CC BY
11
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Б. Естествени и хуманитарни науки, т.ХУ1. Научна сесия „Техника и технологии, естествени и хуманитарни науки", 30-31 Х 2013 Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series B. Natural Sciences and the Humanities, Vol. XVL,ISSN 1311-9192, Technics, Technologies, Natural Sciences and Humanities Session, 30-31 October 2013
определяне съдържанието на хербицида пендиметалин чрез използването на
високоефективна течна хроматография
Димитър Божилов1, Заря Ранкова2, Солея Даньо1,, Стоянка Николова1,
Илиян Иванов1
1 Химически факултет, кат. Органична химия, „Цар Асен" 24, Пловдив
4000, България iiivanov@abv.bg
2Институт по овощарство „Остромила" 12, Пловдив 4004, България
rankova_zarya@abv.bg
резюме
Определено е съдържанието на пендиметалин в почва от различна дълбочина. Стойносгта за количеството на пендиметалина в първия слой (0-5cm) е приблизително три пъти по-висока (0,11^g/g) от това на втория слой (5-10cm). Не се детектира сигнал за изследвания хербицид в контролната проба. За целта е разработен метод с високоефективна течна хроматография за анализ на остатъчни количества от хербицида. Използвахме хроматографска колона с обърната фаза (RP C18 5цт), елуиране в изократен режим с подвижна фаза ацетонитрил:вода = 90:10 v/v и детектиране с детектор фотодиодна матрица (PDA) при дължина на вълната 244 nm. Аналитичният добив на пробоподготовката e 98% за пендиметалин. Границата на откриване (LOD) е 0,03^g/g . Граница на количествено определяне (LOQ) е 0,1^g/g.
Keywords: HPLC, хербициди, пендиметалин, почва.
1. Увод
Изискванията на интегрираното плодово производство и необходимостта от производство на сертифициран овощен посадъчен материал налагат като елемент от висока агротехника разработване на екологосъобразни, интегрирани подходи за растителна защита в т.ч. ефикасен контрол на заплевеляване в овощния разсадник на основата на селективни хербициди без остатъчно действие. През 1991 година European Plant Protection Organization (EPPO) публикува схема за производство на сертифицирани, свободни от вируси овощни дръвчета и подложки. Препоръките съгласно схемите на EPPO са включени в Директива 92/ 34 на съвета от 28.04.1992 година за търговия с овощен материал, предназначен за размножаване или за производство на плодове. Целта на Директивата е да гарантира качество на посадъчния материал в страните от Европейския съюз след отпадане границите от общността. Сертифициран, свободен от вируси овощен посадъчен материал може да бъде
произведен в условия на висока агротехника, включително ефективен и екологосъобразен контрол на заплевеляване в овощния разсадник [1].
Пендиметалин [N-(-етилпропил)-3,4-диметил-2,6-динитробензамин] е широко използван в селското стопанство хербицид за обработка и контрол на някои широколистни
плевели, при конто инхибира клетъчното делене.
Той се използва, за да контролира някои широколистни и някои видове житни плевели, които ограничават растежа, развитието, добива и качеството на земеделски култури, като се конкурират за хранителни вещества, вода и светлина. Съгласно класификацията на HRAC, пендиметалинът е в К1-групата и е одобрен в Европа, Северна Америка, Южна Америка, Африка, Азия и Океания за различни култури, включително зърнените култури (пшеница, ечемик, ръж, тритикале), царевица, соя, ориз, картофи, бобови растения, зеленчуци, овошни и лозя плодове, ядки, както и тревни площи и декоративни растения.
В области, където заплевеляването е особено високо се наблюдават огромни загуби от реколтата, което може да направи производството на пшеница икономически неизгодно. [2] Дългосрочни полеви изпитвания на хербицида за борба с плевелите, както и тяхната ефикасност, влияние върху добивите, разходите за обработка и оценка на въздействието върху околната среда, проведени от правителствени изследователски и консултантски институти в Германия, определят пендиметалин като ефективен хербицид за контрол спрямо полска лисича опашка (Alopecurus myosuroides) [3-5].
Интензивната употреба на хербициди и други класове химически продукти в селскостопанската практика може да нанесе сериозни щети на околната среда, в резултат на нарастване количествата на хербицидните остатъци в природни води, почви и хранителните продукти. Пендиметалин е наличен в търговската мрежа като препарата Stomp 330ЕК. Установено е [6], че хербицидът се разгражда в почвата бавно при аеробни условия и бързо - при анаеробни. Същите автори установяват [6], че пендиметалинът има време на полуживот 98 дни при 30°C. Токсикологичната оценка за пендиметалин показва, че той уврежда черния дроб и бъбреците, както и може да има мутагенен ефект [7].
В литературата са описани предимно газхроматографски методи за откриване на пендиметалин [8-12]. Farhat и сътр. използват HPLC метод за анализ на пендиметалин във вода [13]. Jenson и сътр. описват продуктите на разграждането му [14,15].
2. Цел на изследването.
Да се разработи бърз и чувствителен метод за определяне на остатъчни количества от хербицида пендиметалин с помощта на HPLC система с PDA детектор, с оглед рискове от замърсяване.
3. Анализ на пендиметалин
Почва
Почвените проби /Пробите почва/ за анализ бяха взети от землището на питомник -първа година, на територията на Институт по овощарство- Пловдив съгласно ISO стандарта. Третирането на редовата ивица в питомника е извършено в началото на месец април, непосредствено след засаждане на вегетативната подложка за череша Гизела 5 с почвения хербицид пендиметалин-Стомп 330 ЕК-400 ml/da. През месец август, след приключване хербицидото последействие на пендиметалин, за изследване проникващата му способност бяха взетите проби от различна дълбочина на почвата съответно от 0 до 5 cm и от 5 до10 cm.
Паралелно бяха взети контролни проби почва, които не бяха третирани с препарат STOMP 330ЕК, съдържащ пендиметалин.
Екстракционна процедура на пендиметалин от почва
В ерленмайерова колба от 100ml прибавихме 5g проба от почва и 25ml ацетонитрил за високоефективна течна хроматография. Пробата поставихме на ултразвукова баня в продължение на един час и допълнително престояване при стайна температура за 24 часа. След изтичане на екстракционното време филтрувахме пробата през шотов филть>р. Разтворителят изпарихме до сухо с вакуум изпаритеи. Разтворихме пробата в 1ml ацетонитрил и я филтрувахму пархесз мембранен филтър.
Анализ с високо-ефективна течна хроматография^Н^Р1><^)
За анализа беше използван течен хроматограф Knauer сь>с смесител при ниско налягане Smartline Manager 5000, помпа Smartline 1000 (Knauer, Germany). Използвахме хроматлгрфска колона Purospher 250-4.6mm с лбырната фаза (RP C18 5цт) и подвижнс фаза aцетонитрил : вода = 90 : ТГ v/v сыс склрост на потока 1 5Tl/min. Инжекционният обем на пробата беше 20ц1. Детектирането на аналита беше осыцествено с аетектор с фотодиодна матрице PDA 2800 (Knauer,Geemany) при дылжина на вылната 244nm. Зл коиичеалвеното определяне ла пелдиметалина в почвените проби използвахме методл на выншния стандарт. Калибрирлнело на метода извыршихме с разтвор на сертифициран стандарт пендиметалин с точна концентрация в концентрационен интервал от 0,6^g/ml до12^М1.
4. Резултати
При описаната англитичната процедура се постига добро разделяне на аналита от комптнснтите сыпытстващи пробата. Времето на аадыржане на хербицида влрира в интервала 7,1 3 - 7)53niin (Фиг. 1).
Зависимостта на сигнала от концентрацията на пендиметалин показва, че той е линеен в изследвания концентрационен интервал с коефицент на корелация 0,9998 (Фиг. 2).
Л 0,б £
1800 Л 1600 1400 -1200 -1000 < 800 600 -400 -200 0
y = 133,5x - 3,4 R2 = 0,9998
0
8
[rrtn.]
C, ^g/mL
Фиг. Т. Сталаарт ла аелаиметалил. tR = 7.Т3 mir
Фиг. 2. КалиГроезела ериеа ла аелаиметалил
Резултатите от количественото определяне на пендиметалин в проби почва взети от различна дылбочина са представени в Таблицл 1. Както в повырхлоспния, така и в долния слой се регистрира наличието на анализириния хербицид. Стойността за количестооло на пендиметалина в пь>рвия слой (0-5 cm) (Фиг.ЗТ е приГлизително три пыти по-иисока от това на втармя c^oii ( 5-10 cm). Не се детектира сигнал за изследвания хербицид в контролната проба (Фиг. 4). Относителното стандартна отклонение (RSD%) на метода варира от 25% до 52%> (получените стойности са на базата на 5 повторения на пробите). Тези високи стойности се обясняват от факта, че в пробите сздыржанието на пендиметалига е в следови количества близки до LOQ, както и с нехомогеллоста ла пробите . Анелитичният добив за пендиметтлин по описаната процедура има стойност 98% и показва, че анализыт е адекватен
0.2-
5
10
15
4
и точен. Границата на откриване (LOD) е 0,03 yLgJg . Граница на количествено определяне (LOQ) е 0,1 ^ (Таблица 1).
Таблица 1. Съдържание на пендиметалин в почва от различна дълбочина, третирана с препарат 8ТОМР 3330Е;
Проби почва с, Мё/ё SD RSD, % (С ± SD) Цё/ё LOD, LOQ, М-ё/ё
0-5 ст 0,11 0,06 52 0.11 ± 0.06 0,03 0,1
5-10 ст 0,04 0,01 25 < ьоо 0,03 0,1
Фиг. 3. Хроматограма на почва, третирана със 8ТОМР 330Е (активно вещество - пендиметалин) при дълбочина от 0 до 5 ст
Фиг.4. Хроматограма на почва не третирана със
8ТОМР 330Е (контрола)
55. Заключение
В резултат на направените експерименти установихме параметрите и характеристиките на метода.
Хроматографският профил на пробите почва показва, че компонентите от матрицата и аналита се рззделят добре. Условията са благаприятни еа анализ на пендиметалин при изократен режим на елуиране.
В контролната проба не е регистриран сигнал на анзлита.
В първия алой е региатрирано съдържанието на пендиметалин с конценнрация 0,11цё/ё.
Въпреки ниската концентрация на пендиметалин във втория слой, равна на LOD, се доказвана наличието на аналита. Определянето на точното съдържание става невъзможно поради (фаисган, че количеството му е по-ниско от границата на количествено определяне (< LOQ).
Благодарности:
Това изследване е финансирано от Фонд „Научни изследвания" към ПУ „Паисий Хилендарски", поделение НПД по договор НИ 13 ХФ 006.
Литература:
1. а) Rankova Z. (2011). Possibilities of Applying Soil Herbicides in Fruit Nurseries -Phytotoxicity and Selectivity. Source: Herbicides, Theory and Applications, Book edited by: Sonia Soloneski and Marcelo L. Larramendy, ISBN: 978-953-307-975-2, Publisher: InTech, Publishing date: January 2011; б) Ранкова З.(2004). Проучване влиянието на някои почвени хербициди върху вегетативните прояви на семенни подложки от жълта джанка и праскова, Дисертация, 156 с.
2. Clarke, Wynn, Twinning, Berry, Cook, Ellis and Gladders Pesticide availability for cereals and oilseeds following revision of Directive 91/414/EEC; effects of losses and new research priorities. In: HGCA Research Review. Nr. 70, 2009.
3. Gehring, K. and S. Thyssen: Unkrautmanagement im Getreidebau - HerbizidLeistungszahl - eine mehrfaktorielle Bewertung von Herbizidbehandlungen. LFL Pflanzenschutz. Institut für Pflanzenschutz der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft. In: Freising-Weihestephan, Deutschland. 2004.
4. Gehring, K. and S. Thyssen: Unkrautmanagement im Getreidebau - HerbizidLeistungszahl - eine mehrfaktorielle Bewertung von Herbizidbehandlungen. LFL Pflanzenschutz. Institut für Pflanzenschutz der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft. In: Freising-Weihestephan, Deutschland. 2007.
5. Gehring, K. 2009. Ackerfuchschwanz und Windhalm - die zwei bedeutendsten Ungräser im Getreidebau. In: Getreide Magazin. Nr. 1, S. 20-25.
6. Kol, B., L. Robert and J.W. Lori. 2002. Effect of stream application on cropland weeds. Weed Tech., 16: 43-49
7. Dimitro, B.D., P.G. Gadeva and D.K. Benova. 2006. Comparative genotoxicity of the herbicides Round up, Stomp and Reglone in plant and mammalian test systems. Mutagenesis, 21: 375-382
8. Engebretson, J., G. Hall, M. Hengel and T. Shibamoto. 2001. Analysis of pendimethalin residues in fruits nuts, vegetables, grass and mint by gas chromatography. Journal of Agriculture and FoodChemistry, 49: 2198-206.
9. Bruzzoniti, M.C., C. Sarzanini, G. Costantino and M. Fungi. 2006. Determination of herbicides by solid phase extraction gas chromatography-mass spectrometry in drinking waters. Analytica Chimica Acta, 578: 241-249.
10. Shen, X., Q. Su, X. Zhu and Y. Gao. 2007. Determination of pesticide residues in soil by modified matrix solidphase dispersion and gas chromatography. Annali di Chimica, 97:647-653.
11. Arora, S., I. Mukherjee and T.P. Trivedi. 2008. Determination of pesticide residue in soil, water and grain from IPM and non-IPM field trials of rice. Bulletin of Environmental Contamination and toxicology, 81: 373-376.
12. Zhang, B., X. Pan, L. Venne, S. Dunnum, S.T. McMurry and G.P. Cobb. 2008. Development of a method for the determination of nine currently used cotton pesticides by gas chromatography with electron capture detection. Talanta, 75: 1055-1060.
13. Farhat-Un-Nisa Shehzad1, Jasmin Shah and M. Rasul Jan. 2011. Determination of pendimethalin herbicide in water and vegetable samples by microwave-assisted solvent exraction and HPLC method. Pak. J. Weed Sci. Res. 17(2): 175-185.
14. Jensen, A.R., N.H. Spliid and B. Svensmark. 2007. Determination of volatization and secondary deposition of pesticides in a field study using passive dosimeters. Inter. J. Envir. Analytical Chem., 87: 913-926.
15. Ramakrishna, M., S.V. Mohan, S. Shailaja, R. Narashima and P.N. Sarma. 2008. Identification of metabolites during biodegradation of pendimethalin in bioslurry reactor. J. Hazardous Materials, 151: 658-661.
