stanovení pesticidů v půdě

Stanovení pesticidů (s-triazinů) v půdě plynovou chromatografií po extrakci
vzorku půdy; srovnání Soxhletovy extrakce a tlakem akcelerované extrakce pro
stanovení pesticidů v půdě
Úkol
Proveďte stanovení s-triazinových pesticidů ve vzorku půdy pomocí plynové chromatografie.
Srovnejte účinnost dvou extrakční postupů – Soxhletovy extrakce a tlakem akcelerované extrakce.
Teoretický úvod
Často užívaná skupina herbicidů (pesticidy, které jsou užívány pro ničení rostlinných škůdců)
jsou odvozeny od s-triazinů. Používání pesticidů má negativní účinek na složky životního
prostředí, ale přeneseně i na člověka. Pesticidy, které se aplikují do půdy se pak dostávají i do
podzemní a povrchové vody a dostávají se také do pěstovaných kulturních rostlin. Tímto způsobem
se mohou dostat i do potravinového řetězce člověka. Navíc i jejich degradační produkty mohou
negativně působit na složky životního prostředí a také na člověka.
S-triaziny jsou deriváty odvozeny od základní aromatické struktury s-triazinu. Mezi nejčastěji
užívané triazinové pesticidy patří atrazin, prometryn, prometon, terbutrin, symazin. Jejich struktury
jsou uvedeny na následujícím obrázku.
Obrázek 1: Struktury nejčastěji užívaných s-triazinových pesticidů
Plynová chromatografie (GC) je jedna z často užívaných instrumentálních metod, které se
využívají pro stanovení s-triazinových pesticidů. Zde se využívá selektivního detektoru NPD, který
je citlivý a zároveň selektivní pro látky, které ve své struktuře obsahují atom dusíku nebo
fosforu. Pro stanovení s-triazinových pesticidů je možné používat i další instrumentální analytické
techniky např. kapalinová chromatografie, kapilární elektroforézu s UV-VIS detektorem nebo ve
spojení s MS.
Pro stanovení reziduí s-triazinových pesticidů v půdě je nutné provést jejich extrakci a
zakoncentrování ze vzorku půdy. K tomuto účulu byla vypracována celá řada extrakčních postupů
založených na extrakci půdy do kapaliny (vytřepávání, soxhletova extrakce, vyluhování, tlakem

akcelerovaná extrakce) nebo do superkritické tekutiny (superkritická fluidní extrakce).
Princip Soxhletovy extrakce je uváděn v mnoha učebnicích a proto zde bude uveden pouze princip
tlakem akcelerované extrakce (pressurized solvent extraction PSE; accelerated solvent extraction
ASE).
Je to moderní technika pro extrakci analytů z tuhých nebo polotuhých (ale i kapalných) vzorků
organickým rozpouštědlem. Extrakce probíhá při zvýšené teplotě (lepší rozpustnost analytů v
rozpouštědle) a tlaku (udržuje rozpouštědlo při vysoké teplotě v kapalném stavu), čímž se snižuje
extrakční čas i náklady a výrazně se zvyšuje extrakční účinnost.
Základní schém zařízené pro tlakem akcelerovanou extrakci je na obrázku 1.
Obrázek 1: Zářízení pro tlakem akcelerovanou extrakci (1-tlaková láhev s N 2 , 2-tlakový generátor,
3-ventil, 4-termostatovaná pec, 5-extrakční cela s filtry, 6-kolektor, 7-manometr).
Chemikálie, pomůcky a přístrojové vybavení
Chemikálie
Deionizovaná voda, aceton, standardní roztoky s-triazinových pesticidů o koncentraci 100 g/ml v
acetonu. Standardní roztok amitryptilinu (interní standard) o koncentraci 1 mg/ml v acetonu.
Pomůcky
Odměrné baňky, vialky, injekční stříkačka (Hamiltonka) s ostrým hrotem,
Přístrojové vybavení
Soxhletův extraktor, přístroj pro tlakem akcelerovanou extrakci, Plynový chromatograf HP 5890
Series II s NPD detektorem, odběrové zařízení pro odběr půdy
Pracovní postup
Odběr vzorku půdy (první 3 body postupu se provádějí týden před vlastním měřením).
1. Podle pokynů vedoucího cvičení proveďte odběr vzork půdy s určené lokality (zemědělsky
využívaná půda).
2. Vzorek půdy přesypte z vzorkovnice na filtrační papír, odstraňte organické zbytky (kořínky
apod.) a kameny. Větší kusy rozbijte a nechte půdu volně vysušit.
3. Volně vysušenou půdu usušte v sušárně při 70 °C po dobu 24 hodin.

Příprava kalibrační roztoků
Ze zásobních roztoků s-triazinů obsahující 100 g/ml každého pesticidu připravte směsné kalibrační
(do 10 ml odměrných baněk) roztoky o koncentraci 0,3; 0,6; 0,8; 1,0 a 1,2 g/ml každého
pesticidu. Jako rozpouštědlo pro ředění použijte aceton. Do každého kalibračního roztoku přídejte
10 l roztoku amitryptilinu o koncentraci 1 mg/ml jako interního standardu.
Soxhletova extrakce s-triazinů
1. Do papírové patrony pro Soxhletovu extrakci odvažtě 5 g suché půdy přesně.
2. Patronu vložte do Soxhletova extraktoru a extrahujte 2 hodiny 100 ml chloroformu.
3. Po extrakci extrakt převěďte do kulaté zábrusové baňky a pomocí rotační vakuové odparky
odpařte rozpouštědlo.
4. Po odpaření rekonstituujte odparek v 1 ml acetonu.
Tlakem akcelerované extrakce s-triazinů
1. Do patron PSE extraktoru navažte 5 g vzorku vysušené půdy a patronu vložte do PSE
extraktoru
2. S pomocí vedoucího cvičení naprogramujte následující extrakční podmínky: Teplota 80 °C,
tlak 100 barů, délka extrakce 15 minut a pro extrakci použijte aceton.
3. Extrakt jímejte do nádobky.
Vlastní GC-NPD stanovení
Podmínky stanovení
Kolona: HP-5 (5%fenyl-95%dimethylpolysiloxan) 30 m x 0,25 mm I.D. x 0,25 μm
Teplota injektoru: 250 °C
Nástřik: 1 μl - metoda splitless 1 min.
Teplotní program: 70 °C – 2 min – 30 °C/min – 180 °C – 12 min – 10 °C/min – 250 °C – 5 min
Teplota detektoru: 250 °C
Nosný plyn: Helium (4.8) 1,73 ml/min (150 kPa)
Průtoky plynů pro detektor: Vodík 3,7 ml/min; Dusík 32 ml/min; Vzduch 200 ml/min.
1. S pomocí vedoucího cvičení uveďte plynový chromatograf s NPD detektorem do chodu a
vyčkejte na vytemperování injektoru a kolony plynového chromatogramu podle nastavené
metody.
2. Do Hamiltonky s ostrým hrotem odpipetujte 1 l jednotlivých kalibračních roztoků a
postupně je proměřte. Srovnáním retenční časů se záznamem standardů (chromatogram je k
dispozici u vedoucího cvičení) proveďte identifikaci jednotlivých s-triazinů a z ploch
odpovídajících jednotlivým s-triazinům a příslušných koncentrací sestavte kalibrační
křivky. Naměřené data statisticky vyhodnoťte (linerita, korelační koeficien, limity detekcí
a stanovitelnosti).
3. Stejným způsobem proměřte i zpracované reálné vzorky půd. Identifikujte jednotlivé
pesticidy a z ploch proveďtě kvantitativní vyhodnocení jednotlivých pesticidů ve vzorcích
půd.
Pro srovnání extrakční účinnosti obou metod proveďte tyto experimenty
Do vzorku půd po vysušení přidejte 0,6 g/ml standardu atrazinu a proveďte oba extrakční postupy
a GC-NPD stanovení atrazinu po přídavku známého množství atrazinu. Zhodnoťtě extrakční
výtěžnosti obou metod a v protokolu diskutujte nalezené hodnoty.
Otázky
1. Bylo by možné použít pro detekci s-triazinových pesticidů i FID detektor?
2. Jak by bylo nutné postupovat při extrakci s-triazinových pesticidů ze vzorku vody?