近年來因為農藥在農業方面及衛生方面之廣泛使用，間接的或直接的均可進入自然環境之水源中而造成水源之被污染。不管是飲用水，灌溉水，以及養魚池中之水均有被附近農田中用藥及農藥工廠排水污染之可能。許多國家均定有水中最高允許農藥含量之規定，以維護國民，家畜，及野生動物之健康。為維護此種規定，如何自水中分析農藥殘量，居於首要之地位，一般農藥之分析大約可分為下列數個步驟之樣品之採集，農藥自樣品中之抽出，抽出液之淨化（clean-up），農藥之鑑定，結果之確認，本文就上列步驟作一簡單的一般性之討論，在正式討論分析法之前，先討論一下農藥之種類及其代謝產物與水污染之關係。
一、有機農藥之分類
一般生物學家將農藥以殺蟲劑，殺草劑，殺菌劑，殺線蟲劑，殺鼠劑來分類。但較為適合者，應以其化學結構來分類，茲依農藥之化學結構將常見之農藥分類如下：
A. 有機氯烴類（chlorinated hydrocarbon）
1. 含氧者：Dieldrin, Methoxychlor, Endrin等。
2. 不含氧而含苯環者：BHC, DDT, DDD等。
3. 不含氧也不含苯環者：Aldrin, Chlordan, Heptachlor, Strobone, Toxaphene
B. 有機磷類化合物（Organophosphorus Compounds）
1. 鏈狀衍生物（Aliphatic derivatives）: Dematon, dimethoate, Ethion, malathion, phosdrin, phorate.
2. 環狀衍生物（Aromatic derivatives）:Trithion, diazinon, EPN, Fenthion, Parathion, Ronnel等。
C. 苯氧烷酸類（Phenoxyalkyl acids）: 2,4-D,2,4,5-T, 2（2,4,5-TP）等。
D. 尿素衍生物（Substituted Urea）: Fenuron, monuron, Diuron等。
E. 氨基甲酸鹽類（Carbamates）: IPC, CIPC, EPTC, Sevin等。
F. 三氮
系（Triazine）: Simazine, Atrazine等。
G. 酚類（Phenols）: PCP, DNBP, DNC等。
二、農藥在水中之代謝產物
自然水源中除有農藥存在之外，農藥之代謝產物，如水解產物，氧化產物均存在於水中。故當分析水中之農藥時此等代謝產物均必須考慮在內，其原因如下：1. 此等產物可能比原體更毒；2. 可能有不悅之臭味；3. 此等產物之存在可以用作推測此水中或附近田地中用藥之歷史。現舉數例如下：
A. 有機氯烴劑：
在有機氯烴劑中研究得頗為透澈的是DDT，其較為重要之代謝產物有：
DDT之分子結構頗為穩定，只是其中之乙烷（Ethane）部份常會改變。
有機氯烴中阿特靈（Aldrin）在生物體，土壤中可改變成地特靈（Dieldrin），甚至能更進一步，由動物或由光照射而分解成其他之產物。
γ-BHC可由老鼠代謝而產生五氯環乙烷（Pentachloro-cyclohexane），更進一步成幾種氯硫酚類（chlorothiophenols）。其最終產物2,3,5-以及2,4,5- Trichlorophenol在水源污染上極具重要性，因為能使飲用水產生奇異之味道及不愉快之氣味。
B. 有機磷劑（organophosphate）
有機磷劑農藥有下列之一般結構
R代表鏈狀之結構，而X則是一個有機基（radical）。由於分子中氧可由硫（S）取代，因而有機磷有四種不同之形態。
有機磷在水中極易水解，乃為其特徵，其水解公式如下：
如果能改變
附近之電子之分佈，即可影響水解之
難易，“P”愈缺電子則水解愈易，基於相同之原因
附近之電子分佈情形也可決定此磷劑之毒性，換句話說可決定此磷劑對膽酯酵素（cholinesterase）之抑止能力。最顯著之例子是如果
改變成
則毒性加強。如Diazinon變成Diazoxon。
除了上述氧化產物oxon之外，有機磷劑還產生許多其他之代謝產物，如fenthion轉變成sulfoxide及sulfones，此等代謝產物均較農藥原體為毒。
C. 苯氧烷酸類（phenoxyalkyl Acids）
2,4-D及其醋類之代謝已有詳細之研究，其中以2,4-dichlorophenol較為重要，由於其可使水產生不悅之嚐味及臭味。
一般來說自然水為魚類，水生昆蟲，微生物，及植物分解農藥之理想環境，而此等代謝產物常比農藥原體更毒，且能降低水之品質。除生物分解外，農藥在水中也可行化學分解，譬如巴拉松（Parathion）在稀釋之高錳酸鉀溶液中可被氧化成Paraoxon。
在分析水中農藥殘量時，此等代謝產物，水解產物，氧化產物，均應被考慮在內。
三、水樣品之採集
不管是採取表面水或水底之污泥，其最重要的是樣品必須要具有代表性。美國地質調查及聯邦水污染管制局建議使用下列方法：“樣品最好由玻璃瓶採集，採集前玻璃瓶必須以鉻酸洗滌液清洗，甚至可置於300℃中一段時間，以除去其上之有機成分。清洗後之玻璃瓶可立刻上塞，以防止由空氣而來之污染。樣品不可與橡皮、軟木塞及塑膠品接觸，橡皮塞及軟木塞使用時必須以不含有機成份之鋁泊或錫泊包裹。利用此瓶採樣時，將此瓶置於極重之瓶架上，然後沉入水中，下沉至接近水底為止。在下沉之過程中瓶子逐漸為水灌滿。而瓶中之樣品即可代表不同深度之樣品。”
此等樣品在收集後兩天之內必須輸送至分析室作分析之用，如不能於兩天之內分析，則樣品必須貯存於黑暗、冷凍之處。此法可行於有機氯烴劑及苯氧烷酸類。假使樣品中含有有機磷、氨基甲酸鹽素劑或尿素衍生物，則分析工作必須在採樣品之後立刻進行，因為此等農藥極易分解。
在收集及輸送樣品時，有機氯烴可能也會有損失，如吸附於玻璃及紙容器上，或揮發而消失。此等皆為必須注意之問題。
四、水中農藥之抽取（Extraction）
一般自水中抽出農藥之方法可分為二類：一類是活性碳吸著法（CAM）；另一類是溶劑抽取法。
A. 活性碳吸著法（CAM）
利用活性碳自水中抽取農藥有下列二種方法，一種是連續抽出法，即使大體積之水通過裝有活性碳之槽式管中則水中之農藥可被吸取而出，此法適合使用於田間。另一種方法是實驗室，瓶中抽取用之方法，即將活性碳加入瓶中搖動，然後過濾。
田間連續抽取裝置系統由U.S. Public HealthService首先採用，作為自水中分離影響水質之合成有機污染物而用。後經改變作為分離有機農藥之用。
使用CAM時有許多限制：1. 被碳吸附之農藥是否可完全洗下來為一疑問。2. 連續抽取時在碳粒之表面容易形成微生物層。3. 由於碳之種類，水之pH，溫度，以及其中礦物含量，而使碳對農藥發生選擇性之吸取。4. 連續抽取時，與碳有高度親和性之農藥能取代與碳有較差親和性之農藥，而造成損失。5. 農藥之母體可能在被吸著（Absorption）及去吸著（Desorption）之過程中分解。
雖然CAM方法有上列之限制，但此方法確有其定性之功用，可以很順利的測出自然水中有機農藥之種類，此方法在使用時有以下兩個優點：1.是一個連續性之工作，2. 可使用於大體積之水。
B. 溶劑抽取法：
溶質在兩種不同之溶劑中有顯著不同之溶解度時，則可使用溶劑抽取法來抽出此種溶質。溶質及溶劑之極性（polar）以及非極性（non-polar）之性質，以及溶質與溶劑之交互關係如dipole及氫鏈關係，均為考慮選擇一種溶劑之條件。任何一種溶質在一個抽出系統之中的表現是不可預測的，但在確定了此種表現之後則未來的實驗即可依靠此種表現來作：
當一分析者選擇了一種有合適的極性之溶劑之後，分析者必須決定採用逐次或連續之抽出法。在決定抽出法之同時必須考慮所謂環境因素，如pH，離子強度（ionic strength）及溫度等。而此等決定一般都是由回收率之結果來決定。
常用之溶劑抽出法有：
1. 逐次抽出法（Serial Liquid-Liquid Extroction）
a. 有機氯烴化合物（chlorinated hydrocarbon）
見表（一）己烷及石油醚為抽出有機氯烴之較佳溶劑，但因化合物之不同，逐次抽出之次數，及溶劑之體積均有不同。
見表（二），許多溶劑均可用於有機磷自水中之抽出。很難說出何種溶劑最有利於有機磷之抽出，一般來說由於有機磷劑，在酸鹼之情形下均易分解，故調節pH極為重要。部份之分析者喜歡將pH調到7.0～8.0之間，另外有些分析者喜歡將pH調到酸性，以便於測定有機磷之水解產物，並進一步推測原來水中有機磷之多少。
2. 連續抽出法（continuous Extraction）
最常用於抽出大量水中農藥殘量之方法是連續抽出法，譬如一般利用三個槽內盛石油醚，水以每時0.5～1.0公升之流速壓入桶中，而桶中之溶劑可繼續循環使用。利用此種方法，當溶劑與水之比是1：1時，而在桶中存留之時間是45min時，則對水中Aldrin, Dieldrin,及Endrin之回收率可達到96至100％。表（三）指出一些農藥以連續抽出法抽取時之回收率及條件。
不管使用何種方法，抽取之目的是在達到100％之回收率，抽取之良好與否決定是在“分離係數”
P一部份被分離到非極性溶劑中溶質之量，而α值則是修正溶劑體積之因素α=Vn／Vp,Vn及Vp為非極性與極性溶劑在達到平衡（equilibrium）時之體積，當α=1時則K=P／(1－P)=P／q而q則為部份溶質在等體積之二種不同溶劑中分離入極性溶劑之量，P值常被用於測定抽出與淨化手續有效與否，以及作為鑑定ng微量農藥之用。
溶劑抽出法之最大目的在求100％收回率。溶劑之選擇在求能有較高之P值，較高之P值可使我們減少樣品之體積以及使用較小之溶劑之體積。一般利用溶劑分離法時應注意之事項如下：
1. 溶劑必須選擇有最高P值者。
2. 溶質在水層液中必須安定，換句話說溶質應不易分解。
3. 水層液之條件，如pH等，必須最有利農藥之抽出。
4. 選擇最小的，而能供給足夠農藥量作定量分析之用的水液體積為最佳。
5. 選擇溶劑與水之適當比例，以達到最高農藥回收率及最低體積與最少步驟為佳。
6. 選擇在最少體積，最少步驟，而能達到最高收回率之抽出次數。
五、抽出液之淨化（clean-up）
自水中抽出的干擾農藥分析之有機物質包括各種不同之來源，譬如使用四氯化碳，以CAM法，自水中抽出農藥之同時，能抽出許多氧化之有機物，此等有機物能干擾有機氯烴之鑑定。另外許多能干擾分析之物質也發現於河流之中如O-nitrochloro-benzene, phenyl ether, phenols, ketones,aldehydes，以及許多其他之環狀化合物。故淨化是分析前之一必須之步驟。
1. 層次管淨化法
此法乃利用一種吸附劑填製成管，然後將抽出液濃縮之後通入其中，再以某種合適溶劑將農藥洗出，一般最常用於對自然水抽出液作淨化用之物質是矽膠（silica-type support），及Florisil等。
2. 水中具有顏色化合物與農藥分離之淨化過程。
水中有顏色之化合物，一般認為是由植物而來帶有負價之膠體。化學上來說，可能是Fulvicacids或者是aromatic poly-hydroxy carboxylicacids.
利用矽酸膠之分析管，以己烷為動相，以1：9醋酸與甲醇之混合液為靜相，可成功的將2,4-D,2,4-dichlorophenol與水中之有機色素分開，且其回收率可達100％。
3. 其他可用於淨化之方法：
另外其他農藥殘量分析上用之淨化方法，也可利用於自然水抽出液之淨化。如利用薄層層次分析法可使干擾物質與Aldrin, DDD, DDE, DDT, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Heptachlor epoxide, 以及Lindane分離。此幾種農藥之中有六種在利用此法淨化時，其回收率平均是91％，大約在85.0～97.7％之範圍內。
另一可用之淨化之方法為共同蒸餾法（sweepCo-distillation method）。抽出液經濃縮之後被注入一加熱之玻璃管（管中塞有玻璃棉），通入此管之氮氣流攜帶農藥樣品，經過管子而達到冷卻槽及收集管，有機之干擾物質停留在玻璃棉上，而農藥則可被收集作分析之用。
六、有機農藥及其代謝產物之鑑定
一般最常用的鑑定農藥及其代謝產物之方法是層次分析法（chromatographic method），其中最重要的為GLC法（氣液層次分析法）。有關此方面之資科散見於各不同之科學雜誌之中。各種GLC法之基本不同乃在於其所使用之層次分析管之結構與檢出器之選擇性。
A. 氣液層次分析管（GLC Column）
有機氯烴在分析時，其氣液層次分析管中之靜相多為非極性者如DC-200, SE-30, Dow-11以及極性靜相如QF-1及DEGS等。
在分析有機磷劑時對於使用非極性或者是極性之靜相沒有一定之準則。靜相如DC-200, SE-30,Cardbowax20M及Reoplex-400均為常被使用者。
B. 氣液層次分析儀上之檢出器（Detector）
GLC法另一重要部份為檢出器（Detector），在利用了上述之氣液層次分析管分離了有機農藥之後，有許多之設計可用於此種分離後農藥之鑑定。對檢出器之選擇，主要決定在此檢出器之敏感度與選擇性。下列乃簡述可用於農藥分析之數種檢出器。
1. 非選擇性之檢出器
第一種非選擇性之檢出器是火焰離子化式檢出器（Flame Ionization Detector），當選擇性可不予考慮時，譬如抽出液非常純時，才可採用此檢出器，對農藥之最低測定界限大約在μg範圍之內。
另外使用最為廣範的無選擇性之檢出器是電子捕獲式檢出器（Electron Capture Detector），此檢出器之反應可低到picogram，而實用之最低偵測界限可達到ng之範圍。此類之偵測器常被誤用成具選擇性檢出器來作為測定有機農藥殘量之用。作農藥殘量分析時，電子捕獲式檢出器應認為是僅次於最後之選擇。由電子捕獲式檢出器所得之定性結果，必須要由另一種分析方法加以確認。
2. 選擇性之檢出器
a. 鹼鹽火焰離子化式檢出器（Alkali flameIonization Detector），此類檢出器是對磷及氯有極佳反應之檢出器，此種修改只是在火焰之上端，附一旋轉之金屬線，線上附有鹼鹽類，如硫酸鈉，氯化鉀等。
b. 電解導電式檢出器，此檢出器仍利用一高溫爐，將由層次分析管而來之氣體（農藥），焚燒而產生一種電解質，電解質溶於純水而改變了水之導電性，此種導電性之改變可作為換算農藥量之標準。
c. 火焰光量式檢出器（Flame photometric Detector）
此類檢出器，對磷及硫有選擇性之檢出能力。此檢出器仍利用光量管，測定火焰中某一定波長之光。對含有磷硫之有機農藥有特殊之選擇能力。
七、農藥殘量鑑定結果之確認
正如前述GLC之分析結果，必須要有另外一種分析方法來確認，如此則GLC分析之結果才認為是可靠的。
許多分析技術可用來確認GLC之結果，並用來鑑定農藥之原體，代謝產物，氧化產物，及水解產物。如TLC, IR, UV, NMR, MS等均可利用為確認GLC結果之用。
表（四）列舉了一些從水或水底污泥中鑑定及確認有機農藥之方法。
分析化學家在鑑定一種農藥時可有多種之選擇，表（五）指出一般分析農藥及確認之過程及可利用之方法，一般過程包括有抽出，淨化，經由GLC, TLC, IR, UV等鑑定及確認。
註解：
CC─Column chromatography
GLC─Gas-liquid chromatography
IR─Infrared
LLC─Liguid-liquid chromatography
MS─Mass Spectrometer
NMR─Nuclear magnetic Resonance
TLC─Thin Layer Chromatography
UV─Uitraviolet
a. 由分子物性來確認
1. IR 3. NMR
2. UV 4. MS
b. 由連續分離技術來確認
1. Dual Column GLC
2. TLC→GLC
3. GLC→TLC
