Sensitive Detection of Pyrethroids in Surface Water and Sediment

Význam tématu

Pyrethroidní pesticidy jsou syntetické deriváty pyrethrinů široce používané k ochraně proti hmyzu. Jejich zbytky se však hromadí v povrchových vodách a sedimentech, kde i v koncentracích řádu ppt–ppb představují vysoké riziko pro vodní organismy. Citlivé a selektivní metody detekce jsou klíčové pro monitoring kvality vody a ochranu ekosystémů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout postup pro detekci šesti běžných pyrethroidů (bifentrin, es/fenvalerát, lambda-cyhalothrin, cyfluthrin, permethrin a deltamethrin) v povrchové vodě a sedimentech s detekčním limitem až 0,01 ng/L pomocí GC/MS/MS v režimu negativní chemické ionizace (NCI) a technologii zpětného čištění kolony.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků vody: extrakce dichlormethanem, sušení Na2SO4, koncentrování a výměna rozpouštědla na isooktan.
• Příprava sedimentu: homogenizace, extrakce pomocí stlačené kapalné extrakce (PFE), čištění gelovou permeační chromatografií (GPC), frakcionace na Florisilu.
• Instrumentace:
  • GC: Agilent 7890A s multimode vstupem (MMI) a kapilárními kolonymi DB-XLB (15 m × 0,25 mm, 0,25 µm), režim pulsed splitless, program pece 150 °C→300 °C.
  • MS/MS: Agilent 7000B Triple Quadrupole v NCI režimu s reakcí na amoniak, backflushing kolony pomocí Capillary Flow Technology.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity (EMDL) pro vodu dosahují 0,01–0,1 ng/L a pro sediment 0,01–1,5 ng/g, což je hluboko pod hodnotami LC50 pro citlivé organismy.
• Lineární kalibrace v rozsahu 0,01–10 µg/L vykázala koeficient R2>0,997 pro všechny analyty, např. deltamethrin R2=0,9974, cypermethrin R2=0,9996.
• NCI zajišťuje vysokou selektivitu díky zachycování termálních elektronů halogenovanými pyrethroidy a potlačuje rušivé matrice.
• Použití MS/MS přechodů precursor→produkt výrazně snižuje falešné signály.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost rutinního monitoringu povrchových vod a sedimentů s velmi nízkými detekčními limity.
• Vysoká selektivita minimalizuje falešně pozitivní výsledky.
• Metoda umožňuje rychlá a citlivá měření v krajinném i městském prostředí.
• Užitečné pro regulaci pesticidních zátěží a ochranu vodního ekosystému.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření analýzy o další typy pyrethroidů včetně těch, které tradičně nevyužívají NCI.
• Integrace s online vzorkovači pro sledování v reálném čase.
• Vývoj přenosných přístrojů pro terénní analýzu.
• Kombinace s jinými technikami (LC-MS/MS) pro komplexní screening pesticidů.

Závěr

Navržená metoda na bázi GC/MS/MS v NCI režimu s amoniakem a technologií zpětného čištění poskytuje citlivou a selektivní analýzu pyrethroidů v povrchových vodách a sedimentech. Detekční limity v řádu ppt–ppb umožňují účinný monitoring environmentálních zátěží a ochranu vodních organismů.

Reference

1. Weston D. P., Holmes R. W., You J., Lydy M. J. Aquatic toxicity due to residential use of pyrethroid insecticides. Environ Sci Technol. 39, 9778–9784 (2005).
2. Prezentace Dr. Abdou Mekebri na Bay-Delta Science Conference, 29. září 2010.
3. Mekebri D. B. Crane G. J. Blondina D. R. Oros J. L. Rocca. Extraction and Analysis Methods for the Determination of Pyrethroid Insecticides in Surface Water, Sediments and Biological Tissues at Environmentally Relevant Concentrations. Bull Environ Contam Toxicol. 80, 455–460 (2008).
4. Grob R. L., Barry E. F. Modern Practice of Gas Chromatography. John Wiley & Sons, 4th ed., str. 382 (2004).