GYORS, HATÉKONY MÓDSZER A TRIAZIN TÍPUSÚ NÖVÉNYVÉDŐSZER-MARADÉKOK VIZSGÁLATÁRA FELSZÍNI ÉS FELSZÍN ALATTI VIZEKBŐL GC/MS MÓDSZERREL

Átírás

1 Műszaki Földtudományi Közlemények, 83. kötet, 1. szám (2012), pp GYORS, HATÉKONY MÓDSZER A TRIAZIN TÍPUSÚ NÖVÉNYVÉDŐSZER-MARADÉKOK VIZSGÁLATÁRA FELSZÍNI ÉS FELSZÍN ALATTI VIZEKBŐL GC/MS MÓDSZERREL RAPID, EFFICIENT METHOD FOR THE DETERMINATION OF TRIAZINE PESTICIDES FROM SURFACE AND UNDERGROUND WATER SAMPLES BY GC/MS TECHNIQUE MURÁNSZKY GÁBOR 1, KADENCZKI LAJOS 1, SZEMÁNNÉ DOBRIK HENRIETT 2 Absztrakt: Összes 13 db, hajdan a mezőgazdaság által nagyon népszerű gyomirtó szer molekulát és két bomlásterméket vettünk górcső alá. A vízmintákból a hatóanyagokat szilárdfázisú mikroextrakcióval vontuk ki és GC/MS módszerrel határoztuk meg az egyes minták szennyezettségi szintjét. A validált módszer hatékonyságát hozzáadásos vizsgálatokkal ellenőriztük és meghatároztuk az alkalmazott Agilent készüléken a vizsgált hatóanyagok kimutatási határait. Az alkalmazott módszerrel 0,01 0,1 ppb szinten adalékolt mintákból %-os visszanyerést értünk el 5-5 párhuzamos minta feldolgozásával. A 15 vizsgált hatóanyagra a kimutatási határ 0,005 0,02 ppb között volt mérhető. Kulcsszavak: triazin, vízminták, GC/MS. Abstract: Altogether thirteen herbicide molecules, all of them had been very much favoured by agriculture and two decomposition products were studied. The herbicides were determined from water samples with GC/MS technique after solid phase extraction (SPE). The method was validated using standard addition technique and the limits of detection were determined for the herbicides. The recoveries based on five parallel samples were % with 0.01 to 0.1 ppb additions. The detection limit for the fifteen compounds were to 0.02 ppb. Keywords: triazine, water samples, GC/MS. 1 MURÁNSZKY GÁBOR DR. KADENSZKI LAJOS Miskolci Egyetem, Műszaki Anyagtudományi Kar Kémiai Intézet 3515 Miskolc-Egyetemváros 2 SZEMÁNNÉ DOBRIK HENRIETT MGSZH Miskolci Növényvédőszer-maradék Analitikai Laboratóriuma 3515 Miskolc-Egyetemváros kemmug@uni-miskolc.hu green.park@chello.hu

2 166 Muránszky Gábor Kadenczki Lajos Szemánné Dobrik Henriett Bevezetés A triazin típusú herbicideknek kémiai szempontból négy nagy csoportját különböztetjük meg [1] (1. táblázat). 1. táblázat Triazin típusú herbicidek csoportosítása Klórtriazinok Fluoralkiltriazinok Metoxitriazinok Metiltiotriazinok atrazin indaziflam atraton ametrin klorazin triaziflam methometon aziprotrin ciánazin prometon cyanatrin ciprazin secbumeton desmetrin eglinazin simeton dimethametrin ipazin terbumeton methoprotrin mezoprazin prometrin prociazin simetrin proglinazin terbutrin propazin sebutilazin simazin terbutilazin trietazin További vizsgálatba bevont két hatóanyag a metribuzin és a hexazinon a triazinon típusú herbicidek csoportjába tartozik. Metribuzin: A triazin típusú gyomirtó szerek fénykora a 1960-es évek második felétől a 90-es évek közepéig tartott a magyar mezőgazdaságban. Ebben az időben a monokultúrás kukoricatermesztésben közel 3000 tonna hatóanyagot szórtak ki évente. Közel 3 évtizeden keresztül óriási terhelés érte a termőtalajt ezeken a területeken. A talajvizeinkben szinte mindenütt felelhetők a Magyarországon leggyakrabban használt molekulák, így az atrazin, terbutrin és a prometrin. Fenn áll a veszélye annak, hogy a talajvizeinkben megjelenő triazin származé-

3 Gyors, hatékony módszer a triazin típusú növényvédeszer-maradékok vizsgálatára 167 kok előbb utóbb bejutnak az ivóvizeinkbe. Kísérletekkel bizonyított az a kellemetlen dolog, hogy a hagyományos víztisztítási eljárásokkal ezek a szennyező gyomirtó szerek csak közelítőleg 5%-ban távolíthatók el. Nagyon fontos tehát tisztában lenni a településeinken még ma is gyakran állatok itatására használt ásott kutak vizének minőségével. Ezen célból indítottuk el vizsgálati programunkat a Miskolc környéki települések talajvíz bázisú kútjainak ellenőrzésére. Első feladatként a módszer teljes kidolgozása és validálása volt a cél. Az alábbi munkában ezt a tevékenységet foglaljuk össze Anyag és módszer A vizsgálatokba bevont hatóanyagok és bomlástermékek fizikai és kémiai paramétereit az alábbi táblázat tartalmazza: 2. táblázat A vizsgálatokba bevont hatóanyagok és bomlástermékek fizikai és kémiai paraméterei Elnevezés Ametrin Atraton Atrazin Összegképlet C9H17N5S C9H17N5O C8H14ClN5 CAS No Olvadáspont ( o C) Molekulasúly g/mol Oldhatóság vízben (mg/l) , , ,68 35 C6H10ClN5 Atrazindezetil , C5H8ClN5 Atrazindezizopropil , Cianazin Hexazinon Metribuzin Prometrin Propazin Simazin C9H13ClN6 C12H20N4O2 C8H14N4OS C10H19N5S C9H16ClN5 C7H12ClN , , , , ,71 8,6 226 (bomlik) 201,66 5

4 168 Muránszky Gábor Kadenczki Lajos Szemánné Dobrik Henriett Szekbumeton Terbumeton Terbutilazin Terbutrin C10H21N5O C10H19N5O C9H16ClN5 C10H19N5S , , ,71 6, , Anyagok, eszközök 2.1. Oldószerek, reagensek Metanol a.r. (pl. Merck / cikksz.: ) Nagytisztaságú víz (pl. Millipore berendezésen tisztított) Aceton a.r. (pl. Merck / cikksz.: ) Etilacetát a.r. (pl. Merck / cikksz.: ) Standardok (lásd: 1.táblázat), tanúsítvánnyal rendelkeznek, és minimum 95%-os tisztaságúak Megjegyzés: Amennyiben az adott standard alacsonyabb tisztasággal szerezhető be, úgy standardoldatok készítésénél figyelembe kell venni a tisztaságát! 2.2. Eszközök A módszer a szokványos, valamint az alábbi laboratóriumi eszközökkel végrehajtható: ISOLUTE ENV+ (200 mg, 6 ml) SPE patron GC-MS készülék (Agilent 7890A, Agilent 5975C) 3. A módszer végrehajtása 3.1. Mintaelőkészítés Felszíni vizek ISOLUTE ENV+ (200 mg, 6 ml) SPE patronon történő extrakciója semleges körülmények között. A vízmintákat a mérés megkezdéséig hűtőszekrényben tároljuk. A vízmintát homogenizáljuk, hagyjuk állni 10 percig, majd szűréssel eltávolítjuk a lebegő, szilárd szennyeződéseket Az ISOLUTE ENV+ patron előkészítése A patron tömegét lemérjük, először 5 cm 3 metanollal (5 cm 3 /perc), majd 10 cm 3 nagytisztaságú vízzel (5 cm 3 /perc) mossuk. A nagytisztaságú vizet addig rajta hagyjuk, míg a vízminta átszívását el nem kezdjük (szárazra ne szívjuk).

5 Gyors, hatékony módszer a triazin típusú növényvédeszer-maradékok vizsgálatára Extrakció Az előkészített oszlopon a vizsgálandó, előkészített vízmintából a vizsgálat céljának megfelelően 1000 cm 3 -t 10 cm 3 /perc sebességgel átszívatunk. Ezután 5 cm 3 nagytisztaságú vízzel öblítjük az oszlopot, majd szárazra szívatjuk, míg a tömege az eredeti értéket el nem éri Leoldás Az oszlopot 2 2 cm 3 aceton:etilacetát = 1:1 (v/v) elegyével eluáljuk. Az első 2 cm 3 -t hagyjuk beszivárogni az oszlopba, majd várjunk két percet és adjuk hozzá a második 2 cm 3 - t. Az eluátumokat együttesen centrifugacsőben fogjuk fel, bepároljuk és a további meghatározásnak megfelelő minőségű és mennyiségű oldószerben oldjuk. GC/MS vizsgálathoz 1 ml acetonitrilben Standard oldatok Standard törzsoldatok Az 1. táblázatban felsorolt növényvédő szer hatóanyagok mindegyikéből 1,0 mg/ml koncentrációjú törzsoldatot készítünk, lehetőleg 50 ml-nyi mennyiségben. Oldószerként acetont használjunk. Az így elkészített törzsoldatokat hűtőszekrényben tároljuk, és használat előtt tömegméréssel ellenőrizzük az esetleges párolgási veszteséget Standard mixek A törzsoldatokból összeállítjuk az 1. táblázatban megjelölt összetételű standard mixeket (jellemző névvel azonosítva), ahol minden komponens 20 µg/ml-es koncentrációjú. Oldószerként GC/MS esetén acetonitrilt használjunk, és 25 vagy 50 ml-nyi mennyiséget készítsünk belőle. Az így elkészített mixet használjuk a minőségbiztosítási és a kalibrációs munkaoldatok elkészítéséhez. A mixet hűtőszekrényben tároljuk, és használat előtt tömegméréssel ellenőrizzük az esetleges párolgási veszteséget Kalibráló oldatok A növényvédőszer-maradékok meghatározásához minimum három pontból álló kalibrációs egyenest kell készíteni. A műszerek érzékenységétől és az injektált mintahányadtól függően arra kell törekedni, hogy a standardok által lefedett tartomány középső részére essen a mintákban detektált hatóanyagok koncentrációja. Készítésükkor célszerű közbenső koncentrációjú munkaoldatokat készíteni. A leggyakrabban alkalmazott (és javasolt) koncentráció tartomány 0,02 µg/ml-től 10,0 µg/ml-ig terjed.

6 170 Muránszky Gábor Kadenczki Lajos Szemánné Dobrik Henriett 4. Minőségi és mennyiségi meghatározás 4.1. Kromatográfiás körülmények Az extraktumból a növényvédőszer-maradékokat GC/MS SIM módszerekkel határozzuk meg. A meghatározás során használt készülék-paramétereket és a SIM módszer javasolt paramétereit az alábbi két táblázat tartalmazza. Az 1. ábrán látható a módszerfejlesztés során optimált paraméterekkel felvett kromatogram. 3. táblázat A vizsgálatok során használt készülékparaméterek Készülék típusa Agilent GC/MS Kolonna HP DB-5MS 30 m 0,25 mm, df = 0,25 µm Vivőgáz Hélium (5.0 Linde) 1,03 ml/perc Injektálási térfogat 1 µl Injektálási mód Splitless Kolonna hőmérsékletprogramja Injektor hőmérséklete 300 C Detektor hőmérséklete 300 C Detektorgázok make up nitrogén szintetikus levegő hidrogén 50 C 1 percig, C: 20 C/perc, C: 4 C/perc, C: 20 C/perc, 300 C 1 percig A GC/MS SIM módszer javasolt paraméterei 4. táblázat Csoport száma Csoport kezdete /perc ciklus/s A vizsgált ionok/tömeg/töltés A csoportba tartozó komponensek száma 1 0,000 8,2 172,9 157,9 171, ,030 8, , , ,000 5, ,600 10, ,180 10,

7 Gyors, hatékony módszer a triazin típusú növényvédeszer-maradékok vizsgálatára ,070 10, ,700 8, ,120 10, ,520 10, ,240 10, Minőségi meghatározás A következő kromatográfiás paraméter alkalmazható annak érdekében, hogy azonosítsuk a mintaextraktban jelenlévő hatóanyagot: i) a kérdéses hatóanyag retenciós ideje (RT), ii) a hatóanyag csúcsának alakja. A mintaextrakban lévő hatóanyagok azonosításához használt paramétereket összehasonlítjuk a kalibrációs oldatokban talált anyagok paramétereivel. A talált hatóanyag magasabb bizonyossági fokkal való azonosításához további, konfirmációs mérések is szükségesek lehetnek Mennyiségi meghatározás A mennyiségi meghatározáshoz az analízist végző műszer műszervezérlő programját használjuk. A kalibrációs egyenes meghatározása: a szoftver az injektált kalibrációs pontok menynyiségét tömeg- vagy koncentrációegységben ábrázolja az injektált kalibrációs pontok területének függvényében, melyekre a legjobb illeszkedésű egyenest és annak egyenletét meghatározza. A kalibrációs egyeneseknek teljesíteniük kell az R 2 (kalibráció korrelációs koefficiense) > 0,99 és Srr (kalibrációs pontok relatív eltérésének szórása) < 0,1 feltételeket. A hatóanyag koncentrációja a mintában: A T hatóanyagmaradék mennyisége (µg/l) = M I A = csúcsterület T = kalibrációs egyenes tengelymetszete M = kalibrációs egyenes meredeksége I = a kolonnára injektált minta mennyisége (ml) vagy koncentrációja (L/ml)

8 172 Muránszky Gábor Kadenczki Lajos Szemánné Dobrik Henriett 4.4. Visszanyerési vizsgálatok A visszanyerési vizsgálatokat 0,01 0,1 µg/l közötti szinten végezzük el. A vizsgálatok alapján számított visszanyeréseket az 5. táblázat tartalmazza. A visszanyerés számítása: V R (%) = 100, H R = visszanyerés mértéke, V = visszanyert mennyiség a hozzáadott mintában (µg/l), H = hozzáadási szint mennyisége (µg/l) 1. ábra. A módszer kidolgozása során kapott kromatogram

9 Gyors, hatékony módszer a triazin típusú növényvédeszer-maradékok vizsgálatára 173 A visszanyerési vizsgálatok eredményei 5. táblázat Hatóanyag Hozzáadási szint (µg/l) LOQ µg/l Átlag visszanyerés (%) CV (%) Mérések száma (db) Ametrin 0,01 0,1 0, ,1 36 Atraton 0,01 0,1 0, ,6 15 Atrazin 0,01 0,1 0, ,1 18 Atrazin-dezetil 0,01 0,1 0, ,4 16 Atrazin-dezizopropil 0,01 0,1 0, ,9 34 Cianazin 0,01 0,1 0, ,1 20 Hexazinon 0,01 0,1 0, ,9 15 Metribuzin 0,01 0,1 0, ,2 29 Prometrin 0,01 0,1 0, ,0 13 Propazin 0,01 0,1 0, ,9 21 Simazin 0,01 0,1 0, ,1 35 Szekbumeton 0,01 0,1 0, ,0 16 Terbumeton 0,01 0,1 0, ,3 33 Terbutilazin 0,01 0,1 0, ,2 23 Terbutrin 0,01 0,1 0, , Összefoglalás A módszer kidolgozása során 0,01 0,1 µg/l között ellenőriztük a hatóanyagok kinyerésének hatékonyságát. A visszanyerési értékek minimum öt párhuzamosban történő meghatározása alapján minden esetben % között volt. A mérések szórása a metribuzin kivételével sosem haladta meg a 20%-ot. A mérésekkel meghatározott kimutatási határt

10 174 Muránszky Gábor Kadenczki Lajos Szemánné Dobrik Henriett 0,005 0,01 µg/l között határoztuk meg. A módszer visszanyerési értékei, és a meghatározott kimutatási határok megfelelnek a nemzetközi előírásoknak. Köszönetnyilvánítás A tanulmány/kutatómunka a TÁMOP B-10/2/KONV jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. IRODALOMJEGYZÉK [1] Abraham, Vincy Lynn, Bert: GC/MS/MS Analysis of Triazine Herbicide Residues Using Multiple Reaction Monitoring. Varian Application Note, No. 51.