VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA CHEMICKÁ ÚSTAV CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ FACULTY OF CHEMISTRY INSTITUTE OF CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF ENVIRONMENTAL PROTECTION

PYRETHROIDY V ABIOTICKÝCH A BIOTICKÝCH SLOŽKÁCH ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE AUTHOR

BRNO 2011

VERONIKA KOCIÁNOVÁ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA CHEMICKÁ ÚSTAV CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ FACULTY OF CHEMISTRY INSTITUTE OF CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF ENVIRONMENTAL PROTECTION

PYRETHROIDY V ABIOTICKÝCH A BIOTICKÝCH SLOŽKÁCH ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ PYRETHROIDS IN ABIOTIC AND BIOTIC ENVIRONMENTAL MATRICES

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE

VERONIKA KOCIÁNOVÁ

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2011

prof. RNDr. MILADA VÁVROVÁ, CSc.

Vysoké učení technické v Brně Fakulta chemická Purkyňova 464/118, 61200 Brno 12

Zadání bakalářské práce Číslo bakalářské práce: Ústav: Student(ka): Studijní program: Studijní obor: Vedoucí práce Konzultanti:

FCH-BAK0575/2010 Akademický rok: 2010/2011 Ústav chemie a technologie ochrany životního prostředí Veronika Kociánová Chemie a chemické technologie (B2801) Chemie a technologie ochrany životního prostředí (2805R002) prof. RNDr. Milada Vávrová, CSc.

Název bakalářské práce: Pyrethroidy v abiotických a biotických složkách životního prostředí

Zadání bakalářské práce: 1. Zpracování literární rešerše 2. Výběr skupiny pyrethroidů pro hodnocení jejich zátěže ve vzorcích vybraných matric 3. Provedení odběru vzorků 4. Optimalizace metody na bázi separačních metod a její následné využití pro analýzu reálných vzorků 5. Zhodnocení získaných výsledků a jejich interpretace

Termín odevzdání bakalářské práce: 6.5.2011 Bakalářská práce se odevzdává ve třech exemplářích na sekretariát ústavu a v elektronické formě vedoucímu bakalářské práce. Toto zadání je přílohou bakalářské práce.

----------------------Veronika Kociánová Student(ka)

V Brně, dne 31.1.2011

----------------------prof. RNDr. Milada Vávrová, CSc. Vedoucí práce

----------------------doc. Ing. Josef Čáslavský, CSc. Ředitel ústavu ----------------------prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. Děkan fakulty

ABSTRAKT Syntetické pyrethroidy tvoĜí hlavní skupinu syntetických organických insekticidĤ, které se aplikují nejen v zemČdČlství, ale také v domácnostech þi zdravotnických zaĜízeních. Syntetické pyrethroidy zaujímají asi 30% insekticidĤ na svČtovém trhu, þímž postupnČ nahrazují chemikálie aplikované pro hubení hmyzích škĤdcĤ, jakými jsou napĜ. organochlorové a organofosfátové insekticidy. Pyrethroidy jsou umČlou obdobou pĜírodních pyrethrinĤ. V porovnání s tČmito látkami disponují pyretroidy vČtší fotostabilitou, rezistencí vĤþi degradaci a lepší insekticidní aktivitou. Pyrethroidy jsou oznaþovány jako silné neurotoxikanty, které pĤsobí na funkci nervové membrány tím, že interagují se sodíkovými kanálky. Pyrethroidy se vyskytují v abiotických i biotických složkách životního prostĜedí. Tato práce je zamČĜena na stanovení tČchto látek ve vzorcích vody pomocí metody GC-ECD, neboĢ ve své struktuĜe obsahují atomy dusíku a halogenĤ.

ABSTRACT Synthetic pyrethroids form the main class of synthetic organic insecticides, which are applied in agriculture, household, and public health. Synthetic pyrethroids account form more than 30% of insecticide use worldwide, thereby they gradual replace chemicals of insect pest control as organochlorine and organophosphate insecticides. Pyrethroids are synthetic derivates of natural pyrethrins. In comparison with natural pyrethrins have pyrethroids greater photostability, greater resistence to degradation and greater insecticidal activity. Pyrethroids are labeled as potent neurotoxicants, which interact with sodium channels. Pyrethroids occur in abiotic and biotic environmental matrices. In this study we focused on the determination of this compounds in environmental water samples by GC-ECD, because of the pyrethroids contain atoms of nitrogen and halogens in their structure.

KLÍýOVÁ SLOVA: Pyrethroidy, pyrethriny, insekticidy, GC-ECD. KEYWORDS: Pyrethroids, pyrethrins, insecticides, GC-ECD.

3

.2&,È129È93\UHWKURLG\YDELRWLFNêFKDELRWLFNêFKVORåNiFKåLYRWQtKRSURVWĜHGt%UQR9\VRNp XþHQtWHFKQLFNpY%UQČ)DNXOWDFKHPLFNiV9HGRXFtEDNDOiĜVNpSUiFHSURI51'U0LODGD 9iYURYi&6F

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakaláĜskou práci vypracovala samostatnČ a že všechny použité literární zdroje jsem správnČ a úplnČ citovala. BakaláĜská práce je z hlediska obsahu majetkem Fakulty chemické VUT v BrnČ a mĤže být využita ke komerþním úþelĤm jen se souhlasem vedoucího bakaláĜské práce a dČkana FCH VUT.

………………………………………….…….. Podpis

PodČkování: ChtČla bych podČkovat vedoucí bakaláĜské práce paní prof. RNDr. MiladČ Vávrové, CSc. a Ing. Ludmile Mravcové, Ph.D. za odborné vedení a pomoc pĜi zpracování této bakaláĜské práce.

1 OBSAH ͳ



ͷ

ʹ

l

ͺ

͵

 

ͻ

ϯ͘ϭ

ĄŬůĂĚŶşĐŚĂƌĂŬƚĞƌŝƐƚŝŬĂ

ϵ

ϯ͘Ϯ

WƌǀŶşƉLJƌĞƚŚƌŽŝĚLJŶĂƚƌŚƵ

ϵ

ϯ͘ϯ

ZŽnjĚĢůĞŶşƉLJƌĞƚŚƌŽŝĚƽ

ϵ

ϯ͘ϰ

sLJďƌĂŶĠƉLJƌĞƚŚƌŽŝĚLJ

ϭϬ

ϯ͘ϱ

^LJŶĞƌŐŝƐƚĠ

ϭϮ

ϯ͘ϲ

ŚŝƌĂůŝƚĂƉLJƌĞƚŚƌŽŝĚƽ

ϭϮ

ϯ͘ϳ

ŚĞŵŝĐŬĠǀůĂƐƚŶŽƐƚŝ

ϭϯ

ϯ͘ϴ

WŽƵǎŝƚş

ϭϰ

ϯ͘ϵ

dŽdžŝŬŽůŽŐŝĞ

ϭϰ

ϯ͘ϵ͘ϭ

ŚĂƌĂŬƚĞƌŝƐƚŝŬLJďŝŽůŽŐŝĐŬĠĂŬƚŝǀŝƚLJ

ϭϰ

ϯ͘ϵ͘Ϯ

KǀůŝǀŶĢŶşƐŽĚşŬŽǀljĐŚŬĂŶĄůŬƽ

ϭϰ

ϯ͘ϵ͘ϯ

KǀůŝǀŶĢŶşĐŚůŽƌŝĚŽǀljĐŚŬĂŶĄůŬƽ

ϭϱ

ϯ͘ϵ͘ϰ

ƉƽƐŽďŝŶƚŽdžŝŬĂĐĞ

ϭϱ

ϯ͘ϵ͘ϱ

sLJůƵēŽǀĄŶş

ϭϱ

ϯ͘ϭϬ

ϭϱ

ϯ͘ϭϬ͘ϭ

^ƚƵĚŝƵŵƉƎşƌŽĚŶşĐŚƉLJƌĞƚƌŝŶƽ

ϭϲ

ϯ͘ϭϬ͘Ϯ

sljǀŽũƐLJŶƚĞƚŝĐŬljĐŚƉLJƌĞƚƌŽŝĚƽ

ϭϲ

ϯ͘ϭϬ͘ϯ

sljǀŽũĚŽďƵĚŽƵĐŶĂ

ϭϳ

ϯ͘ϭϭ

KƐƵĚƉLJƌĞƚŚƌŽŝĚƽǀǎŝǀŽƚŶşŵƉƌŽƐƚƎĞĚş

ϭϳ

ϯ͘ϭϭ͘ϭ

WƎĞƚƌǀĄǀĄŶşŶĢŬƚĞƌljĐŚƉLJƌĞƚŚƌŽŝĚƽǀǎŝǀŽƚŶşŵƉƌŽƐƚƎĞĚş

ϭϳ

ϯ͘ϭϭ͘Ϯ

&ŽƚŽĚĞŐƌĂĚĂĐĞ

ϭϴ

Ͷ ϰ͘ϭ

ͷ

sljǀŽũĂďƵĚŽƵĐŶŽƐƚĐŚĞŵŝĞƉLJƌĞƚƌŽŝĚƽ

aAA 

ͳͻ

džƚƌĂŬĐĞƉLJƌĞƚŚƌŝŶƽnjŬŽƉƌĞƚŝŶ

Ϯϭ

A r

ʹʹ

5

ϱ͘ϭ

snjŽƌŬŽǀĄŶşǀŽĚ

ϮϮ

ϱ͘Ϯ

WƎşƉƌĂǀĂĂƷƉƌĂǀĂǀnjŽƌŬƵ

ϮϮ

ϱ͘Ϯ͘ϭ

džƚƌĂŬĐĞŬĂƉĂůŝŶĂͲŬĂƉĂůŝŶĂ;>>Ϳ

Ϯϯ

ϱ͘Ϯ͘Ϯ

džƚƌĂŬĐĞŶĂƚƵŚŽƵĨĄnjŝ;^WͿ

Ϯϯ

ϱ͘Ϯ͘ϯ

džƚƌĂŬĐĞŶĂŵĂŐŶĞƚŝĐŬĠŵşĐŚĂĚůŽ;^^Ϳ

Ϯϰ

ϱ͘Ϯ͘ϰ

DŝŬƌŽĞdžƚƌĂŬĐĞƚƵŚŽƵĨĄnjş;^WDͿ

Ϯϰ

ϱ͘ϯ

ŶĂůljnjĂ

ϱ͘ϯ͘ϭ

WůLJŶŽǀĄĐŚƌŽŵĂƚŽŐƌĂĨŝĞ;'Ϳ

Ϯϱ

ϱ͘ϯ͘ϭ͘ϭ

WůLJŶŽǀljĐŚƌŽŵĂƚŽŐƌĂĨ

Ϯϱ

ϱ͘ϯ͘ϭ͘Ϯ

ĞƚĞŬƚŽƌLJ

Ϯϱ

ϱ͘ϯ͘Ϯ

ϱ͘ϯ͘ϭ͘Ϯ͘ϭ

ĞƚĞŬƚŽƌĞůĞŬƚƌŽŶŽǀĠŚŽnjĄĐŚLJƚƵ

Ϯϲ

ϱ͘ϯ͘ϭ͘Ϯ͘Ϯ

,ŵŽƚŶŽƐƚŶşƐƉĞŬƚƌŽŵĞƚƌ

Ϯϲ

sLJƐŽŬŽƷēŝŶŶĄŬĂƉĂůŝŶŽǀĄĐŚƌŽŵĂƚŽŐƌĂĨŝĞ;,W>Ϳ

ϱ͘ϯ͘Ϯ͘ϭ

͸

Ϯϰ

ĞƚĞŬƚŽƌLJ

Ϯϲ Ϯϳ

 A,

ʹͺ

WŽƵǎŝƚĠƉƎşƐƚƌŽũĞĂnjĂƎşnjĞŶş

Ϯϴ

ϲ͘ϭ ϲ͘ϭ͘ϭ

EĂƐƚĂǀĞŶşƉůLJŶŽǀĠŚŽĐŚƌŽŵĂƚŽŐƌĂĨƵ

Ϯϴ

ϲ͘Ϯ

ŚĞŵŝŬĄůŝĞĂƐƚĂŶĚĂƌĚLJ

Ϯϵ

ϲ͘ϯ

WŽƵǎŝƚĠŶĄĚŽďş

Ϯϵ

ϲ͘ϰ

WƌĂĐŽǀŶşƉŽƐƚƵƉ

Ϯϵ

ϲ͘ϰ͘ϭ

WƎşƉƌĂǀĂƐŵĢƐŶljĐŚĂŬĂůŝďƌĂēŶşĐŚƌŽnjƚŽŬƽ

Ϯϵ

ϲ͘ϰ͘Ϯ

^W

ϯϬ

ϲ͘ϰ͘ϯ

>>

ϯϬ

ϲ͘ϰ͘ϰ

^WD

ϯϬ

͹

z 

͵ͳ

ϳ͘ϭ

<ĂůŝďƌĂĐĞ

ϯϭ

ϳ͘Ϯ

džƚƌĂŬĐĞƉLJƌĞƚŚƌŽŝĚƽnjǀŽĚLJ

ϯϮ

ϳ͘Ϯ͘ϭ

džƚƌĂŬĐĞŶĂƚƵŚŽƵĨĄnjŝ;^WͿ

ϯϮ

ϳ͘Ϯ͘Ϯ

džƚƌĂŬĐĞŬĂƉĂůŝŶĂʹŬĂƉĂůŝŶĂ;>>Ϳ

ϯϯ

ϳ͘Ϯ͘ϯ

džƚƌĂŬĐĞƌĞĄůŶljĐŚǀnjŽƌŬƽŽĚƉĂĚŶşǀŽĚLJ

ϯϱ

ϳ͘Ϯ͘ϰ

DŝŬƌŽĞdžƚƌĂŬĐĞŶĂƚƵŚŽƵĨĄnjŝ;^WDͿ

ϯϳ

6

ͺ

4

Ͷ͵

ͻ

~ z r

ͶͶ

ͳͲ

~ z

Ͷ͹

7

2 ÚVOD Pesticidy jsou pĜípravky, které se používají na ochranu rostlin v zemČdČlství a v lesnictví, a to proti houbám, rostlinným a živoþišným škĤdcĤm. V této práci jsme se zamČĜili na insekticidy, které se používají pĜi hubení hmyzích škĤdcĤ. NČkteré z nich však pĤsobí i na necílové organismy, které jsou pro þlovČka užiteþné. V pĜípadČ pyrethroidĤ se jedná hlavnČ o ryby a vodní bezobratlé organismy. Pyrethroidy jsou umČle vyrobené insekticidy, které mají široké využití. Tyto látky našly uplatnČní nejen v zemČdČlství, lesnictví a veterinární medicínČ, ale také ve zdravotnických zaĜízeních, skladech výrobkĤ nebo v domácnostech. Na trhu jsou rozšíĜeny rĤzné druhy insekticidĤ. NejþastČji se jedná o organofosfátové a organochlorové slouþeniny, karbamáty a jiné pĜípravky na hubení hmyzu. Pyretroidy se však v poslední dobČ velmi rozšíĜily a udává se, že tvoĜí 30 % používaných insekticidĤ. US Environmental Protection Agency (EPA) vydala prohlášení, v nČmž naĜizuje postupnČ omezovat používání organofosfátových insekticidĤ vzhledem k jejich možným toxickým úþinkĤm na lidi, a to pĜedevším na dČti. Také používání organochlorových insekticidĤ se postupnČ snižuje, a proto se hledají insekticidy, které nebudou toxické pro þlovČka a budou šetrné pro složky životního prostĜedí [1].

8

3 PYRETHROIDY 3.1 Základní charakteristika Pyretroidy vznikly modifikací pĜírodních pyrethrinĤ, které snadno podléhají biologické degradaci a vyznaþují se nízkou fotostabilitou. Pyrethroidy naproti tomu vykazují vČtší fotostabilitu, vČtší rezistenci vĤþi chemické a biologické degradaci, vČtší insekticidní aktivitu a menší toxicitu pro savce. Vyznaþují se také nízkou perzistencí v životním prostĜedí a rychlou aktivitou vĤþi létajícímu hmyzu. Tento jev se oznaþuje jako tzv. „knock down“ efekt. Hmyz je pĜi kontaktu s tČmito látkami velmi rychle omráþen, ztrácí koordinaci a schopnost létat. Výsledkem intoxikace bývá obvykle smrt. V pĜírodČ existuje šest rĤzných pyrethrinĤ, které mohou být zaĜazeny do dvou rĤzných skupin: deriváty esterĤ kyseliny chrysantemové a deriváty esterĤ kyseliny pyretrové. Všechny tyto deriváty mají stejnou strukturu a liší se jen substituenty, které urþují toxické vlastnosti daných látek proti hmyzu [1]. Základ struktury tČchto slouþenin tvoĜí tĜi hlavní prvky, kterými jsou uhlík, kyslík a vodík. Dále jsou v jejich struktuĜe zabudovány také atomy dusíku, síry, fluoru, chloru a bromu. Dusík je souþástí kyanidové funkþní skupiny, která zvyšuje toxický úþinek pyrethroidĤ. Molekuly pyrethroidĤ se skládají z kyselinové a alkoholové þásti, které spojuje centrální esterová vazba. Kyselinová þást obsahuje dva chirální uhlíky, což znamená, že se pyrethroidy vyskytují jako stereoisomerní slouþeniny. NČkteré slouþeniny mají chirální uhlík také na alkoholové þásti. Díky tomuto uhlíku mohou mít pyrethroidy až tĜi chirální místa a vytváĜet tak až osm stereoisomerĤ. Syntetické pyretroidy se na trhu bČžnČ vyskytují buć jako racemická smČs, nebo jako samotné isomery [2].

3.2 První pyrethroidy na trhu Jako první syntetický pyrethroid byl v roce 1949 vyroben allethrin. Jeho objevitelem byl LaForge. Allethrin však postrádal dostateþnou fotostabilitu a nebyl tak efektivní jako pĜírodní pyrethriny. Proto vČdci pokraþovali v hledání efektivnČjších a stabilnČjších slouþenin. V roce 1963 byl syntetizován tetramethrin, který však stále postrádal požadovanou insekticidní aktivitu. První syntetické pyrethroidy, které se vyznaþovaly vyšší insekticidní aktivitou v porovnání s pĜírodními pyrethriny, byly resmethrin a cismethrin z roku 1966. V dalších letech se pak pracovalo na vytvoĜení fotostabilních pyrethroidĤ. V roce 1971 vyrobil Matsuo fenpropathrin, v následujícím roce syntetizovall Elliott deltamethrin, cypermethrin a permethrin a v dalším roce pĜišel na trh Ohno s fenvaleratem. Od roku 1973 bylo nasyntetizováno více než 1000 rĤzných pyrethroidĤ [2,13]. Pro možnost porovnání lze uvést, že insekticidní aktivita permethrinu a phenothrinu, které jsou Ĝazeny mezi pyrethroidy typu I, byla zvýšena zavedením kyanidové skupiny, þímž vznikly pyrethroidy typu II, jako napĜ. cyfluthrin a Ȝ-cyhalothrin [2].

3.3 RozdČlení pyrethroidĤ Pyrethroidy se rozdČlují do dvou základních kategorií. První skupinu tvoĜí pyretroidy typu I, které neobsahují ve své molekule kyanidovou skupinu. Do druhé skupiny se Ĝadí pyrethroidy typu II, které obsahují kyanidovou skupinu na Į pozici. Mezi pyrethroidy typu I patĜí napĜíklad permethrin, phenothrin, resmethrin, allethrin a cismethrin. Mezi pyrethroidy typu II se zaĜazují napĜíklad cypermethrin, fenvalerát, deltamethrin a cyphenothrin a mnoho dalších. Každá skupina se vyznaþuje jinými toxickými úþinky, jinými neurofyziologickými, chemickými a biologickými vlastnostmi a jinou insekticidní aktivitou. PĤsobení pyrethroidĤ oznaþovaných jako typ I vyvolává u intoxikovaných jedincĤ zápasení, agresivní chování a rostoucí tČlesnou teplotou. Tento stav bývá oznaþován jako tzv. „tremor syndrome“ (T syndrom). PĜíznaky 9

úþinkĤ pyretroidĤ, které se Ĝadí do této skupiny, jsou velmi podobné tČm, které jsou pozorovány pĜi intoxikaci p, p'-DDT. Naproti tomu pyrethroidy typu II zpĤsobují škrábání, rýpání, slinČní, klesající tČlesnou teplotou, svalové kontrakce, záchvaty a smrt. Tyto slouþeniny indukují tzv. „choreoathetosis and salivation syndrome“ (CS syndrom). NČkteré pyrethroidy se vyznaþují úþinky, které kombinují oba syndromy a bývají proto oznaþovány jako látky, které indukují tzv. TS syndrom [1,2,3,11].

3.4 Vybrané pyrethroidy V této práci se budeme zabývat stanovením 13 vybraných syntetických pyrethroidĤ. Sledované pyrethroidy jsou shrnuty v tabulce þ. 1, v níž jsou také naznaþeny syndromy, které jsou jednotlivými látkami vyvolávány. Esfenvalerát je jedním ze þtyĜ isomerĤ fenvalerátu, a proto jsou tyto dvČ slouþeniny uvedeny ve stejné kolonce. Uvádí se, že esfenvalerát je nejaktivnČjší formou fenvalerátu. VČtšina vybraných pyrethroidĤ má ve své struktuĜe zabudovány atomy halogenĤ nebo dusíku, a proto je lze stanovit pomocí plynové chromatografie s detektorem elektronového záchytu. Pyrethroidy phenothrin a resmethrin však ve své molekule neobsahují ani halogeny a ani dusík. Tyto slouþeniny proto v naší práci nezjišĢujeme, i když jsou obsaženy ve smČsném roztoku. Lze je však stanovit metodou plynové chromatografie s hmotnostním detektorem [1].

Tabulka 1: Vybrané pyrethroidy [1] Sumární vzorec

Molekulová hmotnost (g·mol-1)

log Kow

Syndrom

Acrinathrin

C26H21F6NO5

541,4

6,7

CS

Bifenthrin

C23H22ClF3O2

422,9

8,2

T

Cyfluthrin

C22H18Cl2FNO3

453,3

5,7

CS

Cyhalothrin

C23H19ClF3NO3

449,9

6,9

CS

Cypermethrin

C22H19Cl2NO3

416,3

6,0

CS

Deltamethrin

C22H19Br2NO3

505,2

6,2

CS

Fenpropathrin

C22H23NO3

349,4

5,6

CS

C25H22ClNO3

419,9

6,8

CS

Fluvalinát

C26H22ClF3N2O3

476,9

6,8

CS

Permethrin

C21H20Cl2O3

391,3

6,2

T

Phenothrin

C23H26O3

350,5

6,0

T

Resmethrin

C22H26O3

338,4

7,1

T

Název

Fenvalerát Esfenvalerát

10

Na následujícím obrázku jsou naznaþeny strukturní vzorce jednotlivých syntetických pyrethroidĤ. Každá molekula pyrethroidĤ je složena z alkoholové a kyselinové þásti, které jsou spojené esterovou vazbou. Kyselinová þást je znázornČna na levé stranČ a alkoholová na pravé.

CH3 O

H3C F3C

O

H3C

O

CH3 O

H3C CF 3

Fenpropathrin Cl

CH3

O

CN

H3C

CH3

Bifenthrin H3C Cl

CH3O

Fenvalerát Cl

CN

O

F 3C

F

Cl

CH3 O

O

H3C

CH3 O

Permethrin H3C

CN

CH3

O

O

Cl

CH3 O

CH3 O

Phenothrin H3C

CN

CH3

CH3O

O

O

O

O

H3C

Cypermethrin H3C

O

O

Cl

Cyhalothrin

Cl

CH3 O

CN O

F3C

CH3

Fluvalinát H3C

H3C

O

O

H3C

Cyfluthrin

Cl

CN

NH

O

O

Cl

O

O

O

Cl

Br

O

O

H3C

Acrinathrin

Br

CN

O

O

CF3

CH3 O

H3C

CN

O

H3C

O

Deltamethrin

Resmethrin

Obrázek 1:Vybrané pyrethroidy [1,4]

11

3.5 Synergisté Pro zvýšení insekticidní aktivity pyrethroidĤ se k nim pĜidávají slouþeniny, které se oznaþují jako synergisté. Synergismus je jev, pĜi nČmž kombinace dvou látek vyvolává vČtší úþinek, než jaký by odpovídal souþtu úþinkĤ jednotlivých chemických látek. Mezi synergisty, které jsou k pyrethroidĤm pĜidávány, mĤžeme zaĜadit piperonyl butoxid, N-octylbicyklohepten dikarboximid, sulfoxid, sezamový olej a jiné. NejþastČji používané synergisty shrnuje tabulka þ. 2. Piperonyl butoxid pĤsobí tak, že inhibuje skupinu enzymĤ a zapojuje se do detoxikace pyrethroidĤ. ZabraĖuje rychlému metabolismu pyrethroidĤ v tČle zasaženého hmyzu a má zabezpeþit, aby byl hmyz usmrcen. Výsledkem jeho pĤsobení je zvýšení toxického úþinku pyrethroidĤ 10 - 150krát [11,29]. NČkdy je toxicita pyrethroidĤ zvýšena také tím, že se k nim pĜidávají jiné druhy insekticidĤ, napĜ. organochlorové insekticidy. NČkteré insekticidní repelenty obsahují organická rozpouštČdla, napĜ. alkoholy nebo petrolej. Tato organická rozpouštČdla zvyšují celkovou toxicitu repelentu, ale pĜedstavují také urþité riziko pro složky životního prostĜedí [11]. 

Tabulka 2: Látky, které se používají jako synergisté [11] Sumární vzorec

Molekulová hmotnost (g·mol-1)

C19H30O5

338,6

C17H25NO2

275,4

sesamin

C20H18O6

354,4

isosafrol

C10H10O2

162,2

Název

piperonyl butoxid

Chemická struktura

H3C

O

O

O H3C

O O

H3C

N-octyl bicyklohepten dikarboximid

O H3C

N O

3.6 Chiralita pyrethroidĤ Molekuly chirálních slouþenin se neshodují se svým zrcadlovým obrazem a vyskytují se ve dvou enantiomerních formách. Tyto isomery jsou opticky aktivní, což znamená, že stáþejí rovinu polarizovaného svČtla doleva nebo doprava. Pokud na sebe položíme chirální molekulu a její enantiomer, neshodují se polohy všech jejich substituentĤ. Rovina symetrie rozdČluje molekulu na dvČ poloviny, které jsou vzájemným zrcadlovým obrazem. Má-li molekula rovinu symetrie, pak není chirální [5]. Syntetické pyretroidy jsou chirální slouþeniny, které se skládají z optických stereoisomerĤ. Takové chirální slouþeniny jsou oznaþovány jako enantiomery. Studie již prokázaly, že enantiomery téže slouþeniny mají stejné fyzikálnČ chemické vlastnosti a mohou vykazovat enantioselektivní chování pĜi interakci s biologickým systémem. PĜi hodnocení chování a rizik

12

chirálních kontaminantĤ pĜítomných v životním prostĜedí by se mČlo pohlížet na jejich enantioselektivitu [1]. Molekuly pyrethroidĤ jsou složeny z kyselinové a alkoholové þásti. Kyselinová polovina molekuly má dva chirální uhlíky. Díky tČmto uhlíkĤm se pyrethroidy vyskytují jako stereoisomerní slouþeniny. NČkteré pyrethroidy obsahují také chirální uhlík na alkoholové þásti a z toho dĤvodu mohou mít pyrethroidy až tĜi chirální místa a vytváĜet tak až osm stereoisomerĤ. Tato vlastnost má za následek to, že syntetické pyretroidy jsou skupinou pesticidĤ vyznaþující se jednou z nejvyšších chiralit. NČkteré pyretroidy jsou syntetizovány opticky þisté, napĜ. deltamethrin nebo bioresmethrin, zatímco nČkteré pyretroidy jsou prodávány jako produkty obohacené o enantiomery, napĜ. allethrin, cyhalothrin nebo cypermethrin [6]. Enantiomery syntetických pyretroidĤ se vyznaþují rĤznou insekticidní aktivitou, toxickými vlastnostmi vĤþi vodním bezobratlým živoþichĤm nebo dobou pĜetrvávání v životním prostĜedí. Pro porovnání lze uvést, že permethrin má pouze dva z celkem þtyĜ stereoisomerĤ insekticidnČ úþinné, zatímco cypermethrin má jen dva z celkem osmi stereoisomerĤ insekticidnČ úþinné. Uvádí se, že trans isomer je degradován rychleji než cis isomer, avšak v nČkterých pĜípadech bylo prokázáno, že ménČ aktivní enantiomer pĜetrvává v životním prostĜedí mnohem delší dobu než enantiomer s vČtší insekticidní aktivitou [7]. Proto je nutné stále vyvíjet rychlejší a citlivČjší analytické metody, které by byly vhodné pro stanovení jednotlivých enantiomerĤ. NejþastČji se pyrethroidy stanovují pomocí plynové nebo kapalinové chromatografie [6]. Toxicita pyretroidĤ velmi závisí na konfiguraci chirálního uhlíku v blízkosti karboxylové skupiny a každý isomer je charakterizován vlastní toxicitou. Jako pĜíklad lze zmínit enantiomery permethrinu s konfigurací R na uhlíku v blízkosti karboxylové skupiny. Tyto enantiomery jsou pro mouchu domácí asi 25krát toxiþtČjší než enantiomery s konfigurací S. Naproti tomu enantiomery fenvalerátu, mající na tomto uhlíku konfiguraci S (prostorovČ odpovídající konfiguraci R kyseliny dimethylcyklopropankarboxylové), jsou 10-100krát více toxické pro mouchu domácí než ty s konfigurací R. Podobné vlastnosti byly pozorovány také u fluvalinátu. Pokud se zamČĜíme na toxicitu insekticidĤ, které mají chirální uhlík na kyanidové funkþní skupinČ, jež je umístČna na alkoholové polovinČ (napĜ. fenvalerát nebo cypermethrin), mĤžeme konstatovat, že je toxicita ovlivnČna konfigurací tohoto chirálního uhlíku. Látka s konfigurací S bývá pro mouchu domácí mnohem toxiþtČjší než látka s R konfigurací. ObecnČ bývají cis isomery znaþnČ toxiþtČjší než trans isomery [6,7]. V mnoha pĜípadech obsahuje pĜípravek jen aktivní enantiomer, napĜ. cypermethrin, jehož insekticidní aktivita náleží pouze enantiomerĤm 1R, cis, S a 1R, trans, S. U dalších šesti isomerĤ bylo prokázáno, že jsou inaktivní. KromČ toho, ze dvou aktivních isomerĤ je cis více perzistentní v pĤdČ než trans isomer. Použití racemické smČsi není vhodné, neboĢ jsou do životního prostĜedí aplikovány neužiteþné isomery. Tím roste spotĜeba množství pĜípravku v porovnání s použitím opticky þistého pĜípravku. Preparáty vyrobené ze samostatného isomeru (napĜ. deltamethrin) boudou nejspíš mnohem úþinnČjší než ty se þtyĜmi nebo osmi isomery [6].

3.7 Chemické vlastnosti Základem struktury pyretroidĤ je esterovČ spojená alkoholová a kyselinová þást. ZmČnou substituentĤ dochází také ke zmČnám insekticidní síly, aktivity a toxicity vĤþi savcĤm a ostatním organismĤm. Tyto halogenované, lipofilní a fotostabilní slouþeniny se vyznaþují výjimeþnou aktivitou proti mnoha druhĤm hmyzu. Aþkoliv jsou relativnČ bezpeþné pro ptáky a savce, pro ryby jsou velmi toxické. S ohledem na log Kow pyrethroidĤ mĤžeme konstatovat, 13

že syntetické pyrethroidy jsou ve vodČ málo rozpustné, ale v organických rozpouštČdlech a lipidech se dobĜe rozpouštČjí. Pro tyto látky je typické, že se v pĜírodČ sorbují na pĤdní þástice. RovnČž se uvádí, že se pyrethroidy sorbují na povrch sklenČných nádob, které jsou použity pĜi manipulaci s tČmito látkami bČhem analýzy [1,2,13].

3.8 Použití Pyrethroidy jsou používány pĜedevším pro hubení hmyzích škĤdcĤ v domácnostech a zemČdČlství. Dále jsou aplikovány v prĤmyslu a ve veterinární medicínČ. Pro jejich použití je vhodné severské podnebí, neboĢ toxicita tČchto látek je vyšší pĜi nízkých teplotách. Syntetické pyrethroidy se používají na hubení široké škály ektoparazitĤ sídlících nejen na velkých, ale také na malých zvíĜatech. PĜípravky na bázi pyrethroidĤ se používají v rĤzných formách. NejþastČji se jedná o rĤzné spreje, prášky, šampony, koupele nebo aerosoly. Allethrin je souþástí malých papírových proužkĤ, které se používají v uzavĜených prostorech. Pyrethroidy permethrin a d-phenothrin byly použity ve válce v Perském zálivu, kdy bylo tČmito látkami postĜikováno vojenské obleþení, aby odpuzovaly a zabíjely otravné mouchy a komáry. Permethrin byl na nČkterých místech používán k léþbČ proti vším a svrabu u þlovČka [9,16].

3.9 Toxikologie Mechanismus úþinku pyrethroidĤ je velmi složitý, obzvlášĢ v pĜípadČ, jsou-li použity v kombinaci s piperonyl butoxidem nebo s jinými insekticidy. Tyto látky inhibují metabolismus pyrethroidĤ v tČle hmyzu. Hlavním cílovým místem všech pyrethroidĤ jsou sodíkové kanálky v nervové membránČ [16]. 3.9.1

Charakteristiky biologické aktivity

PĤsobení pyretroidĤ se vyznaþuje rychlým tzv. „knock-down“ efektem. Jakmile je hmyz zasažen insekticidem, je velmi rychle paralyzován a není schopen dále létat. Hmyz pak na následky intoxikace umírá. Za další pĜednosti tČchto insekticidĤ mĤžeme považovat jejich nízkou toxicitu proti savcĤm, snadný rozklad v životním prostĜedí a vysokou úþinnost proti hmyzu v kombinaci s jinými insekticidy. Vzhledem k tČmto vlastnostem jsou nČkteré pyrethroidy vhodné pro domácnost a jiné naopak pro zemČdČlství. Pyrethroidy, které disponují lepší chemickou stabilitou vĤþi svČtlu a vzdušné vlhkosti, jsou používány také jako agrochemikálie [10,11]. Pyretroidy atakující centrální nervový systém jsou u savcĤ metabolizovány a vyluþovány dĜíve než stihnou zasáhnout nervový systém. Proto jsou málo toxické pro savce i þlovČka. Naproti tomu u hmyzu zpĤsobují rozrušení a okamžitou paralýzu. Výsledkem intoxikace bývá smrt. Velkým nedostatkem tČchto látek je jejich toxicita pro ryby a necílové vodní organismy, ale také pro vþely [11]. 3.9.2

OvlivnČní sodíkových kanálkĤ

Nervové buĖky pĜijímají, vedou a pĜedávají signály. Je-li neuron stimulován signálem, dochází k depolarizaci plazmatické membrány. Depolarizace vyvolá vlnu elektrického vzruchu oznaþovanou jako akþní potenciál. Ten vzniká souhrou napČĢovČ Ĝízených iontových kanálkĤ. Když se otevĜou sodíkové kanálky, zaþnou do axonu proudit sodné ionty a membrána se depolarizuje. Jakmile se depolarizace membrány dostane k maximu, dojde k inaktivaci sodíkových kanálkĤ a sodné ionty pĜestanou proudit dovnitĜ. Sodíkové kanálky jsou právČ primárním cílem pĤsobení pyrethroidĤ, které prodlužují otevĜení sodíkových kanálkĤ. Pyrethroidy pĤsobí na axony v nervovém systému, interagují se sodíkovými kanálky

14

a ovlivĖují pĜenos elektrického impulsu. To stimuluje nervové buĖky a vytváĜí nČkolik nervových šokĤ, jejichž výsledkem je celkové ochrnutí hmyzu [8,11]. Vyskytuje se zde urþitá stereospecifita úþinku, neboĢ nČkteré isomery jsou mnohem toxiþtČjší. Obvykle jsou cis isomery toxiþtČjší než trans isomery. V þlánku od Anadóna a spol. [11] je uvedeno, že 1R a 1S cis isomery se k jednomu místu váží kompetitivnČ, zatímco k jinému místu se 1R a 1S trans isomery váží nekompetitivnČ. U savcĤ bývá 1R isomer aktivní a 1S inaktivní. Tím se 1S isomer stává netoxický [11]. Pyrethroidy typu II výraznČ zpožćují inaktivaci sodíkových kanálkĤ oproti pyrethroidĤm typu I. Prodlužuje se doba, kdy jsou sodíkové kanálky otevĜené, a následkem toho dochází k depolarizaci membrány. Tyto rozdíly v prodlužování otevĜení sodíkových kanálkĤ nejspíš pĜispívají k odlišnostem v toxických úþincích pyrethroidĤ typu I a II. Podmínky hyperexcitovatelnosti pĜetrvávají do doby, než jsou pyrethroidy odstranČny. Poté se kanálky vrátí do normálního stavu. NČkteré kanálky však zĤstanou nezmČnČny a fungují bez vlivu pyrethroidĤ. Sodíkové kanálky se vyskytují v nČkolika rĤzných formách, které jsou také rĤznČ ovlivĖovány pĤsobením pyrethroidĤ [9,10]. 3.9.3

OvlivnČní chloridových kanálkĤ

Chloridové kanálky se nacházejí v mozku, nervech, svalech a slinných žlázách. Tyto kanálky jsou regulovány protein kinázou C, která ovládá bunČþnou excitovatelnost. Od sodíkových kanálkĤ se liší v rĤzných funkcích. NČkteré kanálky, které jsou citlivé na pyrethroidy, se Ĝadí k tzv. maxi chloridovým kanálkĤm. Tyto kanálky jsou aktivovány depolarizací, mají vysokou konduktanci a jsou nezávislé na vápníku [11]. 3.9.4

ZpĤsob intoxikace

NejþastČjší zpĤsob intoxikace je umožnČn dermální absorpcí, avšak vyskytují se také pĜípady orální a inhalaþní depozice. Poloþas života pyrethroidĤ v krvi je v rozmezí od 19 minut po 10 hodin, obvykle však trvá nČkolik hodin. Dermální toxicita pyrethroidĤ je omezena jejich nízkou absorpcí a metabolickou destrukcí v kĤži bČhem absorpce [11,12]. Toxická síla pyrethrinĤ a pyrethroidĤ mĤže být vysoká, intravenóznČ LD50 0,5 až >250 mg·kg-1, což je limitováno detoxikací v kĤži, krvi a játrech. U þlovČka je biologická dostupnost pyrethroudĤ kožní absorpcí pĜibližnČ 1% v porovnání s 36% pĜi žaludeþní absorpci. Proto kožní expozice pĜedstavuje relativnČ malé nebezpeþí systémové otravy [9]. 3.9.5

Vyluþování

Pyrethroidy jsou pĜítomny ve tkáních s vysokým obsahem lipidĤ, napĜ. v nervové tkáni. Tyto insekticidy se pomalu vyluþují, a proto se mohou v tČle kumulovat v tukové tkáni. U savcĤ se jejich metabolity vyluþují bČhem nČkolika dnĤ prostĜednictvím moþi a výkalĤ. Pro permethrin se udává, že vyluþování trans isomeru probíhá rychleji než eliminace cis isomeru. Hlavní cesta, jakou u savcĤ probíhá detoxikace pyrethroidĤ, je hydrolýza. Pyrethroidy jako permethrin, cypermethrin a deltamethrin jsou metabolizovány karboxylesterázou [11,12].

3.10 Vývoj a budoucnost chemie pyretroidĤ Poþátky chemie, která se zabývá studiem pyrethroidĤ, se datují asi od roku 1910. Do dnešní doby prošla dvČma periodami vývoje. V první periodČ bylo hlavním cílem objasnČní chemické struktury pĜírodních pyrethrinĤ. Naproti tomu druhá perioda byla vČnována vývoji jejich derivátĤ – syntetických pyrethroidĤ. Souþasné trendy lze Ĝadit do tĜetí

15

periody vývoje. Dnes se hledají pĜedevším takové látky, které by byly ménČ toxické pro necílové vodní organismy a ryby [13]. 3.10.1 Studium pĜírodních pyretrinĤ Y. Fujitani [13,39] separoval insekticidnČ aktivní sirupovitý ester z kopretin, který nazval „pyrethron“. R. Yamamoto [13,40,41] poté podrobil hydrolytické produkty pyrethronu oxidaci ozonem a izoloval kyselinu trans-karonovou a aldehyd; v roce 1923 poprvé potvrdil existenci cyklopropanového kruhu v molekulách pĜírodních pyretrinĤ. O rok pozdČji pak H. Staudinger a L. RĤžiþka navrhli strukturu pyretrinu I a II [13,42]. Roku 1945 zjistili LaForge a Barthel, že se pĜírodní pyretriny skládají ze þtyĜ homologĤ – pyretrinĤ I a II a cinerinĤ I a II a stanovili jejich planární strukturu [13,43]. PozdČji pak bylo zjištČno, že pĜírodní pyretriny obsahují celkem šest slouþenin, které se skládají z kyselinové a alkoholové þásti [13]. 3.10.2 Vývoj syntetických pyretroidĤ NČkteré pyretroidy vznikly tak, že byla zachována jejich kyselinová þást (kyselina chryzantémová) a alkoholová þást byla postupnČ obmČĖována. Tímto výzkumem se zabývali pĜedevším vČdci v Japonsku, UK a USA. NČkolik struktur vycházelo z pĜírodního pyrethrinu I, þímž vznikly pyrethroidy jako napĜ. benathrin, japothrin, furamethrin nebo resmethrin. Tyto pyrethroidy byly používány hlavnČ k hubení škĤdcĤ v domácnostech [13]. Naopak další skupinu tvoĜí pyrethroidy, které vznikly modifikací kyselinové þásti, popĜípadČ esterové vazby. Do této skupiny se Ĝadí pyrethroidy, kterým zĤstala stabilní phenoxybenzylová skupina jako alkoholová þást a kyselinová þást byla podrobnČ zkoumána. Permethrin a fenvalerát byly využívány pĜedevším pro zemČdČlské úþely, neboĢ se vyznaþují dobrou chemickou stabilitou [13]. Další slouþeniny vznikly v 80. letech 19. století nahrazením esterové vazby jinou vazbou. Tyto látky se od pĤvodních pyrethrinĤ liší svou strukturou, a proto nepatĜí mezi klasické syntetické pyrethroidy. PatĜí sem slouþeniny jako napĜíklad etofenprox, flufenprox nebo silafluofen. Silafluofen obsahuje ve své struktuĜe atom kĜemíku. Tato látka byla popsána a následnČ publikována v rĤzných zemích témČĜ souþasnČ a je oznaþována za látku, která je ménČ toxická pro ryby než klasické pyrethroidy [13]. Tabulka 3: Nové látky podobající se pyrethroidĤm [13] Název

Sumární vzorec

Chemická struktura

Molekulová hmotnost (g·mol-1)

O CH3

Etofenprox

EtO

O

C19H30O5

338,6

C17H25NO2

275,4

C20H18O6

354,4

CH3

O

Flufenprox

CF 3 EtO

Cl

O

O

Silafluofen

CH3 EtO

Si CH3

F

16

3.10.3 Vývoj do budoucna Vzhledem k prokázané vysoké toxicitČ pyrethroidĤ vĤþi rybám je jejich použití v okolí vodních systémĤ znaþnČ omezeno. Mají-li lidé doma akvárium, mČli by dávat pozor pĜi aplikaci tČchto látek v uzavĜených místnostech. Také v blízkosti rybníkĤ nebo jiných vodních ekosystémĤ by se mČlo dbát zvýšené opatrnosti pĜi zacházení s pyrethroidy [13]. Silafluofen by mohl tento problém vyĜešit, neboĢ se vyznaþuje vysokou insekticidní aktivitou, nízkou toxicitou pro savce, vysokou chemickou stabilitou na svČtle, stabilitou vĤþi pH a jiným vlivĤm. Hlavními významnými vlastnostmi této slouþeniny jsou její nízká toxicita pro ryby a její pĤsobení jako kontaktní jed. Díky tČmto vlastnostem se tato látka výraznČ odlišuje od klasických pyrethroidĤ [13]. V Japonsku je toxická síla chemických látek, které negativnČ pĤsobí na ryby, rozdČlena do tĜíd A, B a C. TĜída C se vyznaþuje vysokým toxickým úþinkem pro ryby. PrávČ do této tĜídy jsou zaĜazeny také pyrethroidy. Naproti tomu tĜída A vykazuje nízkou toxicitu a patĜí sem již zmiĖovaný silafluofen. PĜíþina nízké toxicity silafluofenu vĤþi rybám je však stále nejasná, a proto je zapotĜebí provádČt další studie, které by tuto nejasnost mohly vysvČtlit [13].

3.11 Osud pyrethroidĤ v životním prostĜedí ObecnČ syntetické látky vstupují do životního prostĜedí a stávají se zde souþástí abiotických a biotických složek prostĜedí. Tyto látky pak zneþišĢují životní prostĜedí, rozkládají se v nČm na rĤzné degradaþní produkty, pĜemČĖují se na metabolity a pĜedstavují také urþitou hrozbu pro lidské zdraví. NČkteré pyrethroidy jsou také považovány za možné mutageny [2,15]. Pyrethroidy se do složek životního prostĜedí mohou dostat rĤznými cestami. Závisí to pĜedevším na tom, kde jsou pĜípravky na bázi pyrethroidĤ použity. V zemČdČlství jsou používány na ochranu rostlin proti škĤdcĤm, ve veterinární medicínČ na ochranu zvíĜat, dále jsou aplikovány v rĤzných skladech nebo domácnostech. Po jejich aplikaci mohou být transportovány do povrchových vod, napĜíklad splachováním z pĜívalových dešĢĤ, popĜípadČ suchou nebo mokrou depozicí, a uvolĖovány tak do spodních vod. Také pĜi koupání zvíĜat, která byla ošetĜena pĜípravkem obsahujícím pyrethroidy, se mohou dostat do vodního ekosystému. Do vodního ekosystému se kromČ toho dostávají vymýváním z pĤdních þástic, na které se pyrethroidy silnČ sorbují. Tyto þástice jsou pak vČtrem, popĜípadČ vodou, transportovány do povrchových vod. Zde se þástice usazují a stávají se souþástí sedimentĤ. Sedimenty pak mohou být zvíĜeny a þástice s nasorbovanými pyrethroidy transportovány na jiné místo. Ve vodním recipientu pak tyto látky pĤsobí toxicky na vodní organismy a ryby [2]. Do odpadních vod se pyrethroidy mohou dostat po aplikaci na kukuĜici, bavlnu, rýži nebo zeleninu, popĜípadČ z výrobních provozĤ a distribuþních center [11]. Pyrethroidy jsou toxické pro þlenovce a pĤsobí také na ryby, vodní hmyz a korýše. Vysoce citlivé na pĤsobení pyrethroidĤ mohou být nejen nČkteré hmyzí druhy, ale také užiteþní dravci a paraziti [11]. 3.11.1 PĜetrvávání nČkterých pyrethroidĤ v životním prostĜedí Pyrethroidy nepĜetrvávají v životním prostĜedí obvykle dlouhou dobu. Rychle podléhají hydrolýze a fotolýze. Dostanou-li se do pĤdy a sedimentĤ, podléhají mikrobiální degradaci. V nČkterých literárních zdrojích se uvádČjí poloþasy života nČkterých pyrethroidĤ. NapĜíklad pro cyhalothrin se udává, že se pomalu hydrolyzuje na sluneþním svČtle pĜi pH 7-9 a je-li pH >9, probíhá hydrolýza rychleji. Hodnota poloþasu života cyhalothrinu v pĤdČ je asi 4-12 17

týdnĤ. Pro cypermethrin se uvádí poloþas života v povrchové vodČ asi 5 dní a v pĤdČ 30 dní. Co se týká hydrolýzy deltamethrinu, uvádí se, že je mnohem stabilnČjší v kyselém než v bazickém prostĜedí s t1/2 = 2,5 d pĜi pH 9 a 25 °C. V povrchových vodách je jeho poloþas života 2-4 dny, zatímco v pĤdČ podléhá mikrobiální degradaci bČhem 1-2 týdnĤ. Fenpropathrin má poloþas rozpadu v Ĝíþní vodČ 2,7 týdnĤ a rozpadá se v alkalickém prostĜedí. V pĤdČ pĜetrvává asi 1-5 dní. Poloþas rozpadu fenvalerátu se pohybuje mezi 2 až 6 dny ve sladké vodČ, 27 až 34 dny v moĜské vodČ, asi 6 týdnĤ v sedimentech u ústí a 3 až 9 týdnĤ v pĤdách [2,14]. 3.11.2 Fotodegradace Pyrethroidy mohou být degradovány nČkolika možnými procesy, jako napĜ. fotodegradací, biodegradací, popĜípadČ hydrolýzou. Fotolýza je nejþastČjší zpĤsob, jakým degradace probíhá, a je rychlejší než biodegradace nebo hydrolýza [15]. Ve svém þlánku Liu a spol. [15] simulovali pĜírodní podmínky pĜi procesu fotodegradace a snažili se popsat reakþní mechanismus. RovnČž zjistili, že degradaþní procesy probíhají podle kinetiky prvního Ĝádu. Studii provádČli na dvou syntetických pyretroidech, deltamethrinu a fenvalerátu. Studovali vliv poþáteþní koncentrace, svČtelné intenzity a rozpouštČdel na fotodegradaci pyrethroidĤ. Dále se zabývali úþinkem v pĜírodČ bČžnČ se vyskytujících látek na rychlost degradaþního procesu. Mezi tyto slouþeniny patĜí pĜedevším dusiþnan sodný, chlorid sodný, peroxid vodíku a L-glutamová kyselina. Ve svém experimentu použili jako zdroj UV záĜení rtuĢovou výbojku a jako zdroj sluneþního svČtla xenonovou výbojku. RtuĢová výbojka emituje ultrafialové svČtlo pod vlnovou délkou 300 nm s vysokým energetickým výkonem, þímž zesiluje fotolýzu. Xenonová výbojka však poskytuje záĜení s delší vlnovou délkou, nižší svČtelnou intenzitou a energií. Degradaþní rychlost pyrethroidĤ proto byla rychlejší pĜi ozáĜení rtuĢovou výbojkou než pĜi ozáĜení xenonovou výbojkou [15]. Tito autoĜi publikované studie také zkoumali úþinek použitého rozpouštČdla na fotodegradaci. Jako zdroj záĜení v tomto pokusu použili rtuĢovou výbojku. Zjistili, že degradace pyrethroidĤ v n-hexanu trvá asi 3 minuty, zatímco ve smČsi methanol/voda (50:50) 15 minut. Rychlejší degradace se proto dosáhne v nepolárním organickém rozpouštČdle, v porovnání s rozpouštČdlem polárním [15]. Dále sledovali vliv senzibilizátorĤ na proces degradace. Pyrethroidy neabsorbují sluneþní svČtlo, které dosahuje vlnové délky vČtší než 290 nm. SvČtlo, které má vlnovou délku nad 300 nm, nemĤže rozštČpit chemickou vazbu v molekulách pyrethroidĤ. Aby mohly být pyrethroidy degradovány viditelným svČtlem, pĜidávají se k nim senzibilizátory, které produkují hydroxylové radikály HO·. Tyto radikály podporují degradaci pyrethroidĤ a urychlují fotolýzu [15].

18

4 PěÍRODNÍ PYRETHRINY Pyrethroidy jsou náhražkou pĜírodních pyrethrinĤ. PĜírodní pyrethriny jsou extrakty, které se získávají vyluhováním suchých hlaviþek chryzantém, napĜ. Chrysanthemum cinerariaefolium (chryzantéma dalmatská), Chrysanthemum coccineum (chryzantéma perská). Tyto kvČtiny se Ĝadí do rodu Chrysanthemum. Bývají také nazývány jako kopretiny nebo Ĝimbaby a jsou rozdČlovány do dvou skupin. První skupina chryzantém je pČstována pĜedevším jako zdroj insekticidnČ aktivních toxinĤ. Chryzantémy, které se Ĝadí do druhé skupiny, však slouží pouze pro okrasné úþely, neboĢ ve svých kvČtech neobsahují insekticidnČ aktivní látky. Chryzantémy používané pro insekticidní úþely jsou pĜedevším pČstovány v Keni a obsahují šest toxinĤ: pyrethrin I a II, jasmolin I a II a cinerin I a II. Tyto látky jsou velmi rychle degradovány na svČtle. Další jejich vlastností je nízká toxicita pro savce a ptáky. Struktury jednotlivých toxinĤ, které jsou obsaženy v kvČtech kopretin, jsou naznaþeny v tabulce þ. 4 [1,2,9,11]. Rostlina Chrysanthemum cinerariaefolium se Ĝadí do Ĝádu HvČzdicotvaré (Asterales), þeledi oznaþované pod názvem Compositae (SložnokvČté) [44]. Kopretiny dorĤstají do výšky pĜibližnČ 50 – 60 cm. Obsah pyrethrinĤ v suchých kvČtech bývá v rozmezí od 0,5 do 2 %. Podle Kiriamitiho a spol. [17] je nejvČtší obsah pyrethrinĤ v semenech kvČtin. KvČty kopretin se sklízí krátce po jejich vykvetení. Po sklizni jsou kvČty dĤkladnČ vysušeny. Suché kvČty jsou následnČ rozemlety a extrahovány organickými rozpouštČdly. Tímto procesem se získá požadovaný extrakt nebo esenciální oleje. Extrakt však obsahuje urþité množství nežádoucích pĜímČsí, které se dále odstraĖují. Hlavním cílem extrakce je získání svČtle Obrázek 2: Chryzantéma zbarveného produktu s vysokým obsahem dalmatská[45] aktivních složek. NejaktivnČjšími složkami získaného extraktu jsou pyrethrin I a pyrethrin II. Pyrethrin I pĤsobí na škĤdce bČhem nČkolika minut, zatímco pyrethrin II bČhem nČkolika sekund. Pyrethrin II je však hmyzem snadno metabolizován a bČhem pár hodin je hmyz opČt v poĜádku. Proto je žádoucí, aby se tyto dvČ látky používaly v kombinaci [13,17]. PĤvodní domovinou rostliny Chrysanthemum cinerariaefolium je Dalmácie. Je to oblast bývalé Jugoslávie na pobĜeží Jaderského moĜe. ěíká se, že kopretiny byly poprvé objeveny v roce 1694. Obyvatelé této oblasti však zvláštní úþinky tČchto rostlin poznali pravdČpodobnČ již dĜíve a používali je ve formČ prášku pro insekticidní použití. Jejich insekticidní aktivita pak byla ovČĜena roku 1840 [13]. V USA byly kopretiny pĜedstaveny po roce 1860 a v Japonsku až roku 1885. PostupnČ se pČstování kopretin dále rozšiĜovalo. V roce 1898 se zaþalo s vyvážením suchých kvČtin z Japonska. V roce 1938 pak produkce tČchto kvČtin v Japonsku dosáhla vrcholu. V tomto státČ vyprodukovali pĜibližnČ 13 000 tun za rok. Po druhé svČtové válce však produkce kopretin klesla až na 1 000 tun za rok, protože produkce plodin a potravin byla v té dobČ mnohem dĤležitČjší a potĜebnČjší. Z tohoto dĤvodu pĜedstihly státy jako KeĖa a Tanzanie

19

Japonsko, které bylo do té doby hlavním producentem kopretin. Tyto dva státy disponovaly vhodnými klimatickými podmínkami pro pČstování kopretin a byly také státem podporovány. V souþasné dobČ jsou africké státy KeĖa, Tanzanie a Rwanda hlavními producenty kopretin. Mezi další dĤležité producenty lze zahrnout také Tasmánii a Papuu Novou Guineu [13]. Tabulka 4: Toxiny obsažené v chryzantémách [13]

Název

Sumární vzorec

Molekulová hmotnost (g/mol)

CH2

C21H28O3

328,5

CH2

C22H28O5

372,5

C21H30O3

330,5

C22H30O5

374,5

C20H28O3

316,4

C21H28O5

360,4

Chemická struktura CH3 CH3

Pyrethrin I

H3C CH3

O O

H3C

O CH3

Pyrethrin II

CH3

H3C CH3

CH3

O

O

O O

O CH3 CH3

Jasmolin I

H3C CH3

O CH3

O

H3C

O

CH3

Jasmolin II

CH3

CH3

H3C CH3

O

O

CH3

O O

O

CH3 CH3

Cinerin I

H3C CH3

O O

H3C

CH3 O CH3

Cinerin II

CH3 O

CH3

H3C CH3

O O

O

CH3 O

20

4.1 Extrakce pyrethrinĤ z kopretin Ve svých experimentech se Otterbach a spol. [16] zabývali extrakcí pĜírodních pyrethrinĤ z kvČtin. Pro srovnání použili tĜi rĤzné extrakþní metody: Soxhletovu extrakci, extrakci ultrazvukem a superkritickou fluidní extrakci. KomerþnČ jsou kvČty extrahovány superkritickou fluidní extrakcí nebo extrakcí rozpouštČdlem, napĜ. metanolem, acetonem nebo petroletherem. PĜi použití extrakce rozpouštČdlem se rostlinná hmota, která se již dále nezpracovává, odstraní filtrací a zbytek je použit pro další zpracování. BČhem þištČní se ze surové pryskyĜice odstraní nežádoucí složky, jako pigmenty, rostlinné vosky nebo oleje. Ve svém experimentu autoĜi použili isopropanol pro Soxhletovu a ultrazvukovou extrakci a oxid uhliþitý pro superkritickou fluidní extrakci. Všechny metody se za daných podmínek vyznaþovaly dobrými výtČžnostmi. Superkritická fluidní extrakce byla znaþnČ rychlejší než zbylé metody. Tuto skuteþnost autoĜi pĜipisují vyššímu tlaku a teplotČ a fyzikálním vlastnostem superkritické tekutiny [16]. Vlivem tlaku, teploty a velikosti þástic na úþinnost extrakce a kvalitu získaného extraktu se zabývali další autoĜi, kteĜí své výsledky publikovali [17]. Došli k závČru, že pĜi vyšším tlaku je extrakce úþinnČjší. PĜi nižší teplotČ získávali extrakty s vČtším množstvím pyrethrinĤ a menším obsahem nežádoucích pĜímČsí. Co se týþe velikosti þástic, zjistili, že þástice menší jak 0,2 mm obsahují pĜedevším nežádoucí pĜímČsi a þástice vČtší jak 0,9 mm mají nízký obsah pyrethrinĤ. StĜední velikost þástic obsahovala semena, a proto vykazovala vyšší obsah pyrethrinĤ.

21

5 STANOVENÍ PYRETHROIDģ Pyrethroidy se v životním prostĜedí vyskytují nejen ve vodČ, ale také v pĤdČ nebo sedimentech; mohou však být detekovány také ve vzduchu nebo v prachu nacházejícím se ve vnitĜních prostorech. V této práci jsme se soustĜedili pĜedevším na výskyt a stanovení pyrethroidĤ ve vodných matricích.

5.1 Vzorkování vod Voda je heterogenní složka životního prostĜedí. Tento systém je heterogenní jak v prostoru, tak v þase, a proto je velmi obtížné získat reprezentativní vzorek vody. Každý vzorek by mČl být odebrán vhodnou metodou, mČl by reprezentovat místo a dobu odbČru, a mČl by být vhodnČ uchován a pĜepraven do laboratoĜe, v níž bude provedena analýza. Je vhodné odebrat buć smČsný vzorek, þímž získáme prĤmČrnou hodnotu, nebo více vzorkĤ z nČkolika míst, þímž získáme informace o rozložení analytu v celém objemu [18]. Vzorkujeme-li tekoucí vodu, musíme poþítat s pĜítomností suspendovaných þástic. Je lepší, odebírat vzorek ze stĜedu toku, neboĢ pĜi bĜezích hrozí odebrání velkého množství zvíĜených þástic. U stojatých vod musíme pamatovat na to, že zde dochází k výškové stratifikaci. Obvykle se vzorek odebírá z vČtší hloubky, kterou je nutné zaznamenat do protokolu o odbČru. Vzorky podzemní vody se odebírají ze studní nebo z vrtĤ. Sledované insekticidy se do podzemních vod nedostávají, neboĢ se silnČ sorbují na pĤdní þástice [18]. Osoba, která odebírá vzorek, musí odebraný vzorek ĜádnČ oznaþit a vyplnit protokol o jeho odbČru. Záznam obsahuje základní popis vzorku, jako je úþel odbČru vzorku, typ a druh vzorku, zpĤsob odbČru, místo odbČru a jeho bližší popis, den a þas odbČru, oznaþení vzorkovnice, teplota vody a vzduchu pĜi odbČru, hodnota prĤtoku nebo vodní stav [19]. ZpĤsob odebrání vzorku závisí na tom, zdali se jedná o vodu stojatou þi tekoucí. Podle druhu odebírané vody se pak volí vhodné vzorkovaþe. Rozlišují se vzorkovaþe automatické nebo manuální. Automatické vzorkovaþe se používají k odebírání vzorkĤ tekoucích vod v þasových intervalech, popĜípadČ v závislosti na prĤtoku vody. Manuální vzorkovaþe jsou nádoby o urþitém objemu, které jsou opatĜené uzavíracím mechanismem. Tyto vzorkovaþe jsou vhodné pro vzorkování stojatých vod, napĜ. rybníkĤ nebo jezer [19]. Abaseer a spol. [20] se zmiĖují o vlivu kyselosti vzorku na stabilitu pyrethroidĤ. Udávají, že stabilita pyrethroidĤ se zvýšila pĜi pH 4 a snížila pĜi pH 8. Neokyselené vzorky je možno uchovávat 5 dní bez jakéhokoli ovlivnČní spolehlivosti výsledkĤ.

5.2 PĜíprava a úprava vzorku PĜíprava a úprava vzorku jsou þasovČ nároþné a velmi pracné þásti celé analýzy vzorku. BČhem tohoto postupu dochází k odstranČní balastních látek z matrice a k zakoncentrování analytu. Obvykle se používají rĤzné extrakþní techniky, což jsou dČlicí metody založené na distribuci složky mezi dvČ fáze. Kapalné vzorky se nejþastČji upravují pomocí extrakce z kapaliny do kapaliny nebo extrakce tuhou fází. V dnešní dobČ se pro stanovení pyrethroidĤ ve vodných matricích hojnČ využívá novČjších extrakþních technik, jakými jsou mikroextrakce tuhou fází nebo extrakce na magnetické míchadlo. PĜedností využití nových technik je možnost použití menšího množství vzorku a redukce ztrát analytu [19]. Pokud stanovujeme pyrethroidy v pĤdách þi sedimentech, využívá se extrakce ultrazvukem a mikrovlnná extrakce [20].

22

5.2.1

Extrakce kapalina-kapalina (LLE)

Principem této metody je distribuce analytu mezi dvČ vzájemnČ nemísitelné kapaliny (rozpouštČdla), v nichž má analyt rĤznou rozpustnost. Platí pravidlo: „Podobné v podobném se rozpouští“. Znamená to, že když extrahujeme nepolární látky z vody, použijeme nepolární nebo málo polární rozpouštČdla a naopak. Výhodou této metody je široká škála použitých rozpouštČdel a využití levného aparátu. Extrakce z kapaliny do kapaliny se provádí v dČlicích nálevkách. PĜechod analyzované slouþeniny z vody do organického rozpouštČdla je zajišĢován a urychlován tĜepáním jejich smČsi. Velkou nevýhodou LLE je použití velkého množství rozpouštČdel a její þasová nároþnost [18]. 5.2.2

Extrakce na tuhou fázi (SPE)

Tato technika je velmi úþinná a spolehlivá, její hlavní pĜedností je nízká spotĜeba organických rozpouštČdel, která znamenají zátČž pro životní prostĜedí. SPE je metoda vhodná pro stĜednČ tČkavé až netČkavé slouþeniny. PĜi této úpravČ vzorku se uplatĖuje rovnovážná distribuce analytu mezi kapalinou a tuhou fází (sorbentem) [18]. Celý postup SPE se skládá z nČkolika krokĤ. V prvním kroku je dĤležité vybrat vhodnou SPE kolonku nebo disk. Volba závisí jednak na typu fáze, ale také na množství sorbentu a velikosti kolonky nebo disku. Kondicionace kolonek znamená, že se sorbent pĜed analýzou aktivuje vhodným rozpouštČdlem nebo smČsí rozpouštČdel. Poté následuje dávkování vzorku, které by nemČlo být rychlejší než 5 ml/min. Sorbent se zachyceným analytem se promyje stejným rozpouštČdlem, které bylo obsaženo ve vzorku. Tím se odstraní rušivé vlivy. Následuje promytí eluentem, které má vyšší eluþní sílu než pĤvodní rozpouštČdlo, avšak nižší, než finální eluþní rozpouštČdlo. Pro vymývání analytu se použije vhodné rozpouštČdlo, které odstraní stanovované slouþeniny ze sorbentu. ObecnČ se udává, že je lepší použít na vymytí analytu spíše dva menší objemy rozpouštČdla než jeden velký. Získaný eluát se odpaĜí do sucha a pĜidá se malý objem rozpouštČdla, v nČmž se analyt rozpustí a použije se k další analýze [21,22]. PĜi SPE se obvykle používají tĜi rĤzné druhy sorbentĤ. Jedná se o normální fázi, reverzní (obrácenou) fázi a iontomČniþ. Normální fáze má polární charakter, což znamená, že se pĜednostnČ budou sorbovat polární slouþeniny. Jako polární funkþní skupiny jsou používány aminová nebo kyanidová skupina. Na reverzní fázi se naopak zadržují nepolární slouþeniny. Nepolárními funkþními skupinami jsou napĜíklad oktadecyl, oktyl nebo methyl. IontovČ výmČnné sorbenty obsahují buć kationové nebo aniontové funkþní skupiny. KationtovČ výmČnná fáze bude extrahovat analyty s pozitivním nábojem a naopak. NejþastČji se používají SPE kolonky C18 na bázi silikátĤ a kopolymer styren-divinyl benzenu [21,23]. SPE kolonka je obvykle z polypropylenu. Na jedné stranČ má široký vstupní otvor, kudy je pĜivádČn vzorek, a na druhé stranČ úzký konec. UvnitĜ kolonky je umístČn sorpþní materiál, který má hmotnost mezi 50 mg a 10 g a je umístČn mezi dvČma fritami, které jsou vČtšinou z polyethylenu s velikostí pórĤ 20 µm. Jako další lze použít disky s tloušĢkou asi 0,5 mm a prĤmČrem v rozmezí 47 až 70 mm. Disky jsou umístČny do filtraþního zaĜízení a s použitím vakua je vzorek filtrován. Kolonky i disky mají své výhody i nevýhody. NapĜ. použitím diskĤ trvá filtrace 1 litru vzorku asi 10 minut, zatímco s použitím kolonky trvá extrakce asi 100 minut [21]. V publikované studii *LO*DUFtD a spol. [24] použili pro stanovení pyrethroidĤ ve vzorcích vody C18 kolonky, které aktivovali použitím methanolu, n-hexanu a Milli-Q vody. K eluci byl použit n-hexan. VýtČžnost popsaného postupu extrakce se pohybovala mezi 72-115 %. SPE kolonky byly použity pro stanovení pyrethroidĤ také v další publikaci [25]. Pro kondicionaci kolonek zvolili kombinaci acetonu, methanolu a smČsi methanol/voda. 23

Po nanesení vzorku byly SPE kolonky promyty smČsí methanol/voda a analyty byly eluovány toluenem. Obsah pyrethroidĤ v získaném eluátu byl stanoven pomocí GC-ECD. Získané výtČžnosti byly dostaþující; dále bylo ovČĜeno, že pĜídavek organického rozpouštČdla ke vzorku vody (napĜ. methanolu) zvýšil výtČžnost extrakce, a to díky potlaþení adsorpce pyrethroidĤ na sklo [25]. 5.2.3

Extrakce na magnetické míchadlo (SBSE)

SBSE je metoda, která obvykle nevyžaduje použití organických rozpouštČdel. Tato extrakþní technika byla vyvinuta v roce 1999. Používá se zde magnetické míchadlo, které je potaženo vrstvou polydimethylsiloxanu (PDMS). Míchadlo je po extrakci tepelnČ desorbováno v GC-MS nebo je použito malé množství organického rozpouštČdla, které je pak naneseno na LC kolonu. Tato metoda poskytuje nižší detekþní limity a je þasovČ ménČ nároþná než SPME. V þlánku publikovaném Feo a spol. [35] je uvedeno, že SBSE poskytuje vysoké výtČžnosti a dobré detekþní limity pro hydrofobní látky, jako jsou pyrethroidy [23, 35]. 5.2.4

Mikroextrakce tuhou fází (SPME)

Poprvé byla SPME vyvinuta v roce 1989 Pawliszynem a jeho spolupracovníky [23]. Její pĜedností je spojení vzorkování, extrakce a zakoncentrování vzorku vody. Tato technika nevyžaduje rozpouštČdla ani složité aparatury. SPME metodu lze kombinovat jak s plynovou, tak s kapalinovou chromatografií. Hlavním cílem této metody je dosažení rovnovážného stavu, který závisí na koncentraci analytu ve vzorku a na typu a tloušĢce polymeru na kĜemenném vláknu. Dobu extrakce urþuje distribuþní konstanta, která obvykle roste s rostoucí molekulovou hmotností a bodem varu. TČkavé látky se lépe sorbují na silnČjší vrstvu polymeru, zatímco stĜednČ tČkavé vyžadují slabší vrstvu. KĜemenné vlákno je pokryto materiálem, který se vyznaþuje vysokou sorpþní schopností [18, 23]. Provedení SPME je velmi jednoduché. KĜemenné vlákno potažené sorbentem se umístí buć pĜímo do vzorku vody, nebo nad hladinu, kde je plynná fáze nasycena analytem. Po urþité dobČ, kdy se analyt nasorbuje na vlákno, se extrakce ukonþí. Vlákno s analytem se umístí do plynového chromatografu, kde dojde k desorpci buć tepelné (GC) nebo pomocí rozpouštČdla (HPLC) [26]. Parrilla Vázquez a spol. [27] spojili SPME s kapalinovou chromatografií s fluorescenþní detekcí. Metoda, kterou použili pro stanovení insekticidĤ v povrchové vodČ, byla selektivní, úþinná a jednoduchá. Ve svém experimentu dosáhli velmi dobrých výtČžkĤ. NČkteĜí autoĜi se zabývali také srovnáním jednotlivých extrakþních technik. NapĜíklad v þlánku od Li a spol. [28] srovnávali mikroextrakci tuhou fází s extrakcí tuhou fází a s extrakcí z kapaliny do kapaliny, spojenou s extrakcí tuhou fází. Obsah pyrethroidĤ ve vzorcích stanovili pomocí metody GC-ECD. K jednotlivým vzorkĤm vody pĜidávali pufr o pH 4. Jako sorbety použili pro LLE/SPE Florisil, pro SPE C18 kolonky a pro SPME polydimethylsiloxan (PDMS). SPME poskytovala velmi dobré výsledky, které byly srovnatelné s LLE/SPE, avšak výtČžky SPE byly oproti ostatním technikám velmi malé. Také Fernandez-Alvarez a spol. [29] získali metodou SPME spojenou GC-ECD dobrých výtČžkĤ.

5.3 Analýza V dnešní dobČ se k analýze organických látek používají velmi þasto separaþní techniky. Chromatografie je metoda, jejíž princip spoþívá v ustavení rovnováhy složek mezi dvČma fázemi. Tyto fáze mají odlišné vlastnosti. Jedna z nich se nazývá stacionární (nepohyblivá) a druhá mobilní (pohyblivá). BČhem ustavování rovnováhy dochází k interakcím mezi analytem a mobilní fází, analytem a stacionární fází a mezi mobilní a stacionární fází.

24

5.3.1

Plynová chromatografie (GC)

Plynová chromatografie je analytická separaþní metoda, jejíž hlavní pĜednosti spoþívají v rychlé a jednoduché analýze, malém množství vzorku potĜebného pro analýzu a úþinné separaci analyzovaných látek. Podle typu stacionární fáze se rozlišují dva druhy chromatografických technik. Je-li stacionární fází pevná látka, hovoĜí se o adsorpþní plynové chromatografii. Distribuce analyzované látky spoþívá v její adsorpci na povrch pevné látky. Pokud je však stacionární fází kapalina, jedná se o rozdČlovací chromatografii [21] 5.3.1.1 Plynový chromatograf Plynový chromatograf je složen z nČkolika þástí. První þást tvoĜí zásobník nosného plynu. Nosný plyn pouze transportuje analyzované složky kolonou a neinteraguje se složkami ani se stacionární fází. Obvykle se používají vodík, dusík nebo helium. Za zásobníkem následuje regulátor tlaku a prĤtoku. Obvykle se udržuje konstantní prĤtok a tlak je promČnnou veliþinou; nČkdy se však nastavuje konstantní tlak a mČní se jeho prĤtok. Analyt se do chromatografu nastĜikuje pomocí injektoru. Jeho souþástí je liner, v nČmž se vzorek vlivem vysoké teploty rychle odpaĜí a smíchá se s nosným plynem. Je zde umístČn také dČliþ toku, který umožĖuje nástĜik jen þásti vzorku. Pokud dávkujeme s dČliþem toku, jedná se o tzv. split dávkování. Dávkujeme-li bez dČliþe toku, použijeme tzv. splitless dávkování, které je vhodné pĜedevším pro stopovou analýzu. Po nastĜíknutí vzorku do kolony nastává separace analyzovaného vzorku. V dnešní dobČ se vČtšinou používají kapilární kolony z kĜemenného skla potažené vrstvou polyimidu. Kolona je umístČna v termostatu, který se zahĜívá podle pĜedem nastaveného teplotního programu. Vhodným teplotním programem lze dosáhnout úþinné separace jednotlivých složek. Za kolonou se nachází detektor, za nímž následuje poþítaþ [30].

Obrázek 3:Zjednodušené schéma plynového chromatografu [31] 5.3.1.2

Detektory

Pro detekci se v plynové chromatografii používá nČkolik typĤ detektorĤ. NejþastČji se jedná o tepelnČ vodivostní detektor (TCD), plamenovČ ionizaþní detektor (FID), detektor elektronového záchytu (ECD) a hmotnostní spektrometr (MS). Pro stanovení pyrethroidĤ se pĜevážnČ používají ECD a MS. V mnoha þláncích se udává, že ECD se vyznaþuje velmi

25

dobrou selektivitou, zatímco MS je vhodný spíše pro identifikaci neznámých látek, neboĢ lze porovnat získané spektrum s knihovnou spekter. 5.3.1.2.1 Detektor elektronového záchytu Do plynové chromatografie byl ECD zaveden roku 1960. Tento detektor využívá schopnosti látek vytvoĜit negativní ion zachycením nízkoenergetického elektronu. Zdrojem elektronĤ je ȕ záĜiþ, obvykle se jedná o 63Ni s energií 67 eV. Detektor je tvoĜen malou komĤrkou, jejíž vnitĜní stČny jsou potaženy fólií s ȕ záĜiþem. V komĤrce jsou umístČny dvČ sbČrné elektrody a nachází se zde také výstup kolony [32]. Principem detekce je zachycování elektronĤ elektronegativními atomy, funkþními skupinami nebo molekulami. Nosný plyn je v detektoru ionizován β-záĜením, þímž vznikají kationy nosného plynu a pomalé elektrony. Protéká-li pouze samotný nosný plyn, je ionizaþní proud konstantní. Když je plyn smíchán s analyzovanou složkou, která je schopna pohltit elektrony, dochází ke snížení proudu. Tento proud je detekován a vyhodnocován [32]. ECD detektor poskytuje odezvu na slouþeniny, které ve své struktuĜe obsahují atomy halogenĤ, fosforu, síry nebo dusíku. KvĤli selektivní citlivosti k halogenovaným slouþeninám je tento detektor vhodný pro stopovou analýzu pesticidĤ ve složkách životního prostĜedí [33]. 5.3.1.2.2 Hmotnostní spektrometr Tento detektor je vhodný pĜedevším pro identifikaci neznámých slouþenin a stanovení jejich struktur. Hmotnostní spektrometrie slouží k urþení hmotností atomĤ, molekul a jejich þástí po pĜevedení na ionty [35]. Spektrometr se skládá z nČkolika þástí. První þást tvoĜí iontový zdroj, který umožĖuje pĜevedení látky do ionizovaného stavu. Ionizaþní techniky se rozdČlují na mČkké a tvrdé. MČkké ionizaþní techniky se vyznaþují malým pĜebytkem energie, která je dodána molekule, a nízkou pravdČpodobností fragmentace. Pokud dodaná energie staþí na to, aby došlo k fragmentaci vzniklého iontu, hovoĜí se o tzv. tvrdých technikách. Ionizace se provádí napĜíklad nárazem elektronĤ, kdy se ionty tvoĜí díky interakci analyzované látky s proudem urychlených elektronĤ, nebo chemickou ionizací, pĜi níž je energie z proudu urychlených elektronĤ pĜenášena pomocí reakþního media [35]. Za iontovým zdrojem následuje hmotnostní analyzátor. V nČm dojde k filtraci iontĤ podle pomČru hmotnosti a náboje. Jako analyzátory se þasto používají kvadrupol a iontová past. Kvadrupol je složen ze þtyĜ tyþí, které jsou napojeny na zdroj stĜídavého napČtí. Ionty vlétnou do prostoru mezi tyþemi a zaþnou zde oscilovat. Ionty o urþitém pomČru hmotnosti a náboje projdou kvadrupolem a ostatní ionty se zachytí. Iontová past se skládá ze vstupní a výstupní elektrody a stĜedové prstencové elektrody, na niž je pĜivádČno napČtí s promČnnou amplitudou. Ionty se dostanou do iontové pasti, kde se pohybují po kruhových drahách. Jak roste amplituda napČtí, dostávají se ionty s rostoucím pomČrem hmotnosti a náboje z pĤvodní trajektorie a míĜí do detektoru. Pro detekci se používají násobiþové detektory nebo detektory, které zaznamenávají elektrický proud, jež vzniká dopadem iontĤ [35]. Použití GC v kombinaci s negativní chemickou ionizací s detekcí MS vyzkoušeli Feo a spol. [36]. PĜi extrakci ultrazvukem byl jako extrakþní þinidlo použit chloroform. Touto metodou dosáhli vysokých výtČžností, obvykle kolem 80-100 %. 5.3.2

Vysokoúþinná kapalinová chromatografie (HPLC)

Tato separaþní metoda se vyznaþuje vysokou úþinností, robustností a dobrou opakovatelností. Jako mobilní fáze je použita kapalina, která je umístČna v zásobní lahvi a je dodávána pomocí þerpadla. Analyzovaný vzorek se dávkuje na kolonu pomocí dávkovací 26

smyþky þi automatického dávkovaþe. Kolona používaná v HPLC bývá obvykle trubice z nerezu, v níž je umístČna stacionární fáze. StejnČ jako u plynového chromatografu, je i zde za kolonou umístČn detektor, napojený na poþítaþ. Rozlišuje se normální a reverzní HPLC. Co se týká normální HPLC, je stacionární fáze polárnČjší než mobilní. Pokud je však stacionární fáze ménČ polární než mobilní fáze, hovoĜí se o reverzní HPLC [34]. 5.3.2.1 Detektory Pro HPLC bylo vyvinuto nČkolik detektorĤ, které se odlišují v konstrukci, funkci, selektivitČ a citlivosti. Obvykle se používají spektrofotometrický detektor (UV-VIS), fluorescenþní detektor, hmotnostní spektrometr nebo refraktometrický detektor. Pyrethroidy lze stanovit HPLC spojenou s fluorescenþním detektorem popĜípadČ s UV detektorem. Touto metodou se zabýval Kim a spol. [37]. Tito autoĜi se soustĜedili na stanovení deltamethrinu v krvi a v tkáních krys. Deltamethrin nejprve vyextrahovali do acetonitrilu a extrakt dávkovali pĜímo na kolonu. Acetonitril použili díky tomu, že dobĜe rozpouští lipofilní slouþeniny. Do své metody nezahrnuli odpaĜování rozpouštČdla. BČhem svého experimentu dosáhli vysoké výtČžnosti, dobré linearity a pĜesnosti. V þlánku, který publikoval López-López a spol. [38], byla studována selektivita a vliv rušivých elementĤ na stanovení pyrethroidĤ. HPLC ve svém experimentu spojili s fluorescenþní detekcí. Rušivé vlivy jsou pĜíþinou nČkolika systematických chyb. OvlivĖují strmost kalibraþní kĜivky a tím také stanovení pĜesné koncentrace. Také pĜítomnost jiných pesticidĤ mĤže ovlivnit selektivitu mČĜení.

27

6 EXPERIMENTÁLNÍ ýÁST 6.1 Použité pĜístroje a zaĜízení Plynový chromatograf Hewlett – Packard 6890 N Series II •

Automatický dávkovaþ HP 7683

•

PTV inlet

•

Nosný plyn vodík – vyvíjeþ vodíku Dominic Hunter 20 H Generator (Dominic Hunter, United Kingdom)

•

Make-up plyn dusík

•

Software: HP GC ChemStation Rev. A. 10. 01

•

Dva 63Ni mikro-detektory elektronového záchytu (ȝECD)

•

DvČ paralelní kolony

ƒ

PĜední detektor: HF-8 (SGE, USA), 50 m x 0,22 mm i. d., tloušĢka filmu stacionární fáze 0,25 ȝm, 8% phenyl polycarboran-siloxane

ƒ

Zadní detektor: DB-17 MS (Agilent J&W, USA), 60 m x 0,25 mm i. d., tloušĢka filmu stacionární fáze 0,25 ȝm, ( 50% phenyl)-methyl polysiloxane

Plynový chromatograf HP 6890 Series (pro SPME) •

Automatický dávkovaþ HP 6890

•

Software: HP GC ChemStation Rev. A. 06. 01

TĜepaþka Vakuová odparka (vše BÜCHI Laboratortechnik AG, Švýcarsko) •

vodní lázeĖ Büchi Heating Bath B-490

•

rotaþní vakuová odparka Büchi Rotavapor R-205

•

elektronické Ĝízení vakua Büchi Vac V-500

SPE zaĜízení •

Baker SPE – 12G

•

Manifold 12 pozic (Supelco, NČmecko)

Sušárna •

ULE 500 (Memmert, NČmecko)

Analytické váhy •

SCALTEC SPB31 (Scaltec Instrument GmbH, NČmecko)

PĜístroj pro sušení dusíkem •

EVATERM (LABICOM s.r.o., ýeská republika)

Magnetická míchaþka •

6.1.1

IKA – WERKE RTC basic

Nastavení plynového chromatografu

HP 6890 Series II 28

•

Injektor: nastĜikovaný objem 2 ȝl

•

Inlet: PTV program, Splitless mód teplotní program – poþáteþní teplota 90 °C po dobu 0,1 min; poté zah Ĝíváno po 720 °C/min na 350 °C a drženo 5 m in; následnČ 10 °C/min na teplotu 220 °C

•

Kolona: konstantní prĤtok 1,1 ml/min

•

Pec: teplotní program – poþáteþní teplota 100 °C po dobu 0 min, poté zah Ĝíváno po 10 °C/min na 310 °C a drženo 15 mi n; celková doba analýzy 36 minut

•

Detektor: 300 °C, pr Ĥtok dusíku 10 ml/min

HP 6890 Series •

Inlet: teplota 250 °C

•

Pec: teplotní program – poþáteþní teplota 100 °C držena 1 min, dále zah Ĝíváno po 10 °C/min na 300°C a drženo 9 min; celková doba analýzy 30 minut

6.2 Chemikálie a standardy Technické plyny: dusík 4.7 SIAD Czech spol. s r.o. BraĖany u Mostu Standardy: •

Pyrethroidy 2000 ng/ml v toluenu (acrinathrin (ACRI), bifenthrin (BIFE), ȕ-cyfluthrin (CYFL), Ȝ-cyhalothrin (CYHA), cypermethrin (CYPE), deltamethrin (DELT), esfenvalerát (ESFE), fenpropathrin (FENP), fenvalerát (FENV), ʏ-fluvalinát (FLUV), permethrin (PERM), phenothrin (PHEN), resmethrin (RESM)) ; SIGMA ALDRICH (pĜevzato z VŠCHT Praha)

RozpouštČdla: •

n-hexan – Merck (NČmecko)

•

acetonitril – Lachema (Neratovice)

•

methanol – J.T. Baker (Nizozemí)

•

dichlormethan – J.T. Baker (Nizozemí)

•

toluen – Lachema (Neratovice)

•

ethylacetát – Merck (NČmecko)

Ostatní: bezvodý síran sodný, MiliQ voda, SPE kolonky ENVI 18 (6 ml, množství sorbentu 0,5 g a 1 g, Supelco), SPME vlákna 100 ȝm PDMS, 65 ȝm PDMS-DVB, 85 ȝm PA (vše Supelco)

6.3 Použité nádobí Vialky (1,6 ml, 4 ml, 8 ml, 12 ml), mikropipety, bČžné laboratorní sklo.

6.4 Pracovní postup 6.4.1

PĜíprava smČsných a kalibraþních roztokĤ

Pro kalibraci byly pĜipraveny smČsné kalibraþní roztoky o koncentracích 1, 5, 10, 50 a 100 ngÂml-1. Pro optimalizaci metody byl pĜipraven smČsný pracovní roztok o koncentraci 153 ngÂml-1.

29

6.4.2

SPE

Pro optimalizaci metody byla použita MiliQ voda. Nejprve bylo odebráno 300 µl smČsného roztoku standardu, což odpovídalo 46 ng, a roztok byl odpaĜen do sucha. Poté byly pyrethroidy rozpuštČny v 1 ml MeOH/ACN (50:50). Pro extrakci byly použity SPE kolonky ENVI 18, které byly postupnČ kondiciovány 5 ml MeOH, 5 ml hexanu, 5 ml MeOH a 5 ml MiliQ vody. Pro eluci pyrethroidĤ bylo použito 10 ml smČsi hexan/DCM (50:50) a hexan/DCM (80:20) a þistého ethylacetátu. Eluáty odpaĜeny do sucha a vzorek rozpuštČn v toluenu. 6.4.3

LLE

Pro tento postup bylo použito 200 ml vody, k níž byly pĜidány standardy pyrethroidĤ stejným zpĤsobem jako pĜi SPE. K pĜipraveným vzorkĤm bylo pĜidáno vždy 50 ml organického rozpouštČdla. Pro extrakci byly použity smČsi hexan/DCM (50:50) a hexan/DCM (80:20) a ethylacetát. Pro porovnání byla þást vzorkĤ protĜepána dvakrát a þást tĜikrát, vždy po 15 minutách. Po extrakci byly roztoky oddČleny v dČlicí nálevce. Organická þást byla vysušena bezvodým síranem sodným. Získané eluáty byly nejprve na vakuové odparce zahuštČny na menší objem a zbytek byl poté odpaĜen do sucha. NáslednČ byl vzorek rozpuštČn v toluenu a analyzován. 6.4.4

SPME

Také v tomto pĜípadČ byly ke vzorku vody pĜidány pyrethroidy stejným zpĤsobem jako v pĜedchozích postupech. Pro tuto metodu bylo použito 25 ml destilované vody. Pro extrakci byla použita tĜi rĤzná vlákna: polydimethylsiloxan (PDMS), polydimethylsiloxan– divinylbenzen (PDMS–DVB) a polyakrylát (PA). Extrakce byla provedena dvČma rĤznými zpĤsoby: head space a ponoĜením vlákna do vzorku vody. Vzorek vody byl temperován 5 minut pĜi teplotČ 80°C. U všech vzork Ĥ dodrženy stejné podmínky, tj. 80°C, 20 minut sorpce a mícháni na stupni 9.

30

7 VÝSLEDKY A DISKUZE 7.1 Kalibrace V první fázi praktické þásti byly pĜipraveny a následnČ promČĜeny kalibraþní roztoky (smČsný standard, viz. 6.4.1) vybraných pyrethroidĤ. V tabulce þ. 5 jsou shrnuty retenþní þasy jednotlivých látek a rovnice kalibraþních pĜímek. Pro všechny analyty byly vypoþteny limity detekce a kvantifikace používaného pĜístroje. Tabulka 5: Retenþní þasy, limity detekce a kvantifikace používaného pĜístroje a rovnice kalibraþních pĜímek vybraných pyrethroidĤ; LOD a LOQ byly urþeny pro metodu plynové chromatografie, celkové limity celé metody budou záviset na množství extrahovaného vzorku vody. Slouþenina

Retenþní þas (min)

LOD (ngÂml-1)

LOQ (ngÂml-1)

Rovnice kalibraþní pĜímky

R2

BIFE

21,159

0,2

0,6

Y = 339,9 X - 407,4

0,9985

ACRI

21,566

1,7

5,5

Y =61,8 X - 201,2

0,9896

FENP

22,060

0,3

1,2

Y = 195,2 X – 375,0

0,9969

CYHA

22,402

0,2

0,7

Y = 640,9 X - 1738,0

0,9962

PERM1

24,581

2,5

8,3

Y = 65,9 X - 53,6

0,9979

PERM2

24,775

2,9

9,5

Y = 65,8 X - 57,9

0,9980

CYFL

25,475

1,4

4,8

Y = 219,1 X - 603,9

0,9963

CYPE1

26,189

3,7

12,4

Y = 174,1 X - 146,5

0,9977

CYPE2

26,335

3,6

11,8

Y = 174,7 X - 104,7

0,9974

CYPE3+4

26,548

3,6

11,8

Y = 175,2 X - 182,4

0,9976

FLUV1

27,103

0,9

3,1

Y = 358,0 X - 524,6

0,9951

FLUV2

27,294

1,1

3,6

Y = 357,9 X - 505,9

0,9953

FENV

28,838

0,5

1,8

Y = 386,4 X - 1004,9

0,9958

ESFE

29,420

0,4

1,2

Y = 627,2 X - 1532,8

0,9970

DELT

31,840

15,3

51,0

Y = 18,4 X - 83,7

0,9918

Obrázek þ. 4 znázorĖuje chromatogram kalibraþního roztoku o koncentraci 100 ngÂml-1. Permethrin, cypermethrin a fluvalinát se vyskytují ve svých izomerních formách, a proto jsou pro nČ charakteristické dva píky, pro cypermethrin þtyĜi píky. TĜetí a þtvrtý pík cypermethrinu však nejsou separovány. Také cyfluthrin se vyskytuje ve dvou izomerních formách a jejich píky nejsou zcela separovány.

31

.5

ECD2 B, (11_03_22\021F0101.D) A cyha re a: 58

81 7

Hz

35000

57 4

48

.2

25000

bife A re a:

37

06

6. 6

30000

22

24

26

28

.0 5 52 23

delt A re a:

5000

acri A re a:

29

70

perm1 A re perm2 A rea: a:22 2900 34.65 cyfl .8A 9re a

.1 7

10000

fenv A re a:

:1 99 67 cype1 A cype2 re A re a: cype3+4 A a: 5 r e 2 36 a: 4 0 6157 .34 fluv1 19.17 A re .1A fluv2 1r a: ea 1 : 1 58 57 53 90 .6 .2

fenp A re a:

35

18

15000

40 5

84

.4

6. 2

esfe A re a:

20000

30

32

min

Obrázek 4: Chromatogram kalibraþního roztoku o koncentraci 100 ngÂml

-1

7.2 Extrakce pyrethroidĤ z vody V další þásti jsme se zamČĜili na izolaci insekticidĤ ze vzorkĤ vody. Pro izolaci insekticidĤ byly zvoleny extrakþní metody, které se lišily nejen v provedení, ale pĜedevším v získaných výtČžnostech. Nejprve jsme se soustĜedili na extrakci na tuhou fázi, dále pak na extrakci kapalina – kapalina a na závČr byla otestována možnost využití mikroextrakce na tuhou fázi. VČtšina experimentĤ byla provedena na modelových vzorcích vody. Pro ovČĜení metod SPE a LLE bylo použito také reálných vzorkĤ odpadní vody z ýOV Brno ModĜice. 7.2.1

Extrakce na tuhou fázi (SPE)

Pro SPE byly použity kolonky se sorbetem Envi 18 (silikagel modifikovaný C18). Testovány byly dva typy kolonek, které se odlišovaly v množství sorbentu v kolonkách (0,5 g a 1 g). V grafu þ. 1 je patrný rozdíl v extrakþních výtČžnostech pĜi použití odlišných kolonek. Zvýšené množství sorbentu zajistilo lepší výtČžnosti pro vČtšinu pyrethroidĤ (vČtší sorpþní kapacita). Výjimkou byl deltamethrin, u nČhož byla vČtší výtČžnost u 0,5 gramových kolonek. Dále je v grafu þ. 1 porovnán vliv eluþní smČsi rozpouštČdel (pomČr hexanu a DCM) na výtČžnost extrakce. Z grafu jednoznaþnČ vyplývá, že výsledky byly obdobné pro oba pomČry. PĜesto bylo dosaženo lepších úþinností se smČsí hexanu a DCM, smíchaných v pomČru 50:50. Ze všech uvedených výsledkĤ je zĜejmé, že námi získané výtČžnosti nebyly pro stanovení dostaþující, v nejlepších pĜípadech se pohybovaly v rozmezí od 30 do 60 %. Pro další stanovení by bylo vhodné otestovat i další typy sorbentu, se kterým by mohlo dojít ke zvýšení úþinností extrakce.

32

Porovnání výtČžností SPE kolonek Envi C18

VýtČžnost (%)

100 80 60 40 20 0 bife

acri

fenp cyha perm cyfl cype

fluv

fenv esfe

hexan/DCM (50:50) – 0,5 g

hexan/DCM (50:50) – 1 g

hexan/DCM (80:20) – 0,5 g

hexan/DCM (80:20) – 1 g

delt

Graf 1: VýtČžnost vybraných pyrethroidĤ v závislosti na množství sorbentu v SPE kolonkách a pomČru n-hexan:DCM v eluþní smČsi. U 0,5 gramových kolonek byl také sledován vliv použití organických rozpouštČdel tvoĜících eluþní smČsi na výtČžnost extrakce. Navíc byl testován i ethylacetát. Tuto závislost znázorĖuje graf þ. 2. Pro smČsi hexanu a DCM byly obecnČ získány lepší výtČžnosti než pro þistý ethylacetát. Nejvyšší výtČžnosti bylo dosaženo u deltamethrinu (až 81%).

VýtČžnost (%)

Porovnání eluþních smČsí pro SPE s 0,5 g sorbentu 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 bife

acri

fenp cyha perm cyfl

hexan/DCM (50:50)

cype

fluv

hexan/DCM (80:20)

fenv

esfe

delt

ethylacetát

Graf 2: VýtČžnost vybraných pyrethroidĤ pĜi sorpci na 0,5 g SPE kolonku v závislosti na zvolené eluþní smČsi rozpouštČdel 7.2.2

Extrakce kapalina – kapalina (LLE)

Dalším typem extrakce, která byla ovČĜována, byla extrakce kapalina – kapalina. K samotné extrakci byla použita stejná rozpouštČdla jako pĜi SPE eluci (n-hexan/DCM 50:50 a 80:20, ethylacetát). Byl také ovČĜen vliv poþtu extrakcí jednoho vzorku na výtČžnost. Vzorky byly daným rozpouštČdlem extrahovány 2krát nebo 3krát (vždy po 50 ml). Srovnání získaných výtČžností je prezentováno v grafu þ. 3. Pomocí LLE byly v porovnání s SPE

33

prokázány mnohem vyšší výtČžnosti. U vČtšiny pyrethroidĤ se v závislosti na postupu extrakce pohybovaly výtČžnosti v rozmezí od 50 do 150 %. PĜi této extrakci zĜejmČ docházelo i ke koextrakci z matrice (byla použita vodovodní voda), což mohlo zpĤsobit, že dosažené výtČžnosti byly v nČkterých pĜípadech pĜíliš vysoké (platí pĜedevším pro deltamethrin a acrinathrin). Pro acrinathrin jsou uvedeny výtČžnosti v grafu þ. 4, protože jeho výtČžnost byla oproti ostatním pyrethroidĤm nČkolikanásobnČ vyšší. VýtČžnosti pro všechny typy rozpouštČdel byly obdobné. DobĜe viditelný rozdíl je mezi dvojnásobnou a trojnásobnou extrakcí. VýtČžnost pĜi dvojnásobné extrakci byla pro ethylacetát a hexan/DCM 50:50 vyšší (i o 50 %) než pĜi trojnásobné extrakci. Pro smČs hexan/DCM 80:20 tomu bylo naopak.

Extrakce kapalina–kapalina 300

VýtČžnost (%)

250 200 150 100 50 0 bife

fenp

cyha

perm

cyfl

cype

fluv

fenv

esfe

delt

ethylacetát 2x

ethylacetát 3x

hexan/DCM (50:50) 2x

hexan/DCM (50:50) 3x

hexan/DCM (80:20) 2x

hexan/DCM (80:20) 3x

Graf 3: VýtČžnost vybraných pyrethroidĤ v závislosti na zvoleném rozpouštČdle a poþtu extrakcí

VýtČžnost extrakce kapalina–kapalina pro acrinathrin

VýtČžnost (%)

1200 1000 800 600 400 200 0 acri ethylacetát 2x

ethylacetát 3x

hexan/DCM (50:50) 2x

hexan/DCM (50:50) 3x

hexan/DCM (80:20) 2x

hexan/DCM (80:20) 3x

Graf 4: VýtČžnost acrinathrinu v závislosti na zvoleném rozpouštČdle a poþtu protĜepání

34

7.2.3

Extrakce reálných vzorkĤ odpadní vody

Tyto dvČ extrakþní metody (SPE a LLE) byly použity i pro reálné vzorky odpadní vody. Na pĜítoku a na odtoku odpadní vody odebrané z þistírny odpadních vod (ýOV) Brno – ModĜice byly odebrány slévané 24hodinové vzorky vody. Pro analýzu bylo použito 200 ml zfiltrované vody, vždy jednou s pĜídavkem standardu (50 ng) a jednou bez jeho pĜídavku. Voda z pĜítoku a odtoku byla extrahována pomocí LLE (2krát 50 ml, hexan/DCM (80:20)) SPE (1 g selucí hexan/DCM (80:20). Ve vzorcích na pĜítoku byly detekovány nČkteré pyrethroidy v pĜípadČ, kdy byla použita metoda SPE. Po extrakci LLE se ve vzorcích bez pĜídavku nepodaĜilo identifikovat žádný z analytĤ. Pomocí metody SPE bylo možné urþit nČkteré pyrethroidy i díky charakteristickému tvaru píkĤ. To u LLE nebylo možné, protože docházelo k vČtší koextrakci látek z matrice. Ve vzorku odpadní vody na pĜítoku byly identifikovány fenvalerát, esfenvalerát, fluvalinát a cyfluthrin. Výsledky nebyly hodnoceny kvantitativnČ, protože ještČ bude nutné ovČĜit si výtČžnosti pĜímo na reálných vzorcích z hlediska posouzení matriþního efektu a vylouþit falešnČ pozitivní výsledky. Také by bylo vhodné použít pro ovČĜení konfirmaþní metodu pomocí GC-MS. ECD2 B, (11_04_14\005F0501.D)

21

.6

Hz

Ar

ea

:4

24

35000

30000

3 .3

44

60 Afr e n v ea :3 66 7 Aer s9 .f5e ea :4 4

.4 94

41 .9 Acr y p e 1 e c y p e 2 A r a: e Acar : y3 p e9 938+2 4 e a 29 : 7 1 .8 .3 6 12 2 3 .9 1 Afr el u v 1 Afr lu va2: 2 ea 0 : 1 22 1 8 1 .8 39 .4

Afr e n p ea :1 38

5000

22 ECD2 B, (11_04_14\006F0601.D)

24

26

28

4 5 .6 Adr e l t ea :2 58

Aar c ri ea :1 01

10000

Apr e rm 1 e ap e rm 2 A r: 5 e a3 4 : 98 . 4 93 6 3 .7 5 Acr y f l ea :2 04

3 .5

9

15000

Abr if e ea :1 3

20000

5 .8

25000

30

32

min

Obrázek 5: Chromatogram pĜi extrakci LLE, vzorek vody na pĜítoku s pĜídavkem standardu

35

22 ECD2 B, (11_04_14\006F0601.D)

24

26

28

30

32

min

24

26

28

30

32

min

Hz

35000

30000

25000

20000

Acr y h a ea :3 98

0 .5

15000

10000

5000

22

Obrázek 6: Chromatogram pĜi extrakci LLE, vzorek vody na pĜítoku bez pĜídavku

ECD2 B, (11_04_14\009F0901.D)

Ar c y h a ea :6 14 71 .7

Hz

30000

25000

.1 40

22 ECD2 B, (11_04_14\010F1001.D)

24

26

28

7 5 .6

5000

Adr e lt ea :3 33

Apr e rm 1 e ap e r m 2 A r: 2 e a6 5 : 49 . 5 31 3 .5

Aar c r i ea :1 05

4 .1

3

Acr y f l ea :1 85

10000

03 .1 Acr y p e 1 Acr y pe ae: 2 e Acra :y2 p e6 435 1+ 4 e a 4 5 .9 : 5 7. 8 92 75 2 .6 6 A re Ar a: 1 ea 5 : 1 30 5 3 6 .4 22 .3

Afr e n p ea :1 05

Afr e n v ea :3 05

53

.2

15000

Abr if e ea :1 3

60

3 .6

Aer s f e ea :4 74

81

.2

20000

30

32

min

Obrázek 7: Chromatogram pĜi extrakci SPE, vzorek vody na pĜítoku s pĜídavkem stamdardu

36

22

24

26

a: 2 9 A r e 9 6 .6 1 a: 3 905 .4 8

A re

A re Aar e: 1 0 a : 22 2 . 4 8773 .8 9 A re a: 1 270 .2 8

5000

A ref l u v 1 A r efa :l1u v 2 a : 10 9 3 4 7 2.0 3 .2 1

A re

a: 1

885

0 .7

10000

28

30

32 min

Obrázek 8: Chromatogram pĜi extrakci SPE, vzorek vody na pĜítoku bez pĜídavku 7.2.4

Mikroextrakce na tuhou fázi (SPME)

Poslední ovČĜovanou metodou, která je v literatuĜe þasto uvádČna [27,28,29], byla metoda mikroextrakce na tuhou fázi (SPME). K analýzám byla použita destilovaná voda s pĜídavkem standardu. Prozatím byl ovČĜován pouze vliv typu vlákna a vzorkování s ponoĜením nebo v parní fázi (head space) na úþinnost extrakce. Další optimalizace bude provedena až v rámci zpracovávání diplomové práce. Byla testována tĜi vlákna: polydimethylsiloxan (PDMS), polydimethylsiloxan–divinylbenzen (PDMS–DVB) a polyakrylát (PA). Pro porovnání úþinnosti extrakce byla použita plocha píkĤ v chromatogramu. Pomocí grafu þ. 5 jsou porovnány plochy píkĤ jednotlivých standardĤ získané pĜi použití PDMS vlákna a pĜi dvou typech vzorkování (ponoĜení a parní fáze). Je zĜejmé, že pĜi ponoĜení vlákna do vzorku bylo dosaženo mnohem lepší sorpce vybraných pyrethroidĤ, než pĜi head space. U acrinathrinu byla pozorována vyšší sorpce v pĜípadČ head space, což je nejspíš zpĤsobeno tím, že tento analyt je tČkavČjší, v porovnání s ostatními pyrethroidy.

Plocha píku

PDMS 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 bife

acri fenp cyha perm cyfl cype fluv head space

fenv esfe delt

ponoĜené vlákno

Graf 5: Porovnání PDMS vlákna pĜi vzorkování ponoĜením do vzorku vody a pĜi head space Na následujících obrázcích jsou znázornČny chromatogramy získané pĜi použití PDMS vlákna.

37

25000

20000

15000

10000

5000

19

Hz

70000

60000

50000

40000

30000

20000

10000

18 20 21

20 22

22 23 24 25

24

26

26 - delt A26.713 re a: 19 97 0. 4

30000

- perm1 A21.880 re A22.014 - perm2 a: re 10a: - cyha 3824 A22.500 1. 93rea 4 4 .2: 8- cype1 A22.986 6 A23.072 re - cype2 - 0cype3+4 re A23.230 74 a a:re : 3 .7 a: 7 2 385 43 - fluv1 23.666 A r 88 - 7fluv2 A23.808 re ea: 15.788 .5 a: 4 . 34 00 6 30 46 6. .3 - fenv A24.679 4 re a :1 - esfe A25.089 re 53 a: 07 11 7 45 24

35000

- acri A19.318 re a: 58 66 20.024 Ar - fenp 0. e 7 20.381 Ar a: -1 cyha ea 24 : 1 75 33 8 75 7

40000

- bife A19.145 re a: 47 25 .7 8

Hz

- delt A26.703 re a: 31 4. 09 6

- perm1 A21.878 - perm2 Ar22.010 era e:a3 : 366 093-. cyha A22.497 re 82.1 a: 49 2 22.982 cype1 73 -- cype2 A 23.069 Arre 3.- cype3+4 67 eaa: A23.230 re : 2 a: 1030 24537.-2 fluv1 23.662 A23.806 Arrea 46..8- 11fluv2 ea : 2 51 : 1 57 88 1. 1. 56 09 - fenv A24.674 re a: 94 - esfe A25.084 re 57 a: .8 54 2 29 .0 3

- bife A19.141 re 19.315 - acri Ar a: ea 70 :7 2. 72 42 97 9 20.019 - fenp Ar .1 ea : 2A20.376 - cyha 3r6e 8a1: .249 82 0. 8

ECD1 B, (11_04_20\PYR00004.D)

0 27 min

Obrázek 9: Chromatogram, pĜi použití PDMS vlákna – head space

ECD1 B, (11_04_20\PYR00005.D)

0

Obrázek 10: Chromatogram pĜi použití PDMS vlákna – ponoĜené vlákno min

Následující graf shrnuje výsledky získané pĜi použití PDMS–DVB vlákna. U všech vláken bylo dosaženo výraznČ vyšší sorpce pĜi ponoĜení vlákna do vzorku vody. Tato skuteþnost vyplývá i z jednotlivých chromatogramĤ.

38

40000

30000

20000

10000

19 20

acri fenp cyha perm cyfl cype fluv head space

21 22 23 24 25 26 - delt A26.720 re a: 60 .9 18 6

bife

- perm1 A21.883 - perm2 re A22.015 rea: a: 4 7943 - cyha A22.503 6.8 re a: .1014 97 - 4cype1 22.986 1. - cype2 AA23.075 r 6- cype3+4 reea A23.235 : a re : 5 78 a: 2605 5 8.5- fluv1 A23.671 r 68.2-62fluv2 A23.814 reea: .8655 a: 96 9 91 6. 0. 17 19 5 - 8 fenv A24.682 re a: 1 - esfe A25.091 re 92 a: 9. 15 05 07 .2

- bife A19.144 re - acri A19.319 a: re 62 a: 4. 49 89 76 5 20.024 fenp 3. Ar 5 ea :A20.382 cyha 1r2 ea1 :811 75 33 .4

Plocha píku

PDMS-DVB

120000

100000

80000

60000

40000

20000

0 fenv esfe delt

ponoĜené vlákno

Graf 6: Porovnání PDMS–DVB vlákna pĜi vzorkování ponoĜením do vzorku vody a pĜi head space

Hz ECD1 B, (11_04_20\PYR00002.D)

0 27

Obrázek 11: Chromatogram pĜi použití PDMS–DVB vlákna – head space min

39

ECD1 B, (11_04_20\PYR00003.D)

40000

- bife A19.142 re a: 62 62 .2 3

30000 20000 10000

- delt A26.707 re a: 25 86 .1 2

50000

- perm1 A21.873 reA22.010 - perm2 are: a3:6 7075 - cyha A22.497 re 5.404 a: .42 26- cype1 A22.983 - 2cype2 A23.069 re rA23.228 - 1cype3+4 0 ea a: re: 1 a6: 9 13 12 9 - fluv1 A23.663 r 623.69- fluv2 A23.804 reea: 199. a: 17 9 15 40 12 6. 0. 6 8 - fenv A24.676 re a: 4-6 esfe A25.085 re 15 a: 8. 36 2 48 0. 8

- acri A19.317 re a: 60 42 20.022 - fenp 5A. 9re a: - cyha 20.378 A r 79 ea 2 : 1 20 01 .7 26 8

Hz

0 19

20

21

22

23

24

25

26

27 min

Obrázek 12: Chromatogram pĜi použití PDMS–DVB vlákna – ponoĜené vlákno

V grafu þ. 7 jsou uvedeny plochy píkĤ v závislosti na zpĤsobu vzorkování pro použití polyakrylátového vlákna. I zde byla sorpce vyšší pĜi ponoĜení vlákna do vzorku vody než pĜi sorpci nad hladinou vzorku. NepatrnČ vyšší sorpce pĜi head space pozorována pouze u cypermethrinu.

PA 375000

Plocha píku

300000 225000 150000 75000 0 bife

acri fenp cyha perm cyfl cype fluv head space

fenv esfe delt

ponoĜené vlákno

Graf 7: Porovnání PA vlákna pĜi vzorkování ponoĜením do vzorku vody a pĜi head space

40

50000 40000 30000 20000 10000 0

19

20

21

22

23

24

25

26

- delt A26.707 re a: 31 9. 45 2

60000

- perm1 A21.882 - perm2 re A22.013 rea: a: 3 5765 - cyha A22.502 re 386.1 a: .1 22.986 cype1 31 -- 18cype2 AA23.072 r 31 - cype3+4 e 23.230 r Areaa: ea: 918 .2 23.666 fluv1 Ar : 14762.8.-- fluv2 6 A23.809 4 e 9 rea: 7.586 a: 1 39 8204 3.0.2 59-1 fenv A24.679 2 re a: 25.089 esfe A r 42 ea 4 : 3 9.5 25 5 1. 1

Hz

- bife A19.146 re 19.321 - acri Ar a: ea 70 :1 8. 19 3 - fenp 48 40 A20.023 re a: A20.380 - cyha 7 24 re 86 a: 1. 48 1 8 07

ECD1 B, (11_04_20\PYR00007.D)

27 min

Obrázek 13: Chromatogram pĜi použití PA vlákna – head space Z obrázkĤ 13 a 14 je velmi dobĜe patrné, že pĜi použití PA vlákna byly získané hodnoty výšek píkĤ nejvČtší (v porovnání s ostatními vlákny). DĤležitá je i pomČrnČ velká intenzita prokázaná u deltametrinu, který má nejnižší odezvu.

175000 150000 125000

75000 50000 25000

- bife A19.134 re a: 93 48 .2

100000

- delt A26.707 re a: 13 58 6.

200000

- perm1 A21.878 reA22.010 - perm2 ar:e 1a9: - cyha 43 A22.499 re 7882.7 a: 27. 86 - 7cype1 22.982 A 23.069 -2 cype2 Ar23.228 re -41cype3+4 Aera a: .6 e:a2 36 : 250 68 - fluv1 23.661 Ar 17 1- fluv2 5 A23.804 reea: 13.39 .5 a: 4 . 2 4164 0699 3..2 - fenv A24.675 re 9 a: 1-2 esfe A25.085 re 37 a: 97 90 89 9

19.320 - acri Ar ea :3 5 - fenp 852 A20.023 re 8 a: 20.380 cyha A 20 re 91 a: 71 32 11 21

Hz

0 19

20

21

22

23

24

25

26

27 min

Obrázek 14: Chromatogram pĜi použití PA vlákna – ponoĜené vlákno V následujících grafech jsou porovnávána použitá vlákna pĜi jejich ponoĜení do vody a pĜi provedení head space. PĜi ponoĜení vláken do vody došlo k lepší sorpci na PDMS a PA vláknech. Stejná situace nastala pĜi head space. Pro látky tČkavČjší byla úþinnost extrakce vyšší pĜi použití PA vlákna. Pro látky ménČ tČkavé by bylo naopak vhodnČjší použití PDMS vlákna. Po zhodnocení všech aspektĤ tohoto experimentu bude pravdČpodobnČ dále používáno pro optimalizaci metody PDMS vlákno, a to pĜi pĜímém ponoĜení do vzorku vody. PA vlákno bylo úþinnČjší u látek, které mají pĜi analýze vysoké odezvy a v dĤsledku toho i nižší detekþní limity. Proto bude vhodnČjší se orientovat podle analytĤ s nižšími odezvami.

41

PonoĜené vlákno 400000

Plocha píku

350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 bife

acri fenp cyha perm cyfl cype fluv PDMS-DVB

PDMS

fenv esfe delt

PA

Graf 8: Porovnání úþinnosti extrakce jednotlivých vláken pĜi jejich ponoĜení do vzorku vody

42

8 ZÁVċR V pĜedložené bakaláĜské práci byla zpracována teoretická þást (podrobná rešerše) zamČĜená na pyrethroidy, které se používají jako insekticidy. Práce byla smČrována do oblasti stanovení pyrethroidĤ ve vzorcích vody. K tomuto úþelu se nejþastČji používají tĜi typy extrakce, a to extrakce kapalina – kapalina, extrakce na tuhou fázi a mikroextrakce na tuhou fázi. Všechny tyto extrakþní postupy byly pĜehlednČ popsány v teoretické þásti. K analýze extraktu je možné použít plynovou chromatografii s detektorem elektronového záchytu, pĜípadnČ s hmotnostním detektorem. V této práci byl použit detektor elektronového záchytu. Praktická þást této práce byla zamČĜena pĜedevším na získání praktických zkušeností s rĤznými typy extrakce vybraných analytĤ ze vzorkĤ vody, dále na porovnání výtČžností pĜi použití vybraných extrakþních technik a na ovČĜení stanovení pyrethroidĤ pomocí SPME. Získané výsledky budou dále rozvíjeny a pĜedevším následnČ aplikovány pro analýzu reálných vzorkĤ odpadních i povrchových vod, což by mČlo být Ĝešeno v rámci diplomové práce. PĜi extrakci pomocí SPE byly analyzovány vzorky destilované vody s pĜídavkem standardu. Použity byly kolonky se sorbentem na bázi C18 ve dvou množstvích – 0,5 g a 1 g. Dále byly testovány tĜi typy rozpouštČdel použitých pĜi eluci z SPE kolonek. Lepších výtČžností bylo dosaženo s použitím kolonky s 1 g sorbentu, a to pĜi eluci smČsí rozpouštČdel n-hexan/dichlormethan. Vliv pomČru tČchto rozpouštČdel nebyl výrazný. Celkové výtČžnosti pro jednotlivé standardy se pohybovaly rozmezí od 30 do 60 %. Extrakce kapalina-kapalina byla použita pro vzorek vody o objemu 200 ml. Vzorek byl tĜepán 2krát nebo 3krát, vždy s 50 ml rozpouštČdel. ÚþinnČjší bylo tĜepání 2x 50 ml extrakþní smČsí. Získané výtČžnosti byly vyšší než v pĜípadČ použití SPE (50 – 150 %). Problém byl naopak s koextrakcí nČkterých dalších látek z vody, které potom zvyšovaly odezvu a tím extrémnČ i stanovené koncentrace analytĤ (acrinathrin, deltamethrin). Metody SPE a LLE byly také použity pro extrakci pyrethroidĤ z odpadní vody z ýOV Brno – ModĜice. Voda byla odebírána na pĜítoku a odtoku z ýOV (24hodinové vzorky). Ve vzorku na pĜítoku byly v extraktu získaném metodou SPE identifikovány fenvalerát, esfenvalerát, fluvalinát a cyfluthrin. Poslední ovČĜovanou metodou provádČnou na modelových vzorcích vody byla mikroextrakce na tuhou fázi. Bylo zjištČno, že je to metoda vhodná pro stanovení námi analyzovaných pyrethroidĤ. VČtší úþinnosti bylo dosaženo pĜi extrakci s ponoĜením vlákna do vzorku vody. Byla testována celkem tĜi vlákna, a to polydimethylsiloxan (PDMS), polydimethylsiloxan–divinylbenzen (PDMS–DVB) a polyakrylát (PA). PA vlákno bylo nejúþinnČjší pĜi extrakci tČkavČjších analytĤ acrinathrinu, fenpropathrinu, cyhalothrinu a permethrinu a vlákno PDMS bylo vhodnČjší pro ménČ tČkavé pyrethroidy.

43

9 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ [1]

FEO, M. L.; ELJARRAT, E.; BARCELÓ, D. Determination of pyrethroid insecticides in environmental samples. Trends in Analytical Chemistry [online]. 2010, 29, 7, [cit. 2011-0212]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>.

[2]

EISLER, Ronald. Eisler's Encyklopedia of Environmentally Hazardous Priority Chemicals. Amsterdam: Elsevier, 2007. 0 s. ISBN 978-0-444-53105-6.

[3]

MIYAMOTO, Junshi , et al. Pyrethroids, nerve poisons: how their risks to human health should be assessed. Toxicology Letters [online]. 1995, 82-83, -, [cit. 2011-03-15]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>.

[4]

VAN HOECK, Els; DAVID, Frank; SANDRA, Pat.. Stir bar sorptive extraction for the determination of pyrethroids in water samples : A comparison between thermal desorption in a dedicated thermal desorber, in a split/splitless inlet and by liquid desorption. Journal of Chromatography A [online]. 2007, 1157, 1-2, [cit. 2011-03-22]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>.

[5]

MCMURRY, John. Organická chemie. 1. Brno: VUTIUM, 2007. 1176 s. ISBN 978-80214-3291-8.

[6]

PÉREZ-FERNÁNDEZ, Virginia; GARCÍA, Maria Ángeles; MARINA, Maria Luisa. Characteristics and enantiomeric analysis of chiral pyrethroids. Journal of Chromatography A [online]. 2010, 1217, 7, [cit. 2011-02-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>.

[7]

LIU, Weiping; QIN, Sujie; GAN, Jianying. Chiral Stability of Synthetic Pyrethroid Insecticides. Journal of Chromatography A [online]. 2005, 53, 10, [cit. 2011-02-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>.

[8]

HRSTKA, Miroslav. Obecná biologie. 1. Brno: VUT, FCH, 2005. 112 s. ISBN 80-2143057-5.

[9]

WEXLER, Philip, et al. Encyklopedia of Toxicology. 2. UK: Elsevier Ltd., 2005. ISBN 0-12-745354-7.

[10] RAY, Davie E.; FRY, Jeffrey R. A reassessment of the neurotoxicity of pyrethroid insecticides. Pharmacology & Therapeutics [online]. 2006, 111, 1, [cit. 2011-03-15]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [11] ANADÓN, A.; MARTÍNEZ-LARRANAGA, M. R.; MARTÍNEZ, M. A. Use and abuse of pyrethrins and synthetic pyrethroids in veterinary medicine. The Veterinary Journal [online]. 2009, 182, 1, [cit. 2011-03-15]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [12] UEYAMA, Jun, et al. Toxicokinetics of pyrethroid metabolites in male and female rats . Environmental Toxicology and Pharmacology [online]. 2010, 30, 1, [cit. 2011-02-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [13] KATSUDA, Yoshio. Development of and future prospects for pyrethroid chemistry. Pesticide Science [online]. 1999, 55, 8, [cit. 2011-02-26]. Dostupný z WWW: . [14] MACKAY, Donald, et al. Physical-Chemical Properties and Environmental Fate for Organic Chemicals : Nitrogen and Sulfur Containing Compounds and Pesticides. 2. USA: Taylor&Francis Group, 2006. 3196-4182 s. ISBN 978-1-56670-687-2. [15] LIU, Pengyan, et al. Photodegradation mechanism of deltamethrin and fenvalerate. Journal of Environmental Sciences [online]. 2010, 22, 7, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [16] OTTERBACH, A.; WENCLAWIAK, B. V. Ultrasonic/Soxhlet/supercritical fluid extraction kinetics of pyrethrins from flowers and allethrin from paper strips. Fresenius 44

Journal of Analytical Chemistry [online]. 1999, 365, 5, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: . [17] KIRIAMITI, H. K., et al. Pyrethrin extraction from pyrethrum flowers using carbon dioxide. Journal of Supercritical Fluids [online]. 2003, 26, 3, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [18] POPL, Milan; FÄHNRICH, Jan. Analytická chemie životního prostĜedí. 4. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 1999. 218 s. ISBN 80-7080-336-3. [19] REEVE, Roger, et al. Introduction of Environmental Analysis. 2. England : John Wiley&Sons, Ltd, 2002. 301 s. ISBN 0-471-49295-7. [20] ABASEER, Saeed S., et al. An overview of sample preparation and extraction of synthetic pyrethroids from water, sediment and soil. Journal of Chromatography A [online]. 2010, 1217, 35, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [21] DEAN, John R., et al. Methods forEnvironmental Trace Analysis. 2. England : John Wiley&Sons, Ltd, 2003. 259 s. ISBN 0-470-84422-1. [22] PROCHÁZKOVÁ, Dana. Extrakce tuhou fází (SPE) a mikroextrakce tuhou fází SPME) – extrakþní metody pro pĜípravu vzorku k analýze. In HELÁN, Václav. Analýza organických látek. 2. ýeský TČšín: THETA, 2005. s. 32. ISBN 80-86380-29-7. [23] PICÓ, Yolanda, et al. Current trends in solid-phase-based extraction techniques for the determination of pesticides in food and environment. Journal of biochemical and biophysical methods [online]. 2006, 70, 2, [cit. 2011-03-15]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [24] GIL-GARCÍA, M. D., et al. Simple, rapid solid-phase extraction procedure for the determination of ultra-trace levels of pyrethroids in ground and sea water by liquid chromatography/electrospray ionization mass spectroscopy. Rapid Communications in Mass Spectrometry [online]. 2006, 20, 16, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: . [25] VAN DER HOFF, G. René, et al. Automated solid-phase extraction coupled to gas chromatography with electron-capture detection: a combination of extraction and clean-up of pyrethroids in the analysis of surface water. Journal of Chromatography A [online]. 1996, 719, 1, [cit. 2011-03-22]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [26] KLOUDA, Pavel. Moderní analytické metody. 2. Ostrava: Pavel Klouda, 2003. 132 s. ISBN 80-86369-07-2. [27] PARRILLA VÁZQUEZ, P.; MUGHARI, Ahmed R.; MARTÍNEZ GALERA, M. Application of solid-phase microextraction for determination of pyrethroids in groundwater using liquid chromatography with post-column photochemically induced fluorimetry derivatization and fluorescence detection. Journal of Chromatography A [online]. 2008, 1188, 2, [cit. 2011-02-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [28] LI, Hong-Ping; LIN, Chiu-Hua ; JEN, Jen-Fon . Analysis of aqueous pyrethroid residuals by one-step microwave-assisted headspace solid-phase microextraction and gas chromatography with electron capture detection. Talanta [online]. 2009, 79, 2, [cit. 2011-02-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [29] WOUDNEH, Million B.; OROS, Daniel R. Pyrethroids, pyrethrins, and piperonyl butoxide in sediments by high-resolution gas chromatography/high-resolution mass spectrometry . Journal of Chromatography A [online]. 2006, 1135, 1, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [30] FERNANDEZ-ALVAREZ, Maria, et al. Simultaneous determination of traces of pyrethroids, organochlorine and other main plant protection agents in agricultural soils by

45

headspace solid-phase microextraction–gas chromatography. Journal of Chromatography A [online]. 2008, 1188, 2, [cit. 2011-02-12]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [31] SOMMER, Lumír, et al. Základy analytické chemie II. 1. Brno: VUTIUM, 2000. 346 s. ISBN 80-214-1742-0. [32] Zjednodušené schéma plynového chromatografu [online]. [cit. 2011-04-18]. Dostupný z WWW: < cheminfo.chemi.muni.cz/chem_sekce/predmety/C7300/GC/uvod.pdf>. [33] HELÁN, Václav, et al. Analýza organických látek. 2. ýeský TČšín: 2 THETA, 2005. 502 s. ISBN 80-86380-29-7. [34] CHURÁýEK, Jaroslav; KOTRLÝ, Stanislav. Analytická chemie II. 1. Pardubice: VŠCHT v Pardubicích, 1983. 189 s. [35] NċMCOVÁ, Irena, et al. Spektrometrické analytické metody II. 1. Praha: Karolinium, 1998. 162 s. ISBN 80-7184-586-8. [36] FEO, M. L.; ELJARRAT, E.; BARCELÓ, D. A rapid and sensitive analytical method for the determination of 14 pyrethroids in water samples. Journal of Chromatography A [online]. 2010, 1217, 35, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [37] KIM, Kyu Bong, et al. Rapid determination of the synthetic pyrethroid insecticide, deltamethrin, in rat plasma and tissues by HPLC. Journal of Chromatography B [online]. 2006, 834, 1-2, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [38] LÓPEZ-LÓPEZ, T., et al. Determination of pyrethroids in vegetables by HPLC using continuous on-line post-elution photoirradiation with fluorescence detection. Analytica Chimica Acta [online]. 2001, 447, 1-2, [cit. 2011-03-26]. Dostupný z WWW: <www.sciencedirect.com>. [39] FUJITANI,Y. Chemistry and pharmacology of insect powder. Arch Exp Pathol Pharmakol. 1909, 61, 47-75. [40] YAMAMOTO, R. The insecticidal principle in Chrasanthemum cinerariaefolium. Par II and III. On the constitution of pyrethronic acid. J Chem Soc Jpn. 1923, 44, 311-330. [41] YAMAMOTO, R. On the insecticidal principle of insect powder. Inst. Phys Chem Res Tokyo. 1925, 3, 193. [42] STAUDINGER, H.; RĤžiþka, L. Insektentotende stoffe. I–IV and VIII–X. Helv Chim Acta. 1924, 7, 177-458. [43] LaForge, F. B.; BARTHEL, W. F.Constituents of pyrethrum flowers. XVIII. The strukture and isomerism of pyrethrolone and cinerolone. J Org Chem. 1945, 10, 114-120. [44] MAREýEK, František, et al. Zahradnický slovník nauþný. 1. Praha: Ústav zemČdČlských a potravináĜských informací, 1994. 440 s. ISBN 80-85120-51-8. [45] Chryzantéma dalmatská www.summagallicana.it>.

[online].

[cit.

2011-04-18].

Dostupný

z

WWW:

<

46

10 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK EPA – Environmental Protection Agency T, CS, TS – tremor, choreoathetosis and salivation, tremor and salivation syndrome p, p‘-DDT – 1,1,1-trichlor-2,2-bis(4-chlorofenyl)ethan UK – Spojené království USA – Spojené státy americké LLE – extrakce z kapaliny do kapaliny SPE – extrakce na tuhou fázi SBSE – extrakce na magnetické míchadlo SPME – mikroextrakce tuhou fází LC – kapalinová chromatografie PDMS – polydimethylsiloxan PDMS–DVB – polydimethylsiloxan–divinylbenzen PA – polyakrylát GC – plynová chromatografie GC–ECD – plynový chromatograf s detekcí elektronového záchytu GC–MS – plynový chromatograf s hmotnostním detektorem TCD – tepelnČ vodivostní detektor FID – plamenovČ ionizaþní detektor HPLC – vysoko úþinná kapalinová chromatografie UV–VIS – spektrofotometrický detektor ACRI – acrinathrin BIFE – bifenthrin FENP – fenpropathrin CYHA – cyhalothrin PERM – permethrin CYFL – cyfluthrin CYPE – cypermethrin FLUV – fluvalinate ESFE – esfenvalerate FENV – fenvalerate DELT – deltamethrin LOD – limit detekce LOQ – limit kvantifikace

47