水中の農薬のモニタリングのための特性とパッシブサンプラーの応用

この手順の全体的な目標は、5つの異なるパッシブサンプリングデバイスを使用した農薬の調製、抽出、分析を実証し、実験室でフィールドアプリケーション用にそれらを校正する方法を示すことです。パッシブサンプリングは、農薬を低濃度で継続的に測定し、環境リスク評価などを改善するための迅速な質問に答える有望なツールです。パッシブサンプリングの主な利点は、水溶液中で幅広い農薬を測定するためのシンプルな時間積分法であることです。

この方法は、水中の農薬をモニタリングするための貴重なツールです。また、ノンターゲット分析装置、毒性試験、沈殿物やバイオモニタリングの代替としても使用できます。この手順に従うと、個々の農薬の取り込みプロファイルに基づいて、サンプリングレートとパッシブサンプラーの水分配係数を計算できます。

シリコーンゴムシートをステンレスカッターで2.5mm×600mm、2.5mm×214mmの縞模様にカットします。ステンレス鋼のブラインドリベットとリベットガンを使用してそれらを接続し、2.5ミリメートル×914ミリメートルの合計サンプラーストライプサイズを取得します。テキストプロトコルに記載されているように、ソケット抽出によってシリコーンゴムを洗浄した後、シリコーンゴムストライプをホルダーのロッドに巻き付けて、シリコーンゴムストライプをステンレス鋼スパイダーサンプラーホルダーに取り付けます。

シリコーンゴムストライプの両端をホルダーのロッドに取り付け、シリコーンゴムストライプの端にあるループに取り付けます。POCIS Aの場合、220ミリグラムのHLBバルク吸着剤を2つの9.0センチメートル×9.0センチメートルの正方形のPES膜の間に置きます。POCIS Bの場合、2つのPESメンブレンの間に220ミリグラムの吸着剤混合物を置きます。

吸着剤と2つのPESメンブレンを2つのステンレス鋼リング間で手動で圧縮し、ステンレス鋼のサンプルホルダーに固定します。次に、SDBRPC ディスクと C18 ディスクを 2 つの PES メンブレンの間に配置します。同様に、ディスクと2つのPESメンブレンは、2つのステンレス鋼リング間で手動で圧縮し、ステンレス鋼のサンプルホルダーに固定します。

3つのタンクに天然水を入れます。すべての実験は、一定の水温で乱流条件下で、両側のタンク壁に取り付けられた2台の電動ポンプを使用して実行します。また、光劣化の影響を最小限に抑えるために、暗闇で実験を行ってください。

次に、ガラスシリンジを使用して、124種類の農薬を含む農薬標準混合物を各ガラス容器にスパイクします。長方形の95リットルのガラス容器で取り込み研究を実施します。1番タンクをシリコーンゴム、2番タンクをPOCIS A、POCIS B、3番タンクをSDB-RPSディスクC18ディスクに指定します。

パッシブサンプラーを5日、11日、20日、26日の時間間隔でタンクから手動で取り出し、農薬のサンプリング率を決定します。さらに、0、5、11、20、および26日目に100ミリリットルの水サンプルを採取することにより、各タンク内の農薬の濃度を監視します。抽出する前に、高純度窒素ガスの流れの下でシリコーンゴムストライプを乾燥させます。

ガスクロモトグラフィー質量分析では、ソックスレット抽出を使用して固液抽出を実施します。シリコーンゴムをソックスレットエクストラクターに入れた後、250ミリリットルの石油エーテルとアセトン、および3つの沸騰石を丸底フラスコに加えます。ピペットを使用して、シリコーンゴムに100マイクロリットルの内部標準混合物をスパイクします。

次に、50ミリリットルの石油アセトンをソックスレットエクストラクターに追加します。ヒーターのスイッチを入れ、ソックスレット抽出を19時間実行してから、ヒーターのスイッチを切ります。回転式蒸発により抽出物を濃縮し、続いて窒素を1ミリリットルまで穏やかにブローダウンします。

窒素ブローダウン中に1ミリリットルのシクロヘキサンアセトンを3倍1ミリリットルに添加することにより、溶媒を90〜10シクロヘキサンからアセトンに交換します。液体クロモトグラフィータンデム質量分析では、シリコーンゴムを300ミリリットルのメタノールで抽出します。窒素ブローダウン中に1ミリリットルのアセトニトリルを1ミリリットルに追加することにより、溶媒をアセトニトリルに交換します。

POCISサンプラーを慎重に開き、漏斗を使用して超純水で吸着剤を、2つのポリエチレンフレットを含む事前に洗浄された空のポリプロピレン固体面抽出カートリッジに移します。吸着剤を真空で乾燥させて水分を取り除きます。溶出する前に、ピペットを使用して吸着剤に100マイクロリットルの内部標準混合物をスパイクします。

1.5 ミリリットルのメタノールと、それに続く 8 ミリリットルの 80 から 20 ジクロロメタンをメタノールに使用して、LCMSMS 分析用の POCIS A カートリッジと POCIS B カートリッジを回避します。窒素ブローダウン中に1ミリリットルのアセトニトリルを1ミリリットルに追加することにより、溶媒をアセトニトリルに交換する前に、穏やかな窒素ブローダウンによって抽出物を1ミリリットルに濃縮します。ガスクロモトグラフィー質量分析では、5ミリリットルの酢酸エチルを使用してPOCIS AおよびBを逃れ、窒素ブローダウン中にアセトンに1ミリリットルのシクロヘキサンを3倍添加して溶媒を90〜10シクロヘキサンからアセトンに交換します。

SDB-RPSとC18のディスクをガラスビーカーに移し、窒素ガスで乾燥させます。ピペットを使用して、100マイクロリットルの内部標準混合物をディスクにスパイクします。ガラスビーカーで室温でディスクを2回超音波処理します。

最初に5ミリリットルの酢酸エチルを10分間、次に3ミリリットルの酢酸エチルを10分間使用しました。両方の抽出物を1本のガラス管に移してから、穏やかな窒素ブローダウンによって2ミリリットルに濃縮します。サンプルをGCMSおよびLCMSMS分析用の2つの1ミリメートルフラクションに分割します。

1つの画分で、穏やかな窒素ブローダウンによって抽出物を0.5ミリリットルに濃縮し、次に溶媒をシクロヘキサンとアセトンに交換してGCMS分析を行います。LCMSMS分析では、窒素を穏やかにブローダウンして抽出物を0.5ミリリットルまで濃縮し、溶媒をアセトニトリルに交換します。ここに示されているのは、0日目から20日目までの線形取り込みと、次いで20日目から26日目までの曲線的取り込みを示すナノグラム単位のシリコーンゴム中のアセタミプリドの取り込みに関する例示的な結果である。

このプロットは、シリコーンゴム中のジメトエートの取り込みに関する例示的な結果をナノグラムで示しています。0 日目から 10 日目までの線形取り込みと、10 日目以降の平衡を示しています。試験した5つのパッシブサンプラーは、さまざまなオクテノール水分配係数を持つ農薬を蓄積することができ、シリコーンゴムは疎水性化合物により適しているのに対し、より極性化合物はPOCIS A、POCIS B、およびSDB-RPSディスクによりよく取り込まれることが示されました。

このビデオを見れば、5種類のパッシブサンプリングデバイスを使用して農薬を調製、抽出、分析する方法と、ラボで農薬を校正する方法を十分に理解できるはずです。この手順を試みる際には、この研究が静的な条件下で行われたことを覚えておくことが重要ですが、将来の取り込み研究では、フォローアップ曝露またはキャリブレーションの使用を検討する必要があります。展開前にパッシブサンプラーにスパイクされるパフォーマンスコンパウンドの使用は、n-zetoサンプリングレートを計算し、時間レート平均濃度のより正確な推定を可能にするために使用できます。

有機溶剤のアセットとベーシックでの作業は非常に危険である可能性があるため、この手順を実行する際には、白衣、手袋、目の保護具などの予防措置を講じる必要があることを忘れないでください。