Determinazione dell'assorbimento, della traslocazione e della distribuzione dell'imidacloprid nel frumento

Nell’agronomia attuale, l’uso di pesticidi è essenziale per aumentare la resa delle colture. Gli insetticidi neonicotinoidi alterano l’equilibrio potenziale della membrana controllando i recettori nicotinici dell’acetilcolina nel sistema nervoso degli insetti, inibendo così la normale conduzione del sistema nervoso centrale degli insetti, portando alla paralisi e alla morte degli insetti¹. Rispetto agli insetticidi tradizionali, i neonicotinoidi presentano vantaggi quali nuove modalità d’azione, elevata attività insetticida e forte assorbimento delle radici, che li rendono di grande successo nel mercato dei pesticidi ^2,3. Il volume delle vendite di neonicotinoidi è stato segnalato per rappresentare il 27% del mercato mondiale dei pesticidi nel 2014. Il tasso di crescita medio annuo dei neonicotinoidi è stato dell’11,4% dal 2005 al 2010, di cui circa il 7% è stato registrato in Cina ^4,5,6. Dalla fine del 2016 alla prima metà del 2017, le vendite di pesticidi in Cina hanno iniziato a rimbalzare dopo il calo e i prezzi dei pesticidi hanno continuato a salire, tra cui gli insetticidi neonicotinoidi hanno mostrato un significativo aumento dei prezzi⁷. Finora sono state sviluppate tre generazioni di insetticidi neonicotinoidi, ciascuno contenente gruppi di cloruro di piridina, tiazolile e tetraidrofurano di nicotina, rispettivamente⁸.

L’imidacloprid rappresenta la prima generazione di insetticidi neonicotinoidi, la cui formula molecolare è C₉H₁₀ClN₅O₂, ed è un cristallo incolore. L’imidacloprid è usato principalmente per controllare i parassiti, come afidi, cavallette, vermi della farina e tripidi⁹ e può essere applicato a colture come riso, grano, mais, cotone e verdure come patate e alberi da frutto. A causa dell’applicazione a lungo termine, sostanziale e continua dei pesticidi, sia gli insetti utili che i nemici naturali dei parassiti sono stati rapidamente ridotti e alcuni parassiti agricoli sono diventati resistenti ai pesticidi, con conseguente circolo vizioso di applicazione continua e crescente di quantità di pesticidi¹⁰. Inoltre, l’applicazione estensiva di pesticidi ha portato al deterioramento della qualità del suolo, residui persistenti di pesticidi nei prodotti agricoli e altri problemi ecologici, che non solo causano danni significativi all’ambiente ecologico agricolo¹¹ , ma rappresentano anche una grave minaccia per la salute umana¹². L’irrorazione di pesticidi influisce gravemente sulla crescita e sulla qualità dei microbi del suolo e degli animali del suolo¹³. L’uso irragionevole o eccessivo di pesticidi ha causato notevoli rischi per la sicurezza del suolo e dell’ambiente idrico, degli animali e delle piante e persino della vita umana¹⁴. Negli ultimi anni, il problema dell’eccessivo residuo di pesticidi nelle colture è diventato più grave con l’applicazione estensiva di pesticidi. Quando l’imidacloprid è stato utilizzato per aumentare la resa vegetale, il tasso di assorbimento di imidacloprid nelle verdure è aumentato con l’aumento della quantità e del residuo di imidacloprid¹⁵. Essendo una delle principali colture alimentari, sia la produzione che la sicurezza del grano sono fondamentali. Pertanto, è necessario chiarire le politiche di distribuzione e dei residui dei pesticidi utilizzati per il grano.

Negli ultimi anni, sono stati sviluppati molti metodi per estrarre residui di imidacloprid dall’acqua, dal suolo e dalle piante. Il metodo QuEChERS (rapido, facile, economico, efficace, robusto e sicuro) è un nuovo metodo che combina la tecnologia di microestrazione in fase solida e la tecnologia di estrazione in fase solida dispersa e prevede l’uso di acetonitrile come solvente di estrazione e la rimozione di impurità miste e acqua nel campione utilizzando rispettivamente NaCl e_{MgSO 4} anidro¹⁶. Il metodo QuEChERS richiede vetreria minima e ha semplici passaggi sperimentali, rendendolo uno dei metodi di estrazione dei pesticidi più popolari¹⁷. Per la rilevazione di imidacloprid, è stato raggiunto un limite di rilevazione di 1 × 10−9 g¹⁸ con la cromatografia liquida (LC) e 1 × 10⁻¹¹ g ¹⁹ è stato raggiunto con la gascromatografia (GC). Grazie alla loro elevata risoluzione e sensibilità, LC-MS e GC-MS hanno mostrato limiti di rilevazione dell’imidacloprid ancora più bassi da 1 × 10-13 a 1 × ^10-14 g ^20,21; Queste tecniche sono quindi adatte per l’analisi di tracce di residui di imidacloprid.

Nel presente studio, l’imidacloprid è stato scelto come inquinante bersaglio e il grano è stato selezionato come coltura di prova per studiare la distribuzione dei residui di imidacloprid nel grano. Questo protocollo descrive un metodo per l’analisi completa dell’arricchimento e del trasferimento del pesticida imidacloprid nel frumento esplorando l’assorbimento e lo stoccaggio dell’imidacloprid in diverse parti delle piante di grano coltivate in condizioni idroponiche. Il presente studio mira a fornire una base teorica per la valutazione del rischio dei residui di pesticidi nel grano, guidare l’applicazione razionale dei pesticidi nelle attività di produzione agricola per ridurre i residui di pesticidi e migliorare la sicurezza della produzione agricola.