Анализ гербицидов в питьевой воде

27 мая 2020 г.

Статья

С наступлением весны гербициды повсеместно используются на сельскохозяйственных культурах и в общественных местах. В марте 2015 года Международное агентство по изучению рака (IARC) опубликовало отчет, в котором говорилось, что один из таких гербицидов, глифосат, «вероятно, вызывает рак у человека». С тех пор использование этого химического вещества вызывает большие споры. В некоторых странах, в том числе в США, установлены предельные значения для гербицида.

https://s7e5a.scene7.com/is/image/metrohm/markus-spiske-sFydXGrt5OA-unsplash?ts=1657709127754&dpr=off

Канцерогенный или нет?

Глифосат — гербицид широкого спектра действия, используемый во всем мире в сельском хозяйстве. Он также используется для уничтожения сорняков в домашних садах, в общественных и частных зонах для защиты от «растительности», например, рядом с железнодорожными путями.

Глифосат используется в пестицидах с 1970-х годов и ранее считался безвредным. Но Международное агентство по изучению рака (IARC) – специализированное агентство ВОЗ по изучению рака – в отчете, опубликованном в марте 2015 г., обнаружило, что глифосат «вероятно канцерогенен для человека» (группа 2А) [1].

Мнения экспертов разделились. Следует ли повторно одобрять использование глифосата после истечения срока разрешения на продажу в ЕС 30 июня 2016 года? Это связано с тем, что Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) только недавно пришло к противоположному выводу: маловероятно, что глифосат является генотоксичным или представляет канцерогенную угрозу [2]. Сначала разрешение на использование глифосата было продлено на 18 месяцев, но теперь разрешение действительно в ЕС как минимум до конца 2022 года [3].

https://s7e5a.scene7.com/is/image/metrohm/drinking-water-glass?ts=1657709270378&dpr=off

Определение глифосата в питьевой воде

Химические вещества, используемые в сельском хозяйстве, могут просачиваться сквозь землю и попадать в грунтовые воды. Именно поэтому в некоторых странах установлены предельные значения концентрации глифосата в питьевой воде.

Глифосат и его метаболит AMPA (аминометилфосфоновую кислоту) обычно определяют с помощью ВЭЖХ с постколоночной дериватизацией и последующей флуоресцентной детекцией (EPA Method 547) или с помощью ионной хроматографии в сочетании с масс-селективным детектором.

Методология с использованием ИХ

В следующих разделах мы покажем результаты анализа глифосата и AMPA в питьевой воде в низком диапазоне мкг/л с использованием ионной хроматографии (ИХ) с импульсным амперометрическим детектированием. Пределы обнаружения глифосата и AMPA, достигнутые ранее при импульсном амперометрическом обнаружении, составляли около ≥ 50 мкг/л [4].

Учитывая это улучшение с точки зрения чувствительности, описанный метод представляет собой многообещающий подход к скринингу образцов воды и продуктов питания на наличие глифосата и AMPA.

Рисунок 1. Глифосат и AMPA определяли с помощью амперометрической системы ProfIC IC Vario 1.

Оборудование

Все анализы были выполнены с помощью ИХ системы, состоящей из 940 Professional IC Vario ONE с амперометрическим детектором и автоподатчиком 858 Professional Sample Processor (Рисунок 1).

Глифосат и AMPA разделяли на высокопроизводительной колонке для анионов Metrosep Carb 2 – 150/4.0, а затем определяли с помощью flexIPAD (FLEXible Integrated Pulsed Amperometric Detection) с использованием золотого рабочего электрода в качестве режима измерения в амперометрическом детекторе. Профиль потенциальной кривой, полученный за один цикл измерения в режиме flexIPAD, представлен на Рисунке 2.

Опыт

Колонка Metrosep Carb 2 в основном используется для разделения и определения углеводов, сахарных спиртов, спиртов и т.д. Высокая емкость колонки в сочетании с высоким значением pH элюента (~ pH 10) приводит к большой разнице во времени удерживания для АМРА и глифосата. При значении рН 10 все три кислотные группы в части глифосата депротонированы. Это означает, что он частично присутствует в виде трехвалентного аниона, в то время как метаболит AMPA, в котором нет карбоксильной группы, присутствует в виде двухвалентного аниона.

Figure 3. Separation of AMPA and glyphosate: a standard solution containing 10 µg/L of each component in ultrapure water was analyzed.

Результаты

На Рисунке 3 показана хроматограмма определения AMPA и глифосата. Ввод водного стандартного раствора, содержащего по 10 мкг/л каждого из обоих компонентов.

Determination of AMPA and glyphosate in drinking water which was mixed with 2 µg/L of each component.

Рисунок 4. Определение AMPA и глифосата в питьевой воде, смешанной с 2 мкг/л каждого компонента.

Пределы обнаружения для обоих компонентов определялись с использованием отношения сигнал/шум (С/Ш), т.е. отношения высоты пика к фоновому шуму. На пределе обнаружения отношение сигнал/шум равен 3; при меньших значениях безопасное обнаружение невозможно. Предел обнаружения, установленный для AMPA, был значительно ниже 1 мкг/л, тогда как предел обнаружения для глифосата составлял приблизительно 1 мкг/л.

На Рисунке 4 показана хроматограмма образца питьевой воды, смешанного с 2 мкг/л глифосата и AMPA.

Заключение

Впервые глифосат и его первичный метаболит AMPA были определены в питьевой воде в низком диапазоне мкг/л с помощью ионной хроматографии с импульсным амперометрическим детектированием (flexIPAD). Это представляет надежный и — по сравнению с ВЭЖХ с масс-селективным детектором — бюджетный метод определения содержания глифосата и АМФК в воде и пищевых продуктах. При пределе обнаружения примерно 1 мкг/л соблюдение предельных значений для глифосата можно проверить в США, Канаде и Австралии.