עבודה זו מציעה פיתוח מתודולוגיה חלופית חדשה לטכניקות המסורתיות לשליטה וניטור של חומצה 2,4-דיכלורופןוקסיקרבוקסילית בדגימות מוצרי דבורים ממרכז וצפון ארגנטינה.
Research Article
עבודה זו מציעה פיתוח מתודולוגיה חלופית חדשה לטכניקות המסורתיות לשליטה וניטור של חומצה 2,4-דיכלורופןוקסיקרבוקסילית בדגימות מוצרי דבורים ממרכז וצפון ארגנטינה.
בריאות הדבורים חיונית לייצור דבש ולהאבקת גידולים. ייצור הדבש עלול להיפגע משימוש בקוטלי עשבים, שכן דבורים עלולות להיתקל בכימיקלים אלו בעת איסוף צוף ואבקה מצמחים מטופלים, מה שעלול לגרום לזיהום בדבש עם שאריות רעילות. בעוד שחומצה 2,4-דיכלורופןוקסיאצטית (2,4-D) מיועדת לשליטה בעשבים רחבי עלים, היא עלולה להגיע לפרחים ולזהם את ייצור הדבורים, מה שעלול להשפיע על בריאותן ואיכות חייהן. מסיבות אלו, חשוב לנתח את הדבש מעת לעת, כדי לזהות נוכחות שאריות קוטלי עשבים ואם יש צורך, לנקוט צעדים מתקנים. עבודה זו מציעה פיתוח מתודולוגיה חלופית חדשה לטכניקות המסורתיות לשליטה וניטור של 2,4-D בדגימות מוצרי דבורים ממרכז וצפון ארגנטינה. הדגימות הותאמו ב-pH = 7.0 בנוכחות הסורפקטנט האניוני נתרן דודציל סולפט (SDS), וסינן את המערכות דרך נייר סינון פס כחול כתמיכה מוצקה לפני קביעת המערכת באמצעות פלואורסצנציה בפאזה מוצקה. בתנאי עבודה מיטביים, הושגו מגבלות גילוי וכימות של 0.33 ng/L ו-0.90 ng/L, בהתאמה, וטווח ליניאריות של 0.90 x 103 ng/L עד 1.13 x 103ng /L. בין היתרונות של השיטה החדשה נמצאים השימוש בכלים זולים וממסים ידידותיים לסביבה, ייצור פסולת נמוך, ובהתאם לכך, שמירה על עקרונות מסוימים של כימיה ירוקה.
בריאות הדבורים חיונית לייצור דבש ולהאבקת גידולים. מושבה בריאה תלויה בניהול בריאות מקיף הכולל תזונה נכונה, אמצעי היגיינה ומניעה וטיפול במחלות. ייצור דבש, אם מתבצע באחריות, אינו מזיק לדבורים, שכן הדבוראים מפיקים רק חלק קטן מהדבש הכולל, ומשאירים עתודות למושבה 1,2.
ייצור הדבש עלול להיפגע משימוש בקוטלי עשבים, שכן דבורים עלולות לבוא במגע עם כימיקלים אלו בעת איסוף צוף ואבקה מצמחים מטופלים, מה שעלול לגרום לזיהום בדבש עם שאריות חומרי הדברה. יתרה מזאת, חלק מהקוטלי עשבים, כמו גליפוסאט, יכולים להשפיע ישירות על התפתחות הדבורים והתנהגותן, ולהפחית את יכולת החיפוש וההתפתחות הפיזיולוגית שלהן 3,4,5,6. למרות שקוטל עשבים חומצה 2,4-דיכלורופןוקסיאצטית (2,4-D) תוכנן לשליטה בעשבים רחבי עלים, הוא עלול להגיע לפרחים ולזהם דבש, מה שעלול להשפיע על בריאות הדבורים ואיכות הדבש 7,8,9.
הסחר המקומי והבינלאומי בדבש ומוצרי דבורים אחרים הראה צמיחה משמעותית ומתמשכת בשנים האחרונות, כפי שמשתקף בעלייה בייצור 10,11,12. לפי נתוני ארגון המזון והחקלאות של האומות המאוחדות (FAO), ישנן חמש מדינות עיקריות בעולם בייצור דבש: סין, ארגנטינה, טורקיה, ארצות הברית ואוקראינה13. ייצור דבוראות הוא בעל חשיבות רבה בארגנטינה והוא גדל בהתמדה בשל הזדמנויות שוק הייצוא שצצו בשנים האחרונות. תנאי הסביבה של ארגנטינה (אקלים, צמחייה וכו') והטכנולוגיה שהושקעה בייצור אפשרו למדינה למקם את עצמה בעמדה חשובה ברחבי העולם. מצד שני, נוכחות הזנוביוטיקה מהווה נושא מדאיג ודורשת מעקב, כמו במדינות אחרות, שכן היא משפיעה הן על שיווק הדבש והן על בריאות הצרכנים בשל השפעותיה הרעילות14,15.
2,4-D הוא קוטל עשבים מערכתיים סלקטיבי בשימוש רב, השולט ביעילות בעשבים רחבי העלים על ידי פעולתו כאוקסין סינתטי, הגורם לצמיחה ולמותם הבלתי נשלט. הוא משמש בחקלאות, גינון ויערנות, ושימושי במיוחד לשליטה בעשבים שוטים בגידולים כמו חיטה, תירס ואורז, שכן הוא אינו פוגע בדשא או בדגנים16. 2,4-D יכול לשמש גם כרגולטור לצמיחת צמחים וזמין בנוסחאות שונות, כולל מלחי אמין ואסטר, כדי להתאים למגוון יישומים. פונקציות 2,4-D מושפעות מהמינון הניתן ומהרגישות של מינים וסוגי רקמות מסוימים17,18. לדוגמה, מגע עם 2,4-D נחשב למעורב בתוצאות רבייה שליליות ובשינויים גנטיים משמעותיים בעכברים, מה שמעיד על השפעה גנוטוקסית בולטת19.
דבורי הדבש, כמאביקות מרכזיות ואורגניזמים מודליים לחקר אאוסוציאליות, למידה וזיכרון, פגיעות מאוד להרעלה ישירה מכימיקלים חקלאיים המשמשים בשדות20. שימוש אווירי בקוטלי עשבים וקוטלי חרקים במהלך הפריחה עלול להוביל לתמותה משמעותית בקרב דבורי הדבש ולהפחית משמעותית את ייצור הדבש. תערובות חומרי הדברה, אפילו במינונים תת-קטלניים, עלולות לבלבל את הדבורים המחפשות, לפגוע בזיכרון שלהן ולהפחית את יעילות החיפוש אחר מזון. דבר זה, בתורו, מחליש את המושבות על ידי הפחתת איסוף האבקה והצוף וגורם לחסרים תזונתיים. בנוסף, זוהה 2,4-D בדגימות דבש, ואבקה וצוף מזוהמים עשויים להתפשט בין חברי הכוורת21.
חשוב לנתח מעת לעת את הדבש לאיתור שאריות קוטלי עשבים, ואם יש צורך, לנקוט צעדים מתקנים. לצורך גילוי וכימות מזהמים כמו קוטלי עשבים, במקרה זה 2,4-D, השיטות האינסטרומנטליות הנפוצות ביותר הן כרומטוגרפיה, כלומר כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC), ספקטרומטריית מסה טנדם בכרומטוגרפיה נוזלית (LC-MS/MS), וספקטרומטריית מסה טנדם בכרומטוגרפיית גז (GC-MS/MS)22,23,24,25,26 . עם זאת, חוקרים מציגים מדי פעם שיטות ניטור חדשות ל-2,4-D שמציעות יתרונות על פני שיטות הכימות המסורתיות 27,28,29, לדוגמה: שימוש במכשירים זולים יותר, פשטות תפעולית, שימוש בפחות ממסים, יישום בדגימות מורכבות יותר, ועוד.
פלואורסצנציה בפאזה מוצקה היא טכניקה רב-שימושית, אשר על ידי שילוב פלואורסצנציה מולקולרית עם שיטות חילוץ בפאזה מוצקה, משפרת את הרגישות הגבוהה שכבר קיימת במכשורי פלואורסצנציה. הוא גם משפר את טווח הליניאריות והסלקטיביות על ידי הפחתת או ביטול אפקטים מטריציים30,31.
במחקר זה מוצעת ומתודולוגיה אנליטית חדשה למעקב וכימות 2,4-D ומיושמת על דגימות דבש ודבורים אחרות ממרכז וצפון ארגנטינה. הדגימות מכילות כמויות לא ידועות של 2,4-D. מה שידוע הוא הריכוזים של הרמות הסופר-מוספות, שהם הריכוז שמספק הדגימה בתוספת הריכוז של 2,4-D שהוספנו. ערך זה ידוע ומאפשר לנו לחשב את ההתאוששות. המתודולוגיה החדשה מבוססת על קביעה ישירה של האנליט באמצעות פלואורסצנציה בפאזה מוצקה, ומדגימה יתרונות רבים מבחינת חיסכון במכשירים, עלויות תפעול נמוכות יותר והגנה סביבתית מוגברת.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
כתב יד זה אינו מכיל מחקרים עם משתתפים אנושיים או בעלי חיים שבוצעו על ידי אף אחד מהמחברים.
המכשירים בשימוש
מדידות ספקטרופלואורמטריות בוצעו באמצעות ספקטרופלואורומטר מבוסס PC המצויד במנורת קסנון בהספק של 150 וואט. מחזיק דגימה שימש למדידות פלואורסצנציה של פני שטח מוצקים (SSF). הפרמטרים ששימשו לכימות 2,4-D היו כדלקמן: λem= 580 ננומטר, באמצעות λext= 555 ננומטר (חריצים 3-3), באמצעות מחזיק דגימה מוצק.
דגימה וטיפול בדגימות
מחקר זה על ייצור דגימות דבש שיוצרו בשנת 2025 נערך במחוזות סן לואיס, סן חואן, חוחוי וסלטה באזור הצפון-מרכזי של ארגנטינה. הדגימות שנבדקו היו: ארבעה דבש רב-פרחוני, שני דבשי פרופוליס, סוכריות דבש טהורות, וממתקים העשויים מתערובת של דבש, קוקא ופרופוליס, שנרכשו מדבוראים באזור. הדבש שנחקר היה טרי, הופק מהכוורות בפחות משבוע מהפקה, כדי למנוע התדרדרות אפשרית של 2,4-D במנגנונים שונים. כל הדגימות נאספו בכלים חדשים ועקרים והועברו מיד למעבדה. הם אוחסנו בטמפרטורה של 4-8 מעלות צלזיוס במקום חשוך עד לניתוח. הקרמל המוצק הומוגן עם טיט ועלי; תכולתו דוללה ב-5 מ"ל מים אולטרה-טהורים, ו-0.5 מיקרוליטר נלקח מהתמיסה הזו.
מתודולוגיה
נוספו אליקווט של 0.5 מיקרוליטר או 1 מיקרוליטר של 2,4-D (1.23 ng/L ו-3.49 ng/L), 100 מיקרוליטר דגימה, 250 מיקרוליטר SDS (1 x 10-4 mol/L), ו-100 מיקרוליטר בופר פוספט (1 x 10-4 mol/L, pH=7), ונפח התערובת הוגדל ל-3 מ"ל על ידי הוספת מים מזוקקים כפולים. התערובת סיננה דרך התמיכה המוצקה (מסנן נייר; ראו טבלת חומרים לפרטים). תמיכות מוצקות יובשו בטמפרטורת החדר, ולאחר מכן נמדדה פלואורסצנציה על פני שטח מוצק (SSF) ב-λem= 580 ננומטר, באמצעות λext= 555 ננומטר (חריצים 3-3) עם מחזיק דגימה מוצק.
האמור לעיל מתאר את ההליך הכללי של המתודולוגיה שפותחה, שבה כל פרמטר נחקר ואופטימיזציה, כפי שמוצג בסעיף התוצאות.
השפעת ה-pH והבופר
אופטימיזציה של ה-pH בוצעה על ידי התאמת המערכות ל-pH הנבדק באמצעות חומצה כלורית או הידרוקסיד נתרן כדי להביא אותן לערך הנדרש (pH 5-7 שנבדק בטווח). לאחר מכן, לאחר שהושג טווח ה-pH המתאים ביותר להשגת אות אנליטי מתאים, נבחר המאגר לשימוש.
הבופרים שנבדקו היו פוספט, טריס ובורקס, שהוכנו בריכוז של 1x10-4 mol/L. הנפח שלהם שונה כדי לקבל את אות עוצמת הפלואורסצנציה הטוב ביותר. התוצאות של הפוספאט הבופר היחיד ששיפר את עוצמת הפלואורסצנציה מוצגות, יחד עם הריכוז האופטימלי שלו. כאן, המאגר שנבחר היה פוספט, וה-pH = 7.
ריכוז סרפקטנט
השימוש בסורפקטנטים שונים בפלואורסצנציה מולקולרית מציע יתרונות המשפרים את קביעת האנליט הנבדק. מדיום מיסלרי משמש למזעור אינטראקציות בין-מולקולריות בין האנליט לרכיבי מטריצת הדגימה. יתרה מזאת, ניתן לשנות את התכונות הפוטופיזיקליות של מומסים פלואורסצנטיים בתווך המיסלרי, ובכך לשפר את רגישות הפלואורסצנציה. נחקרה השפעת סורפקטנטים שונים (SDS ו-HTAB) על כימות 2,4-D באמצעות פלואורסצנציה של פני מוצק (SSF). נמצא כי הסורפקטנט האניוני SDS, בריכוז של 8.3 x 10⁻6 מוליטר, הגביר את עוצמת הפלואורסצנציה של קוטל העשבים הנבדק.
תמיכה חזקה
בהינתן שהתצורה המישורית מועדפת אנרגטית במצב הפלואורסצנציה המעורר, נחקר שמירת הקוטל על תמיכות מוצקות. המערכות סיננו דרך סוגים שונים של ממברנות, כולל ניילון, אצטט צלולוז, אסטרים מעורבים ונייר סינון Blue-Ribbon. התמיסות המסוננות נאספו במיכלים נפרדים ונקיים, והממברנות יובשו בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, הממברנות הונחו במחזיק דגימה מוצק, ונרשמה פלואורסצנציה בפאזה מוצקה (SSF). נצפתה שמירה מספקת וסלקטיבית על נייר סינון, ולכן תמיכה זו נבחרה לקביעת פלואורסצנציה בשלב מוצק. התמיסות המסוננות נותחו גם הן באמצעות פלואורסצנציה מולקולרית. היעדר קומפלקס 2,4-D היה ברור, מה שהדגים את שמירת חומר ההדברה על נייר הסינון.
מחקר התאוששות
2,4-D נוסף לנפח מתאים של כל דגימה שנחקרה (0.5 מיקרוליטר שימש לדגימות הדבש ו-1 מיקרוליטר לשאר הדגימות שנבדקו), והריכוז העלה בהדרגה ל-1.23 ng/L ו-3.49 ng/L. ריכוזי האנליטים נקבעו באמצעות המתודולוגיה, כאשר ממוצע שישה שכפולים (n = 6).
מחקר מדויק
חזרתיות השיטה ודיוק תוך יום נחקרו על ידי בדיקות חוזרות של דגימות (n = 6) המכילות 1.23 ng/L ו-3.49 ng/L של 2,4-D וקביעת התוכן האנליטי באמצעות המתודולוגיה. בנוסף, נבדקה השחזוריות של דיוק בין-יומי במשך 7 ימים עבור אותן מערכות.
מחקר הפרעות
כמויות שונות של יונים נפוצים נוספו לתמיסת הבדיקה שכללה 3.49 ng/L של 2,4-D, והשיטה יושמה. נבדקו המפרטורים הפוטנציאליים הבאים:
ריכוז יחס מול אינטרפרנטי/2,4-D = 1000:1:00 עבור Na+, K+, Cl-, Fe3+, Cu2+, Cd2+, Sb3+, Mn2+, As3+, CO32-, SO42-, Ca2+, Mg2+, NO3-, Ni2+, פרוקטוז, גלוקוז, סוכרוז, מלטוז, 2,4,5-T, סולפומטרון-מתיל, גליפוסאט ואטרזין.
ריכוז יחס מול אינטרפרנטי/2,4-D = 500:1:00 עבור אבץ2+, Co2+, אלומיניום3+, כלורסולפורון, בנסולפורון-מתיל וטריאסולפורון.
חישוב פרמטרי איכות אנליטית
פרמטרי האיכות האנליטית הם גבול הגילוי (LOD) וגבול הכימות (LOQ). השלבים הללו חושבו על ידי יישום השלבים הבאים. רעש הרקע נמדד על ידי מדידת תגובתן של 15 דגימות ריקות (דגימות ללא האנליט) כדי לקבל מערך נתונים של רעש רקע. סטיית התקן של הרעש חושבה. זה מתקבל כערך LOD. גבולות הגילוי מבוססים על פי 3.3 סטיות התקן של הריק (N = 15). גבולות הכימות מבוססים על פי 10 סטיות התקן של הריק (N = 15).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
התוצאות המוצגות להלן מראות כיצד ניגשה שלב אחר שלב לחקר כל אחד מהמשתנים המשפיעים על ההליך הכללי, האופטימיזציה שלו ותנאי העבודה האופטימליים שהושגו.
אפיון ספקטרום 2,4-D
אפיון 2,4-D בוצע באמצעות ספקטרוסקופיית UV-Vis ופלואורסצנציה מולקולרית, תוך צפייה במקסימום עוצמת פלואורסצנטיות ב-λem= 580 ננומטר, תוך שימוש ב-λext= 555 ננומטר (חריצים 3-3; איור 1). אפקט העלאה של אות הפלורסצנט הוכח על ידי הגדלת ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
השימוש האינטנסיבי בקוטלי עשבים גדל באופן אקספוננציאלי בארגנטינה ובשאר העולם בשל הצורך לענות על דרישות המזון של אוכלוסייה הולכת וגדלה. אם השימוש במוצרים כאלה ינוטר כראוי, רציונלי ותקופתי, הדבר לא יפגע בתועלות הצפויות או יגרום להשפעות שליליות על הסביבה כולה. 2,4-D נמצא בשימוש נרחב ברחבי העולם, ומחקרים רבים הראו כי קוטל עשבים זה גורם לשינויים באורגניזמים שאינם מטרה. לכן, המשך הערכת הסיכון שקוטלי עשבים עלולים להוות למערכות אקולוגיות שונות וליצורים חיים, כגון דבורים, הוא בעל חשיבות חיונית 35,...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחברים מצהירים שאין להם ניגודי עניינים.
המחברים מודים במידה רבה ל-Instituto de Química San Luis - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (INQUISAL CONICET, פרויקט 11220130100605CO) ולאוניברסיטת הלאומית של סן לואיס (פרויקט PROICO 02-1120), ארגנטינה, על התמיכה המימנית.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2,4-D | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | 49083 | |
| חומצה אצטית/אצטט | מלינקרודט כימיקלים וורקס | ||
| ניירות פילטר Blue Ribbon | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | WHA1001929 | 2-5 & mu; גודל נקבוביות M וקוטר 12.5 ס"מ |
| ממברנת אצטט תאית | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | 0.45 & mu; גודל נקבוביות m ו-47 מ"מ | |
| הקסדצילטרימתילמוניום ברומיד (HTAB) | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | H5882 | |
| חומצה כלורית | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | 1.09063 | |
| ממברנות אימובילון (+) | מיליפור, סאו פאולו, ברזיל | HATF04700 | 0.45 & mu; גודל נקבוביות m ו-47 מ"מ |
| ממברנות אסטרים מעורבות | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | 0.45 & mu; גודל נקבוביות m ו-47 מ"מ | |
| ממברנות ניילון | מיליפור, סאו פאולו, ברזיל | Z290793 | 0.45 & mu; גודל נקבוביות M וקוטר 47 מ"מ |
| מד pHm (אנלייזר יונים מתפשט של אוריון ) | אוריון ריסרץ', קיימברידג', מסצ'וסטס, ארה"ב | דגם EA 94. | |
| אשלגן דיהידרופוספט | Biopack, בואנוס איירס, ארגנטינה | 2000168900 | |
| חומצה פתלאט אשלגן | מרק ושות' בע"מ | ||
| נתרן דודציל סולפט | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | 11667289001 | |
| נתרן הידרוקסיד | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | S2770 | |
| נתרן טטרבוראט | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | 221732 | |
| ספקטרופלואורמטריקה | Shimadzu | RF-5301 | מצויד בנורת קסנון בהספק 150 וואט ותאי קוורץ בקוטר 1.00 ס"מ |
| טריס-(הידרוקסימתיל)-אמינומתאן | סיגמא-אלדריץ', סנט לואיס, ארה"ב | 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