يقترح هذا العمل تطوير منهجية بديلة جديدة للتقنيات التقليدية للتحكم والمراقبة في حمض 2,4-ثنائي كلوروفينوكسي كربوكسيليك في عينات منتجات النحل من وسط وشمال الأرجنتين.
Research Article
يقترح هذا العمل تطوير منهجية بديلة جديدة للتقنيات التقليدية للتحكم والمراقبة في حمض 2,4-ثنائي كلوروفينوكسي كربوكسيليك في عينات منتجات النحل من وسط وشمال الأرجنتين.
صحة النحل ضرورية لإنتاج العسل والتلقيح في المحاصيل. يمكن أن يتأثر إنتاج العسل سلبا باستخدام مبيدات الأعشاب، حيث يمكن للنحل أن يتعرض لهذه المواد الكيميائية عند جمع الرحيق وحبوب اللقاح من النباتات المعالجة، مما قد يؤدي إلى تلوث العسل بهذه البقايا السامة. بينما تم تصميم حمض 2,4-ثنائي كلوروفينوكسي أسيتيك (2,4-D) للسيطرة على الأعشاب الضارة عريضة الأوراق، إلا أنه يمكن أن يصل إلى الأزهار ويلوث إنتاج النحل، مما قد يؤثر على صحة النحل وجودة حياته. لهذه الأسباب، من المهم تحليل العسل بشكل دوري، للكشف عن وجود بقايا مبيدات الأعشاب، وإذا لزم الأمر، اتخاذ تدابير تصحيحية. يقترح هذا العمل تطوير منهجية بديلة جديدة للتقنيات التقليدية للتحكم ومراقبة 2,4-D في عينات منتجات النحل من وسط وشمال الأرجنتين. تم تكييف العينات عند pH = 7.0 في وجود كبريتات الصوديوم الدوديسيل (SDS) الخافض السطحي الأنيوني، حيث يتم ترشيح الأنظمة عبر ورق مرشح ذو نطاق أزرق كدعم صلب قبل التحديد بواسطة فلورة الطور الصلب. تحت ظروف العمل المثلى، تم تحقيق حدود للكشف والقياس بمقدار 0.33 نانوغرام/لتر و0.90 نانوغرام/لتر على التوالي، ونطاق خطية من 0.90 ×10 3 نانوغرام/لتر إلى 1.13 ×10 3 نانوغرام/لتر. من مزايا الطريقة الجديدة استخدام أدوات رخيصة ومذيبات صديقة للبيئة، وانخفاض توليد النفايات، وبالتالي حمايتها لبعض مبادئ الكيمياء الخضراء.
صحة النحل ضرورية لإنتاج العسل والتلقيح في المحاصيل. تعتمد المستعمرة الصحية على إدارة صحية شاملة تشمل التغذية السليمة، وتدابير النظافة، والوقاية من الأمراض وعلاجها. إن تم إنتاج العسل، إذا تم بمسؤولية، لا يضر النحل، حيث يستخرج مربو النحل فقط جزءا صغيرا من إجمالي العسل، مما يترك احتياطيا للمستعمرة 1,2.
يمكن أن يتأثر إنتاج العسل سلبا باستخدام مبيدات الأعشاب، حيث يمكن أن يتعرض النحل لملامسة هذه المواد الكيميائية عند جمع الرحيق واللقاح من النباتات المعالجة، مما قد يؤدي إلى تلوث العسل ببقايا المبيدات. علاوة على ذلك، يمكن لبعض مبيدات الأعشاب، مثل الغليفوسات، أن تؤثر مباشرة على تطور وسلوك النحل، مما يقلل من قدرته على البحث عن الطعام وتطوره الفسيولوجي 3,4,5,6. على الرغم من أن مبيد الأعشاب 2,4-ثنائي كلوروفينوكسي أسيتيك (2,4-D) قد صمم للسيطرة على الأعشاب الضارة عريضة الأوراق، إلا أنه يمكن أن يصل إلى الأزهار ويلوث العسل، مما قد يؤثر على صحة النحل وجودة العسل.
شهدت التجارة المحلية والدولية في العسل ومنتجات النحل الأخرى نموا ملحوظا ومستداما في السنوات الأخيرة، كما يتضح من زيادة الإنتاج 10,11,12. وفقا لبيانات منظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة (الفاو)، هناك خمس دول رئيسية منتجة للعسل في العالم: الصين، الأرجنتين، تركيا، الولايات المتحدة، وأوكرانيا13. يعد إنتاج تربية النحل ذا أهمية كبيرة في الأرجنتين وينمو باستمرار بسبب فرص سوق التصدير التي ظهرت في السنوات الأخيرة. الظروف البيئية في الأرجنتين (المناخ، النباتات، إلخ) والتقنيات المستثمرة في الإنتاج سمحت للبلاد بوضع مكانة مهمة على مستوى العالم. من ناحية أخرى، يشكل وجود الزينوبيوتيك قضية مثيرة للقلق ويتطلب مراقبة، كما هو الحال في دول أخرى، لأنه يؤثر على تسويق العسل وصحة المستهلكين بسبب آثاره السامة14,15.
2,4-D هو مبيد أعشاب جهازي انتقائي يستخدم على نطاق واسع ويتحكم بفعالية في الأعشاب الضارة عريضة الأوراق من خلال عمله كأكسين صناعي، مما يسبب نموها وموتها غير المنضبط. يستخدم في الزراعة والبستنة والغابات، وهو مفيد بشكل خاص في مكافحة الأعشاب الضارة في محاصيل مثل القمح والذرة والأرز، لأنه لا يضر بالعشب أو الحبوب. يمكن أيضا استخدام 2,4-D كمنظم لنمو النبات، وهو متوفر بتركيبات مختلفة، بما في ذلك أملاح الأمين والإستر، لتناسب مجموعة متنوعة من التطبيقات. تتأثر وظائف 2,4-D بالجرعة المعطاة وقابلية أنواع وأنواع أنسجة معينة17,18. على سبيل المثال، تم ربط الاتصال ب 2,4-D في نتائج تكاثرية سلبية وتغيرات جينية كبيرة في الفئران، مما يشير إلى تأثير جيني سام ملحوظ19.
نحل العسل، باعتباره ملقحا رئيسيا وكائنات نموذجية لدراسة الاجتماعية المفرطة والتعلم والذاكرة، هو عرضة جدا للتسمم المباشر من المواد الكيميائية الزراعية المستخدمة في الحقول20. يمكن أن يؤدي الاستخدام الجوي لمبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية أثناء الإزهار إلى وفيات كبيرة بين نحل العسل ويقلل بشكل كبير من إنتاج العسل. خلطات المبيدات، حتى بجرعات أقل من القاتلة، يمكن أن تشتت النحل الباحث عن الطعام، وتضعف ذاكرته، وتقلل من كفاءة البحث عن الطعام. وهذا بدوره يضعف المستعمرات عن طريق تقليل جمع حبوب اللقاح والرحيق، مما يؤدي إلى نقص في التغذية. بالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف 2,4-D في عينات العسل، وقد ينتشر حبوب اللقاح والرحيق الملوثين بين رفقاء الخلية21.
من المهم تحليل العسل بشكل دوري بحثا عن بقايا مبيدات الأعشاب، وإذا لزم الأمر، اتخاذ تدابير تصحيحية. لاكتشاف وقياس ملوثات الطعام مثل مبيدات الأعشاب، في هذه الحالة تحديدا 2,4-D، الطرق الأكثر استخداما هي الكروماتوغرافيا، وهي الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC)، والتحليل الطيفي الكتلي المزدوج بالكروماتوغرافيا السائلة (LC-MS/MS)، ومطياف الكتلة المزدوج بالكروماتوغرافيا الغازية (GC-MS/MS)22,23,24,25,26 . ومع ذلك، يقدم الباحثون بشكل دوري طرق مراقبة جديدة ل 2,4-D تقدم مزايا مقارنة بطرق القياس التقليدية 27,28,29، على سبيل المثال: استخدام أدوات أقل تكلفة، بساطة التشغيل، استخدام مذيبات أقل، التطبيق على عينات أكثر تعقيدا، وغيرها.
الفلورة ذات الطور الصلب هي تقنية متعددة الاستخدامات، من خلال دمج الفلورة الجزيئية مع طرق الاستخراج بالطور الصلب، تعزز الحساسية العالية الموجودة بالفعل في أجهزة الفلورة. كما يحسن نطاق الخطية والانتقائية عن طريق تقليل أو إلغاء تأثيرات المصفوفة30,31.
في هذا البحث، تم اقتراح منهجية تحليلية جديدة لمراقبة وقياس 2,4-D وتطبيقها على عينات العسل والنحل الأخرى من وسط وشمال الأرجنتين. تحتوي العينات على كميات غير معروفة من 2,4-D. ما هو معروف هو تركيزات المستويات المضافة الفائقة، وهي التركيز الذي توفره العينة بالإضافة إلى تركيز 2,4-D الذي أضفناه. هذه القيمة الأخيرة معروفة وتسمح لنا بحساب الاسترداد. تعتمد المنهجية الجديدة على تحديد المحلل مباشرة باستخدام الفلورة ذات الطور الصلب، مما يظهر مزايا متعددة من حيث توفير الأجهزة، وخفض تكاليف التشغيل، وزيادة الحماية البيئية.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
لا تحتوي هذه المخطوطة على أي دراسات مع مشاركين بشريين أو أجراها أي من المؤلفين.
الأجهزة المستخدمة
تم إجراء قياسات الفلورومترية الطيفية باستخدام مقياس طيفي معتمد على الحاسوب الكهربائي مزود بمصباح زينون بقوة 150 واط. تم استخدام حامل عينة لقياسات الفلورة السطحية الصلبة (SSF). كانت المعاملات المستخدمة لقياس 2,4-D كما يلي: λem= 580 نانومتر، باستخدام λext= 555 نانومتر (الشقوق 3-3)، باستخدام حامل عينة صلب.
أخذ العينات ومعالجة العينات
أجريت هذه الدراسة حول إنتاج عينات العسل المنتجة في عام 2025 في محافظات سان لويس، سان خوان، خوخوي، وسالتا في المنطقة الشمالية الوسطى من الأرجنتين. العينات التي تم تحليلها كانت: أربعة عسل متعدد الأزهار، وعسل بروبوليس، وحلوى عسل نقي، وحلوى مصنوعة من مزيج من العسل والكوكا والبروبوليس، تم شراؤها من مربي النحل في المناطق. كانت العسل التي تمت دراستها طازجة، تم استخراجه من الخلايا خلال أقل من أسبوع من الإنتاج، لتجنب احتمال تدهور 2,4-D بواسطة آليات مختلفة. تم جمع جميع العينات في أوعية جديدة ومعقمة ونقلت فورا إلى المختبر. تم تخزينها عند 4-8 درجات مئوية في مكان مظلم حتى التحليل. تم توحيد الكراميل الصلب بهاون ومدقة؛ تم تخفيف محتوياته في 5 مل من الماء فائق النقي، وأخذ 0.5 ميكرولتر من ذلك المحلول.
منهج
تمت إضافة أليكوت بمقدار 0.5 ميكرولتر أو 1 ميكرولتر من 2,4-D (1.23 نانوغرام/لتر و3.49 نانوغرام/لتر)، و100 ميكرولتر من العينة، و250 ميكرولتر من SDS (1 × 10-4 مول/لتر)، و100 ميكرولتر من مخزن الفوسفات (1 × 10-4 مول/لتر، pH=7)، وتم تحويل حجم الخليط إلى 3 مل بإضافة ماء مقطر مزدوج. تم ترشيح الخليط عبر الدعم الصلب (فلتر ورقي؛ راجع جدول المواد للتفاصيل). تم تجفيف الدعامات الصلبة عند درجة حرارة الغرفة، ثم تم قياس فلورة السطح الصلب (SSF) عند λem= 580 نانومتر، باستخدام λext= 555 نانومتر (الشقوق 3-3) مع حامل عينة صلب.
ما سبق يصف الإجراء العام للمنهجية المطورة، حيث تم دراسة وتحسين كل معاملة، كما هو موضح في قسم النتائج.
تأثير الرقم الهيدروجيني والمخزن
تم تحسين الرقم الهيدروجيني عن طريق تعديل الأنظمة على الرقم الهيدروجيني قيد الدراسة باستخدام حمض الهيدروكلوريك أو هيدروكسيد الصوديوم لنقلها إلى القيمة المطلوبة (درجة الحموضة المختبرة النطاق 5-7). بعد ذلك، بمجرد الحصول على نطاق pH الأنسب لتحقيق إشارة تحليلية مناسبة، يتم اختيار المخزن المؤقت المستخدم.
كانت الفوزيت المختبرة هي الفوسفات، والتريس، والبوركس، والتي تم تحضيرها بتركيز 1 × 10-4 مول/لتر. تم تغيير حجمها للحصول على أفضل إشارة شدة فلورية. تظهر نتائج الفوسفات الحاجز الوحيد الذي حسن شدة الفلورة، إلى جانب تركيزه الأمثل. هنا، كان المخزن المختار هو الفوسفات، ودرجة الحموضة = 7.
تركيز مادة السطح السطحي
يوفر استخدام مواد السطح السطحية المختلفة في الفلورة الجزيئية مزايا تحسن تحديد المحلل قيد الدراسة. تستخدم الأوساط الميسيلار لتقليل التفاعلات بين الجزيئات بين المحلل ومكونات مصفوفة العينة. علاوة على ذلك، يمكن تعديل الخصائص الفيزيائية الضوئية للمذاب الفلورية في وسط ميسيلار، مما يحسن من حساسية التألق. تمت دراسة تأثير المواد السطحية المختلفة (SDS وHTAB) على قياس كمية 2,4-D باستخدام التألق السطحي الصلب (SSF). وجد أن المادة الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية SDS، بتركيز 8.3 × 10⁻6 مول/لتر، زادت من شدة الفلورة لمبيد الأعشاب قيد الدراسة.
دعم قوي
نظرا لأن التكوين المستوي مفضل طاقيا في حالة التألق المثار، تم استكشاف احتفاظ المبيد بالأعشاب على الدعامات الصلبة. تم ترشيح الأنظمة عبر أنواع مختلفة من الأغشية، بما في ذلك النايلون، وأسيتات السليلوز، والإسترات المختلطة، وورق الترشيح Blue-Ribbon. تم جمع المحاليل المصفاة في حاويات منفصلة ونظيفة، وجفت الأغشية في درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك، وضعت الأغشية في حامل عينات صلب، وتم تسجيل فلورة الطور الصلب (SSF). لوحظ احتفاظ كاف وانتقائي على ورق المرشح، لذا تم اختيار هذا الدعم لتحديد الفلورة ذات الطور الصلب. كما تم تحليل المحاليل المصفاة بواسطة الفلورة الجزيئية. كان غياب مركب 2,4-D واضحا، مما يدل على احتفاظ المبيد بالأعشاب على ورق الترشيح.
دراسة التعافي
تمت إضافة 2,4-D إلى حجم مناسب لكل عينة تمت دراستها (0.5 ميكرولتر لعينات العسل و1 ميكرولتر للعينات الأخرى التي تم تحليلها)، مما زاد تركيزه تدريجيا إلى 1.23 نانوغرام/لتر و3.49 نانوغرام/لتر. تم تحديد تركيزات التحليل باستخدام المنهجية، حيث كان متوسط ستة نسخ (n = 6).
الدراسة الدقيقة
تمت دراسة تكرار الطريقة والدقة خلال اليوم من خلال اختبار متكرر لعينات (n = 6) تحتوي على 1.23 ng/L و3.49 ng/L من 2,4-D وتحديد المحتوى التحليلي باستخدام المنهجية. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم قابلية تكرار الدقة بين الأيام على مدى 7 أيام لنفس الأنظمة.
دراسة التداخل
تمت إضافة كميات مختلفة من الأيونات الشائعة إلى محلول الاختبار الذي يحتوي على 3.49 نانوغرام/لتر من 2,4-D، وتم تطبيق المنهجية. تم اختبار التداخلات المحتملة التالية:
تركيز نسبة المولات التداخلية/2,4-D = 1000:1:00 ل Na+، K+، Cl-، Fe3+، Cu2+، Cd2+، Sb3+، Mn2+، As3+، CO32-، SO42-، Ca2+، Mg2+، NO3-، Ni2+، الفركتوز، الجلوكوز، السكروز، المالتوز، 2،4،5-T، السلفوميتورون-ميثيل، الجليفوسات، والأترازين.
تركيز نسبة المولات المتداخلة/2,4-D = 500:1:00 للزنك2+، Co2+، Al3+، كلورسلفورون، بنسلفورون-ميثيل، وترياسولفورون.
حساب معايير الجودة التحليلية
معايير الجودة التحليلية هي حد الكشف (LOD) وحد القياس (LOQ). تم حساب هذه الخطوات بتطبيق الخطوات التالية. تم قياس الضوضاء الخلفية بقياس استجابة 15 عينة فارغة (عينات بدون المحلل) للحصول على مجموعة بيانات من الضوضاء الخلفية. تم حساب الانحراف المعياري للضوضاء. يتم قبول هذا كقيمة LOD. تعتمد حدود الكشف على 3.3 أضعاف الانحرافات المعيارية للفراغ (N = 15). تعتمد حدود القياس على 10 أضعاف الانحرافات المعيارية للفارغة (N = 15).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تشير النتائج المعروضة أدناه إلى كيفية التعامل مع دراسة كل متغير يؤثر على الإجراء العام، وتحسينه، وظروف العمل المثلى التي تم الوصول إليها خطوة بخطوة.
توصيف طيف 2,4-D
تم إجراء توصيف 2,4-D بواسطة مطيافية UV-Vis والفلورة الجزيئية، مع ملاحظة أقصى شدة فلورية عند λem= 580 نانومتر، باستخدام λext= 555 نانومتر (الشقوق 3-3؛ الشكل 1). وقد تم إثبات تأثير الرفع في إشارة الفلورسنت من خلال زيادة تركيزها، ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
زاد الاستخدام المكثف لمبيدات الأعشاب بشكل كبير في الأرجنتين وبقية العالم بسبب الحاجة لتلبية احتياجات الغذاء لعدد سكان متزايد. إذا تم مراقبة استخدام هذه المنتجات بشكل مناسب وعقلاني ودوري، فلن يؤثر ذلك على الفوائد المتوقعة أو يؤثر سلبا على البيئة ككل. تم استخدام 2,4-D على نطاق واسع حول العالم، وأظهرت العديد من الدراسات أن هذا المبيد يسبب تغييرات في الكائنات غير المستهدفة. لذلك، فإن الاستمرار في تقييم المخاطر التي قد تشكلها مبيدات الأعشاب على النظم البيئية والكائنات الحية المختلفة مثل النحل...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يعلن المؤلفون أنهم لا يملكون تضارب مصالح.
يشكر المؤلفون بكل امتنان معهد التحقيقات العلمية والتقنية (INQUISAL CONICET، مشروع 11220130100605CO) وجامعة سان لويس الوطنية (مشروع PROICO 02-1120) في الأرجنتين على الدعم المالي.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2,4-D | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | 49083 | |
| حمض الخليك/الأسيتات | مصانع مالينكروت للكيماويات | ||
| أوراق بلو ريبون المرشحة | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | WHA1001929 | 2-5 μ حجم المسام وقطر 12.5 سم |
| غشاء أسيتات السليلوز | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | 0.45 μ حجم مسام M و47 مم | |
| بروميد هيكساديسيل تريميثيل أمونيوم (HTAB) | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | H5882 | |
| حمض الهيدروكلوريك | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | 1.09063 | |
| أغشية إيموبيلون (+) | ميليبور، ساو باولو، البرازيل | HATF04700 | 0.45 μ حجم مسام M و47 مم |
| أغشية الإسترات المختلطة | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | 0.45 μ حجم مسام M و47 مم | |
| أغشية النايلون | ميليبور، ساو باولو، البرازيل | Z290793 | 0.45 μ حجم المسام M وقطر 47 مم |
| مقياس الدرجة الحموضة (محلل أيونات أوريون القابل للتوسيع)، ) | أوريون ريسيرش، كامبريدج، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية | موديل EA 94. | |
| ديهيدروفوسفات البوتاسيوم | Biopack، بوينس آيرس، الأرجنتين | 2000168900 | |
| حمض الفثالات البوتاسيوم | شركة ميرك وشركاه، إنك | ||
| كبريتات الصوديوم دوديسيل | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | 11667289001 | |
| هيدروكسيد الصوديوم | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | S2770 | |
| صوديوم تترابورانات | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | 221732 | |
| الفلوريمترية الطيفية | شيمادزو | RF-5301 | مجهزة بمصباح زينون بقوة 150 واط وخلايا كوارتز بحجم 1.00 سم |
| تريس-(هيدروكسي ميثيل)-أمينوميثان | سيغما-ألدريتش، سانت لويس، الولايات المتحدة الأمريكية | 77-86-1 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission