提供的分析依据。在所评估的分散固相萃取（dSPE）方案中，MgSO4+PSA+C18+Adsorbent 组合对基质共提物的平均总体去除效果最佳，同时对基质共提物的理化性质覆盖范围最广。因此，选择该组合用于后续的方法学验证。

基质效应（MEs）仍然是气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS）测定农药残留时不确定度的主要来源之一，尤其是在土壤等非均质基质中尤为显著4,5。尽管本研究中观察到的主要现象是信号抑制，但大多数分析物的平均基质效应值处于通常认为的轻度至中度范围内（分别为−20%至+20%和−20%至−50%）14,28。该结果与进入色谱系统的共提取物负荷有效降低的情况一致。然而，仍观察到因分析物而异的变异性。例如，甲基对硫磷、甲基对氧磷和乙基嘧啶磷表现出最强的平均信号抑制，而苯线磷则呈现信号增强。GC-MS/MS中的基质效应本质上具有化合物依赖性，源于分析物、残留基质组分与进样系统及色谱路径中活性位点之间的相互作用。因此，残留基质组分可能根据各分析物的理化性质及其对表面相互作用的敏感性，导致检测器响应降低或增强。在所评估的有机磷农药（OPPs）中观察到的相反响应行为，主要反映了分析物依赖性行为叠加在不同土壤基质组成差异上的结果。除了采用分散固相萃取（dSPE）净化外，本分析流程还引入了一种此前报道过的分析物保护剂混合物，该混合物可减少分析物与GC系统中活性位点的相互作用，并改善农药残留分析的色谱性能28,29。尽管采取了上述措施，分析物特异性的基质效应依然存在，这凸显了土壤基质的复杂性，并支持在基质组成不同的土壤中对有机磷农药进行准确定量时采用基质匹配校准法。

加标回收实验表明，该优化方法在多种农业土壤条件下，对大多数目标有机磷农药（OPPs）均能实现准确且精密的定量。大部分分析物-土壤组合满足SANTE/2020/12830（Rev.2）的接受标准11，回收率在70%至120%之间，相对标准偏差（RSD）低于20%。然而，少数分析物-土壤组合的回收率偏离了推荐范围。最显著的偏差出现在芬普尼（fenamiphos）、乙基嘧啶磷（pirimiphos-ethyl）和乙硫磷（ethion）中，这些化合物在特定土壤基质中表现出较低的回收率。此外，毒死蜱（chlorpyrifos）、甲基对硫磷（parathion-methyl）、马拉硫磷（malathion）和甲基对氧磷（methidathion）在个别加标水平下也出现了一些孤立的偏差，主要表现为回收率略高于上限接受值。由于这些偏差并未在所有土壤基质中一致出现，其行为可能与化合物依赖性特征及基质效应（MEs）共同相关。在S1土壤中观察到的偏差数量最多，该土壤在所评估的基质中黏粒含量最高（48.5%），表明土壤理化特性可能影响了某些分析物的提取效率。黏土矿物提供了大量吸附位点，可通过表面相互作用滞留农药分子，从而降低其在提取过程中的解吸程度。这些相互作用的程度还取决于分析物的理化性质，包括其对矿物表面的亲和力。然而，并非所有富黏土土壤均表现出类似规律，说明单一土壤参数无法完全解释所观察到的偏差。此外，由于基于吸附剂的净化步骤在大多数分析物-土壤组合中均表现出良好性能，未发现净化步骤导致系统性损失的证据。尽管在吸附剂优化过程中未单独评估吸附剂对分析物保留的贡献，但优化方法获得的满意回收率表明，该吸附剂的使用并未影响分析物的测定。总体而言，这些结果证明了所提出方法的适用性，同时强调了分析物-基质相互作用对特定化合物检测性能的影响。

尽管该方法在所评估的六种农业土壤中表现出令人满意的性能，但其在具有极端性质的土壤中的适用性仍有待验证，例如盐渍土壤、泥炭土壤、有机质含量极高的土壤、强碱性土壤或富含碳质材料的基质。此外，本研究的验证实验采用的是添加标准物质的农业土壤，因此该方法对实际受污染田间样品的适用性仍需进一步确认。而且，由于该方法仅针对有机磷农药（OPPs）进行开发和验证，不能推断其适用于其他类别的农药。尽管存在这些局限性，本方案仍为农业土壤中有机磷农药残留的测定提供了一种标准化的方法，可用于环境监测项目、农药归趋与迁移研究、风险评估以及监管监测活动。未来的研究应评估优化后的净化策略向其他类型土壤及其他农药类别的可转移性，并探索进一步改进方法，以提高在黏土含量较高的基质中提取效率较低的化合物的回收率。

总体而言，本研究提出的方案将优化的分散固相萃取净化、基质匹配校准、内标校正以及分析物保护剂整合为一个经过验证的单一方法，用于同时测定农业土壤中的有机磷农药。通过对不同理化性质土壤中吸附剂组合的系统性评估，为选择能够最大限度降低基质效应同时保持良好分析性能的净化条件提供了实用指导。因此，该方案提供了一种可重复的方法，可用于支持具有不同土壤特性的农业土壤中环境监测、农药归趋研究及常规残留检测。

披露

在本工作的准备过程中，作者使用了Claude（Anthropic）的免费版本协助设计图3的图形布局，并使用了ChatGPT（GPT-5.5，OpenAI）的免费版本协助进行语法和拼写修改。在使用这些工具后，作者根据需要对所有内容进行了仔细审阅和编辑。所有科学内容、数据、分析和结论均由作者生成、验证和确认，作者对已发表文章的准确性和完整性承担全部责任。

致谢

作者衷心感谢 EAN 大学及其研究与技术转移管理办公室对本研究的支持。作者还感谢 EAN 大学实验室提供了开展本工作所需的分析设施和技术资源，包括在整个研究过程中使用的 GC-MS/MS 仪器。本研究由哥伦比亚波哥大 EAN 大学研究与技术转移管理办公室资助。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
3-乙氧基-1,2-丙二醇（乙基甘油）Sigma Aldrich260428-1G
乙酸Sigma Aldrich695092
乙腈默克1006652500
AOAC 20i/s 自动进样器岛津221-723115-58
平衡OHAUSPA224
C18Sigma Aldrich52600-U
离心管，2 mLEppendorf4610-1815
50 mL 离心管巢602002
Centrifuge Z206AMERMLE6019500118
色谱柱 SH-Rxi-5sil MS，30 m × 0.25 mm 0.25 µm岛津221-75954-30
容器，带盖，棕色玻璃，1000 mLSigma AldrichZ674176
干燥器Simax415262302
Dispensette 5-50 mLBRAND4600361
D-山梨醇Sigma Aldrich240850-5G
乙酸乙酯Merk1313181212
弗洛里硅土 &小于200目，细粉Sigma Aldrich288705-50G
甲酸默克1002641000
GCMS-TQ8040Shimadzu211552
注射器ShimadzuLC2213461800
L-古洛糖酸 γ-内酯Sigma Aldrich310301-5G
林纳无分流Shimadzu221-4887-02
硫酸镁（无水）Sigma AldrichM7506-2KG
甲醇Panreac131091.12.12
Milli-Q超纯水（1型）MilliporeF4H4783518
移液器吸头 10 - 100 µLBiologix200010
移液器吸头 100 - 1000 µL品牌541287
移液器吸头 20 - 200 µL品牌732028
移液管 巴斯德NORMAX5426023
Pippette Transferpette S 可调式 10 - 100 µL品牌704774
Pippette Transferpette S 可调式 100 - 1000 µL品牌704780
Pippette Transferpette S 可调式 20 - 200 µLSCILOGEX712111099999
初级-次级胺（PSA）Sigma Aldrich52738-U
冰箱/冰柜HacebNEV ALC 404
莽草酸Sigma AldrichS5375-1G
乙酸钠Sigma Aldrich241245-1KG
软件 GCMSsolution岛津223-18472-92
不锈钢2 mm网筛PinzuarPS33N10
试管，玻璃，10 mLSigma AldrichBR114508
甲苯默克1083252500
三苯基磷酸酯（I-IS）Sigma Aldrich241288-50G
带熔融内插管的小瓶，0.3 mLSigma Aldrich29398-U
15 mL 棕色玻璃螺口小瓶Sigma Aldrich27088-U
10 mL 比色管Sigma AldrichDWK28017-10
涡旋混合Scilogex82120004
农药
毒死蜱Sigma Aldrich45395-100MG2921-88-2
氯吡rifos-甲基Sigma Aldrich45396-250MG5598-13-0
氯吡rifos-甲基-d10（P-IS）Sigma Aldrich90047-5MG285138-81-0
乙硫磷Sigma Aldrich45477-250MG563-12-2
芬胺磷Sigma Aldrich45483-250MG22224-92-6
芬硫磷Sigma Aldrich45487-250MG122-14-5
芬硫磷Sigma Aldrich36552-250MG55-38-9
马拉硫磷Sigma Aldrich36143-100MG121-75-5
甲基对硫磷Sigma Aldrich36158-100MG950-37-8
对硫磷甲酯Sigma Aldrich36187-100MG298-00-0
Pirimiphos-ethylSigma Aldrich45628-250MG23505-41-1
Pirimiphos-methylSigma Aldrich32058-250MG29232-93-7
Tolclofos-methylSigma Aldrich31209-250MG5701804-9

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