吡嘧磺隆(PS)^[1]属于磺酰脲类除草剂的一种，是20世纪90年代初开发的除草剂，以其广谱、高效的特点为我国农业生产所广泛使用，而随着农药的大量使用，PS残留物存在于水体、土壤及农作物中，其对人体的危害不容忽视^[2]。因此，建立灵敏准确测定PS残留的方法十分必要。

PS的检测方法^[3]主要有高效液相色谱(HPLC)法、毛细管电泳法、气相色谱-质谱联用法和液相色谱-质谱联用法等，其中HPLC为PS残留量分析的首选方法。然而，实际样品中PS的含量较低，且样品基底复杂，干扰严重，很难直接检测。传统的前处理方法主要有液液萃取和固相萃取等^[4]，但这些常规的提取技术缺乏选择性。

利用分子印迹技术^{[5, 6]}能够制备在空间结构和结合位点上与特定分子匹配的印迹聚合物(MIP)。该技术广泛用于分析化学和分离科学等领域^[7]，特别适用于从复杂体系中分离特定目标分子。目前，制备PS分子MIP的方法多为沉淀聚合法。余瑞龙等^[8]以PS为模板分子，α-甲基丙烯酸为功能单体，偶氮二异丁腈为引发剂，三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)为交联剂，通过沉淀聚合制备了PS分子MIP。Yang等^[9]采用沉淀聚合制备了一种可逆加成-断裂链转移PS分子MIP。并对磺酰脲类除草剂进行在线固相萃取-HPLC分析，效果良好。

本实验应用表面聚合的理念，结合磁性分离速度快的优点^[10-12]，以PS为模板分子，包覆SiO₂的Fe₃O₄为载体，制备磁性MIP，并将其作为固相萃取填料用于HPLC分析，建立了大米中痕量PS的固相萃取-HPLC分析方法。

ACQUITY高效液相色谱仪(沃特世科技(上海)有限公司)；AS3120型超声波清洗器(天津奥特塞恩斯仪器有限公司)；循环水式真空泵SHZ-D(Ⅲ)(巩义市英峪予华仪器厂)；增力电动搅拌器JJ-2(江苏省金坛市医疗仪器厂)。

PS、烟嘧磺隆、苄嘧磺隆(湖北康宝泰精细化工有限公司)；α-甲基丙烯酸(MAA，天津市科密欧化学试剂中心)；乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA，东京化成工业株式会社)；偶氮二异丁腈(AIBN，北京化工厂)；乙腈(天津科密欧化学试剂开发中心)；甲醇(天津科密欧化学试剂开发中心)；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570，南京优普化工有限公司)；聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP K30，上海蓝季科技发展有限公司)。以上试剂均为分析纯。甲醇、乙腈为色谱纯试剂(天津市科密欧化学试剂中心)。

色谱柱为C18 1.7um，流动相：甲醇，流速：0.5mL/min，紫外检测波长：241nm，进样量：10μL。

分别取1.99g FeCl₂·4H₂O和3.72g FeCl₃·6H₂O置于250mL三口瓶中，加入100mL蒸馏水，超声溶解5min，加入1.5g PVP K30水浴加热，待加热到80℃，加入40mL浓氨水(25%)，充氮排氧，机械搅拌1h。最后用蒸馏水洗涤产物至pH 7，在外磁场作用下分离，60℃真空干燥12h，即得Fe₃O₄。

称取0.2g Fe₃O₄置于50mL乙醇水溶液(乙醇:水=4:1)中，超声分散20min，在冰水浴下加入0.5mL四乙氧基硅烷(TEOS)。在500r/min下搅拌10min，再逐滴加入1.0mL浓氨水，继续搅拌反应12h。将混合物在外磁场下分离，得到的产物用蒸馏水反复洗涤，于60℃真空干燥12h，即得Fe₃O₄@SiO₂复合材料。

取0.2g Fe₃O₄@SiO₂于250mL的三口瓶中，加入50mL的甲苯，逐滴加入5mL KH-570，将溶液超声振荡10min，在N₂保护下，60℃机械搅拌反应24h。反应完成后，在磁场作用下分离，将上层清液倒出，得到的产物依次经甲苯、丙酮、乙腈洗涤，置于干燥箱中60℃干燥，最终得到Fe₃O₄@SiO₂-KH-570微球。

取0.4144g(1.0mmol) PS溶解于60mL乙腈中，加入0.344g(4.0mmol)功能单体MAA，在机械搅拌下预聚12h。反应完成后加入0.4g Fe₃O₄@SiO₂ -KH-570微球、3.965g (20mmol)交联剂EDMA和0.05g引发剂AIBN，充氮排氧。机械搅拌下60℃水浴加热24h。反应完成后在磁场作用的条件下，将上层清液倾出，得到的产物用甲醇/乙酸(体积比9:1)混合液进行洗涤，直至洗脱液中检测不到模板分子为止，用甲醇洗去过量的乙酸，于60℃真空干燥12h，即得磁性印迹材料Fe₃O₄@SiO₂@MIP。

与制备MIP相比较，除不加入模板分子PS外，其余步骤及试剂用量均相同。

平行称取10份20mg的MIP，分别置于10mL吸附管中，加入10mL浓度为0.1-1.0 mg/mL PS乙腈溶液，室温下静置吸附24h后，采用外磁场分离，取上清液用HPLC测其峰面积，根据标准曲线，计算不同浓度下聚合物对模板分子的吸附量^[13]。非NIP为空白对照，重复上面的步骤。吸附量计算公式如下：

$Q = \left( {{c_0} - {c_e}} \right) \times V/m$

其中，Q为吸附量(mg/g)；c₀为吸附前溶液中PS的浓度(mg/mL)；c_e为吸附后溶液中PS的浓度(mg/mL)；m为聚合物的质量(g)；V为溶液的体积(mL)。

取3份MIP和NIP各20mg分别与1.0mg/mL PS溶液、烟嘧磺隆溶液、苄嘧磺隆溶液混合，静置24h，利用HPLC测其峰面积，计算吸附量。

大米采集于齐齐哈尔市，称取粉碎大米10g于250mL锥形瓶中，加入20mL乙腈，于冰箱中静置过夜，超声1h后离心，收集上清液。重复上述步骤，合并溶液，将其浓缩蒸发至10mL，待分析。

称取100mg MIP置于锥形瓶中，加入5mL甲醇对材料进行活化，磁性分离；加入上述1.9.1的溶液5mL，超声30min，在外磁场下进行固液分离，收集MIP；用5mL甲醇淋洗非特异性吸附的干扰物；加入2mL甲醇/乙酸(体积比9:1)混合液对保留在MIP中的PS进行洗脱，收集洗脱液。采用HPLC检测溶液中PS的浓度。

操作步骤同1.9.2，只是将洗脱液换为乙腈，重复3次，合并洗脱液，浓缩至1mL，待测。

图 1为MIP的制备路线图。首先制备Fe₃O₄，为了防止Fe₃O₄被氧化，同时增加作用位点，在碱性条件下采用溶胶-凝胶法在Fe₃O₄表面包覆一层SiO₂。以KH-570对Fe₃O₄@SiO₂表面进行了接枝改性，在其表面引入尾端双键，其目的是使双键与复合物中的MAA发生共聚，进而使印迹反应选择性地发生在载体表面。然后，以PS为模板分子，MAA为功能单体，EDMA为交联剂，AIBN为引发剂，在载体表面制备了MIP，除去模板分子后，在印迹层中留下与PS结构匹配的孔穴，即制得PS MIP。

利用红外光谱考察反应过程中各物质的结构，结果见图 2。曲线A、B、C分别为Fe₃O₄、Fe₃O₄@SiO₂及Fe₃O₄@SiO₂-KH-570的红外谱线。在曲线A中，589.12cm^-1附近出现的是Fe—O的特征吸收峰，说明Fe₃O₄制备成功；与Fe₃O₄比较，B谱线在1098.43cm^-1附近新出现了Si—O—Si的吸收峰，是由于Fe₃O₄的表面包覆了SiO₂；C曲线中，在1702.67cm^-1处出现CO的伸缩振动峰，是由于Fe₃O₄@SiO₂表面成功接枝了KH-570，载体表面引入双键，为接枝印迹物提供了条件。

D和E分别为含有和去除模板分子的MIP的红外谱图。谱图D中，在1590.01和1452.43 cm^-1出现了吡啶环的特征吸收峰，在1371.28cm^-1出现了磺酰胺的吸收峰，均是模板分子PS产生的吸收峰，说明通过聚合反应，成功制备了在载体表面含有模板分子的MIP。在E谱图中，吡啶环和磺酰胺等基团的吸收峰基本消失，由于模板分子已经被完全的洗脱下去，MIP中只留下与模板相匹配的孔穴，这正是希望得到的聚合物。

采用SEM对各个阶段产品的形貌进行表征，如图 3。从图中可以看到，Fe₃O₄呈规则的球形结构，颗粒分布均匀，表面粗糙，分散性较好(图 3(a))。在其表面包覆SiO₂后，微球表面变得光滑，粒径明显增大，分布仍然均匀，分散性亦较好(图 3(b))。制备印迹物后，粒径又有增大，颗粒分布均匀，分散性较好，表面变得粗糙不光滑(图 3(c))，这是由于MIP的多孔性造成的，至此，成功制得核壳结构的印迹材料。

为考察MIP的吸附性能，绘制了静态吸附曲线。由图 4(a)可见，随着PS浓度的增加，吸附到MIP或NIP上PS的量均增加，逐渐达到平衡。此时，MIP的吸附量为68.94mg/g；而相应条件下，NIP吸附量为27.68mg/g。根据公式^[13]α=Q_MIP/Q_NIP(其中Q_MIP为MIP的最大吸附量；Q_NIP为NIP的最大吸附量)，计算得印迹因子α等于2.49。MIP对PS的吸附量显著高于NIP，说明MIP具有良好的印迹效果，其原因是MIP含有与模板分 子PS相符的孔穴，也就是说MIP对PS识别具有专一性，而NIP则没有这样的记忆孔穴，因而，二者吸附能力有显著差异。

选取烟嘧磺隆和苄嘧磺隆作为对照物，考察MIP对模板分子的选择性。烟嘧磺隆和苄嘧磺隆与模板分子一样同为磺酰脲类除草剂，且结构相似。由图 4(b) 可见，MIP对PS的吸附量明显高于另外两种除草剂，这是因为MIP含有PS留下的记忆孔穴，与PS的尺寸和结构高度吻合，而烟嘧磺隆和苄嘧磺隆无论在分子尺寸上还是在结构上都与之不符，无法特异性吸附。NIP没有与PS相匹配的孔穴，所以其对三者吸附量上没有明显差异。

将制备的MIP作为固相萃取材料，结合HPLC分析方法，用于大米中PS的测定。分析结果见表 1，大米的加标回收率在87.73%-99.57%之间，相对标准偏差RSD≤5.51%，以3倍的信噪比计算出的检出限(LOD)是1.40×10^-3mg/kg，以10倍的信噪比计算的定量限(LOQ)是4.52×10^-3mg/kg。

模板渗漏是MIP用于固相萃取需要关注的一个问题^[14]，会直接影响分析的检出限和准确度，甚至导致错误的分析结果^[15]。通过空白对照实验考察了PS MIP的模板渗漏情况，结果显示，PS MIP的模板渗漏量为1.82×10^-5mg/kg。远低于检出限，可以被忽略。

图 6为大米固相萃取前后的色谱图。样品经MISPE萃取后，富集倍数达到62倍，可有效地去除基质的干扰，实现分离富集的目的，这是由于分子印迹的特点决定的。实际测得大米中PS的含量为1.80×10^-2mg/kg，未超过国家标准(我国规定PS在大米(糙米)中的最大残留量^[16]为0.10mg/kg)。

采用表面印迹技术，以Fe₃O₄@SiO₂为载体，制备了对PS具有选择性吸附能力的磁性MIP。以该印迹材料为固相萃取材料，结合HPLC分析技术，用于分离大米样品中的PS，可有效去除基质干扰，对PS分离、富集效果良好。