Summary

Charakterisierung und Anwendung von Passivsammler für die Überwachung von Pestiziden in Wasser

Published: August 03, 2016
doi:

Summary

A protocol about the characterization and application of five different passive sampling devices is presented.

Abstract

Fünf verschiedene Wasserpassivsammler wurden unter Laborbedingungen kalibriert für die Messung von 124 Legacy- und aktuell verwendete Pestizide. Diese Studie liefert ein Protokoll für die passive Probenvorbereitung, Kalibrierung, Extraktionsverfahren und Instrumentalanalysen. Abtastraten (R S) und Passivsammler-Wasser – Verteilungskoeffizienten (K PW) wurden für Silikonkautschuk berechnet, polaren organischen chemischen integrative Sampler POCIS-A, POCIS-B, SDB-RPS und 18 C – Laufwerks. Die Aufnahme der ausgewählten Verbindungen auf ihre physikalisch – chemischen Eigenschaften abhängig, das heißt, Silikonkautschuk zeigte eine bessere Aufnahme für mehrere hydrophobe Verbindungen, während POCIS-A (Octanol-Wasser – Verteilungskoeffizient (K OW)> 5,3 log), POCIS-B und SDB- RPS Scheibe waren besser geeignet für die hydrophilen Verbindungen (log K OW <0,70).

Introduction

Pestizide werden kontinuierlich in die Gewässer eingeleitet und kann ein Risiko für Wasserorganismen 1 darstellen. Die Überwachung von Pestiziden in der wässrigen Umgebung wird in der Regel greifen Probenahme unter Verwendung von , jedoch geht diese Sampling – Technik nicht in vollem Umfang für die zeitlichen Veränderungen berücksichtigen aufgrund von Schwankungen der Strömung oder episodisch Eingänge in Konzentrationen (zB Niederschlag, Mischwassereinleitungen, Abwasser Lagune release) 2 , 3. So müssen Überwachungsverfahren für eine bessere Abschätzung von Umweltrisiken mit Pestiziden verbessert werden. Passive Abtastung ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung über einen längeren Zeitraum mit minimaler Infrastruktur und niedrige Schadstoffkonzentrationen 4,5.

Passivsammler wurden im Grundwasser 6, Frischwasser 7-10, Abwasser 11 und Meeresgewässer 12 ein wertvolles Werkzeug für die Überwachung erwiesen. Neben Überwachungszwecke <sup> 13,14, Passivsammler sind auch für Nicht-Zielanalyse 15, Toxikologie – Tests 16,17, und als Alternative 18 bis Sediment und Biomonitoring verwendet. Passivsammler sammeln Chemikalien kontinuierlich von Wasser und bieten zeitgewichteter Durchschnitt (TWA) Konzentrationen 14. Die Aufnahme der Verunreinigung hängt von der Abtastrate (R S) und Passivsammler-Wasser – Verteilungskoeffizienten (K PW), die auf der Passivsammlers Design abhängig, Sampler Material, physikalisch – chemischen Eigenschaften der Verunreinigung und den Umgebungsbedingungen (zB Wasser Turbulenz, Temperatur) 13,14,19,20.

Die detaillierte Video soll zeigen, wie zu kalibrieren und Passivsammler für Pestizide in Wasser gelten. Die spezifischen Ziele enthalten i) Vorbereitung, Extraktion und instrumentelle Analytik für 124 einzelne Pestizide unter Verwendung von fünf verschiedenen Arten von passiven sampl auszuführenERS, einschließlich Silikongummi, polares organisch – chemisches integrative sampler (POCIS) -A, POCIS-B, SDB-RPS und C 18 Disk, ii) zu beurteilen , R S und K PW für die Pestizide in einer Laborstudie Aufnahme und iii) zu zeigen, wie die entsprechende Passivsammler der Zielverbindung von Interesse auszuwählen und wie TWA-Konzentrationen für den jeweiligen Passivsammlers zu berechnen.

Referenzstandards und passive Sampler Geräte

Zielverbindungen enthalten 124 Erbe und derzeit verwendeten Pestizide einschließlich Herbizide, Insektizide und Fungizide (Tabelle 1). Interne Standardmischung (IS – Gemisch) enthalten fenoprop (2,4,5-TP), Clothianidin-D 3, ethion und Terbuthylazin-D 5. Andere Chemikalien enthalten Methanol (MeOH), Acetonitril (ACN), Aceton (ACE), Dichlormethan (DCM), Cyclohexan (CH), Ethylacetat (EA), Petroleum ether (PE), 2-Propanol, 25% ige Ammoniaklösung, Essigsäure (HAc) und Ameisensäure (FA). Fünf verschiedene passive Probenahme – Geräte wurden charakterisiert, einschließlich Silikonkautschuk, POCIS-A und POCIS-B, SDB-RPS und C 18 Scheibe 1,21.

Tabelle 1. Passive Sampler Abtastrate (R 'S, L Tag -1), Sampler-Wasser – Verteilungskoeffizienten (K' PW, L kg -1) und Gleichungen (Gl.) Für die Berechnung der Konzentrationen in Feldproben verwendet für einzelne Pestizide ein. (Nachdruck aus Journal of Chromatography A, 1405, Lutz Ahrens, Atlasi Daneshvar, Anna E. Lau, Jenny Kreuger, Charakterisierung von fünf passive Probenahmegeräte zur Überwachung von Pestiziden in Wasser, 1-11, Copyright (2015), mit Genehmigung von Elsevier 22.) Bitte hier klicken , um diese Datei herunterzuladen.

Protocol

1. Passive Sampler Planung und Vorbereitung Silikon – Gummiplatten Schneiden Sie die Silikongummiplatten (600 mm x 600 mm, 0,5 mm dick) in Streifen von 2,5 mm x 600 mm und 2,5 mm x 314 mm ein Edelstahl-Cutter und verbinden sie ein Edelstahl-Blindniete mit (3,2 mm x 10 mm ) mit einer Nietmaschine insgesamt sampler Streifengröße von 2,5 mm x 914 mm (Oberfläche = 457 cm 2, Sorbensmasse = 15,6 g, Volumen = 22,9 cm 3) zu erhalten. <…

Representative Results

Fünf verschiedene passive Probentechniken wurden für die Aufnahme von 124 Vermächtnis verglichen und aktuell verwendete Pestizide einschließlich Silikonkautschuk (Abbildung 1), und POCIS A, POCIS B, SDB-RPS und C 18 Scheibe (Abbildung 2). Die Leistung des Extraktionsverfahrens und die instrumentelle Analytik wurde optimiert. Die Ergebnisse der Experimente zur Aufnahme Labor verwendet werden , um die "S und log …

Discussion

Für die Qualitätskontrolle als Standardverfahren, Labor Rohlingen, Nachweisgrenzen (LOD), Einziehungen und die Wiederholbarkeit wurden 23 untersucht. Einige Pestizide wurden in den Leerproben bei niedrigen Konzentrationen nachgewiesen. LOD wurden als der Wert des tiefsten Punktes der Eichkurve eingestellt, die die Kriterien eines Signal-Rausch-Verhältnis von 3. Die durchschnittlichen LOD absolute auf Spalte für Silikonkautschuk injiziert wurden 8,0 pg trifft, 1,7 pg absolut für POCIS-A, 1,6 pg absolut f?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The Swedish EPA (Naturvårdsverket) (agreement 2208-13-001) and Centre for Chemical Pesticides (CKB) are gratefully acknowledged for funding this project. We thank Märit Peterson, Henrik Jernstedt, Emma Gurnell and Elin Paulsson at the OMK-lab, SLU, for skillful assistance with analytical support and supply of pesticide standards.

Materials

Methanol Merck Millipore 1.06035.2500
Acetonitrile Merck Millipore 1.00029.2500 
Acetone Merck Millipore 1.00012.2500
2-propanol Merck Millipore 1.00272.2500
Dichloromethane Merck Millipore 1.06054.2500
Ammoniak Merck Millipore 1.05428.1000 Purity 25%
Formic acid Sigma-Aldrich 94318-50ML-F Purity ~98%
Ethyl acetate  Sigma-Aldrich 31063-2.5L for pesticide residue analysis
Petroleum ether  Sigma-Aldrich 34491-4X2.5L for pesticide residue analysis
Acetic acid  Sigma-Aldrich 320099-500ML Purity ≥99.7%
Cyclohexane  Fisher Chemicals C/8933/17 for residue analysis
Empty polypropylene SPE Tube with PE frits, 20 μm porosity, volume 6 mL Supelco 57026
Empore SPE Disks, C18, diam. 47 mm Supelco 66883-U Passive sampler
Empore SPE Disks, SDB-RPS (Reversed-Phase Sulfonate), diam. 47 mm Supelco 66886-U  Passive sampler
POCIS-A  EST POCIS-HLB Passive sampler
POCIS-B EST POCIS-Pesticide  Passive sampler
Polyethersulfone (PES) membranes EST PES
Silicone rubber sheet Altec 03-65-4516 Passive sampler
Agilent 5975C Agilent Technologies 5975C GC-MS
HP-5MS UI J&W Scientific HP-5MS Analytical column for GC-MS
Agilent 6460 Agilent Technologies 6460 HPLC-MS/MS
Strata C18–E, 20 x 2 mm id and 20–25 μm particle size Phenomenex Strata C18–E Online SPE column for LC-MS/MS
Strata X, 20 x 2 mm id and 20–25 μm particle size Phenomenex Strata X Online SPE column for LC-MS/MS
Zorbax Eclipse Plus C18 Agilent Technologies Zorbax Eclipse Plus C18 Analytical column for LC-MS/MS
Isolute phase separator, 25 mL Biotage 120-1907-E
Stainless steel blind rivet, 3.2×10 mm Ejot & Avdel 951222

References

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Cite This Article
Ahrens, L., Daneshvar, A., Lau, A. E., Kreuger, J. Characterization and Application of Passive Samplers for Monitoring of Pesticides in Water. J. Vis. Exp. (114), e54053, doi:10.3791/54053 (2016).

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