Trace Determination of Pesticides and their Degradation Products in Water (BOOK REPRINT), Volume 19

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出版者:Elsevier Science
作者:Damia Barcelo
出品人:
页数:556
译者:
出版时间:1997-12-29
价格:USD 280.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780444818423
丛书系列:
图书标签:
  • Pesticides
  • Water Analysis
  • Trace Analysis
  • Degradation Products
  • Analytical Chemistry
  • Instrumentation
  • Techniques
  • Environmental Monitoring
  • Chromatography
  • Mass Spectrometry
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具体描述

The book covers a critical compilation of analytical methods used for the monitoring of pesticides and their degradation products in water. It contains up-to-date material and is the direct result of the authors' experience in the field of pesticide analysis. The book is structured in six chapters, starting from general aspects of pesticides like usage, physicochemical parameters and occurrence in the environment. A second chapter is devoted to sampling from water matrices, stability methods of pesticides in water and quality assurance issues. The general chromatographic methods for pesticides are reported, including the newly developed electrophoresis methods and GC-MS and LC-MS confirmatory analytical methods. Sample preparation methodologies, including off-line and on-line techniques are described in the next two chapters, with a comprehensive list of examples of pesticides and many metabolites, including the use of different GC-methods and LC-methods. The final chapter is devoted to the development of biological techniques, immunoassays and biosensors, for the trace determination of pesticides in water samples. The book answers one of the key problems in pesticide analysis: the diversity of chemical functional groups, with varying polarity and physicochemical properties. Pesticides and their metabolites have received particular attention during the last few years in environmental trace-organic analysis. For instance, in the case of groundwater, the use of pesticides has become a cause for concern. Under the right conditions, pesticides, such as fertilizer nitrogen, can move through the soil into groundwater, a phenomenon once thought improbable. The movement of agrochemicals in surface water flow can be, in some instances, a major problem, specially in the case of water soluble pesticides that are generally transported to estuarine and coastal waters. Estuarine waters feature gradients of both pollutant concentrations and physicochemical characteristics such as salinity, turbidity and pH, and all these parameters must be carefully considered when developing methods of analysis for trace organics in estuarine waters. One of the key parameters in analytical determination is the environmental sampling. Different protocols and devices are needed for sampling sea-water samples - usually using large sample volumes of more than 50 litres either with LLE or SPE, with the problems encountered due to dissolved and particulate matter - which is different from drinking water and well water sampling. The representativeness of the sampling is also of concern.The sample preparation of organic compounds from water matrices has been recognized to be a bottleneck and it has been traditionally neglected in the literature. We should comment following R.W. Frie's ideas - that the most sophisticated hardware is useless if the chemistry in the protocol does not work. During the last few years new adsorbents have appeared - carbon type, polymeric sorbents with high capacity and immunosorbents - which can more efficiently trap the more polar compounds. The development of advanced automation methods based, usually on solid phase extraction techniques - PROSPEKT, OSP-2 and ASPEC XL - are examples of commercially available equipment that are of growing importance. These systems are generally coupled to LC and GC techniques. Sampling and sample handling can not be regarded as separate techniques in the analytical process and both should be integrated into the whole analytical determination. For this reason, validation and confirmation methods, such as mass spectrometry, either GC-MS and/or LC-MS, are needed. These serve to check the quality assurance of the developed method. The discussion between multiscreening versus specific methods of analysis and the influence of the matrix (ground, surface and estuarine-water), is also a point of concern due to the diversity of chemical classes within the compounds of study. Finally the use of rapid methods of analysis, which refer basically to biological techniques, biosensors and immunoassays are also of growing interest for the determination of pesticides in environmental matrices. The rapid development of these techniques, being more sensitive and that can work at different pH and drastic environmental conditions, like very different pH and salinity values, makes that these methods are very useful and complementary to conventional GC and/or LC techniques for the determination of pesticides.

《水体中农药及其降解产物的痕量测定》是一部详尽的科学专著,深入探讨了在水环境中精确检测痕量农药及其降解产物的复杂挑战与前沿技术。本书凝聚了分析化学领域多位专家的智慧结晶,旨在为研究人员、环境监测者、食品安全专家以及相关政策制定者提供一套全面、实用、具有指导意义的技术框架。 本书的撰写初衷源于日益严峻的水体污染问题。随着全球农业生产的现代化,农药的使用量不断攀升,尽管它们在提高作物产量方面发挥了重要作用,但其在水体中的残留以及可能产生的降解产物,对人类健康和生态环境构成了潜在威胁。这些物质即使以极低的浓度存在,也可能通过饮用水、食物链等途径对人体产生长期累积效应,引发一系列健康问题。同时,水体中农药及其代谢物的存在,也极大地影响着水生生物的多样性和生态系统的稳定性。因此,开发和应用灵敏、准确、高效的痕量分析技术,对于有效评估和控制水体污染、保障饮水安全、维护生态平衡至关重要。 《水体中农药及其降解产物的痕量测定》正是在这样的背景下应运而生。它并非仅仅罗列分析方法,而是从根本上剖析了痕量分析的核心问题:如何从复杂的基质(即水样)中,将目标化合物(农药及其降解产物)分离、富集,并最终进行灵敏检测。本书的结构设计严谨,逻辑清晰,从基础理论到具体应用,层层递进,确保读者能够循序渐进地掌握相关知识。 第一部分:基础理论与前处理技术 本书的开篇,深入浅出地介绍了痕量分析的基本原理,包括检测限(LOD)、定量限(LOQ)、信噪比(S/N)等关键概念,以及它们在实际分析中的意义。紧接着,作者们着重阐述了水样前处理的重要性。水样往往含有大量干扰性物质,如腐殖质、溶解性有机物、无机盐等,这些成分的存在极大地降低了分析的灵敏度和准确性。因此,有效的样品预处理是成功进行痕量分析的第一步,也是至关重要的一步。 本书详细介绍了多种常用的样品预处理技术,并对其优缺点进行了客观的评价。其中包括: 萃取技术: 液-液萃取(LLE): 尽管操作相对简单,但可能存在溶剂消耗大、乳化、以及对极性或非极性化合物的选择性问题。书中会详细讨论不同溶剂的选择、pH值的影响、以及多级萃取策略。 固相萃取(SPE): 作为当前痕量分析中应用最广泛的前处理技术之一,SPE因其高分离效率、低溶剂消耗、易于自动化等优点而备受推崇。本书将详尽介绍不同类型的SPE填料(如反相、正相、离子交换、亲和等),以及根据目标化合物的性质选择合适填料的原则。此外,还将探讨SPE的装填、活化、上样、淋洗和洗脱条件优化,以及固相微萃取(SPME)等衍生技术。 加速溶剂萃取(ASE): 针对一些难溶或低挥发性的化合物,ASE技术利用高温高压的环境,能显著提高萃取效率和缩短萃取时间,本书将对其应用条件进行深入分析。 加速蒸发浓缩: 在萃取完成后,如何有效地浓缩样品,避免目标化合物的损失,也是前处理的关键环节。本书将讨论旋转蒸发、氮吹等常用浓缩技术的原理和操作要点。 分离与净化技术: 液相色谱(LC)的初步分离: 在某些情况下,可能需要利用液相色谱进行初步的馏分收集,以去除大类干扰物。 固相吸附与过滤: 对样品进行过滤以去除悬浮物,或利用特定吸附剂去除某些类型的干扰物,也是常用的净化手段。 本书强调,前处理方法的选择应基于目标农药的理化性质(如极性、挥发性、溶解度)、水样基质的复杂程度以及后续分析仪器的灵敏度。书中提供了大量实例,指导读者如何根据实际情况设计和优化前处理方案,以达到最佳的回收率和最低的背景干扰。 第二部分:分离分析技术 在完成样品前处理后,如何将目标农药及其降解产物与其他共存物质有效分离,是痕量分析的下一个关键步骤。本书深入探讨了多种先进的分离技术,并特别关注其在农药痕量分析中的应用。 色谱分离技术: 气相色谱(GC): 对于挥发性或半挥发性农药及其降解产物,GC是一种高效的分离手段。本书将详细介绍GC的工作原理,包括载气选择、进样技术(如分流/不分流进样、大体积进样)、色谱柱选择(如毛细管柱的固定相选择、柱温程序优化),以及常见的检测器,如火焰离子化检测器(FID)、电子捕获检测器(ECD)、氮磷检测器(NPD)等,并分析它们在农药分析中的优势和局限性。 液相色谱(LC): 随着分析技术的发展,LC在农药分析中的应用越来越广泛,尤其适用于极性、热不稳定的农药。本书将重点介绍高效液相色谱(HPLC)和超高效液相色谱(UHPLC)。详细讨论了色谱柱的选择(如反相C18、C8、极性固定相、亲水作用色谱HILIC等)、流动相的组成与梯度洗脱策略、柱温控制以及进样体积等参数的优化。 联用技术: GC-MS(气相色谱-质谱联用): 这是识别和定量挥发性农药及其降解产物的“金标准”。本书将深入阐述GC-MS的工作原理,包括质谱仪的常见电离方式(如电子轰击EI)、质量分析器(如四极杆、离子阱、飞行时间TOF)以及检测模式(如全扫描、选择离子监测SIM、多反应监测MRM)。特别强调了在痕量分析中,SIM和MRM模式如何提高灵敏度和选择性,以及如何通过质谱裂解图谱进行化合物的定性确认。 LC-MS(液相色谱-质谱联用): 对于非挥发性、极性或易降解的农药,LC-MS是目前最强大的分析工具。本书将详细介绍LC-MS的接口技术(如电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI),以及各种质谱仪在农药分析中的应用。重点讲解了串联质谱(LC-MS/MS)在痕量分析中的巨大优势,尤其是MRM模式,能够实现极高的灵敏度和选择性,有效区分目标物与基质干扰。书中还将讨论如何通过母离子扫描、产物离子扫描来辅助定性,以及如何利用标准品进行定量分析。 GCxGC-MS(二维气相色谱-质谱联用): 对于复杂样品,二维气相色谱能够提供更高的分离度和更强的峰容量,有效解决一维GC的“二维展宽”问题,从而实现更彻底的分离和更低的检测限。本书将介绍GCxGC的工作原理,包括调制器(如热调制、流调制)的作用,以及如何优化两维色谱条件。 本书强调,选择合适的分离技术需要综合考虑目标化合物的性质、样品的复杂性、所需的灵敏度和选择性,以及可用的仪器设备。 第三部分:检测技术与数据处理 精准的检测是痕量分析的最后一道关卡。本书在详细介绍各种分离技术的同时,也对常用的检测器及其在农药分析中的应用进行了详尽的阐述。 常用检测器: FID, ECD, NPD (GC 检测器): 讨论了这些通用检测器在不同类型农药分析中的灵敏度和选择性。 UV-Vis, 荧光检测器 (LC 检测器): 针对具有发色团或荧光团的农药,这些检测器也能提供一定的灵敏度,但选择性相对较低。 质谱检测器 (MS): 如前所述,MS是目前最先进、最通用的检测技术,尤其在联用技术中扮演着核心角色。 定量与定性策略: 内标法、外标法、标准加入法: 详细讲解了各种定量方法的原理、适用范围和操作要点,特别强调了痕量分析中内标法的应用,以补偿样品前处理和仪器响应的变化。 定性确认: 除了保留时间,利用质谱图的碎片信息、同位素比例、以及与其他分析方法(如NMR)的辅助验证,是确证目标化合物身份的关键。本书将提供详细的定性确认策略。 数据处理与质量保证: 色谱峰积分与校准: 讨论了如何进行准确的色谱峰积分,以及如何建立可靠的定量校准曲线。 方法验证: 痕量分析方法的开发必须经过严格的验证,包括线性范围、准确度、精密度、选择性、稳健性等参数的评估。本书将提供详细的方法验证指南。 质量控制: 样品空白、加标回收率、平行样分析等质量控制措施,对于确保分析结果的可靠性至关重要。 第四部分:实际应用与案例分析 本书的最后部分,将理论知识与实际应用相结合,通过具体的案例分析,展示了如何运用上述技术解决实际的水体农药污染问题。 饮用水安全监测: 针对饮用水水源地和供水系统的常规监测,介绍如何快速、灵敏地检测常见饮用水污染物。 地表水与地下水污染评估: 分析不同类型水体(如河流、湖泊、地下水)中农药及其降解产物的来源、迁移转化规律,以及对水生态环境的影响。 农业面源污染控制: 探讨农药在农业生产过程中如何进入水体,并基于分析结果,提出相应的减排和管理建议。 特定农药及其降解产物的痕量测定: 针对一些具有代表性或高毒性的农药(如有机磷、有机氯、拟除虫菊酯、三嗪类、草甘膦等)及其降解产物,提供详细的分析方法和案例。 本书在案例分析中,不仅展示了具体的分析流程,还深入探讨了结果的解释、风险评估以及污染控制策略。 总结 《水体中农药及其降解产物的痕量测定》是一部集科学性、实用性和前沿性于一体的专著。它以严谨的科学态度,系统地梳理了水体中农药及其降解产物痕量测定的整个流程,从样品前处理到分离检测,再到数据处理和质量控制,力求做到全面、深入。本书的价值不仅在于提供了众多先进的分析技术和方法,更在于它帮助读者构建起一套完整的、科学的分析思维模式,使其能够独立地解决实际工作中遇到的复杂问题。对于所有致力于水环境保护、食品安全、环境监测和相关科学研究的专业人士而言,本书都将是一部不可或缺的参考工具书。

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