salto711hh [modo de compatibilidad] · residuo para el análisis de herbicidas en ......

Desarrollo de métodos analíticos multi‐residuo para el análisis de herbicidas en

agroecosistemasy su aplicación en muestras de campoy su aplicación en muestras de campo

M í V ó i C i L í G i L í

Farmacognosia y Productos Naturales Facultad de

María Verónica Cesio, Lucía Geis, Lucía Pareja, Silvina Niell, & Horacio Heinzen

Farmacognosia y Productos Naturales Facultad de Química Universidad de la República

Uruguay

Amadeo R. Fernández Alba

Universidad de Almería- EU-CRL for Fruits & Vegetables

Los pequeños mundos que

interactúan en la innovación

Cómo acercarlos?

heinzen et al salto 21/7/2011

Arroz en Uruguayg y


Pesticidas más usados en Uruguayg y

Funguicidas Insecticidas HerbicidasCarbendazim +

TebuconazolCipermetrina Quinclorac + Clomazone +

Propanil

Kresoxim metil + Tebuconazole

Lambda cialotrina Clomazone+ Glifosato

Kresoxim metil + Epoxiconazol

Cipermetrina + Imidacloprid Quinclorac + Clomazone

Tebuconazol+ Trifloxistrobin Alfametrin + Imidacloprid Clomazone

Azoxistrobin Triflumurón Clomazone + Propanil

Tebuconazol clorpirifos Clomazone + Bispiribac-sodio

Pyraclostrobin + Epoxiconazol

deltametrina Bispiribac-sodio

Kresoxim metilTiametoxan+cialotina Bispiribac-sodio +

Quinclorac


Clomazone Lambda-cyalotrina

Imazapic

Carbaril

ImazapicCarbendazim

Bentazone

Clorpirifós- metillCarbofuran

Quinclorac

Carbofuran

Metsulfurón-metil

Endosulfán Tebuconazol Propanil

se gasta más energía para quitar las malezas de los cultivos del hombre que para

cualquier otra actividad humana" Holm, 1971

161 especies de malezas li t d

Ecosistemas 14 (2): 162-167. Mayo 2005V. H. Lallana

listadas


Pérdidas de pesticidas durante la aplicación

• Método de aplicación

25% volatilizacion, transporte, lixiviacionaplicación

• Frecuencia30% fuera del area de Frecuencia

• Lugar 40% sobre el cultivo

aplicacion

• Lugar

55% d l ti id li d55% del pesticida aplicado cae fuera del cultivo


Ocurrencia de muestras con residuos ( )(EEUU)


Porque residuos de herbicidas en suelos?

• Actividad herbicida residual entre cosechasActividad herbicida residual entre cosechas

P li d i ió di l• Peligro de contaminación por sedimentos al inundar


Porque estudiar residuos de herbicidas en aguas de campo?


Modelo ConceptualModelo Conceptual


El i 2007 2009El comienzo 2007‐2009

NO EXISTIA EN LA LITERATURA METODO PARA ANALISIS SIMULTANEO DE HERBICIDAS DE

DISTINTAS CLASES QUIMICAS

6 HERBICIDAS X USD75= 450 USD/MUESTRA


• Análisis de residuos de pesticidas o encontrar la aguja en un pajar


METODO MULTIRRESIDUOMETODO MULTIRRESIDUO

DETECCION SIMULTANEA DE NUMEROSOS ANALITOS EN UN SOLO PASO ANALITICO

RESIDUOS DE 6 HERBICIDAS / MUESTRA 150 USD


Estrategia de trabajoEstrategia de trabajoMétodo analítico instrumentalComún a las distintas matrices

suelosComún a las distintas matrices

ANALISIS

granoaguas


LC-UV-DAD analisis de herbicidas en muestras de arroz

6 herbicidas en una sola determinacion!!!

3 M t lf ó th3-Metsulfurón-methy

2-Bentazone,

1-Bensulfurón-methyly

4-Bispiribac sodium,

5-Pyrazosulfurón-ethyl,

6-Cyhalofop-butyl,

1 2 3 4 56LC-DAD

Analisis

Niell et al EPRW 2008heinzen et al salto 21/7/2011

1-Bensulfurón-metil

2-Bentazone

Condiciones del HPLC

2-Bentazone

3-Metsulfurón-metil

4-Bispiribac sodio

• Volumen de inyección: 20 µL

• Fase móvil MeCN:H20 pH 3 gradiente

5-Pirazosulfurón-etil

6-Cyhalofop-butil

7 Cl• Tiempo de análisis: 20 min.

• Columna: C18 (4.6 x 150mm, tamaño de

7-Clomazone

8-Propanil

9-Quincloracpartícula 5.0 µm).

• λ seleccionadas 220, 235, 240 y 247 nm.

9 Quinclorac

Roehrs et al JAOAC 2009heinzen et al salto 21/7/2011

PaddyPaddy fieldfield waterwater fortifiedfortified at 0.5at 0.5 µg/Lµg/L

220 nm220 nm

235 nm235 nm

240 nm

1. Metsulfuron methyl, 2. Bentazone, 3. Bensulfuron methyl, 4. Bispyribac sodium,

247 nm

y , , y , py ,5. Pirazosulfuron ethyl, 6. Cyhalofop butyl.

Roehrs et al., J. AOAC int. 92 (4) (2009) 1190‐1195. Lucía Pareja et al., FPRW, July 2011heinzen et al salto 21/7/2011

220 nm

1

235nm2

235nm

247 nm3

1 Clomazone 2 Quinclorac 3 Propanil

Lucía Pareja et al., FPRW, July 2011

1. Clomazone , 2. Quinclorac, 3. Propanil.PaddyPaddy fieldfield waterwater fortifiedfortified at 0.5at 0.5 µg/Lµg/L


Muestras ambientales

Agua y SueloAgua y Suelo


Método de Extracción para aguasMétodo de Extracción para aguas

2x1 ml MeOH pH 3 2x1 ml MeCN250 mL paddy field

Elution I Elution II

paddy field water pH3

C‐18/HLB

1250‐fold concentration

Reconstitution:

0.2 mL MeCNLC-DAD0.45 µm PTFE syringe

filter

Analysis


SPE SPE cartridgecartridge selectionselection

100

120

102 100.2

109104.2

96.391

1 µg/L 5 µg/L

1 µg/L 5 µg/L

80

10089.9

81.5

6773

80.9

89.6

72.968.2

78

87 90.9 89.3

7380

85.491

87.5

79.5

very

100

120

140 123.8

68.2ry1 µg/L 5 µg/L

40

6046.7

% Recov

40

60

80

10046.7 100.274.0 74.0

% Recove

0

20 0

20

C18 C18 C18

Q i l Cl P ilC18 HLB C18 HLB C18 HLB C18 HLB C18 HLB C18 HLB

Bensulfuron methyl Bentazone Bispyribac sodium Cyhalofop butyl Metsulfuron methyl Pyrazosulfuron ethyl

Quinclorac Clomazone Propanil

RSD in the range 0.3‐16%, metsulfuron methyl 27% LOQ 1‐5 µg/L


LOD y LOQ de los compuestos estudiadosen aguasg

Agua potable Agua de campoPesticidas LOD μg/L LOQ μg/L LODμg/L LOQ μg/LPesticidas LOD μg/L LOQ μg/L LODμg/L LOQ μg/L,

Metsulfuron methyl 0.03 0.1 1.70 5.0

Bentazone 0.03 0.1 0. 03 11.0

Bensulfuron methyl 0.03 0.1 0.3 0 1.0

Bispyribac sodium 0.04 0.1 1.17 5.0

P lf th l 0 03 0 1 0 3 0 1 0Pyrazosulfuron ethyl 0.03 0.1 0.3 0 1.0

Cyhalofop butyl 0.03 0.1 0.3 0 1.0


Real Real paddypaddy fieldfield waterwater

PropanilPropanil13/116

Clomazone2/116

13/116

Quinclorac

0 2 4 6 8 10

Concentration mean (µg/kg)24 % of positive


24 % of positive samples


Matrix effectQuEChERS

Citrate Buffered QuECheRS

Modified QuEChERS

LC Qt MS/MSLC- Qtrap MS/MS

58 pesticides in a single chromatographic run!!!!


AnalyticalAnalytical methodmethodLucía Pareja, ISC 2010

AnalyticalAnalytical methodmethodA 5500A 5500--QTRAPQTRAP--MS/MS MS/MS systemsystem waswas usedused withwith thethe followingfollowing

parameters and ESI source settings :parameters and ESI source settings :parameters and ESI source settings :parameters and ESI source settings :

Ion Spray Voltaje (IS): 5500/-4500 V (+/-),Source Temperature (T): 500 ºC, Curtain Gas(CUR): 20 psi, Collision Gas (CAD): Medium(N2), Ion Source Gas (GS1, GS2): 50, 50 psi.

144 MRMs in ESI +

Scheduled mode

Standard mode: dwell time 5 msec

10 MRMs in ESI -

Standard mode: dwell time 5 msec.


Standard vs Standard vs scheduledscheduled modemode

Lucía Pareja, ISC 2010

Standard Scheduled

C lCycleTime

Reduces the duty cycle.Allows the detection of more MRM

Higher sensitivityA decrease in the background noise


DIRECTIVE 2008/105/EC onIsoproturon


DIRECTIVE 2008/105/EC onenvironmental quality standards in the field of water policy.

p

Diuron

2,4-D

Carbofuran

National Primary Drinking Water Regulations, EPA.


AnalyticalAnalytical methodmethodLucía Pareja, ISC 2010

yyChromatographicChromatographic separationseparation HLPC HLPC systemsystem

•Analytical Column: C-8 analytical column 150 x 4.6 mm,

5 µm particle size (Agilent Zorbax Eclipse XDB).

l• Injection volume: 5 µL.

•Mobile phase in gradient:

A A t it il (M CN)Table 1 Gradient Program for the positive mode

Total time(min)

% A % B

0 0 10 0 90 0

A: Acetonitrile (MeCN).

B: Water-0.1% Formic acid.

•Flow: 0 6 mL/min

Table 1. Gradient Program for the positive mode

RunRun time 35 min /15 min time 35 min /15 min

0.0 10.0 90.0

1.0 10.0 90.0

15.0 100.0 0.0

25 0 100 0 0 0

•Flow: 0.6 mL/min

positive and positive and negativenegativemodemode..

25.0 100.0 0.0

25.1 10.0 90.0

35.0 10.0 90.0 heinzen et al salto 21/7/2011

PaddyPaddy fieldfield waterwater analysisanalysis


yy yy

Water samples were collected frompaddy fields in Valencia, Spain and Salto, Uruguay.


SummarySummary discriminateddiscriminated bybytt


country country

2659 real

samples33

59 real samples

26 Uruguay

p33 Spain

p

19/3310/33

Figure 3. Pesticide occurrence

59 real samples

28 positive samples

4/26

15/33

10 samples3 pesticides

8 samples2 pesticides

3/26

15/335/26

10 samples1 pesticide


Concentration ranges (Concentration ranges (µµg/L) of theg/L) of the


Concentration ranges (Concentration ranges (µµg/L) of the g/L) of the detected pesticides in real samples.detected pesticides in real samples.

LOQ

Valencia Uruguay

Concentration ConcentrationLOQ (ng/L)

Concentrationrange(µg/L)

Concentrationrange(µg/L)Pesticides

Bensulfuronmethyl 6 0.20-1.97 N. D

Carbendazim 9 N. D 0.52-0.75

Imidacloprid 4 N. D 0.26-0.36

Tebuconazole 5 0.09-0.65 0.08-0.99

Tricyclazole 2 0.10-1.50 N. D


LOD of LOD of CarbendazimCarbendazim at 0.1 at 0.1 µg/L µg/L Lucía Pareja, ISC 2010

µgµgStandard

modeScheduled

mode

TricyclazoleTricyclazole in a real sample and in a real sample and standard standard solution at 0.1 solution at 0.1 µg/L µg/L level.level.

Paddy fieldwater

Standard in matrix

190.1/163.1

190.1/136.1

R ti 0 8 Ratio 0 8Ratio 0.8 Ratio 0.8

TebuconazolTebuconazol in a real samplein a real sample

Cl

NN

N

HO

15.8 µg/kg of tebuconazolein a polished rice sample

SRM 308 125

SRM 308 70

Lucía Pareja et al., FPRW, July 2011heinzen et al salto 21/7/2011

lsuelos

Los pasos previos

Textura?

Materia orgánica?


Triángulo texturalTriángulo textural


Soil composition

pH % OM % Sand % Silt % Clay

meq/100g

Texture H2O KCl P K+ Ca2+ Mg2+ Na+

CL↓OM 5.7 4.6 2.4 34 27 39 22 0.27 11.2 2.8 0.19

C↑OM 5.4 4.6 7.1 23 26 51 12 0.52 13.5 5.8 0.70

L↓OM 5.1 4.1 2.9 50 28 22 3 0.19 2.3 1.0 0.15

CL ↑OM 5.4 4.5 5.8 33 37 30 5 0.33 7.0 3.7 0.34


Los sistemas suelo/ agua/ pesticida son muy complejosMuchas de las desviaciones del modelo se deben a simplificacionesMuchas de las desviaciones del modelo se deben a simplificaciones teóricas y a un no adecuado análisis de los datos experimentales


SELECCIÓN DEL METODO DE EXTRACCION

Herbicide Method 1 Method 2 Method 3 Method 4

% rec %RSD % rec %RSD % rec %RSD % rec %RSD

Metsulfuron methyl 75 9 73 4 69 13 78 1

Bentazone 92 1 63 20 86.8 0.1 81 2Bentazone 92 1 63 20 86.8 0.1 81 2

Bensulfuron methyl 92 15 89 5 75 13 76 5

Bispyribac sodium 23 23 37.4 0.6 24 2 51 9

Pyrazosulfuron ethyl 74 4 99 6 98 7 79 3

Cyhalofop butyl 86.3 0.2 73 3 82 15 84 3

Quinclorac 38 5 17 7 28 6Quinclorac 38 5 17 7 - - 28 6

Clomazone 84 9 22 24 - - 87 6

Propanil 89 2 43 3 - - 81 3


Extraccion y Clean up de herbicidas en suelos de arroz

Liofilizaciontamizadotamizado

Extraccion con solvente ( MeOH‐ AcOEt/MeOH 30:70)

SHAKER

Evaporacion solvente Reconstituir ACNEvaporacion solvente Reconstituir ACN

Análisis HPLC‐DAD

Niell et al JAOAC, 2009heinzen et al salto 21/7/2011

Análisis HPLC de muestras de suelos francos

1 2

3

6

LOQ 3 /K5 3μg/Kg

4

1, metsulfuron methyl; 2, bentazone; 3, bensulfuron methyl; 4, bispyribac sodium; 5, pyrazosulfuron ethyl; 6, cyhalofop butyl


Soil composition

pH % OM % Sand % Silt % Clay

meq/100g

Texture H2O KCl P K+ Ca2+ Mg2+ Na+

CL↓OM 5.7 4.6 2.4 34 27 39 22 0.27 11.2 2.8 0.19

C↑OM 5.4 4.6 7.1 23 26 51 12 0.52 13.5 5.8 0.70

L↓OM 5.1 4.1 2.9 50 28 22 3 0.19 2.3 1.0 0.15

CL ↑OM 5.4 4.5 5.8 33 37 30 5 0.33 7.0 3.7 0.34


Influencia de la naturaleza del suelo en la recuperación de analitos


Real soil samples

55,7 µg/kg


Real soil samples.

Clomazone3/120

Metsulfuron methyl

Cyhalofop butyl

Quinclorac 6/120

8/120

4/120

Bentazone

Bensulfuron methyl

Metsulfuron methyl 4/120

4/120

1/120

0 50 100 150 200

Propanil 8/120

19 % of

Concentration mean (µg/kg)


positive samples heinzen et al salto 21/7/2011

Arroz molido

Herbicidas de Postemergencia

Recuperación 80 105%+H2O

MeCN

MgSO

Recuperación 80‐105%

MgSO4AcONa

Agitar

Agua de campo

Suelos

centrifugación OASIS HLB ExtracciónMeOH

Alícuota filtrada por Na2SO4 elución Cambio

dede solvente

AnálisisLC‐DADheinzen et al salto 21/7/2011

Matrix effectQuEChERS

Citrate Buffered QuECheRS

Modified QuEChERS

LC Qt MS/MSLC- Qtrap MS/MS

58 pesticides in a single chromatographic run!!!!


POLO AGROALIMENTARIO dePOLO AGROALIMENTARIO de Paysandú


equipamientoequipamiento

• Espectrómetro de masas acoplado a LCEspectrómetro de masas acoplado a LC

Q 000 S 3 000Q‐Trap 4000 USD377.000.‐


What we do and what we could do with MS…

WFD

Priority ContaminantsyEuropean Water Framework Directive

(Decision 2455/2001/CE)

E i C t i tEmerging Contaminants


ConclusionesConclusiones• Se desarrollo un metodo multirresiduo porHPLC‐DAD para la determinación simultáneaHPLC DAD para la determinación simultáneade 9 herbicidas de postemergencia

• Se acoplo este metodo a tratamientos de• Se acoplo este metodo a tratamientos demuestra sencillos y rápidos para aplicarlo alanálisis de residuos de 9 herbicidas en losanálisis de residuos de 9 herbicidas en losdistintos componentes (grano, suelo, agua) delagroecosistema productivo del arrozagroecosistema productivo del arroz

• Método sensible y robusto, pero para und li b j dinumero de analitos bajo, que se expandio a 58

por LC‐MS/MS heinzen et al salto 21/7/2011

ConclusionesConclusiones

• Se analizaron muestras reales encontrándose• Se analizaron muestras reales encontrándose residuos de pesticidas en aguas y suelos


Muchas i !!!!gracias!!!!


salto711hh [modo de compatibilidad] · residuo para el análisis de herbicidas en ......

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