توصيف وتطبيق العينات سلبية لمراقبة المبيدات في المياه

Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Ahrens, L., Daneshvar, A., Lau, A. E., Kreuger, J. Characterization and Application of Passive Samplers for Monitoring of Pesticides in Water. J. Vis. Exp. (114), e54053, doi:10.3791/54053 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

تم معايرة خمسة مختلف العينات سلبية الماء تحت ظروف المختبر لقياس 124 إرث والمبيدات المستخدمة حاليا. وتقدم هذه الدراسة على بروتوكول لإعداد العينات السالبة والمعايرة وطريقة استخراج والتحليل الآلي. تم حساب معدلات أخذ العينات (R S) والسلبي معاملات لفصل الماء عن العينات (K PW) للمطاط السيليكون، القطبي العضوية تكاملية الكيميائية العينات POCIS-A، POCIS-B، SDB-RPS وC 18 قرص. امتصاص المركبات اختيار يعتمد على خصائصها الفيزيائية، أي أظهر مطاط السيليكون لامتصاص أفضل للمركبات أكثر مسعور (سجل لفصل الماء عن الأوكتانول معامل (K OW)> 5.3)، في حين POCIS-A، POCIS-B وSDB- كان القرص RPS أكثر ملاءمة للمركبات المائية (تسجيل K OW <0.70).

Introduction

يتم إدخال المبيدات بشكل مستمر إلى البيئة المائية وقد تشكل خطرا على الكائنات الحية المائية 1. وعادة ما يتم تنفيذ مراقبة المبيدات في البيئة المائية باستخدام أخذ العينات انتزاع، ومع ذلك، فإن هذا الأسلوب أخذ العينات لا يأخذ في الحسبان تماما عن التغيرات الزمنية في تركيزات بسبب التقلبات في تدفق أو العرضية المدخلات (على سبيل المثال، وهطول الأمطار، جنبا إلى جنب تجاوزات الصرف الصحي، والإفراج عن بحيرة الصرف الصحي) 2 3. وبالتالي، لا بد من تحسين لتقدير أفضل للمخاطر البيئية المرتبطة المبيدات طرق الرصد. تتيح أخذ العينات سلبية المراقبة المستمرة على مدى فترة طويلة من الزمن مع الحد الأدنى من البنية التحتية وتركيزات الملوثات منخفضة 4،5.

وقد تبين أن العينات سلبية ليكون أداة قيمة لرصد المياه الجوفية في والمياه العذبة 7-10 ومياه الصرف الصحي 11 و المياه البحرية 12. إلى جانب أغراض الرصد 15، وعلم السموم اختبار 16،17، وكبديل لsediment- والرصد البيولوجي 18. العينات سلبية تتراكم المواد الكيميائية بشكل مستمر من المياه وتوفر الوقت المتوسط ​​المرجح (TWA) تركيزات 14. امتصاص الملوثات يعتمد على معدل أخذ العينات (R S) والسلبي معامل فصل الماء عن العينات (K PW)، والذي يعتمد على تصميم السلبي العينات، المواد العينات، والخصائص الفيزيائية والكيميائية للملوثات، والظروف البيئية (على سبيل المثال، الماء الاضطراب، ودرجة الحرارة) 13،14،19،20.

يهدف فيديو مفصل لإظهار كيفية معايرة وتطبيق العينات السلبية للمبيدات في المياه. وتضمنت الأهداف المحددة ط) لإجراء إعداد والاستخراج والتحليل الآلي ل124 المبيدات الفردية باستخدام خمسة أنواع مختلفة من sampl الدراسي السلبيالمتطلبات البيئية، بما في ذلك المطاط سيليكون، القطبية العضوية تكاملية الكيميائية العينات (POCIS) -A، POCIS-B، SDB-RPS وC 18 القرص، والثاني) لتقييم R S و K PW للمبيدات في دراسة امتصاص المختبر، والثالث) لشرح كيفية اختيار العينات السالبة المناسبة للمجمع الهدف من الفائدة وكيفية حساب تركيزات TWA للالعينات السالبة منها.

المعايير المرجعية والأجهزة العينات السالبة

وتشمل المركبات المستهدفة 124 إرث والمبيدات المستخدمة حاليا بما في ذلك مبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية ومبيدات الفطريات (الجدول 1). وشمل خليط القياسي الداخلي (هو خليط) fenoprop (2،4،5-TP)، كلوثياندين-D ethion وterbuthylazine-D 5. وتشمل المواد الكيميائية المستخدمة أخرى الميثانول (MeOH)، الأسيتونتريل (إيه سي)، والأسيتون (ACE)، ثنائي كلورو ميثان (DCM)، الهكسان الحلقي (CH)، خلات الإيثيل (EA)، وآخرون البتروللها (PE)، 2-بروبانول، 25٪ محلول الأمونيا وحامض الخليك (HAC) وحمض الفورميك (FA). واتسمت خمسة أجهزة أخذ العينات السلبية المختلفة، بما في ذلك المطاط سيليكون، POCIS-A وPOCIS-B، SDB-RPS، وC 18 القرص 1،21.

الجدول 1. معدل أخذ العينات العينات سلبية (R 'S، L يوم -1)، معامل لفصل الماء عن العينات (K' PW، L كجم -1) والمعادلات (المعادلة) المستخدمة لحساب التركيزات في العينات الميدانية للفرد المبيدات أ. (نقلا عن مجلة اللوني A، 1405، لوتز اهرنز Atlasi دانشور، آنا E. لاو، جيني Kreuger، توصيف خمسة أجهزة أخذ العينات السلبية لرصد المبيدات في الماء، 1-11، حقوق الطبع والنشر (2015)، بإذن من السيفير .) 22 يرجى النقر هنا لتحميل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. السلبي عينات تصميم وإعداد

  1. أوراق سيليكون المطاط
    1. قطع ورقة سيليكون المطاط (600 مم × 600 مم، 0.5 مم) في المشارب 2.5 ملم × 600 ملم و 2.5 ملم × 314 ملم استخدام قطع الفولاذ المقاوم للصدأ وربطها باستخدام برشام الفولاذ المقاوم للصدأ أعمى (3.2 ملم × 10 ملم ) بمسدس برشام للحصول على الحجم الإجمالي العينات شريط من 2.5 مم × 914 مم (مساحة = 457 سم المواد الماصة كتلة = 15.6 غرام، وحجم = 22.9 سم 3).
  2. وضع المطاط سيليكون في غرفة استخراج من جهاز سوكسليت. إضافة 50 مل EA في غرفة استخراج وإضافة 250 مل EA وثلاثة أحجار المغلي في 500 مل جولة قارورة زجاجة.
    1. ربط غرفة استخراج مع قارورة زجاجة ومكثف. تنظيف المطاط سيليكون عن طريق استخراج سوكسليت لمدة 96 ساعة على ما يقرب من 80 درجة مئوية، وتجفيفها بعد ذلك تحت غاز النيتروجين لطيف.
  3. إرفاق يتو سيليكون المطاطالمؤسسة العامة لصاحب العينة الفولاذ المقاوم للصدأ العنكبوت عن طريق لف الشريط سيليكون المطاط حول قضبان على حامل (الشكل 1). نعلق كل طرف من طرفي شريط مطاط السيليكون لقضيب على حامل باستخدام العلاقات كابل.

شكل 1
الشكل 1. رسم تخطيطي للمطاط السيليكون. التخطيطي العينات سلبية للمطاط السيليكون تبين الحجز على شريط مطاط السيليكون لالفولاذ المقاوم للصدأ عينة العنكبوت حامل أ) من أعلى وب) عرض الجانب. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. POCIS-A وPOCIS-B
    1. لPOCIS-A، وضع 220 ملغ من HLB الماصة السائبة (مساحة = 1.78 × 10 6 سم 2) بين اثنين من 9.0 سم في 9.0 سم squarالبريد polyethersulfone (PES) الأغشية (الشكل 2).
    2. لPOCIS-B، وضع 220 ملغ من خليط المواد الماصة (أي راتنج الهيدروكسيلية البوليسترين-divinylbenzene (80٪) ومكثف الكربونية فرقت على كوبوليمر الستايرين divinylbenzene (20٪)) (مساحة = 2.82 × 10 6 سم 2) بين اثنين من الأغشية PES (الشكل 2).
    3. ضغط المواد الماصة واثنين PES بين حلقتين الفولاذ المقاوم للصدأ يدويا (Ø الداخلي = 5.4 سم) وثبته على صاحب العينة الفولاذ المقاوم للصدأ (الشكل 2).

الشكل 2
الشكل 2. تخطيطي من الأقراص العينات السالبة. التخطيطي العينات سلبية لPOCIS A، B POCIS، القرص SDB-RPS وC 18 قرص تظهر أ) تجميع العينات السالبة باستخدام حلقات الفولاذ المقاوم للصدأ، polyethersulfone PES) MEMBRAN (وفاق، ومرحلة الاستقبال، وب) تركيب على حامل عينة الفولاذ المقاوم للصدأ. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. SDB-RPS القرص وC 18 قرص
    1. وضع SDB-RPS (مساحة = 35 سم المواد الماصة كتلة = 0.34 غرام، وحجم = 1.7 سم 3) وC 18 أقراص (مساحة = 35 سم المواد الماصة كتلة = 0.58 غرام، وحجم = 1.7 سم 3) بين اثنين من الأغشية PES (الشكل 2). ضغط الأقراص واثنين PES بين حلقتين الفولاذ المقاوم للصدأ يدويا (Ø الداخلي = 5.4 سم) وثبته على صاحب العينة الفولاذ المقاوم للصدأ (الشكل 2).

2. التجارب المختبرية امتصاص

ملاحظة: تم إجراء تجارب امتصاص مختبر لتوصيف كمي لك امتصاصinetics 124 المبيدات الفردية لخمسة أجهزة العينات السالبة مختلفة تحت ظروف خاضعة للرقابة.

  1. إجراء دراسة امتصاص في العبوات الزجاجية المستطيلة (كل ~ 95 L): دبابات 1) مطاط السيليكون = 16)، خزان 2) POCIS-A = 16)، POCIS-B = 16)، وخزان 3 ) زنة-RPS القرص = 16)، C 18 قرص = 16). تعبئة المياه الطبيعية في ثلاث دبابات.
  2. أداء جميع التجارب في درجة حرارة الماء ثابتة (~ 20 درجة مئوية) وفي ظل ظروف مضطربة المياه (~ 10 سم ثانية -1) باستخدام اثنين من مضخات كهربائية تعلق على الجدار على كل جانب. إجراء التجارب في الظلام للحد من تأثير الضوئي.
  3. ارتفاع كل إناء زجاجي مع خليط القياسية المبيدات التي تحتوي على 124 المبيدات باستخدام حقنة زجاجية (ج ≈ 400 نانوغرام L -1 لمبيدات الآفات الفردية في خزان الماء). إخراج العينات سلبية يدويا من الدبابات، في فترات زمنية من 5، 11، 20، و 26 دآيس، لتحديد معدلات أخذ العينات من المبيدات.
  4. مراقبة تركيزات المبيدات في كل خزان من خلال جمع 100 مل عينات من المياه في اليوم 0، 5، 11، 20، 26. وتحليل عينات المياه يتم تنفيذ كما هو موضح في أماكن أخرى 21.
    1. لمراقبة الجودة، وتعريض عينات فارغة لهواء الغرفة لمدة 1 ساعة في اليوم 0 وبعد ذلك تخزين ويعاملهم عينات حقيقية. تخزين جميع مقتطفات فضلا عن 100 مل عينات المياه التي تم جمعها من الدبابات في -18 درجة مئوية حتى مزيد من التحليل.

استخراج 3. عينة

  1. مطاط سيليكون
    1. قبل الاستخراج، وتجفيف شريط مطاط السيليكون تحت تيار من غاز النيتروجين عالية النقاء.
    2. الغاز الطيف اللوني الشامل تحليل (GC-MS)، تنفيذ استخراج الصلبة والسائلة باستخدام استخراج سوكسليت 22.
      1. ضع مطاط السيليكون في جهاز سوكسلت. إضافة 250 مل PE / ACE (50/50، ت / ت) و 3 المراجلالحجارة لينغ في قارورة زجاجة مستديرة.
      2. ارتفاع المطاط سيليكون مع 100 ميكرولتر من هو خليط (ج = 5 نغ مل -1) باستخدام حقنة زجاجية. إضافة 50 مل PE / ACE (50/50، ت / ت) في جهاز سوكسلت. التبديل على سخان وتشغيل استخراج سوكسليت لمدة 19 ساعة ثم إيقاف تشغيل جهاز التدفئة.
      3. تركيز مقتطفات عن طريق التبخر الدوارة تليها النيتروجين لطيف ضربة الى 1 مل. تبادل المذيب إلى CH / ACE (90/10، ت / ت) وذلك بإضافة ثلاث مرات 1 مل CH / ACE (90/10، ت / ت) خلال النيتروجين ضربة الى 1 مل.
    3. لالسائل اللوني، جنبا إلى جنب قياس الطيف الكتلي تحليل (LC-MS / MS)، تنفيذ عملية الاستخلاص باستخدام استخراج سوكسليت 22.
      1. ضع مطاط السيليكون في جهاز سوكسلت. إضافة 250 مل MeOH و 3 الحجارة غليان في قارورة زجاجة مستديرة و 50 مل MeOH في جهاز سوكسلت. ارتفاع المطاط سيليكون مع 100 ميكرولتر من هو خليط (ج = 5 نغ مل -1) باستخدام SYR الزجاجإنجي.
      2. التبديل على سخان وتشغيل استخراج سوكسليت لمدة 19 ساعة ثم إيقاف تشغيل جهاز التدفئة. تركيز مقتطفات عن طريق التبخر الدوارة تليها النيتروجين لطيف ضربة الى 1 مل. تبادل المذيب إلى إيه سي بإضافة 1 مل ACN خلال النيتروجين ضربة الى 1 مل.
  2. POCIS-A وPOCIS-B
    1. فتح العينات POCIS بعناية ونقل المواد الماصة مع الماء عالى النقاء باستخدام القمع في البولي بروبلين فارغة الصلبة مرحلة الاستخراج (SPE) خرطوشة تنظيف مسبقا (6 مل) تحتوي على اثنين من البولي إثيلين (PE) فريتس. تجفيف المواد الماصة التي كتبها فراغ لإزالة المياه. سجل وزن خرطوشة SPE فارغة ومعبأة في السيطرة على وزن المواد الماصة. يرجى ملاحظة أن يتم استخدام خراطيش مختلفة لGC-MS وتحليل LC-MS / MS.
    2. قبل شطف، ارتفاع المواد الماصة مع 100 ميكرولتر من IS خليط (ج = 5 نغ مل -1) باستخدام حقنة زجاجية. أزل POCIS-A وPOCIS-B مواد ماصة باستخدام 5مل EA لمدة 22 GC-MS.
      1. تركيز مقتطفات إلى 1 مل من لطيف النيتروجين ضربة إلى أسفل. تبادل المذيب إلى CH / ACE (90/10، ت / ت) وذلك بإضافة ثلاث مرات 1 مل CH / ACE (90/10، ت / ت) خلال النيتروجين ضربة الى 1 مل.
    3. أزل POCIS-A وPOCIS-B خراطيش باستخدام 1.5 مل MeOH تليها 8 مل DCM / MeOH (80/20، ت / ت) لتحليل LC-MS / MS 22. تركيز مقتطفات إلى 1 مل من لطيف النيتروجين ضربة إلى أسفل. تبادل المذيب إلى إيه سي بإضافة 1 مل ACN خلال النيتروجين ضربة الى 1 مل.
  3. SDB-RPS وC 18 قرص
    1. نقل الأقراص الفردية SDB-RPS وC 18 القرص في كوب زجاجي وتجفيفها تحت غاز النيتروجين. ارتفاع الأقراص مع 100 ميكرولتر من هو خليط (ج = 5 نغ مل -1) باستخدام حقنة زجاجية ويصوتن لهم مرتين في كوب زجاجي في درجة حرارة الغرفة، لأول مرة مع 5 مل من EA لمدة 10 دقيقة ثم مع 3 مل من EA لمدة 10 دقيقة.
    2. نقل بومقتطفات عشر إلى أنبوب زجاجي واحد، والتركيز عليها إلى 2 مل من ضربة النيتروجين لطيف إلى أسفل، وتقسيمها إلى قسمين 1 مل الكسور (للGC-MS وتحليل LC-MS / MS، على التوالي).
    3. تركيز مقتطفات إلى 0.5 مل من لطيف النيتروجين ضربة إلى أسفل وتبادل المذيب إلى CH / ACE (90/10، ت / ت) لتحليل GC-MS 22. تركيز مقتطفات إلى 0.5 مل من لطيف النيتروجين ضربة إلى أسفل وتبادل المذيب إلى إيه سي للتحليل LC-MS / MS 22.

4. عينات المياه

  1. ارتفاع 20 مل عينة المياه مع 100 ميكرولتر من هو خليط (ج = 5 نغ مل -1) باستخدام حقنة زجاجية، إضافة 3 مل من DCM، دوامة لمدة 3 دقائق، وصب في فاصل مرحلة لتحليل GC-MS 22.
    1. بعد يتم فصل المرحلتين، ترشح مرحلة DCM في أنبوبة زجاجية. كرر استخراج باستخدام 3 مل • قرار مجلس الوزراء، وشطف أنبوب مع 2 مل DCM. وأخيرا، والتركيز على مقتطفات إلى 0.5 مل من لطيف النيتروجين ضربة إلى أسفل وحجز النقدجنرال الكتريك المذيب إلى CH / ACE (90/10، ت / ت).
  2. تحليل عينات المياه باستخدام حقن كمية كبيرة، على غرار الطريقة الموصوفة في مواضع أخرى من LC-MS / MS 21.

5. التحليل الآلي

  1. تحليل GC-MS
    1. إجراء تحليل أساسي من مقتطفات CH / ACE باستخدام أنظمة GC-MS في التأين الإلكترون (EI) ووضع الكيميائية التأين السلبي (NCI)، على التوالي 22.
    2. للأسلوب GC-MS باستخدام EI، وضخ aliquots من 1 ميكرولتر مع طريقة الحقن splitless على عمود HP-5MS واجهة المستخدم (30 م، 0.25 مم القطر الداخلي، 0.25 ميكرون فيلم).
    3. لGC-MS طريقة استخدام CI، وضخ aliquots من 3 ميكرولتر على عمود HP-5MS واجهة المستخدم (30 م، 0.25 مم القطر الداخلي، 0.25 ميكرون فيلم).
  2. تحليل HPLC-MS / MS
    1. تفاعل إجراء تحليل أساسي من إيه سي مقتطفات باستخدام HPLC-MS / MS مع مصدر تأين بالإرذاذ الإلكتروني في السالب ((-) ESI) وإيجابي أيون مقصيدة ((+) ESI) 22.
    2. ل(+) ESI، وتمييع 100 ميكرولتر من إيه سي مقتطفات مع 900 ميكرولتر الماء عالى النقاء تعديلها لدرجة الحموضة 5 باستخدام كرة القدم.
    3. ل(-) ESI، وتمييع 100 ميكرولتر من إيه سي المستخلصات مع 900 حل ميكرولتر من 1٪ اتحاد كرة القدم في الماء عالى النقاء.
    4. ل(+) ESI، استخدم التدرج ثنائي يتكون من 2-بروبانول / الميثانول / 10 ملي فورمات الأمونيوم (6/2/92، ت / ت / ت) وMeOH بمعدل تدفق 0.3 مل دقيقة -1.
    5. ل(-) ESI، استخدم التدرج ثنائي يتكون من إيه سي / عالى النقاء المياه 0.1٪ HAC وإيه سي + 0.1٪ HAC بمعدل تدفق 0.3 مل دقيقة -1.
    6. حقن جميع العينات باستخدام حقن كمية كبيرة من 500 ميكرولتر باستخدام عمودين على الانترنت SPE (سواء 20 × 2 مم الهوية و20-25 ميكرومتر حجم الجسيمات)، والعمود التحليلي (C 18، 100 × 3 مم، 3.5 ميكرون) 21.

6. نظرية على أخذ العينات سلبية

ملاحظة: الملف الشخصي امتصاص المادة الكيميائية إلى جامعة المدينة العالمية العينات سلبيةينقسم م (PSM) إلى ثلاثة أقسام: خطي، منحني الأضلاع والتوازن (الشكل 3).

الشكل (3)
الرقم 3. السلبي منحنى العينات امتصاص. أ) و C) منحنى الامتصاص عن المبلغ المتراكم من أسيتامبريد ودايميثويت، على التوالي، في العينات سلبية (N ر) في نانوغرام المطلق، و B) وD) تركيز خزان مياه من أسيتامبريد ودايميثويت، على التوالي، في نانوغرام L - 1. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. حساب حجم المياه أي ما يعادل (V مكافئ L) لالعينات السالبة بقسمة المبلغ المتراكم من المركبات المستهدفة في العينات السالبة بعد أيام طن من التعرض (N ث، نغ L -1).
    المعادلة 1 (1)
  2. اشتقاق معدل أخذ العينات (R L يوم -1) من مرحلة امتصاص خطية من الشخصية امتصاص، من خلال اتخاذ المنحدر من الخامس مكافئ مقابل وقت التطبيق.
  3. حساب K PW (كلغ L -1) لمبيدات الآفات الفردية باستخدام المعادلة. 2.
    المعادلة 2 (2)
    حيث م ع هي كتلة المواد الماصة في العينات (نانوغرام).
  4. في مرحلة امتصاص الخطية، وحساب تركيز TWA الحليلة في المياه التي يحصل عليها في العينات السالبة TWA، نانوغرام L -1) باستخدام المعادلة. 3.
    المعادلة 3 (3)
    حيث R S هو سامعدل mpling (L يوم -1)، و t هو الوقت نشر (أيام).
  5. في المرحلة المنحنية، وحساب ج TWA باستخدام المعادلة. 4.
    المعادلة 4 (4)
  6. في مرحلة التوازن، وحساب ج TWA باستخدام المعادلة. 5.
    المعادلة 5 (5)

7. تحليل البيانات الإحصائية

  1. اختبار التوزيع غير العادي للبيانات باستخدام اختبار شابيرو-ويلك 23. استخدام غير حدودي سبيرمان ارتباط رتبة لK PW وR S مقابل الخصائص الفيزيائية للمبيدات المختبرة (رو سبيرمان تتراوح بين -1 و 1) 24.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وتمت مقارنة خمس تقنيات العينات السالبة مختلفة لاستيعاب 124 إرث والمبيدات المستخدمة حاليا بما في ذلك المطاط سيليكون (الشكل 1)، وPOCIS A، B POCIS، SDB-RPS وC 18 القرص (الشكل 2). تم تحسين أداء طريقة استخراج والتحليل الآلي. نتائج التجارب المعملية امتصاص يمكن استخدامها لحساب R 'S وسجل K' القيم PW (الجدول 1) استنادا إلى بيان امتصاص لمبيدات الآفات الفردية (الشكل 3). وأظهرت النتائج أن مطاط السيليكون هو أكثر ملاءمة للمركبات مسعور (سجل لفصل الماء عن الأوكتانول معامل (K 'النساجون الشرقيون)> 5.3)، في حين أن مركبات أكثر القطبية (سجل K' OW <0.70) أخذت أفضل من قبل POCIS A، POCIS B وزنة-RPS القرص (الشكل 4). R 'S -1)، K 'PW (L كجم -1) والمعادلات (المعادلة) يمكن استخدامها لحساب التركيزات في العينات الميدانية لمبيدات الآفات الفردية (الجدول 1) 22.

الشكل (4)
الشكل 4. K OW مقابل نوع العينات سلبية. بوكس الشارب-قطع اراضي للمبيدات الفردية تناولها من قبل مطاط السيليكون = 86)، القطبية العضوية تكاملية الكيميائية العينات (POCIS) -A = 106)، POCIS-B = 110)، القرص SDB-RPS = 65)، وC 18 قرص = 54) فيما يتعلق بها معامل لفصل الماء عن الأوكتانول (K OW). أدرجت المبيدات إلا إذا كان تركيز المبيد يعني في العينات السالبة كان أكبر من 0.1٪ بالمقارنة مع متوسط ​​المؤسسة العامة: مذكرةتركيز sticide في الماء. (بتصرف من مجلة اللوني A، 1405، لوتز اهرنز Atlasi دانشور، آنا E. لاو، جيني Kreuger، توصيف خمسة أجهزة أخذ العينات السلبية لرصد المبيدات في الماء، 1-11، حقوق الطبع والنشر (2015)، بإذن من السيفير .) 22 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

لمراقبة الجودة، وإجراءات موحدة، والفراغات المختبر، تم فحص حدود الكشف (اللد)، المبالغ المستردة، والتكرار 23. تم الكشف عن عدد قليل من المبيدات في عينات فارغة في مستويات تركيز منخفضة. وضعت LODs حيث بلغت قيمة أدنى نقطة على منحنى المعايرة التي تلبي معايير إشارة إلى نسبة الضوضاء 3. وكان متوسط ​​LODs 8.0 خريج المطلقة حقن على عمود للمطاط السيليكون، 1.7 خريج المطلق لPOCIS-A، 1.6 خريج المطلق لPOCIS-B، 3.0 خريج المطلق للقرص SDB-RPS، و 1.6 خريج المطلق لC 18 قرص. تم تصحيح جميع التركيزات التي ارتفعت حجم هو خليط. متوسط ​​المبالغ المستردة طريقة تقوم على عينات سلبية ارتفعت من المبيدات الأم = 3) كانت 68٪، 110٪، 92٪، 89٪ و 70٪ للمطاط السيليكون، POCIS-A، POCIS-B، القرص SDB-RPS وC 18 القرص، على التوالي. متوسط ​​التكرار لمبيدات الآفات الفردية = 10) كانت 19٪، 20٪، 16٪، 33٪ و 36٪ لفرك سيليكوننوفمبر، POCIS-A، POCIS-B، SDB-RPS القرص وC 18 القرص، على التوالي.

وكان معظم المبيدات منحنى قصيرة الخطي امتصاص (5-10 أيام) ومعايرتها بعد 26 يوما، أي 89 من 124 مطاط السيليكون، 97 من 124 POCIS-A، 99 من 124 POCIS-B، 32 من 124 القرص SDB-RPS و 36 من 124 C 18 قرص. لذلك، بالنسبة لمعظم المبيدات سجل K 'PW يمكن حساب (الجدول 1). إذا لم المبيدات تتوازن، "كان من المفترض PW لتكون أعلى من حساب تسجيل الدخول ك" سجل K PW للمرحلة موازنة. وكان متوسط ​​R 'S (L يوم -1) 0.86 للمطاط السيليكون، 0.22 لPOCIS-B، 0.18 لPOCIS-A، 0.05 القرص SDB-RPS و 0.02 للC 18 قرص. S عالية R 'للمطاط السيليكون يمكن تفسير الكتلة أعلى الماصة ع) من مطاط السيليكون ع ع = 0،22-0،58 ز). متوسط ​​تسجيل K PW (L كجم -1) كانت 4.78 لPOCIS-B، 4.56 لPOCIS-A، 3.17 القرص SDB-RPS، 3.14 للمطاط السيليكون و2.71 لC 18 قرص. ويمكن تفسير الاختلافات التي كتبها مساحات مختلفة ع) التي كانت أعلى للPOCIS-A وPOCIS-B ف = 1.78 × 10 6 سم 2 و 2.82 × 10 6 سم 2 على التوالي) مقارنة مع مطاط السيليكون ف = 457 سم 2)، SDB-RPS القرص وC 18 قرص ع = 35 سم 2 على حد سواء). من المهم أن نلاحظ أن R 'S يمكن أن تختلف بين أساليب المعايرة المختلفة ونوع من العينات السالبة، وبالتالي هناك حاجة لتحديد بروتوكولات موحدة لإجراءات المعايرة 25.

وقد أجريت هذه الدراسة باستخدام depl ثابتةetion الذي لديه ميزة أن يكون بسيطة مجموعة المتابعة مع العديد من مكررات لكن نضوب تركيز على مر الزمن تحتاج إلى النظر فيها. يجب أن يتم تنفيذ دراسات امتصاص المستقبلية باستخدام الدبابات التعرض للتدفق من خلال مع تركيزات تعرض ثابتة أو في الموقع في ظل ظروف الانتشار الميداني واقعية 19. تم استخدام المياه الطبيعية في تجارب مختبر المعايرة، ومع ذلك، فإن DOC يمكن أن يكون لها تأثير على تحديد معدلات أخذ العينات. 19 وعلاوة على ذلك، فإن استخدام مركبات الأداء والأدب (الهلال الأحمر الفلسطيني)، والتي ارتفعت إلى العينات سلبية قبل النشر، يمكن أن تستخدم لحساب معدلات الإقبال في الموقع والسماح للتقديرات أكثر دقة من تركيزات TWA 26

أظهر سجل K PW من مطاط السيليكون وC 18 قرص ارتباط إيجابي كبير مع سجل K OW (رو سبيرمان = 0.53 و 0.48 على التوالي؛ ف <0.0001).للحصول على قيم S سجل تم العثور على وجود علاقة إيجابية هامة فقط بين السجل R S وسجل K OW من المطاط سيليكون (رو سبيرمان = 0.56، ف <0.0001). بشكل عام، وقد تبين أن K OW أن تكون معلمة جيدة للتنبؤ ملاءمة العينات السالبة للمركبات مستهدفة محددة 14،27. وقد تم التحقيق مجموعة متنوعة من المبيدات المختلفة في هذه الدراسة مع سجل K OW تتراوح ما بين -2.6 إلى 7.0. بشكل عام، كانت خمس عينات سلبية اختبار قادرة على تتراكم المبيدات مع مجموعة واسعة من مختلف K OW للمطاط السيليكون (K OW = 0،70 حتي 7،0)، POCIS ألف (-1.9 - 5.3)، POCIS ب (-1.9 - 5.2) ، SDB-RPS القرص (-1.2 - 4.7) وC 18 قرص (1،3-5،3) (الشكل 4). وأظهرت النتائج التي توصلنا إليها مطاط السيليكون هو أكثر ملاءمة للمركبات مسعور (تسجيل K OW> 5.3)، في حينالمزيد من المركبات القطبية (تسجيل K OW <0.70) أخذت أفضل من قبل POCIS A، B POCIS والقرص SDB-RPS (الشكل 4).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Methanol Merck Millipore 1.06035.2500
Acetonitrile Merck Millipore 1.00029.2500 
Acetone Merck Millipore 1.00012.2500
2-propanol Merck Millipore 1.00272.2500
Dichloromethane Merck Millipore 1.06054.2500
Ammoniak Merck Millipore 1.05428.1000 Purity 25%
Formic acid Sigma-Aldrich 94318-50ML-F Purity ~98%
Ethyl acetate  Sigma-Aldrich 31063-2.5L for pesticide residue analysis
Petroleum ether  Sigma-Aldrich 34491-4X2.5L for pesticide residue analysis
Acetic acid  Sigma-Aldrich 320099-500ML Purity ≥99.7%
Cyclohexane  Fisher Chemicals C/8933/17 for residue analysis
Empty polypropylene SPE Tube with PE frits, 20 μm porosity, volume 6 ml Supelco 57026
Empore SPE Disks, C18, diam. 47 mm Supelco 66883-U Passive sampler
Empore SPE Disks, SDB-RPS (Reversed-Phase Sulfonate), diam. 47 mm Supelco 66886-U  Passive sampler
POCIS-A  EST POCIS-HLB Passive sampler
POCIS-B EST POCIS-Pesticide  Passive sampler
Polyethersulfone (PES) membranes EST PES
Silicone rubber sheet Altec 03-65-4516 Passive sampler
Agilent 5975C Agilent Technologies 5975C GC-MS
HP-5MS UI J&W Scientific HP-5MS Analytical column for GC-MS
Agilent 6460 Agilent Technologies 6460 HPLC-MS/MS
Strata C18–E, 20 x 2 mm id and 20–25 μm particle size Phenomenex Strata C18–E Online SPE column for LC-MS/MS
Strata X, 20 x 2 mm id and 20–25 μm particle size Phenomenex Strata X Online SPE column for LC-MS/MS
Zorbax Eclipse Plus C18 Agilent Technologies Zorbax Eclipse Plus C18 Analytical column for LC-MS/MS
Isolute phase separator, 25 ml Biotage 120-1907-E
Stainless steel blind rivet, 3.2x10 mm Ejot & Avdel 951222

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rodney, S. I., Teed, R. S., Moore, D. R. J. Estimating the toxicity of pesticide mixtures to aquatic organisms: A review. Hum. Ecol. Risk Assess. 19, (6), 1557-1575 (2013).
  2. Kreuger, J. Pesticides in stream water within an agricultural catchment in southern Sweden, 1990-1996. Sci. Total Environ. 216, (3), 227-251 (1998).
  3. Carlson, J. C., Challis, J. K., Hanson, M. L., Wong, C. S. Stability of pharmaceuticals and other polar organic compounds stored on polar organic chemical integrative samplers and solid-phase extraction cartridges. Environ. Toxicol. Chem. 32, (2), 337-344 (2013).
  4. Alvarez, D. A., et al. Development of a passive, in situ, integrative sampler for hydrophilic organic contaminants in aquatic environments. Environ. Toxicol. Chem. 23, (7), 1640-1648 (2004).
  5. Vrana, B., et al. Passive sampling: An effective method for monitoring seasonal and spatial variability of dissolved hydrophobic organic contaminants and metals in the Danube river. Environ. Pollut. 184, 101-112 (2014).
  6. Dougherty, J. A., Swarzenski, P. W., Dinicola, R. S., Reinhard, M. Occurrence of herbicides and pharmaceutical and personal care products in surface water and groundwater around Liberty Bay, Puget Sound, Washington. J. Environ. Qual. 39, (4), 1173-1180 (2010).
  7. Muñoz, I., Martìnez Bueno, M. J., Agüera, A., Fernández-Alba, A. R. Environmental and human health risk assessment of organic micro-pollutants occurring in a Spanish marine fish farm. Environ. Pollut. 158, (5), 1809-1816 (2010).
  8. Wille, K., et al. Rapid quantification of pharmaceuticals and pesticides in passive samplers using ultra high performance liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1218, (51), 9162-9173 (2011).
  9. Poulier, G., et al. Estimates of pesticide concentrations and fluxes in two rivers of an extensive French multi-agricultural watershed: application of the passive sampling strategy. Environ. Sci. Pollut. Res. 22, (11), 8044-8057 (2015).
  10. Moschet, C., Vermeirssen, E. L. M., Singer, H., Stamm, C., Hollender, J. Evaluation of in-situ calibration of chemcatcher passive samplers for 322 micropollutants in agricultural and urban affected rivers. Water Res. 71, 306-317 (2015).
  11. Petty, J. D., et al. An approach for assessment of water quality using semipermeable membrane devices (SPMDs) and bioindicator tests. Chemosphere. 41, (3), 311-321 (2000).
  12. Metcalfe, C. D., et al. Contaminants in the coastal karst aquifer system along the Caribbean coast of the Yucatan Peninsula, Mexico. Environ. Pollut. 159, (4), 991-997 (2011).
  13. Allan, I. J., et al. Field performance of seven passive sampling devices for monitoring of hydrophobic substances. Environ. Sci. Technol. 43, (14), 5383-5390 (2009).
  14. Vrana, B., et al. Passive sampling techniques for monitoring pollutants in water. TrAC - Trend. Anal. Chem. 24, (10), 845-868 (2005).
  15. Allan, I. J., Harman, C., Ranneklev, S. B., Thomas, K. V., Grung, M. Passive sampling for target and nontarget analyses of moderately polar and nonpolar substances in water. Environ. Toxicol. Chem. 32, (8), 1718-1726 (2013).
  16. Escher, B. I., et al. Evaluation of contaminant removal of reverse osmosis and advanced oxidation in full-scale operation by combining passive sampling with chemical analysis and bioanalytical tools. Environ. Sci. Technol. 45, 5387-5394 (2011).
  17. Pesce, S., Morin, S., Lissalde, S., Montuelle, B., Mazzella, N. Combining polar organic chemical integrative samplers (POCIS) with toxicity testing to evaluate pesticide mixture effects on natural phototrophic biofilms. Environ. Pollut. 159, (3), 735-741 (2011).
  18. Booij, K., Smedes, F., Van Weerlee, E. M., Honkoop, P. J. C. Environmental monitoring of hydrophobic organic contaminants: The case of mussels versus semipermeable membrane devices. Environ. Sci. Technol. 40, (12), 3893-3900 (2006).
  19. Harman, C., Allan, I. J., Vermeirssen, E. L. M. Calibration and use of the polar organic chemical integrative sampler-a critical review. Environ. Toxicol. Chem. 31, (12), 2724-2738 (2012).
  20. Jonker, M. T. O., Der Heijden, S. A. V. an, Kotte, M., Smedes, F. Quantifying the effects of temperature and salinity on partitioning of hydrophobic organic chemicals to silicone rubber passive samplers. Environ. Sci. Technol. 49, (11), 6791-6799 (2015).
  21. Jansson, C., Kreuger, J. Multiresidue analysis of 95 pesticides at low nanogram/liter levels in surface waters using online preconcentration and high performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry. J. AOAC Int. 93, (6), 1732-1747 (2010).
  22. Ahrens, L., Daneshvar, A., Lau, A. E., Kreuger, J. Characterization of five passive sampling devices for monitoring of pesticides in water. J. Chromatogr. A. 1405, 1-11 (2015).
  23. Royston, P. Approximating the Shapiro-Wilk W-test for non-normality. Stat. Comput. 2, (3), 117-119 (1992).
  24. Gauthier, T. D. Detecting trends using Spearman's rank correlation coefficient. Environ. Forensics. 2, (4), 359-362 (2001).
  25. Morin, N., Miège, C., Coquery, M., Randon, J. Chemical calibration, performance, validation and applications of the polar organic chemical integrative sampler (POCIS) in aquatic environments. TrAC - Trend. Anal. Chem. 36, 144-175 (2012).
  26. Water Quality - Sampling - Part 23: Guidance on Passive Sampling in Surface Waters. ISO 5667-23:2011. (2011).
  27. Morin, N., Camilleri, J., Cren-Olivé, C., Coquery, M., Miège, C. Determination of uptake kinetics and sampling rates for 56 organic micropollutants using "pharmaceutical" POCIS. Talanta. 109, 61-73 (2013).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics