MS MÓDSZERREL

Műszaki Földtudományi Közlemények, 83. kötet, 1. szám (2012), pp. 165–174.

GYORS, HATÉKONY MÓDSZER A TRIAZIN TÍPUSÚ NÖVÉNYVÉDŐSZER-MARADÉKOK VIZSGÁLATÁRA FELSZÍNI ÉS FELSZÍN ALATTI VIZEKBŐL GC/MS MÓDSZERREL RAPID, EFFICIENT METHOD FOR THE DETERMINATION OF TRIAZINE PESTICIDES FROM SURFACE AND UNDERGROUND WATER SAMPLES BY GC/MS TECHNIQUE MURÁNSZKY GÁBOR1, KADENCZKI LAJOS1, SZEMÁNNÉ DOBRIK HENRIETT2 Absztrakt: Összes 13 db, hajdan a mezőgazdaság által nagyon népszerű gyomirtó szer molekulát és két bomlásterméket vettünk górcső alá. A vízmintákból a hatóanyagokat szilárdfázisú mikroextrakcióval vontuk ki és GC/MS módszerrel határoztuk meg az egyes minták szennyezettségi szintjét. A validált módszer hatékonyságát hozzáadásos vizsgálatokkal ellenőriztük és meghatároztuk az alkalmazott Agilent készüléken a vizsgált hatóanyagok kimutatási határait. Az alkalmazott módszerrel 0,01–0,1 ppb szinten adalékolt mintákból 79–101%-os visszanyerést értünk el 5-5 párhuzamos minta feldolgozásával. A 15 vizsgált hatóanyagra a kimutatási határ 0,005–0,02 ppb között volt mérhető. Kulcsszavak: triazin, vízminták, GC/MS. Abstract: Altogether thirteen herbicide molecules, all of them had been very much favoured by agriculture and two decomposition products were studied. The herbicides were determined from water samples with GC/MS technique after solid phase extraction (SPE). The method was validated using standard addition technique and the limits of detection were determined for the herbicides. The recoveries based on five parallel samples were 79– 101% with 0.01 to 0.1 ppb additions. The detection limit for the fifteen compounds were 0.005 to 0.02 ppb. Keywords: triazine, water samples, GC/MS.

1

MURÁNSZKY GÁBOR DR. KADENSZKI LAJOS Miskolci Egyetem, Műszaki Anyagtudományi Kar Kémiai Intézet 3515 Miskolc-Egyetemváros 2 SZEMÁNNÉ DOBRIK HENRIETT MGSZH Miskolci Növényvédőszer-maradék Analitikai Laboratóriuma 3515 Miskolc-Egyetemváros [email protected] [email protected]

Muránszky Gábor–Kadenczki Lajos–Szemánné Dobrik Henriett

166

Bevezetés A triazin típusú herbicideknek kémiai szempontból négy nagy csoportját különböztetjük meg [1] (1. táblázat). 1. táblázat Triazin típusú herbicidek csoportosítása Klórtriazinok atrazin klorazin ciánazin ciprazin eglinazin ipazin mezoprazin prociazin proglinazin propazin sebutilazin simazin terbutilazin trietazin

Fluoralkiltriazinok indaziflam triaziflam

Metoxitriazinok atraton methometon prometon secbumeton simeton terbumeton

Metiltiotriazinok ametrin aziprotrin cyanatrin desmetrin dimethametrin methoprotrin prometrin simetrin terbutrin

További vizsgálatba bevont két hatóanyag a metribuzin és a hexazinon a triazinon típusú herbicidek csoportjába tartozik. Metribuzin:

A triazin típusú gyomirtó szerek fénykora a 1960-es évek második felétől a ’90-es évek közepéig tartott a magyar mezőgazdaságban. Ebben az időben a monokultúrás kukoricatermesztésben közel 3000 tonna hatóanyagot szórtak ki évente. Közel 3 évtizeden keresztül óriási terhelés érte a termőtalajt ezeken a területeken. A talajvizeinkben szinte mindenütt felelhetők a Magyarországon leggyakrabban használt molekulák, így az atrazin, terbutrin és a prometrin. Fenn áll a veszélye annak, hogy a talajvizeinkben megjelenő triazin származé-

Gyors, hatékony módszer a triazin típusú növényvédeszer-maradékok vizsgálatára…

167

kok előbb utóbb bejutnak az ivóvizeinkbe. Kísérletekkel bizonyított az a kellemetlen dolog, hogy a hagyományos víztisztítási eljárásokkal ezek a szennyező gyomirtó szerek csak közelítőleg 5%-ban távolíthatók el. Nagyon fontos tehát tisztában lenni a településeinken még ma is gyakran állatok itatására használt ásott kutak vizének minőségével. Ezen célból indítottuk el vizsgálati programunkat a Miskolc környéki települések talajvíz bázisú kútjainak ellenőrzésére. Első feladatként a módszer teljes kidolgozása és validálása volt a cél. Az alábbi munkában ezt a tevékenységet foglaljuk össze. 1.1. Anyag és módszer A vizsgálatokba bevont hatóanyagok és bomlástermékek fizikai és kémiai paramétereit az alábbi táblázat tartalmazza: 2. táblázat A vizsgálatokba bevont hatóanyagok és bomlástermékek fizikai és kémiai paraméterei

Elnevezés

Összegképlet

CAS No. 83412-8 161017-9 191224-9

Olvadáspont (oC)

Molekulasúly g/mol

Oldhatóság vízben (mg/l)

87

227,33

200

117

211,26

1800

175

215,68

35

Ametrin

C9H17N5S

Atraton

C9H17N5O

Atrazin

C8H14ClN5

Atrazindezetil

C6H10ClN5

619065-4

135

187,63

3200

Atrazindezizopropil

C5H8ClN5

100728-9

178

173,69

178

Cianazin

C9H13ClN6

167

240,69

171

116

252,31

33000

125

214,29

1165

120

241,36

33

213

229,71

8,6

226 (bomlik)

201,66

5

Hexazinon

C12H20N4O2

Metribuzin

C8H14N4OS

Prometrin

C10H19N5S

Propazin

C9H16ClN5

Simazin

C7H12ClN5

2172546-2 5123504-2 2108764-9 728719-6 13940-2 12234-9


168

Szekbumeton

C10H21N5O

Terbumeton

C10H19N5O

Terbutilazin

C9H16ClN5

Terbutrin

C10H19N5S

2625945-0 3369304-8 591541-3 88650-0

87

227,29

600

123

225,29

176

229,71

6,6

105

241,36

25

130

2. Anyagok, eszközök 2.1. Oldószerek, reagensek 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 2.1.5.

Metanol a.r. (pl. Merck / cikksz.: 1.06009) Nagytisztaságú víz (pl. Millipore berendezésen tisztított) Aceton a.r. (pl. Merck / cikksz.: 1.00014) Etilacetát a.r. (pl. Merck / cikksz.: 1.09623) Standardok (lásd: 1.táblázat), tanúsítvánnyal rendelkeznek, és minimum 95%-os tisztaságúak Megjegyzés: Amennyiben az adott standard alacsonyabb tisztasággal szerezhető be, úgy standardoldatok készítésénél figyelembe kell venni a tisztaságát!

2.2. Eszközök A módszer a szokványos, valamint az alábbi laboratóriumi eszközökkel végrehajtható: 2.2.1. ISOLUTE ENV+ (200 mg, 6 ml) SPE patron 2.2.2. GC-MS készülék (Agilent 7890A, Agilent 5975C) 3. A módszer végrehajtása 3.1. Mintaelőkészítés Felszíni vizek ISOLUTE ENV+ (200 mg, 6 ml) SPE patronon történő extrakciója semleges körülmények között. A vízmintákat a mérés megkezdéséig hűtőszekrényben tároljuk. A vízmintát homogenizáljuk, hagyjuk állni 10 percig, majd szűréssel eltávolítjuk a lebegő, szilárd szennyeződéseket. 3.2. Az ISOLUTE ENV+ patron előkészítése A patron tömegét lemérjük, először 5 cm3 metanollal (5 cm3/perc), majd 10 cm3 nagytisztaságú vízzel (5 cm3/perc) mossuk. A nagytisztaságú vizet addig rajta hagyjuk, míg a vízminta átszívását el nem kezdjük (szárazra ne szívjuk).


169

3.3. Extrakció Az előkészített oszlopon a vizsgálandó, előkészített vízmintából a vizsgálat céljának megfelelően 1000 cm3-t 10 cm3/perc sebességgel átszívatunk. Ezután 5 cm3 nagytisztaságú vízzel öblítjük az oszlopot, majd szárazra szívatjuk, míg a tömege az eredeti értéket el nem éri. 3.4. Leoldás Az oszlopot 2×2 cm3 aceton:etilacetát = 1:1 (v/v) elegyével eluáljuk. Az első 2 cm3-t hagyjuk beszivárogni az oszlopba, majd várjunk két percet és adjuk hozzá a második 2 cm3t. Az eluátumokat együttesen centrifugacsőben fogjuk fel, bepároljuk és a további meghatározásnak megfelelő minőségű és mennyiségű oldószerben oldjuk. GC/MS vizsgálathoz 1 ml acetonitrilben. 3.5. Standard oldatok 3.5.1. Standard törzsoldatok Az 1. táblázatban felsorolt növényvédő szer hatóanyagok mindegyikéből 1,0 mg/ml koncentrációjú törzsoldatot készítünk, lehetőleg 50 ml-nyi mennyiségben. Oldószerként acetont használjunk. Az így elkészített törzsoldatokat hűtőszekrényben tároljuk, és használat előtt tömegméréssel ellenőrizzük az esetleges párolgási veszteséget. 3.5.2. Standard mixek A törzsoldatokból összeállítjuk az 1. táblázatban megjelölt összetételű standard mixeket (jellemző névvel azonosítva), ahol minden komponens 20 µg/ml-es koncentrációjú. Oldószerként GC/MS esetén acetonitrilt használjunk, és 25 vagy 50 ml-nyi mennyiséget készítsünk belőle. Az így elkészített mixet használjuk a minőségbiztosítási és a kalibrációs munkaoldatok elkészítéséhez. A mixet hűtőszekrényben tároljuk, és használat előtt tömegméréssel ellenőrizzük az esetleges párolgási veszteséget. 3.5.3. Kalibráló oldatok A növényvédőszer-maradékok meghatározásához minimum három pontból álló kalibrációs egyenest kell készíteni. A műszerek érzékenységétől és az injektált mintahányadtól függően arra kell törekedni, hogy a standardok által lefedett tartomány középső részére essen a mintákban detektált hatóanyagok koncentrációja. Készítésükkor célszerű közbenső koncentrációjú munkaoldatokat készíteni. A leggyakrabban alkalmazott (és javasolt) koncentráció tartomány 0,02 µg/ml-től 10,0 µg/ml-ig terjed.


170

4. Minőségi és mennyiségi meghatározás 4.1. Kromatográfiás körülmények Az extraktumból a növényvédőszer-maradékokat GC/MS SIM módszerekkel határozzuk meg. A meghatározás során használt készülék-paramétereket és a SIM módszer javasolt paramétereit az alábbi két táblázat tartalmazza. Az 1. ábrán látható a módszerfejlesztés során optimált paraméterekkel felvett kromatogram. 3. táblázat A vizsgálatok során használt készülékparaméterek Agilent GC/MS HP DB-5MS 30 m×0,25 mm, df = 0,25 µm Hélium (5.0 Linde) 1,03 ml/perc 1 µl Splitless 50 °C 1 percig, 50–140 °C: 20 °C/perc, 140–190 °C: 4 °C/perc, 190–300 °C: 20 °C/perc, 300 °C 1 percig 300°C 300°C

Készülék típusa Kolonna Vivőgáz Injektálási térfogat Injektálási mód Kolonna hőmérsékletprogramja Injektor hőmérséklete Detektor hőmérséklete Detektorgázok „make up” nitrogén szintetikus levegő hidrogén

– – –

4. táblázat A GC/MS SIM módszer javasolt paraméterei Csoport Csoport kezdete ciklus/s száma /perc

A vizsgált ionok/tömeg/töltés

1

0,000

8,2

172,9 157,9 171,9

2

16,030

8,2

196

211,1

3

17,000

5,7

210

4

17,600

10,4

5

18,180

10,4

A csoportba tartozó komponensek száma

187

2

201

185,9

2

214

200

215

214

229

173

1

196

210

169

1

225 229

3


6

19,070

10,4

198

199

103

7

19,700

8,2

227

212

241

8

20,120

10,3

185

226

241

1

9

20,520

10,4

225

240

198

1

10

22,240

10,4

171

172

128

1

171

1 184

2

4.2. Minőségi meghatározás A következő kromatográfiás paraméter alkalmazható annak érdekében, hogy azonosítsuk a mintaextraktban jelenlévő hatóanyagot: i) a kérdéses hatóanyag retenciós ideje (RT), ii) a hatóanyag csúcsának alakja. A mintaextrakban lévő hatóanyagok azonosításához használt paramétereket összehasonlítjuk a kalibrációs oldatokban talált anyagok paramétereivel. A talált hatóanyag magasabb bizonyossági fokkal való azonosításához további, konfirmációs mérések is szükségesek lehetnek. 4.3. Mennyiségi meghatározás A mennyiségi meghatározáshoz az analízist végző műszer műszervezérlő programját használjuk. A kalibrációs egyenes meghatározása: a szoftver az injektált kalibrációs pontok menynyiségét tömeg- vagy koncentrációegységben ábrázolja az injektált kalibrációs pontok területének függvényében, melyekre a legjobb illeszkedésű egyenest és annak egyenletét meghatározza. A kalibrációs egyeneseknek teljesíteniük kell az R2 (kalibráció korrelációs koefficiense) > 0,99 és Srr (kalibrációs pontok relatív eltérésének szórása) < 0,1 feltételeket. A hatóanyag koncentrációja a mintában: A–T hatóanyagmaradék mennyisége (µg/L) = M×I A = csúcsterület T = kalibrációs egyenes tengelymetszete M = kalibrációs egyenes meredeksége I = a kolonnára injektált minta mennyisége (ml) vagy koncentrációja (L/ml)

172


4.4. Visszanyerési vizsgálatok A visszanyerési vizsgálatokat 0,01–0,1 µg/L közötti szinten végezzük el. A vizsgálatok alapján számított visszanyeréseket az 5. táblázat tartalmazza. A visszanyerés számítása:

R (%) = R = V = H =

V × 100 , H

visszanyerés mértéke, visszanyert mennyiség a hozzáadott mintában (µg/L), hozzáadási szint mennyisége (µg/L)

1. ábra. A módszer kidolgozása során kapott kromatogram


173

5. táblázat A visszanyerési vizsgálatok eredményei Hozzáadási szint (µg/L)

LOQ µg/L

Átlag visszanyerés (%)

CV (%)

Mérések száma (db)

Ametrin

0,01–0,1

0,005

97

16,1

36

Atraton

0,01–0,1

0,01

94

15,6

15

Atrazin

0,01–0,1

0,01

92

14,1

18

Atrazin-dezetil

0,01–0,1

0,01

82

17,4

16

Atrazin-dezizopropil

0,01–0,1

0,01

90

13,9

34

Cianazin

0,01–0,1

0,01

94

18,1

20

Hexazinon

0,01–0,1

0,01

99

14,9

15

Metribuzin

0,01–0,1

0,01

77

20,2

29

Prometrin

0,01–0,1

0,01

101

15,0

13

Propazin

0,01–0,1

0,01

79

18,9

21

Simazin

0,01–0,1

0,01

91

16,1

35

Szekbumeton

0,01–0,1

0,01

92

18,0

16

Terbumeton

0,01–0,1

0,005

90

16,3

33

Terbutilazin

0,01–0,1

0,005

92

17,2

23

Terbutrin

0,01–0,1

0,005

88

13,3

17

Hatóanyag

5. Összefoglalás A módszer kidolgozása során 0,01–0,1 µg/L között ellenőriztük a hatóanyagok kinyerésének hatékonyságát. A visszanyerési értékek minimum öt párhuzamosban történő meghatározása alapján minden esetben 70–110% között volt. A mérések szórása a metribuzin kivételével sosem haladta meg a 20%-ot. A mérésekkel meghatározott kimutatási határt

174


0,005–0,01 µg/L között határoztuk meg. A módszer visszanyerési értékei, és a meghatározott kimutatási határok megfelelnek a nemzetközi előírásoknak.

Köszönetnyilvánítás „A tanulmány/kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.” IRODALOMJEGYZÉK [1] Abraham, Vincy –Lynn, Bert: GC/MS/MS Analysis of Triazine Herbicide Residues Using Multiple Reaction Monitoring. Varian Application Note, No. 51.

MS MÓDSZERREL

Recommend Documents