Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Gaz Kromatografisi-Tandem Kütle Spektrometrisi ile Tarım Topraklarında Organofosforlu Pestisit Analizi için Modifiye QuEChERS Yöntemi

114 görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/72745

⸱

18 Eylül 2026

 ,  ,  ,  , 
1Departamento de Ciencias Básicas, Facultad de Ingeniería, Universidad EAN

Bu makalede

Özet

Bu protokol, tarımsal topraklardaki organofosforlu pestisitlerin gaz kromatografisi-tandem kütle spektrometrisi ile çoklu kalıntı tayini için, eş-ekstraksiyon giderimini artıran, matris kaynaklı analitik girişimleri minimize eden ve güvenilir eser düzeyde kantifikasyonu destekleyen, magnezyum silikat adsorban bazlı dispersif katı faz ekstraksiyonu temizleme işlemi içeren modifiye bir Quick-Easy-Cheap-Effective-Rugged-Safe (QuEChERS) yöntemini tanımlamaktadır.

Özet

Tarımsal topraklardaki organofosforlu pestisit (OPP) kalıntılarının gaz kromatografisi-tandem kütle spektrometrisi (GC-MS/MS) ile doğru tayini, genellikle birlikte ekstrakte edilen organik maddeler, hümik maddeler ve mineralle ilişkili girişim yapan maddelerin neden olduğu matris kaynaklı sinyal etkileri nedeniyle engellenmektedir. Geleneksel Quick-Easy-Cheap-Effective-Rugged-Safe (QuEChERS) temizleme stratejileri, karmaşık toprak ekstraktlarından matris bileşenlerini yeterince uzaklaştıramayabilir ve bu durum analitik performansı olumsuz etkileyebilir. Bu çalışma, tarımsal topraklardaki 12 OPP'nin GC-MS/MS ile eş zamanlı tayini için adsorbentin karışık-sorbent dispersif katı faz ekstraksiyonu (dSPE) temizleme işlemine dahil edildiği modifiye bir QuEChERS protokolü sunmaktadır. Farklı toprak özelliklerine sahip altı tarımsal toprakta yedi dSPE sorbent kombinasyonu değerlendirilmiştir. Birlikte ekstrakte edilen maddelerin uzaklaştırılması gravimetrik olarak belirlenmiş ve primer-sekonder amin, oktadesilsilan ve magnezyum silikat adsorbent kombinasyonu (her birinden 50 mg, 150 mg susuz magnezyum sülfat ile birlikte) en yüksek ortalama uzaklaştırma oranını (%8) sağlamıştır. Matris etkilerini minimize etmek için nihai ekstraktlara etilgliserol, L-gulonik asit γ-lakton, D-sorbitol ve shikimik asitten oluşan analit koruyucular eklenmiş, toprakla ilgili sinyal varyasyonları ise matrisle eşleştirilmiş kalibrasyon ile telafi edilmiştir. Prosedür ve enjeksiyon iç standartları olarak sırasıyla klorpirifos-metil-d10 ve trifenil fosfat kullanılmıştır. Matrisle eşleştirilmiş kalibrasyon eğrileri (5–600 µg/kg), çoğu analit-toprak kombinasyonu için determinasyon katsayıları ≥0.93 ile mükemmel doğrusallık göstermiştir. Doğrusallık değerlendirmesi için tespit limiti (5 µg/kg) kullanılmış, yöntem miktar tayin limiti ise valide edilen en düşük seviye olarak 50 µg/kg şeklinde belirlenmiştir. Üç geri kazanım seviyesinde (50, 20 ve 40 µg/kg, seviye başına n = 5) değerlendirilen doğruluk ve kesinlik, çoğu analit-toprak kombinasyonu için %70 ile %120 arasında geri kazanımlar ve ≤%20 bağıl standart sapmalar göstererek SANTE/2020/12830 (Rev.2) performans kriterlerini karşılamıştır. Daha düşük geri kazanımlar yalnızca belirli toprak matrislerinde fenamifos, pirimifos-etil ve etiyon için gözlemlenmiştir. Sonuçlar, magnezyum silikat adsorbentin birlikte ekstrakte edilen maddeleri azaltarak dSPE temizlemeyi iyileştirdiğini ve analit koruyucular ile matrisle eşleştirilmiş kalibrasyonla kombinasyonunun, karmaşık toprak matrislerindeki OPP'lerin GC-MS/MS ile güvenilir çoklu kalıntı tayinini sağladığını kanıtlamaktadır.

Giriş

Organofosforlu pestisitler (OPP'ler), ürün korumadaki geniş spektrumlu etkinlikleri ve çok yönlülükleri nedeniyle dünya genelinde en yaygın kullanılan agrokimyasal sınıfları arasında yer almaya devam etmektedir1. Birçok OPP, organoklorlu pestisitlere göre çevresel bozunmaya daha hızlı uğrasa da, bu bileşiklerin yaygın ve tekrarlayan uygulamaları, tarım topraklarında sürekli olarak bulunmalarına yol açmaktadır2. Toprak, pestisit girdilerini alan temel çevresel bölme olarak işlev görür ve kalıntıların ürünlere, yüzey sularına, yer altı sularına ve çevre ekosistemlere aktarılabileceği geçici bir rezervuar görevi görebilir3. OPP kalıntılarının varlığı endişe vericidir çünkü bu bileşikler, asetilkolinesteraz aktivitesinin inhibisyonu yoluyla insanlarda nörotoksik etkilerin yanı sıra hedef dışı organizmalar, toprak mikrobiyal toplulukları ve ekosistem işleyişi üzerinde olumsuz etkilerle ilişkilendirilmiştir2. Bu nedenle, tarım topraklarında OPP kalıntılarının bulunması; biyolojik çeşitlilik kaybına, ekolojik dengesizliğe ve gıda zinciri ile suyla taşınan yollar aracılığıyla çevresel maruziyete katkıda bulunabilir3. Dolayısıyla, OPP kalıntılarının güvenilir bir şekilde belirlenmesi; yüksek kaliteli bulunurluk verilerinin oluşturulması, çevresel maruziyet değerlendirmelerinin desteklenmesi ve farklı tarımsal koşullar altında OPP'lerin çevresel akıbetinin daha iyi anlaşılması için esastır. Dahası, tek bir toprak tipi kullanılarak geliştirilen ve optimize edilen analitik yöntemler, zıt fizikokimyasal özelliklere sahip topraklara uygulandığında mutlaka eşdeğer performans sağlamayabilir4,5; bu durum, yöntem uygulanabilirliğinin çeşitli tarımsal ortamlarda değerlendirilmesinin önemini vurgulamaktadır. Bununla birlikte, tarım topraklarının ekstraksiyon verimliliğini, matris etkilerini (ME'ler) ve genel analitik performansı etkileyen önemli fizikokimyasal değişkenlikler sergilemesi nedeniyle, eser düzeydeki miktar tayini zor olmaya devam etmektedir6.

Gaz kromatografisi-tandem kütle spektrometrisi (GC-MS/MS), karmaşık matrislerdeki eser seviyelerdeki OPP'lerin çoklu kalıntı tayini için yaygın olarak kabul gören bir referans analitik tekniktir7,8. Bununla birlikte, doğru miktar tayini yalnızca cihaz performansına değil, aynı zamanda numune hazırlamanın etkinliğine de bağlıdır. Toprak ekstraktları, genellikle hedef analitlerle birlikte kromatografik sisteme ulaşan ve sinyal baskılanması veya artışı yoluyla analit yanıtını değiştirebilen ortak ekstre edilen matris bileşenleri içerir4,5,6. Bu etkilerin boyutu topraklar arasında önemli ölçüde farklılık gösterir ve organik madde içeriği, kil fraksiyonu, mineral kompozisyonu ve pH gibi faktörlerden etkilenir. Sonuç olarak, ME'ler, GC-MS/MS tabanlı pestisit tayinindeki temel analitik belirsizlik kaynaklarından biri olmaya devam etmektedir ve analit geri kazanımını korurken ortak ekstre edilen yükü azaltabilen temizleme stratejilerine olan ihtiyacı vurgulamaktadır5,9,10. Ayrıca, güvenilir kalıntı verilerinin üretilmesi; yöntem doğruluğunu, çalışmalar arasındaki karşılaştırılabilirliği ve çevresel izleme uygulamalarına uygunluğu sağlamak için uluslararası düzeyde kabul görmüş analitik performans kriterlerine uyum gerektirir1.

Quick-Easy-Cheap-Effective-Rugged-Safe (QuEChERS) yöntemi; basitliği, düşük çözücü tüketimi ve tarımsal matrislerdeki geniş uygulanabilirliği nedeniyle çoklu kalıntı pestisit analizi için en yaygın kullanılan numune hazırlama yaklaşımı haline gelmiştir4,12,13. Modüler ve esnek tasarımı, çeşitli numune tiplerine ve analitik uygulamalara kapsamlı adaptasyona olanak tanıyarak, günümüz çoklu kalıntı analizlerinde yaygın olarak benimsenmesine ve azaltılmış çözücü tüketimi ile basitleştirilmiş numune hazırlığı sayesinde sürdürülebilir analitik kimya ile sıklıkla ilişkilendirilmesine katkıda bulunmuştur. Bu adaptasyon yeteneği ayrıca, belirli matris özelliklerine dayalı ekstraksiyon ve temizleme koşulları seçilerek yöntemin özelleştirilmesine imkan tanır. Toprak analizinde, dispersif katı faz ekstraksiyonu (dSPE) temizleme adımının etkinliği kritiktir; çünkü birlikte ekstrakte edilen matris bileşenlerinin yetersiz olarak uzaklaştırılması, sonraki GC-MS/MS tayininin analitik performansını olumsuz etkileyebilir4,14. Birincil-ikincil amin (PSA) ve oktadesilsilan (C18) tabanlı geleneksel sorbent kombinasyonları, tarımsal toprak ekstraktlarında matris kaynaklı sinyal etkilerinin başlıca nedenlerinden biri olan polar humik bileşenlerin uzaklaştırılmasında genellikle sınırlı etkinlik sağlar14. Geniş bir polarite aralığındaki bileşiklere afinitesi olan bir magnezyum silikat adsorbent olan Florisil, gıda ve bitki matrislerinde gelecek vaat eden temizleme performansı göstermiştir15,16. Bununla birlikte, özellikle çeşitli fizikokimyasal özellikler sergileyen topraklarda, tarımsal topraklar için karma sorbentli dSPE temizleme stratejilerine olan katkısı henüz yeterince karakterize edilmemiştir17,18,19,20,21.

Bu çalışma, pH, organik madde içeriği ve dokusu değişkenlik gösteren altı tarım toprağı üzerinden yedi dSPE sorbent kombinasyonunun değerlendirildiği modifiye bir QuEChERS protokolü sunmaktadır. Çalışma, magnezyum silikat adsorbentinin karma sorbentli dSPE temizleme işlemine dahil edilmesinin, tarım toprağı ekstraktlarından birlikte ekstre edilen matriks bileşenlerinin uzaklaştırılmasını artıracağı hipotezine dayanmaktadır. Sorbent seçimi, birlikte ekstre edilen maddelerin uzaklaştırılmasının gravimetrik değerlendirmesine göre yapılmış ve en yüksek ortalama temizleme verimliliğini sağlayan kombinasyon daha sonra tam analitik validasyona tabi tutulmuştur. Optimize edilen prosedür; iç standartlama, matriksle eşleştirilmiş kalibrasyon ve GC-MS/MS kullanılarak 12 OPP'nin eş zamanlı tayini için valide edilmiştir. Ek olarak, kalıntı matriks kaynaklı sinyal etkilerini minimize etmek için tamamlayıcı bir strateji olarak analit koruyucular (etilgliserol, L-gulonik asit γ-lakton, D-sorbitol ve şikimik asit) nihai protokole eklenmiştir. Sistematik temizleme optimizasyonunu, karşıt fizikokimyasal özelliklere sahip topraklar genelinde kapsamlı bir analitik validasyonla entegre eden bu protokol, heterojen tarım topraklarında pestisit kalıntı tayinini kolaylaştırabilecek sağlam ve tekrarlanabilir bir iş akışı sağlamaktadır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

dSPE temizleme prosedürünün deneysel optimizasyonuna temel teşkil eden kaynak veriler, matris etkisi veri seti ve altı tarım toprağının fizikokimyasal karakterizasyonu Zenodo'ya kaydedilmiş olup DOI: 10.5281/zenodo.21644870 adresinden kamuya açık olarak erişilebilir durumdadır. Kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların detayları Materyaller Tablosu'nda listelenmiştir.

1. Toprak örneği alma ve hazırlama

NOT: Kişisel güvenliği sağlamak için, bu protokol boyunca laboratuvar önlüğü, koruyucu gözlük ve nitril eldiven takılması önerilir.

  1. Seçilen her bir tarımsal konumda, toplanan 8 ayrı alt örneği birleştirerek üst katmandan (0–10 cm) toplu kompozit bir toprak örneği alın. aracılığıyla kare ızgara sistematik örnekleme tasarımı22.
    NOT: 8 noktalı kare ızgara tasarımı, yaklaşık 1000 m²'lik alanlar için New South Wales Çevre Koruma Kurumu (NSW EPA) önerileriyle uyumludur.2 (0,1 ha)22.
  2. Yöntem performans değerlendirmesi için homojenize edilmiş bir matris temel çizgisi oluşturmak amacıyla, her lokasyon için tek bir temsilci toplu numune (≥500 g) elde edecek şekilde bu alt numuneleri sahada birleştirin ve iyice karıştırın.
    NOT: Kompozit örnekleme, burada yalnızca yöntem optimizasyonu ve validasyonu için matris arka plan etkilerini standartlaştırmak amacıyla kullanılmıştır. Bilinmeyen veya gerçek dünyadaki kontamine arazi değerlendirmelerine yönelik düzenleyici çerçeveler kapsamında, kimyasal seyreltme riskleri nedeniyle kompozit örnekleme NSW EPA tarafından kesinlikle kısıtlanmıştır.22Gerçek saha karakterizasyonu veya sıcak nokta tespiti için, yanlış negatiflerin önlenmesi ve mekansal varyans verilerinin korunması amacıyla, ızgara düğümlerinden alınan örnekler ayrı tutulmalı ve tek tek analiz edilmelidir.
  3. Toprak örneklerini, hava sızdırmaz kehribar rengi cam kaplar içerisinde, karanlık koşullar altında laboratuvara nakledin.
    NOT: Hidrofobik veya yarı uçucu OPP'lerin plastik yüzeylere adsorpsiyon kayıplarını minimize etmek ve kontaminant sızması veya polimer-analit etkileşimleri riskini azaltmak için polietilen torbalar yerine cam kaplar tercih edilir. Karanlık koşullar, taşıma sırasında ışığa duyarlı bileşiklerin fotodegradasyonunu minimize eder.
  4. Numuneleri, sabit ağırlık elde edilene kadar, doğrudan ışık almayan ortamda ve oda sıcaklığında hava ile kurutun.
    NOT: Toprak nem içeriğini standartlaştırmak ve sonuçların kuru ağırlık bazında raporlanmasını sağlamak amacıyla hava ile kurutma uygulanır; bu işlem, farklı doğal su içeriklerine sahip numuneler arasındaki karşılaştırılabilirliği artırır. Termal olarak dayanıksız veya yarı uçucu OPP'lerin potansiyel kayıplarını ve toprak organik madde yapısı ile adsorpsiyon özelliklerindeki değişimleri önlemek için zorunlu etüvle kurutmadan kaçınılır.
  5. Toprak agregatlarını manuel olarak parçalayın ve 2 mm'lik paslanmaz çelik elekten geçirin. Homojenize edilmiş toprakları, hava geçirmeyen kehribar renkli cam kaplarda, karanlıkta ve soğutmalı koşullar altında şu sıcaklıkta saklayın: 4 °C ekstraksiyona kadar.
    NOT: Bu çalışmada kullanılan altı toprağın fizikokimyasal özellikleri, önceki rutin toprak analizlerinden elde edilmiştir. Bu veriler, yalnızca geniş bir pH aralığını (toprak:H2O, 1:2)23, organik madde içeriği (Walkley-Black yöntemi)24ve tekstür (Bouyoucos yöntemi)25 yöntem değerlendirmesi için.

2. Reaktiflerin, standartların ve iç standart çözeltilerinin hazırlanması

NOT: Aksi belirtilmedikçe, bireysel pestisit stok çözeltileri, karışık çalışma standart çözeltileri, prosedürel iç standart (P-IS) ve enjeksiyon iç standart (I-IS) çözeltileri, geri kazanım çözeltileri ve kalibrasyon standart çözeltileri 10 mL'lik hacimsel balonlarda hazırlanır, kehribar cam şişelere aktarılır ve kullanıma kadar −20 °C'de saklanır. Matris eşleşmeli kalibrasyon, analit koruyucular, P-IS ve I-IS; her biri analitik değişkenliğin farklı bir kaynağına çözüm sunduğu için dahil edilmiştir ve böylece kompleks toprak matrislerinde kantitatif analizlerin dayanıklılığı artırılmıştır.

  1. 12 ticari OPP standardının her birinin (bkz. Malzeme Tablosu) toluen içinde 1000 mg/L'lik bireysel stok çözeltilerini hazırlayın.
  2. Asetonitrilde (ACN) 400 mg/L konsantrasyonunda karışık bir çalışma standart çözeltisi hazırlamak için bireysel stok çözeltilerinin uygun hacimlerini birleştirin.
    NOT: Bu karışık çalışma standart çözeltisi, daha sonra geri kazanım ve kalibrasyon çözeltilerinin hazırlanmasında kullanılır.
  3. P-IS olarak ACN içinde 750 mg/L'lik chlorpyrifos-methyl-d10 hazırlayın. Prosedürel değişkenliği izlemek ve düzeltmek için ekstraksiyon sırasında (adım 3.2) ekleyin.
    NOT: Chlorpyrifos-methyl-d10, izotopla işaretlenmiş bir OPP olarak, hedef analitlere benzer fizikokimyasal davranış sergilerken MS/MS ile kolayca ayırt edilebildiği için P-IS olarak seçilmiştir.
  4. I-IS olarak ACN içinde 1050 mg/L'lik triphenyl phosphate hazırlayın. Enjeksiyon değişkenliğini düzeltmek için cihaz analizinden hemen önce (adım 4.2.4) ekleyin.
  5. Ekstraksiyon öncesinde 5 g siyah toprağa 300 µL eklendiğinde OPP'ler için son toprak-eşdeğer konsantrasyonları 50 µg/kg, 200 µg/kg ve 400 µg/kg sağlayacak şekilde, %0,05 (v/v) formik asit ile asitlendirilmiş ACN içinde stok geri kazanım çözeltileri hazırlayın. 200 µg/kg örnek eşdeğerine karşılık gelen ayrı bir P-IS çözeltisi hazırlayın.
    NOT: Formik asit ile asitlendirme, OPP'lerin depolama sırasındaki stabilitesini artırır.
  6. Analitler için 5, 10, 25, 75, 200, 400 ve 600 µg/kg ve P-IS için 200 µg/kg son toprak-eşdeğer konsantrasyonlarına karşılık gelen, %0,05 (v/v) formik asit içeren ACN içinde 12 OPP ve chlorpyrifos-methyl-d10 içeren kalibrasyon çözeltileri hazırlayın.
    NOT: Bu çözeltiler daha sonra her bir toprak matriksi için, ağırlıklandırılmamış lineer regresyon ile uyarlanmış matris eşleşmeli kalibrasyon eğrilerinin hazırlanmasında kullanılmıştır. Tespit limiti (LOD) ve tayin limiti (LOQ), SANTE/2020/12830 (Rev.2) kılavuz dokümanına göre tanımlanmıştır. LOD, matristeki en düşük kalibrasyon seviyesi olarak kabul edilmiş; LOQ ise kabul edilebilir geri kazanım ve kesinlik gösteren en düşük valide edilmiş konsantrasyon seviyesine karşılık gelmiştir.
  7. %0,1 formik asit ile asitlendirilmiş ACN:su (1:1, v/v) içinde etilgliserol (100 g/L), L-gulonik asit γ-lakton (10 g/L), D-sorbitol (10 g/L) ve şikimik asit (5 g/L) içeren bir analit koruyucu karışımı hazırlayın. −20 °C'de saklayın. ME azaltımı için cihaz analizinden hemen önce (adım 4.2.4) ekleyin.

3. QuEChERS ekstraksiyonu

  1. 50 mL'lik bir polipropilen santrifüj tüpüne, hava ile kurutulmuş ve elenmiş 5,00 g ± 0,01 g toprak tartın.
  2. Geri kazanım deneyleri için, klorpirifos-metil-d10 için 200 µg/kg ve hedef OPP'ler için 50, 200 veya 400 µg/kg nihai konsantrasyonları elde etmek amacıyla P-IS çözeltisini (adım 2.3'te hazırlanmıştır) ve uygun geri kazanım çözeltisini (adım 2.5'te hazırlanmıştır) ekleyin (her toprak için geri kazanım düzeyi başına n = 5).
    NOT: Geri kazanım deneyleri için, hem P-IS hem de pestisit geri kazanım çözeltileri, adım 3.2'de açıklandığı gibi ekstraksiyondan önce eklenir. Toprak örneklerinin rutin analizi için, örnek hazırlama ve analiz sırasındaki prosedür değişkenliklerini telafi etmek amacıyla ekstraksiyondan önce sadece P-IS eklenir. Matrisle eşleştirilmiş kalibrasyon ekstraktlarının hazırlanması için, ekstraksiyon sırasında ne P-IS ne de pestisit standartları eklenir; kör toprak ekstraktları hazırlanır ve hem analitleri hem de P-IS içeren kalibrasyon standartları (adım 2.6'da hazırlanmıştır) temizleme işleminden sonra eklenir (bkz. adım 4.2.4).
  3. 30 s boyunca vorteksleyin ve zenginleştirilmiş örneklerin oda sıcaklığında 10 dk boyunca dengelenmesine izin verin.
    NOT: Dengelenme süresi, ekstraksiyondan önce zenginleştirilmiş analitler ile toprak matrisi arasındaki etkileşimi teşvik ederek geri kazanım deneylerinin temsil edilebilirliğini artırır.
  4. Toprak matrisinin tamamen ıslanmasını sağlamak için 10 mL deiyonize su ekleyin ve 30 s boyunca manuel olarak çalkalayın.
    NOT: Yeniden hidrasyon, analitlerin toprak parçacıklarından desorpsiyonunu iyileştirir ve ekstraksiyon sırasında verimli partisyonu kolaylaştırır.
  5. %1 (v/v) asetik asit içeren 10 mL ACN ekleyin. Tüpün kapağını hemen kapatın ve 2 dk boyunca kuvvetlice çalkalayın.
  6. 6,0 g susuz magnezyum sülfat (MgSO4) ve 1,5 g sodyum asetat ekleyin ve tüpü hemen 1 dk boyunca kuvvetlice çalkalayın.
    NOT: Tuz eklemesinden sonra hızlıca karıştırmak, verimli faz partisyonunu sağlamak ve tuz agregatlarının oluşumunu önlemek için gereklidir.
  7. 1800 × g hızında 5 dk boyunca santrifüjleyin.
  8. Ardışık dSPE temizleme işlemi için üstteki ACN fazını temiz bir tüpe aktarın.

4. Dispersif katı faz ekstraksiyonu ile temizleme

NOT: Bu bölüm iki yaklaşımdan oluşmaktadır. İlk olarak, altı tarımsal toprakta en yüksek ortalama eş-ekstrakt giderimini sağlayan temizleme kompozisyonunu belirlemek amacıyla yedi dSPE sorbent kombinasyonu değerlendirilmiştir. Ardından, seçilen sorbent kombinasyonu, Avrupa Komisyonu Sağlık ve Gıda Güvenliği Genel Müdürlüğü (DG SANTE) Kılavuz Dokümanı SANTE/2020/12830 (Rev.2)11 uyarınca yöntem validasyonu için optimize edilmiş temizleme prosedürü olarak uygulanmıştır.

  1. dSPE sorbent kombinasyonlarının optimizasyonu
    NOT: Gravimetrik ko-ekstraktif giderim, temizleme verimliliğinin analitten bağımsız bir ölçümünü sağladığı için optimizasyon kriteri olarak seçilmiştir. Değerlendirilen sorbent miktarları, QuEChERS tabanlı dSPE prosedürlerinde yaygın olarak kullanılan konvansiyonel oranlara karşılık gelmekte olup, böylece önerilen protokolün rutin analitik laboratuvarlarda benimsenmesi kolaylaştırılmıştır.
    1. Aşağıdaki sorbent kombinasyonlarını içeren 2 mL'lik mikro santrifüj tüpleri hazırlayın: (i) 150 mg susuz MgSO4 + 50 mg PSA; (ii) 150 mg susuz MgSO4 + 50 mg C18; (iii) 150 mg susuz MgSO4 + 50 mg magnezyum silikat adsorbent; (iv) 150 mg susuz MgSO4 + 50 mg PSA + 50 mg C18; (v) 150 mg susuz MgSO4 + 50 mg PSA + 50 mg magnezyum silikat adsorbent; (vi) 150 mg susuz MgSO4 + 50 mg C18 + 50 mg magnezyum silikat adsorbent; (vii) 150 mg susuz MgSO4 + 50 mg PSA + 50 mg C18 + 50 mg magnezyum silikat adsorbent.
    2. 3.8 adımında elde edilen ekstrakttan 1,0 mL'lik alikotları her bir dSPE tüpüne aktarın.
      NOT: Tüm sorbent değerlendirmelerini her toprak için üç tekrarlı olarak gerçekleştirin. Karşılaştırma için kullanılan alikotlar, ko-ekstraktif giderimdeki farklılıkların yalnızca temizleme bileşimine bağlanabilmesini sağlamak için aynı ekstrakttan alınmalıdır.
    3. 1 dk boyunca vortexleyin ve 1800 × g hızında 5 dk santrifüjleyin.
    4. Temizlenmiş her bir ekstraktan 1,0 mL'yi önceden kurutulmuş ve tartılmış cam deney tüplerine aktarın. Solventi, 40 °C'de hafif bir nitrojen akımı altında kuruyana kadar uçurun.
    5. Deney tüpünün bir desikatörde oda sıcaklığına soğumasını sağlayın ve kalan kalıntının kütlesini belirleyin. Boş deney tüpünün başlangıç ağırlığını, solvent uçurulduktan sonraki son ağırlıktan çıkararak ko-ekstraktiflerin kütlesini hesaplayın.
    6. dSPE temizlemesi yapılmamış ekstraktların eşdeğer alikotlarını aynı koşullar altında uçurarak, bu ekstraktlarda bulunan ko-ekstraktif miktarını belirleyin.
    7. Ko-ekstraktif giderimi Denklem 126'e göre hesaplayın:
      Ko-ekstraktif giderim yüzdesi için statik denge formülü; kimya denklem diyagramı.
    8. Her sorbent kombinasyonu ve toprak için üç tekrarlı belirlemelerden ortalama ko-ekstraktif giderimi hesaplayın. Ardından, her sorbent kombinasyonu için altı tarım toprağı genelindeki ortalama giderimi hesaplayın.
    9. Sorbent kombinasyonunu işlem faktörü ve toprak matrisini bloklama faktörü olarak kabul ederek, randomize tam blok tasarımı (RCBD) altında varyans analizi (ANOVA) kullanarak sorbent kombinasyonları arasındaki farkları değerlendirin. ANOVA öncesinde, sırasıyla Shapiro-Wilk ve Levene testlerini kullanarak kalıntı normalliğini ve varyansların homojenliğini değerlendirin. α = 0,05 anlamlılık düzeyinde Tukey'nin HSD testi ile ikili karşılaştırmalar yapın.
    10. İstatistiki analiz ve genel ortalama ko-ekstraktif gideriminin kombine değerlendirmesine dayanarak temizleme bileşimini seçin.
      NOT: Ko-ekstraktif yükünün azaltılması, kromatografik sisteme matris bileşenlerinin girişini minimize eder; böylece kromatografik performans iyileştirilir, GC-MS/MS sisteminin kontaminasyonu azaltılır ve cihaz bakım gereksinimleri düşürülür.
      NOT: PSA, C18 ve magnezyum silikat adsorbent (her biri 50 mg, 150 mg susuz MgSO4 ile birlikte) içeren kombinasyon, en yüksek ortalama ko-ekstraktif giderimini sağlamış ve bu nedenle sonraki tüm analizler için optimize edilmiş temizleme prosedürü olarak seçilmiştir.
  2. Optimize edilmiş dSPE temizleme prosedürünün uygulanması
    1. 3.8 adımında elde edilen ekstraktan 1,0 mL'yi; 150 mg susuz MgSO4, 50 mg PSA, 50 mg C18 ve 50 mg magnezyum silikat adsorbent içeren 2 mL'lik bir mikro santrifüj tüpüne aktarın.
    2. Ekstrakt ve sorbentler arasında tam etkileşim sağlamak için 1 dk boyunca vortexleyin.
    3. 1800 × g hızında 5 dk santrifüjleyin.
    4. Temizlenmiş süpernatantın 200 µL'sini bir otomatik örnekleyici (autosampler) viyeline aktarın; 2.7 adımında hazırlanan analit koruyucu karışımından 20 µL ve 2.4 adımında hazırlanan trifenil fosfat çözeltisinden 50 µL ekleyin. Enstrümantal analizden önce iyice karıştırın.
      NOT: Matrisle eşleştirilmiş kalibrasyon için, 3. ve 4.2 adımlarında açıklanan ekstraksiyon ve temizleme prosedürlerini takip ederek, pestisit veya P-IS eklemeden her topraktan boş ekstraktlar hazırlayın. Temizlemeden sonra, temizlenmiş boş ekstraktın 200 µL'sini yedi ayrı otomatik örnekleyici viyeline aktarın ve analitler için 5, 10, 25, 75, 200, 400 ve 600 µg/kg, P-IS için ise 200 µg/kg nihai konsantrasyonlar elde etmek üzere 2.6 adımında hazırlanan kalibrasyon çözeltilerini ekleyin. Her bir viyale, 4.2.4 adımında açıklandığı gibi 20 µL analit koruyucu karışımı ve 50 µL trifenil fosfat ekleyin; bu işlem sonucunda nihai viyale hacmi 270 µL olacaktır. Her bir toprak matrisi için bağımsız matrisle eşleştirilmiş kalibrasyon eğrileri oluşturun. Toprak-eşdeğer konsantrasyonlar, orijinal 5 g toprak örneğinden elde edilen ekstraktı temsil eden 200 µL'lik temizlenmiş ekstrakt alikotuna dayanmaktadır. Ardından eklenen analit koruyucular ve I-IS, nihai viyale hacmini artırır ancak ekstrakt alikotu tarafından temsil edilen toprak miktarını değiştirmez. Solvent tabanlı kalibrasyon için, 200 µL'lik temizlenmiş toprak ekstraktı alikotunu 200 µL ACN ile değiştirin ve matrisle eşleştirilmiş kalibrasyon için kullanılan aynı analit konsantrasyonları, P-IS konsantrasyonu, I-IS konsantrasyonu ve analit koruyucu karışımı kullanılarak kalibrasyon viyalleri hazırlayın. Bu solvent tabanlı kalibrasyon eğrileri daha sonra ME değerlendirmesi için kullanılır.
    5. Bir GC-MS/MS sistemi kullanarak enstrümantal analiz gerçekleştirin.

5. GC-MS/MS analizi ve veri toplama

NOT: GC-MS/MS konfigürasyonunun ve veri toplama prosedürlerinin ayrıntılı açıklamaları Varela-Martínez ve ark.27 çalışmasında mevcuttur. Temel kromatografik ve kütle spektrometrik parametreler aşağıda özetlenmiştir.

  1. Üçlü kuadrupol kütle spektrometresi, -70 eV'de çalışan bir elektron iyonizasyon (EI) kaynağı ve bir otomatik örnekleyici ile donatılmış bir GC-MS/MS sistemi kullanın.
  2. Düşük polariteli, eritilmiş silika kapiler kolon (30 m × 0,25 mm i.ç. × 0.25 µm film kalınlığı) ve taşıyıcı gaz olarak 1,2 mL/dak sabit akış hızında helyum kullanın.
  3. Analiz öncesinde; taşıyıcı gaz beslemesi, vakum sistemi performansı, şırınga durumu ve otomatik örnekleyici yıkama solventi seviyeleri dahil olmak üzere cihazın hazır olduğunu doğrulayın. Üretici önerilerine göre cihaz kalibrasyonunu (tuning) gerçekleştirin.
    NOT: Herhangi bir analiz sekansını başlatmadan önce, çalışma vakumunun cihaz üreticisi tarafından önerilen spesifikasyonlara uygun olduğunu doğrulayın.
  4. GC fırın sıcaklık programını şu şekilde ayarlayın: başlangıç sıcaklığı 50 °C 1 dk boyunca; ...'ya artırın 180 °C at 25 °C/dk; ardından 230 °C at 5 °C/dak; ve son olarak şuna 290 °C at 25 °C/dk. Final sıcaklığı 6 dk boyunca koruyun. Toplam çalışma süresi 24,6 dk'dır.
  5. Enjeksiyon portu sıcaklığını şu değere ayarlayın: 250 °C ve gerçekleştirin 1 µL splitless modda enjeksiyonlar. Enjeksiyondan 1 dakika sonra split venti açın.
    NOT: Taşınmayı en aza indirmek için, enjeksiyonlar arasında otomatik örnekleyici şırıngasını sırasıyla metanol, etil asetat ve ACN ile durulayın.
  6. MS transfer hattı sıcaklığını şu değere ayarlayın: 250 °C ve iyon kaynağı sıcaklığını 300 °C.
  7. Belirtilen öncül-ürün iyon geçişlerini kullanarak çoklu reaksiyon izleme (MRM) modunda veri elde edin Tablo 1.
  8. Her bir toprak matrisi için hazırlanan matrisle eşleştirilmiş kalibrasyon eğrilerini kullanarak analitleri nicelikle belirleyin. Analit konsantrasyonlarını, analit pik alanı ile chlorpyrifos-methyl-d10 pik alanı arasındaki orandan hesaplayın.
  9. Analitik sekans boyunca enjeksiyon tutarlılığını doğrulamak için I-IS olarak trifenil fosfat kullanın.
  10. ME'leri şuna göre hesaplayın: Denklem 228:
    Matriks etkisi formülü, ME(%)=[Matris_eğimi/Çözücü_eğimi-1]x100, analitik kimya formülü.
    burada negatif değerler sinyal baskılanmasını, pozitif değerler ise sinyal artışını göstermektedir.
    NOT: Tüm analitik iş akışının şematik bir genel görünümü şurada sunulmuştur: Şekil 1.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yöntem değerlendirmesi için seçilen altı tarım toprağı, pH (toprak:H2O, 1:2) değerlerinin 4,67 ile 7,31 arasında, organik madde içeriklerinin %0,18 ile %6,46 arasında ve kil fraksiyonlarının %22,9 ile %48,5 arasında olduğu geniş bir toprak özellikleri yelpazesini temsil etmektedir (bkz. Tablo 2). Toprakların beşi Kolombiya'nın tarım bölgelerinden, biri ise İspanya'dan alınmıştır. pH, organik madde içeriği ve tekstür gibi toprak özelliklerinin, pestisit kalıntı analizi sırasında ko-ekstraksiyon...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Topraklardaki pestisit kalıntılarının belirlenmesi, toprak fiziki kimyasal özelliklerindeki yüksek değişkenlik ve bunun sonucunda ortaya çıkan beraberle çekilen (co-extractive) bileşim farklılıkları nedeniyle analitik açıdan zorlayıcı olmaya devam etmektedir4,5,6,14,17,18,19,

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Bu çalışmanın hazırlanması sırasında yazarlar, Şekil 3'ün grafik düzeninin tasarlanmasına yardımcı olması için Claude'un (Anthropic) ücretsiz sürümünü ve dil bilgisi ile imla düzeltmelerine yardımcı olması için ChatGPT'nin (GPT-5.5, OpenAI) ücretsiz sürümünü kullanmışlardır. Bu araçların kullanılmasının ardından yazarlar, tüm içeriği dikkatle gözden geçirmiş ve gerektiği şekilde düzenlemişlerdir. Tüm bilimsel içerik, veriler, analizler ve sonuçlar; yayınlanan makalenin doğruluğu ve bütünlüğünün tüm sorumluluğunu üstlenen yazarlar tarafından oluşturulmuş, doğrulanmış ve onaylanmıştır.

Teşekkürler

Yazarlar, bu araştırmayı destekledikleri için EAN Üniversitesi'ne ve Üniversitenin Araştırma ve Transfer Yönetim Ofisi'ne şükranlarını sunarlar. Yazarlar ayrıca, çalışma boyunca kullanılan GC-MS/MS cihazlarına erişim de dahil olmak üzere, bu çalışmanın yürütülmesi için gerekli analitik tesisleri ve teknik kaynakları sağladıkları için EAN Üniversitesi Laboratuvarlarına teşekkür ederler. Bu çalışma, Universidad EAN, Bogotá D.C., Kolombiya'daki Araştırma ve Transfer Yönetimi tarafından desteklenmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
3-Etoksi-1,2-propandiol (etilgliserol)Sigma Aldrich260428-1G
Asetik asitSigma Aldrich695092
AsetonitrilMerck1006652500
AOAC 20i/s otomatik örnekleyiciShimadzu221-723115-58
TeraziOHAUSPA24
C18Sigma Aldrich5260-U
Santrifüj tüpleri, 2 mLEppendorf4610-1815
Santrifüj tüpleri, 50 mLYuva602002
Santrifüj Z206AMERMLE6019500118
SH-Rxi-5sil MS kolonu, 30 m x 0,25 mm, 0.25 µmShimadzu221-75954-30
Kap, kapaklı, amber cam, 10 mLSigma AldrichZ674176
DesikatörSimax415262302
Dispensette 5-50 mLMARKA4600361
D-SorbitolSigma Aldrich240850-5G
Etil asetatMerk1313181212
Florisil &<20 mesh, ince tozSigma Aldrich28705-50G
Formik asitMerck1002641000
GCMS-TQ8040Shimadzu211552
Enjeksiyon şırıngasıShimadzuLC21346180
L-Glukonik asit γ-laktonSigma Aldrich310301-5G
liner splitlessShimadzu221-4887-02
Magnezyum sülfat (susuz)Sigma AldrichM7506-2KG
MetanolPanreac131091.12.12
Milli-Q ultra saf (tip 1) suMilliporeF4H4783518
Pipet uçları 10 - 100 µLBiologix200010
10 µl pipet uçları 1000 µLMarka541287
Pipet uçları 20 - 200 µLMarka732028
Pasteur pipetleriNORMAX5426023
Transferpette S değişken pipet 10 - 100 µLMARKA704774
Transferpette S değişken pipet 10 - 1000 µLMARKA704780
Transferpette S variabel 20 - pipeti 200 µLSCILOGEX712111099999
Primer-sekonder amin (PSA)Sigma Aldrich52738-U
Buzdolabı/dondurucuHacebNEV ALC 404
Şikimik asitSigma AldrichS5375-1G
Sodyum asetatSigma Aldrich241245-1KG
GCMSsolution YazılımıShimadzu223-18472-92
2 mm paslanmaz çelik elekPinzuarPS3N10
Deney tüpü, cam, 10 mLSigma AldrichBR14508
ToluenMerck1083252500
Trifenil fosfat (I-IS)Sigma Aldrich24128-50G
Entegre insertli flakonlar, 0,3 mLSigma Aldrich29398-U
Viyaller, vidalı kapaklı, kehribar cam, 15 mLSigma Aldrich27088-U
Balon joje, 10 mLSigma AldrichDWK28017-10
Vorteksle karıştırmaScilogex82120004
Pestisitler
KlorpirifosSigma Aldrich45395-10MG2921-88-2
Klorpirifos-metilSigma Aldrich45396-250MG5598-13-0
Klorpirifos-metil-d10 (P-IS)Sigma Aldrich9047-5MG285138-81-0
EtionSigma Aldrich4547-250MG563-12-2
FenamifosSigma Aldrich45483-250MG22224-92-6
FenitrothionSigma Aldrich45487-250MG122-14-5
FenthionSigma Aldrich3652-250MG55-38-9
MalathionSigma Aldrich36143-10MG121-75-5
MetidationSigma Aldrich36158-100MG950-37-8
Metil-parathionSigma Aldrich36187-10MG298-00-0
Pirimifos-etilSigma Aldrich45628-250MG23505-41-1
Pirimifos-metilSigma Aldrich32058-250MG29232-93-7
Tolclofos-metilSigma Aldrich31209-250MG5701804-9

Kaynaklar

  1. Saad H, Elfeky SA, El-Gamel NE, Dena ASA. Organophosphate pesticides: a review on classification, synthesis, toxicity, remediation and analysis. RSC Adv. 2025;15(48):40802-40822.
  2. Mali H, et al. Organophosphate pesticides an emerging environmental contaminant: Pollution, toxicity, bioremediation progress, and remaining challenges. J Environ Sci. 2023;127:234-250.
  3. Dhuldhaj UP, Singh R, Singh VK. Pesticide contamination in agro-ecosystems: toxicity, impacts, and bio-based management strategies. Environ Sci Pollut Res. 2023;30:9243-9270.
  4. González-Curbelo MÁ, Varela-Martínez DA, Riaño-Herrera DA. Pesticide-residue analysis in soils by the QuEChERS method: A review. Molecules. 2022;27(13):4323.
  5. Wang J, et al. Multiresidue analysis method for the determination of 477 pesticides in soil based on thorough method validation. J Agric Food Chem. 2025;73(27):17269-17286.
  6. Mohamed AH, et al. Sampling and sample preparation techniques for the analysis of organophosphorus pesticides in soil matrices. Crit Rev Anal Chem. 2023;53(4):906-927.
  7. Bhattu M, Kathuria D, Billing BK, Verma M. Chromatographic techniques for the analysis of organophosphate pesticides with their extraction approach: a review (2015–2020). Anal Methods. 2022;14(4):322-358.
  8. Wondimu KT, Geletu AK, Kedir WM. Recent developments in monitoring of organophosphorus pesticides in food samples. J Agric Food Res. 2025;19:101709.
  9. Bulaić Nevistić M, Kovač Tomas M. Matrix effect evaluation in GC/MS-MS analysis of multiple pesticide residues in selected food matrices. Foods. 2023;12(21):3991.
  10. Damale RD, et al. Multiresidue analysis of pesticides in four different pomegranate cultivars: Investigating matrix effect variability by GC-MS/MS and LC-MS/MS. Food Chem. 2023;407:135179.
  11. European Commission. Guidance document on pesticide analytical methods for risk assessment and post-approval control and monitoring purposes (SANTE/2020/12830, Rev. 2). 2023. Available from: https://food.ec.europa.eu/system/files/2021-03/pesticides_ppp_app-proc_guide_res_mrl-guidelines-2020-12830.pdf
  12. González-Curbelo MÁ, et al. Evolution and applications of the QuEChERS method. Trends Anal Chem. 2015;71:169-185.
  13. Varela-Martinez DA, Gonzalez-Salamo J, Gonzalez-Curbelo MÁ, Hernandez-Borges J. Quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe (QuEChERS) extraction. In: Liquid-phase Extraction. Elsevier; 2020. p. 399-437.
  14. González-Curbelo MÁ. Analysis of organochlorine pesticides in a soil sample by a modified QuEChERS approach using ammonium formate. J Vis Exp. 2023;191:e64901.
  15. Jin Q, et al. Simultaneous determination of six acidic herbicides and metabolites in plant origin matrices by QuEChERS-UPLC-MS/MS. Molecules. 2025;30(4):852.
  16. Zhu L, et al. Establishment and validation of anticoagulant rodenticides in animal samples by HPLC-MS/MS, focusing on evaluating the effect of modified QuEChERS protocol on matrix effect reduction. ACS Omega. 2022;7(21):18146-18158.
  17. do Amaral B, Peralta-Zamora P, Nagata N. Simultaneous multi-residue pesticide analysis in southern Brazilian soil based on chemometric tools and QuEChERS-LC-DAD/FLD method. Environ Sci Pollut Res. 2022;29:39102-39115.
  18. Łozowicka B, et al. The fate of spirotetramat and dissipation metabolites in Apiaceae and Brassicaceae leaf-root and soil system under greenhouse conditions estimated by modified QuEChERS/LC-MS/MS. Sci Total Environ. 2017;603:178-184.
  19. Dong B, Shao X, Lin H, Hu J. Dissipation, residues and risk assessment of metaldehyde and niclosamide ethanolamine in pakchoi after field application. Food Chem. 2017;229:604-609.
  20. Guan J, Li D, Guo Y, Shi S, Yan F. Simultaneous determination of seven pesticide residues in soil samples using ultrasound-assisted dispersive solid-phase extraction combined with UHPLC-MS/MS. Sep Sci Plus. 2018;1(4):296-305.
  21. Kaczyński P, Łozowicka B, Jankowska M, Hrynko I. Rapid determination of acid herbicides in soil by liquid chromatography with tandem mass spectrometric detection based on dispersive solid phase extraction. Talanta. 2016;152:127-136.
  22. NSW Environment Protection Authority. Sampling design part 1 - application: Contaminated land guidelines (EPA 2022P3915). 2022. Available from: https://hdp-au-prod-app-nswepa-yoursay-files.s3.ap-southeast-2.amazonaws.com/9116/6027/3560/22p3915-sampling-design-guidelines-part1.pdf
  23. Eckert D, Sims JT. Recommended soil pH and lime requirement tests. In: Recommended Soil Test Procedures for the Northeastern United States. Cooperative Bulletin No. 493; 2009. p. 19-26.
  24. Schulte EE, Hoskins B. Recommended soil organic matter tests. In: Recommended Soil Test Procedures for the Northeastern United States. 2011. p. 52-60.
  25. Ashworth J, Keyes D, Kirk R, Lessard R. Standard procedure in the hydrometer method for particle size analysis. Commun Soil Sci Plant Anal. 2001;32(5-6):633-642.
  26. González-Curbelo MÁ, Hernández-Borges J, Borges-Miquel TM, Rodríguez-Delgado MÁ. Determination of pesticides and their metabolites in processed cereal samples. Food Addit Contam A. 2012;29(1):104-116.
  27. Varela-Martínez DA, González-Curbelo MÁ, González-Sálamo J, Hernández-Borges J. Determination of 45 pesticides in avocado varieties by the QuEChERS method and gas chromatography-tandem mass spectrometry. J Vis Exp. 2023;202:e66082.
  28. Varela-Martínez DA, González-Curbelo MÁ, González-Sálamo J, Hernández-Borges J. High-throughput analysis of pesticides in minor tropical fruits from Colombia. Food Chem. 2019;280:221-230.
  29. Varela-Martínez DA, González-Curbelo MÁ, González-Sálamo J, Hernández-Borges J. Analysis of pesticides in cherimoya and gulupa minor tropical fruits using AOAC 2007.1 and ammonium formate QuEChERS versions: A comparative study. Microchem J. 2020;157:104950.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Daha fazla makale keşfet

Organofosforlu PestisitlerQuEChERS EkstraksiyonuDispersif Katı Faz EkstraksiyonuMatris EtkileriKo-ekstraktif GidermeAnalit KoruyucularMatrisle Eşleştirilmiş Kalibrasyon
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.