Charakterisierung und Anwendung von Passivsammler für die Überwachung von Pestiziden in Wasser
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
Representative Results
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 |
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