DETERMINATION RESIDUES ACTIVE SUBSTANCE PESTICIDEOF CLASS CARBAMATES IN SOIL

Abstract


This study used to justify conditions for the determination the residues of iprovalicarb and the product of its metabolism, p-methyl-phenethylamine in soil, by HPLC-MS/MS (ESI). The registration was carried for daughter positive ions after the destruction of the parent ions out in the mode of MRM: 321.2, 119.1, 91.1 (parent and daughter ions of iprovalicarb); 136.1, 119.1, 91.1 (parent and daughter ions of p-methyl-phenethylamine). The recovery of the substances was carried out by boiling in an alkaline medium (methanol - ammonia). The lowest limit of the quantitative determination of iprovalicarb and p-methyl-phenethylamine in soil is 0.01 mg/kg, the average value of the completeness of the extraction, determined from the analysis of model samples with the introduction of substances at four points over the determined range, was 108% (iprovalicarb), 94% (p-methyl-phenethylamine) with RSD of repeatability of 9.63%, 7.11%, respectively.

Актуальность. В настоящее время в мире существует много экологических проблем, в том числе загрязнение воздуха, воды и почвы пестицидами. Преднамеренное внесение ядохимикатов способствует их циркуляции, что может привести к контакту человека с их остаточными количествами [1, 6]. Перемещение пестицидов в биосфере происходит под воздействием абиотических и биотических факторов. К абиотическим факторам транспорта пестицидов относятся вода, почва, воздух [2, 4]. Попадая на растения пестициды остаются в почве, сорбируются ей, деградируя в метаболиты, которые в дальнейшем перемещаются в растения и другие объекты среды обитания. В окружающей среде пестициды подвергаются разнообразным воздействиям: улетучивание с обработанной поверхности, соиспарение с водяными парами, термическое разложение, фотолиз под действием солнечных лучей, разложение микрофлорой, вынос и метаболизм растений [5, 3]. Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении населения продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности. Поэтому непрерывный контроль состояния почв и почвенного покрова, в том числе, обязательное условие получения безопасной продукции сельского хозяйства. Ипроваликарб - системный фунгицид нового поколения, оказывающий профилактическое и лечебное действия. Он борется с широким спектром грибковых болезней растений, ингибируя процесс прорастания спор и инфекции. Активен против Plasmoparaviticola на виноградной лозе при обработке листьев и гроздьев, против фитофтороза картофеля и томатов, против ложной мучнистой росы огурцов, голубой плесени табака, ржавчины листьев и метелок риса [9]. По данным лабораторных исследований Евросоюза время полураспада ипроваликарба составляет 20-30 дней, в полевых условиях 4,7-27 дней [8]. Наличие функциональных групп в структуре ипроваликарба говорит о хорошем связывании с гуминовыми кислотами почвы и оседание на долгое время. Вещество хорошо сорбируется почвой, подвергается в среде в присутствии микроорганизмов деградации с образованием основного метаболита n-метил-фенетиламина, имеющего токсикологическое и экологическое значение. Цель настоящего исследования состояла в разработке метода определения остаточных количеств ипроваликарба с учетом его доминирующего метаболита - n-метил-фенетиламина. Материал и методы исследования. В работе использованы аналитические стандартные образцы ипроваликарба (Cas.No. 140923-17-7) с содержанием основного компонента 98,5% и n-метил-фенетиламина (Cas. No. 586-70-9), с содержанием основного компонента 95,8%; вода градиентная квалификации LC/MS, ацетонитрил квалификации LC/MS, аммоний уксуснокислый (ацетат аммония) фирмы «Panreac» (Испания); метанол фирмы «J.T.Baker» (США); аммиак по ГОСТ 3760-79; этиловый спитр (этанол) по ГОСТ 5962-2013. В качестве образцов использованы пробы почвы из трех почвенно-климатических зон: первая - почва аллювиально-луговая, среднесуглинистая, содержание гумуса 2,9%, рН 6,2 (Московская область), вторая - чернозем оподзоленный, среднемощный, малогумусный, слабосмытый, содержание гумуса в пахотном слое 4,1 - 6,0%, рН=5,6-6,0 (Тамбовская область), третья - темно-каштановая среднесуглинистая, содержание гумуса 2,6%, рН=6,9-7,1 (Волгоградская область). Подготовка проб для анализа. Почву массой 25 г экстрагировали в аппарате Сокслета в течение 1 часа с применением 40 см3 смеси из метанола и 1,25% водного раствора аммиака. После кипячения давали пробе остыть в течение 30 мин. Экстракт фильтровали через мембранный фильтр, остаток почвы дважды промывали этанолом порциями по 5 см3 и переносили в круглодонную колбу объемом 100 см3. Пробу упаривали до водного остатка и переносили в мерную пробирку на 10 см3, доводя объем до 10 см3 смесью, состоящую из ацетонитрила и 0,05% водного раствора аммиака, пропускали через мембранный фильтр. Условия хроматографирования. Количественное определение ипроваликарба и его метаболита n-метил-фенетиламина выполняли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в сочетании тандемной масс-спектрометрией (тройной квадруполь): жидкостный хроматограф «Agilent 1290 Infinity LC», США с масс-селективным детектором «Agilent Triple Quad 6460» и программным обеспечением Agilent MassHunter. При определении использована колонка (длиной 50 мм, внутренним диаметром 2,1 мм), содержащая ZORBAX Eclipse Plus RRHD C18, зернение 1,8 мкм. Температура колонки - 35оС. Режим градиентного элюирования, раствор 10мМ ацетата аммония в воде (раствор А), 10мМ ацетата аммония в метаноле (раствор В); от 10% раствора А (0-1 мин, старт) до 90% раствора А (8-10 мин), 10% раствора А к 11 мин(финиш), скорость потока элюента - 0,4 см3/мин. Объем вводимой пробы 5 мм3. Ориентировочное время выхода ипроваликарба - 6,93 мин, n-метил-фенетиламина - 3,18 мин. Линейный диапазон детектирования 0,125 - 1,25 нг. Режим работы МС-детектора: регистрация дочерних положительных ионов после разрушения материнских ионов (регистрация «перехода») в режиме мультиреакционного мониторинга: материнский ион (масса/заряд): 321,2;119,1 (количественный переход), 321,2;91,1 (переход подтверждения) (ипроваликарб); 136,1;119,1 (количественный переход), 136,1491,1 (переход подтверждения) (n-метил-фенетиламин). Параметры работы детектора, энергии соударения молекул, фрагментаторы, ионы подтверждения подобраны при помощи программы Optimazer. Основные градуировочные растворы с концентрациями по 1 мг/см3 ипроваликарба и n-метил-фенетиламина были приготовлены на ацетонитриле. Раствор смеси веществ для внесения был приготовлен на смеси растворителей из воды, ацетонитрила и 25% водного раствора аммиака (500:500:1). Рабочие растворы для градуировки с концентрациями каждого вещества по 0,025 - 0,25 мкг/см3 готовили последовательным разбавлением раствора смеси с концентрацией 10 мкг/см3 (каждого вещества) смесью растворителей из воды, ацетонитрила и 25% водного раствора аммиака (600:400:1). Все растворы хранили при температуре 4±2ºС. Статистический анализ был проведен на основе стандартной программы Microsoft Excel в среде Windows 2010 и включал определение средней величины и среднего квадратичного отклонения по результатам исследования. Полученные результаты и их обсуждение. Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием позволило надежно и быстро произвести качественную и количественную идентификацию определяемых веществ. Извлечение ипроваликарба и его метаболита n-метил-фенетиламина было проведено кипячением в щелочной среде (аппарат Сокслета) с применением метанола и водного раствора аммиака. Из-за жестких условий экстракции значения полноты извлечения веществ из почв разных зон дали небольшой разброс в значениях. Градуировочные зависимости сигналов от содержания веществ в растворе линейны во всем концентрационном диапазоне 0,025 - 0,25 мкг/мл, что соответствует диапазону определяемых содержаний ипроваликарба и n-метил-фенетиламинав почве - 0,01 - 0,1 мг/кг. Результаты определения ипроваликарба представлены с учетом пересчета содержания n-метил-фенетиламина на эквивалент действующего вещества по соотношению молекулярных масс (коэффициент пересчета равен 2,37).Показатели качества методики оценены на основе статистической обработки экспериментальных данных, полученных по результатам исследования модельных проб почвы на 4-х уровнях: на уровне нижнего предела, 2-х, 4-х и 10-ти пределов количественного определения. Среднее квадратичное отклонение повтряемости составляет 9,63% (ипроваликарб),7,11% (n-метил-фенетиламин), полнота извлечения - 108%, 94%, соответственно. Выводы. На основании проведенных исследований, обобщения и статистической обработки результатов, сформированы методические указания по определению остаточных количеств ипроваликарба и его метаболита n-метил-фенетиламина в почве методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, гармонизированные с международными подходами [7], обеспечивающие нижний предел количественного определения веществ 0,01 мг/кг, что будет способствовать эффективному контролю за загрязнением окружающей среды при применении пестицида в сельскохозяйственном производстве.

V V Bayusheva

Federal Scientific Center of Hygiene named after F. Erisman

  1. Зинченко В.А. Химическая защита растений. М.: «КолосС», 2005. C. 232.
  2. Ларина Г.Е. и др. Экотоксикологическая оценка сульфонилмочевинных гербицидов/ Ларина Г.Е., Спиридонов Ю.Я., Шестаков В.Г. // Агро XXI. 2002. С. 40-43.
  3. Методы определения микроколичеств пестицидов. Под ред. М.А. Клисенко. M.: Медицина, 1984. С. 38-50.
  4. Потапов А.И. и др. Гигиенические основы безопасного применения пестицидов в России / Потапов А.И., Николаева Н.И., Березняк И.В. // Науч. тр. ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана, вып. 12, М., 2004. - С. 4
  5. Потапов А.И. и др. Актуальные аспекты развития гигиены и токсикологии пестицидов/ Потапов А.И., Ракитский В.Н. // Гигиена: прошлое, настоящее, будущее/ Науч. труды, посвященные 110-летию со дня основания ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана. - М., 2001. - вып. 1. - С. 331-332.
  6. Ракитский В.Н. и др. Значимость алгоритма химико-аналитического контроля пестицидов в безвредности объектов среды обитания/ Ракитский В.Н., Юдина Т.В., Федорова Н.Е.// Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 3-4 (34). С. 103-105.
  7. EC Guidance document on pesticide residue analytical methods. SANCO/825/00 rev. 8.1/ 16/11/2010. Available at: https://ec.europa.eu/food/sites/food/files/plant/docs/pesticides_ppp_app-proc_guide_res_post-reg-cont-monitor.pdf
  8. RuPest.ru. Available at: http://rupest.ru/news-pesticides/49-samih-opasnih-po-soderzhaniu-pestitsidov-fruktov-i-ovoschei.html
  9. The Pesticide Manual. 17th Edition, Editor C. MacBean, BCPS, 7 Omni Bisiness Centre, Omega Park, Alton, Hampshire, GU34 2QD, UK. 2017. Available at: http://bcpcdata.com/_assets/files/PM16-supplementary-BCPC.pdf

Views

Abstract - 1

PDF (Russian) - 4

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies