《Journal of Chromatography B》：A combined QuEChERS extraction/preconcentration methodology for the precise determination of pesticides in wastewater and sludge matrices
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本研究提出并验证了一种基于柠檬酸盐缓冲QuEChERS（Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe）提取结合旋转蒸发预浓缩（1:8）的前处理 methodology，用于同时测定与水果加工产业废弃物相关的12种农药。
本研究提出并验证了一种基于柠檬酸盐缓冲QuEChERS（Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe）提取结合旋转蒸发预浓缩（1:8）的前处理 methodology，用于同时测定与水果加工产业废弃物相关的12种农药。该分析方法在合成废水与实际污泥基质中进行了系统验证，定量限（limit of quantification, LOQ）设定为0.001 mg/L（原始样品浓度），检测限（limit of detection, LOD）在废水中为0.7–3.6×10?? mg/L，在污泥中为1.1–7.3×10?? mg/L。方法验证依照SANTE 11312/2021指南执行，评估了选择性、线性、基质效应、精密度（重复性与再现性）及准确度。大部分目标农药的回收率在废水基质中为73–107%，在污泥基质中为80–111%，相对标准偏差（relative standard deviation, RSD）在多数情况下≤20%。基质效应通过程序校准（procedural calibration）方法得以补偿，约42%的待测物/基质组合表现出中至强基质效应，因此推荐采用基质匹配校准曲线进行定量。与以往仅针对单一基质的研究相比，本研究的主要贡献在于在统一的分析框架内，对废水与污泥两种结构性质不同的基质采用了同一套QuEChERS协议进行联合验证，并开展了为期两个月的再现性实验以证明方法的稳健性。初步应用实验在实验室规模的序批式反应器（sequencing batch reactor, SBR）系统中成功检测并定量了添加浓度为0.01 mg/L的啶虫脒（acetamiprid），证实该方法适用于复杂实际样品的常规监测。该方法为污水处理厂（wastewater treatment plants, WWTPs）中农药的归趋研究及环境风险评估提供了一种简单、经济且可靠的分析工具。
**论文解读：基于QuEChERS提取与预浓缩的废水和污泥中多种农药同步测定方法的建立与验证**
**一、研究背景与意义**
农药在现代农业中的广泛使用对生态环境和人类健康构成了显著威胁。研究表明，农药暴露与DNA损伤、细胞遗传学损伤、生殖与内分泌干扰以及致癌风险相关。农药可通过地表径流、大气漂移等途径进入水体，进而污染饮用水源并通过食物链传递。欧盟（EU）针对水果和蔬菜设定了0.01 mg/kg的最大残留限量（maximum residue level, MRL），但对污水处理厂（WWTPs）出水中农药的间接排放尚未设定相应的最大排放限值，存在监管空白。近年来，欧盟通过水框架指令下的动态观察清单机制，持续关注农药等水环境风险物质。然而，农药在污水处理系统中的归趋复杂，其在进水、出水及剩余污泥中的分布研究仍显不足。剩余污泥常作为农田土壤改良剂使用，若其中含有农药残留，则可能导致污染物在环境中的二次循环并进入食物链。因此，建立一种能够在复杂基质（废水与污泥）中同步、准确测定多种农药的分析方法，对于环境监测与风险评估具有重要现实意义。
**二、研究目的与主要结论**
本研究旨在开发并验证一种无需固相萃取（solid-phase extraction, SPE）的替代分析方案，即基于柠檬酸盐缓冲QuEChERS提取结合旋转蒸发预浓缩（1:8）的前处理技术，用于同时测定与桃、苹果种植及食品加工产业废水相关的12种农药。该方法的定量限（LOQ）为0.001 mg/L，检测限（LOD）低至0.1 μg/L量级。研究严格遵循SANTE 11312/2021指南对方法进行了全面验证，包括选择性、线性、基质效应、精密度（重复性与再现性）和准确度评估。结果表明，大部分目标农药在两个基质中均获得可接受的回收率（废水73–107%，污泥80–111%）和精密度（RSD≤20%）。基质效应较为显著，约42%的分析物/基质组合表现出中至强基质效应，需采用基质匹配校准程序进行补偿。与以往仅针对单一基质开展的方法研究相比，本研究的核心贡献在于首次在统一的分析框架内，对废水与污泥两种结构性质迥异的基质采用了同一套QuEChERS协议进行联合验证，并通过为期两个月的再现性实验证明了方法的稳健性。初步应用研究在实验室规模序批式反应器（SBR）系统中成功检测并定量了添加浓度为0.01 mg/L的啶虫脒（acetamiprid），证实了该方法对实际复杂样品常规监测的适用性。
**三、主要技术方法**
研究人员采用柠檬酸盐缓冲QuEChERS法对废水及污泥样品进行提取。具体为：取10 mL样品（废水或污泥）置于50 mL离心管中，加入10 mL乙腈（ACN）涡旋混匀，再加入4 g无水硫酸镁（MgSO?）、1 g氯化钠（NaCl）、1 g二水合柠檬酸三钠和0.5 g柠檬酸氢二钠进行液-液分配，离心后取乙腈层上清液1 mL，加入25 mg伯仲胺（primary-secondary amine, PSA）和150 mg MgSO?进行分散固相萃取净化。离心后，取1 mL上清液在40 °C下旋转蒸发至干，用125 μL甲醇复溶，加入含6%甲酸的甲醇溶液增强离子化效率。样品分析采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）系统，配备C18分析柱，以5 μM甲酸铵水溶液和5 μM甲酸铵甲醇溶液为流动相进行梯度洗脱，在电喷雾电离（ESI）正离子模式下，通过选择反应监测（SRM）模式对目标农药进行定性和定量分析。方法验证所用的合成废水基质按既定配方配制，污泥样品采集自希腊北部某市政污水处理厂曝气池。
**四、研究结果**
**4.1 检测限（LOD）与定量限（LOQ）**
研究人员将LOQ设定为0.001 mg/L（原始样品浓度），LOD依据公式LOD=3.3σ/S计算。结果显示，LOD在合成废水中为0.7–3.6×10?? mg/L，在污泥中为1.1–7.3×10?? mg/L。个别农药（如啶酰菌胺BSC、苯线磷FEN、戊唑醇TBZ）在污泥中的LOD较废水中更低。
**4.2 选择性与灵敏度**
通过在超纯水、空白基质样品及LOQ加标基质样品中比较色谱峰，确认在目标化合物保留时间处无基质干扰峰，表明方法选择性良好。加标基质样品在LOQ水平下的信噪比≥3，满足SANTE指南要求，证明方法具备良好的灵敏度。
**4.3 线性**
采用程序校准曲线在6个浓度水平（0.004–1 mg/L，对应提取液浓度）评价线性。污泥基质中R2范围为0.988–0.999，废水中为0.979–0.997，符合SANTE指南中R2>0.98的要求。LOQ对应的提取液浓度为0.008 mg/L，落在线性范围内。
**4.4 基质效应**
通过比较程序校准曲线斜率与基质匹配校准曲线斜率计算相对基质效应（%ME）。研究发现，约42%的分析物/基质组合（10/24）受中至强基质效应影响，其中苯醚甲环唑（DIF）和戊唑醇（TBZ）受影响最显著，且两种基质间的差异最大。因此，研究人员强调对未知样品定量时必须采用基质匹配校准程序以补偿基质效应。
**4.5 准确度与精密度**
在0.001和0.125 mg/L两个加标水平下进行了重复性（n=5）和再现性（n=10，每周一次持续10周）实验。大部分农药回收率在70–120%可接受范围内。然而，BSC、CYP、DIF、FEN和TBZ在两种基质中的回收率均偏低（低浓度水平30–69%），但相应的RSD值多数≤20%，可按SANTE指南进行校正。精密度方面，除废水基质中DIF在高浓度水平的再现性RSD略超20%外，其余均满足要求。
**4.6 不确定度**
依据SANTE指南，研究人员结合重复性/再现性、体积、质量及校准回归残差等不确定度分量计算扩展不确定度（k=2）。除废水基质中DIF在0.125 mg/L时扩展不确定度为60.5%外，其余所有农药在两种基质中的扩展不确定度均低于50%的可接受标准。
**4.7 仪器稳定性**
通过每周重复测定及日常质量控制标准溶液（含氟啶腈、多杀菌素、抗蚜威、抑霉唑、甲胺磷）的连续监测，证实LC-MS/MS系统在约10周的验证周期内保持稳定，未出现明显的灵敏度或保留时间漂移。
**4.8 与已报道方法的比较**
本研究开发的LOQ（1.0 μg/L）高于部分已报道的单基质方法，如?ozowicka等人（0.01 μg/L）和Serasinghe等人（0.2–0.6 μg/L）。这一差异部分归因于仪器灵敏度的差距（本研究采用常规HPLC而非超高效液相色谱UHPLC），以及同时验证两种复杂基质所带来的额外难度。然而，本方法的回收率和精密度与已报道方法处于相同可接受范围，并具备一个独特优势：可在同一分析流程内处理废水和污泥两种基质，填补了现有方法多不涵盖污泥基质或未在同一框架内联合验证的空白。
**五、讨论与结论**
讨论部分强调，尽管本研究实现的LOQ并非同类方法中最低，但该方法的独特价值在于建立了适用于废水与污泥双基质的统一验证协议，并经过了长达两个月的再现性考核，证明了方法的稳健性与可靠性。基质匹配校准曲线的使用可有效补偿离子化相关的基质效应，推荐直接将其用于实际样品定量。初步应用实验在含有合成废水的实验室规模SBR系统中成功检测和定量了添加浓度为0.01 mg/L的啶虫脒，分析结果显示其浓度在六次加标事件中显著降低（约69–99%），提示生物系统可能对该农药的去除有贡献，但机制尚需进一步研究。结论部分翻译如下：根据SANTE 11312/2021指南，柠檬酸盐QuEChERS-LC-MS/MS方法在废水与污泥样品中成功开发和验证。大多数被测农药的回收率令人满意，废水为73–107%，污泥为80–111%。本工作的主要贡献在于对废水与污泥两种基质同时采用了单一的QuEChERS协议进行了联合验证，并辅以为期两个月的再现性评估。根据测定的重复性、再现性和不确定度参数，除苯醚甲环唑（DIF）外，所有农药均通过验证。重要的是，废水和污泥提取物在目标分析物保留时间处均未显示干扰峰。鉴于基质匹配校准曲线可内在补偿离子化相关基质效应，建议直接将其用于实际样品定量，无需额外的基质效应校正因子。总体而言，该分析方法完全满足复杂基质中实际样品常规分析的要求。
