РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ, Аналіз пестицидів сучасного асортименту в зернових колосових культурах - Екотоксикологічне обгрунтування застосування пестицидів при вирощуванні зернових колосових в Лісостепу та Степу України

Аналіз пестицидів сучасного асортименту в зернових колосових культурах

Розробка нових та вдосконалення відомих методів аналізу пестицидів в рослинах, грунті, воді - складне завдання, пов'язане зі значними матеріальними витратами та довготривалими експериментальними дослідженнями. Методи якісного та кількісного визначення пестицидів зумовлюються їх фізико-хімічними властивостями та особливостями досліджуваних об'єктів (матриць).

За результатами проведених досліджень встановлено, що властивості сполук характеризуються їх полярністю за величиною дипольного моменту (), який є функцією електронної структури молекули. Пестициди одного класу органічних сполук можуть відрізнятися за величиною в залежності від молекулярної конфігурації та наявності різних електронегативних атомів, що істотно впливає на температуру плавлення, кипіння, розчинність та інші властивості, а також на токсичність сполук та механізм їх дії. І навпаки, пестициди різних класів органічних сполук із близькими значеннями дипольних моментів мають схожі властивості. Тому, за величиною дипольних моментів пестициди розділено на три групи : неполярні з дипольним моментом від 0 до 2 Дебай (1 Дебай (Д) = 4,8 . 10-18 ел.- ст. од. см), малополярні з > 2 - 6 та полярні з більше 6 Д.

Слід сказати, що для порівняння полярності сполук треба визначати їх дипольні моменти в однакових умовах. Для цього використано метод тонкошарової хроматографії. Сучасний асортимент інсектицидів та фунгіцидів, що застосовувався на посівах зернових колосових, включає сполуки різних класів: синтетичні піретроїди, триазоли, фосфорорганічні сполуки. За результатами досліджень (табл.1) - це переважно малополярні сполуки. До неполярних відносяться інсектициди з класу піретроїдів. За величинами дипольних моментів вибрано оптимальні умови визначення різнополярних пестицидів та їх суміші, а також розроблено алгоритм систематичного аналізу їх в рослинах, зерні озимої пшениці та ярого ячменю. За алгоритмом (рис.1), першим блоком якого є розподіл об'єктів, що досліджуються, на дві групи за вмістом жирів та жироподібних речовин : рослини відносяться до другої групи, а зерно - до першої. Другим блоком є розподіл пестицидів за величиною дипольних моментів молекул діючих речовин. Третій блок - це вилучення пестицидів із зразка, що аналізується. Рідинна екстракція залишається основним методом вилучення пестицидів із матриць, що аналізуються. Процеси екстракції тісно пов'язані з розчинністю сполук. При виборі екстрагенту для вилучення пестицидів доцільним є розділення розчинників також на дві групи.

Таблиця 1 - Дипольні моменти пестицидів, що застосовуються при вирощуванні озимої пшениці та ярого ячменю

Препарат

(призначення)

Діюча речовина

(клас органічних сполук)

Емпірична формула

+0,05, Дебай

Неполярні ( 0 - 2 Д )

Бульдок (І)

Бета-цифлутрин (піретроїд)

С12Н18С12NO3

1,13

Ципі, Нурел Д (І)

Циперметрин (піретроїд )

С22Н19NCl2O3

1,35

Малополярні ( > 2 - 6 Д )

Фундазол, Бенлат (Ф)

Беноміл (бензимідазол)

С14Н18NO3

2,65

Тілт, Альто Супер (Ф)

Пропіконазол (триазол )

С15Н17N3Cl2O2

2,74

Стомп ( Г )

Пендиметалін (2,6 динітроанілін)

С13 Н19О4N3

2,79

Рекс Т, Рекс С (Ф)

Епоксиконазол (триазол )

С17Н13СlFN3O

3,46

Рекс Дуо (Ф)

Епоксиконазол (триазол )

Тіофанат - метил

(гетероциклічна сполука)

С17Н13СlFN3O

С12Н14О4N4S2
    3,46 4,78

Абакус (Ф)

Епоксиконазол (триазол )

Піраклостробін (стробілурин)

С17Н13СlFN3O

C19H18ClN3O4
    3,46 2,70

Віал (П)

Тіабендазол (бензимідазол)

Диніконазол (триазол)

С10Н7N3S

C15H17Cl2N3O
    5,71 2,88

Преміс, Реал (П)

Тритіконазол (триазол )

C17H20ClN3O

5,55

Бі-58 новий (І)

Диметоат (дитіофосфат)

С5 Н12NO3PS2

5,70

Феразим, Колфуго Супер (Ф)

Карбендазим (бензимідазол)

С9 Н9N9O2

5,77

Примітка. І - інсектицид, Ф - фунгіцид, Г - гербіцид, П - протруйник.

За правилом "подібне у подібному" найкращим екстрагентом буде той, значення діелектричної проникності якого близьке до значення дипольного моменту сполуки. Неполярні пестициди добре розчиняються в неполярних органічних розчинниках ( 0,1%): гексані, гептані, циклогексані, діоксані, бензолі, толуолі та інших з 3; менш розчинні - в малополярних розчинниках: діетиловому ефірі, хлороформі, етилацетаті, хлористому метилені та інших з 3 20; практично нерозчинні - у воді (10-4 - 10-6 %). Зі збільшенням полярності пестицидів збільшується розчинність їх у полярних розчинниках з 20 : ацетоні, етанолі, воді, кислоті (III блок). Щоб підібрати оптимальний варіант очистки екстракту, необхідно враховувати здатність екстрагенту вилучати коекстрактивні речовини матриць (IV блок). Очистку екстрактів проводили фізико - хімічними методами: хроматографія на колонці, в тонкому шарі адсорбенту та перерозподіл між двома розчинниками, що не змішуються. П'ятий блок алгоритму - це ідентифікація та кількісне визначення. Для цього використовували методи тонкошарової, як варіант рідинної, та газорідинної хроматографії. Наприклад, в одному з варіантів захисту озимої пшениці та ярого ячменю від шкідливих організмів застосовують:

I Об'єкт (матриця)

Розподіл за вмістом жиру та жироподібних сполук

Зерно

Зелена маса

II Пестицид

Класифікація за полярністю

Визначення дипольного моменту (М, Дебай)

Неполярні

М 0 - 2

Малополярні

2 < м - 6

ІІІ Екстракція

Вибір екстрагенту за діелектричною проникністю (Е)

Е < 3

Е 3

ІV Очистка екстрактів

Вибір варіанту очистки

ТШХ, сірчаною кислотою,

Перерозподіл рідина-рідина

ТШХ, на колонках з адсорбентом,

Перерозподіл рідина-рідина

V Якісне та кількісне визначення

Вибір методу аналізу

ТШХ, ГРХ

ТШХ, ГРХ

Рис. 1. Алгоритм систематичного аналізу пестицидів в зернових колосових культурах

Протруйник Преміс 200 к. е. (тритіконазол, 200 г/л) проти твердої, летючої сажки, плямистості листя, кореневої гнилі, септоріозу з н. в. 0,2 л/т;

Гербіцид Стомп 330 к. е. (пендиметалін, 330 г/л) проти однорічних злакових та дводольних бур'янів у фазу кущіння з н. в. 0,3 л/га;

Фунгіцид Рекс Т, 12,5% к. е. (епоксиконазол, 125 г/л) проти листкових хвороб: борошнистої роси, септоріозу та інших плямистостей (сітчаста, темно-бура), іржі (бура, стеблова, карликова) у фазу виходу в трубку з н. в. 0,75 л/га;

Фунгіцид Рекс Дуо, 49,7% к. с. (епоксиконазол 187г/л + тіофанат-метил, 310г/л) проти комплексу хвороб колосу (септоріоз, фузаріоз, гельмінтоспоріоз) у фазу колосіння з н. в. 0,6 л/га;

Інсектицид Бі-58 новий, 40% к. е. (диметоат 400 г/л) проти клопа черепашки, п'явиць, злакових мух, попелиць, трипсів у фазу виходу в трубку з н. в.1,0-1,2 л/га.

За алгоритмом вилучення пестицидів із досліджуваного зразка (рослини, зерно) проводять 50% водним ацетоном, очистку від коекстрактивних речовин - способом перерозподілу в гексан або хлороформ та подальшого розділення суміші в тонкому шарі адсорбенту в рухомій фазі гексан-ацетон у співвідношенні 3:2 (е = 9,65) при 20 0С. Величина Rf диметоату, тритіконазолу, тіофанат - метилу, епоксиконазолу та пендиметаліну відповідно дорівнює 0,38; 0,40; 0,44; 0,58; 0,65. Адсорбент із кожної зони переносять скальпелем у пробірки, доливають 1 мл гексану, струшують 5-10 хвилин і залишають ще на 30 хвилин, щоб адсорбент осів на дно пробірок. Потім аліквоту (2- 5 мкл) вносять у колонку хроматографу.

Умови визначення:

Хроматограф Perkin Elmer - 8410 з азотно-фосфорним детектором (NPD). Колонка скляна 2 м 3 мм, носій - хромосорб W (0,16-0,20 мм) з нерухомою фазою 1,5% OV-17 + 1,95% OV-210. Температура (0С) колонки -230, випаровувача - 250, детектора - 250. За цих умов час утримання тритіконазолу - 2,0; диметоату - 1,9; епоксиконазолу - 3,2; пендиметаліну - 3,4 хвилини. пестицид детоксикація зерновий пшениця

Хроматограф "Цвет-106" з детектором постійної швидкості рекомбінації іонів. Колонка скляна 1 м 3 мм, нерухома фаза 5% - SE-30 на хроматоні N-AW-DMCS (0,16-0,20 мм). Швидкість газу-носію (азот) - 60 мл за хвилину. Температура (0С) колонки - 220, випаровувача - 250, детектора - 250. За цих умов час утримання тіофанат-метилу - 2,2 ; тритіконазолу - 4,0; диметоату - 4,8; епоксиконазолу - 6,4; пендиметаліну - 7,25 хвилини.

Таким чином, розроблений алгоритм дозволяє змоделювати методики визначення як окремих пестицидів, так і їх сумішей. Він дає змогу об'єктивно, без зайвих витрат, провести систематичний аналіз різнополярних пестицидів, що застосовуються в технології вирощування зернових колосових культур.

Похожие статьи




РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ, Аналіз пестицидів сучасного асортименту в зернових колосових культурах - Екотоксикологічне обгрунтування застосування пестицидів при вирощуванні зернових колосових в Лісостепу та Степу України

Предыдущая | Следующая