Εφαρμογές ιοντικής χρωματογραφίας στον προσδιορισμό οργανικών ιοντικών ενώσεων

Abstract

Fosetyl-Al [Aluminium tris (o-ethylphosphonate)], Glyphosate (N-phosphono-methyl glycine) and Glufosinate ammonium [Monoammonium 2-amino-4-(hydroxymethylphosphinyl) butanoate] are widely used pesticides in horticulture and agriculture. The aim of this study was the quantitative determination of all three pesticides, by High Performance Liquid Chromatography with evaporative light scattering and refractive index detection as well as Ion Chromatography with suppressed conductimetric detection. A novel method for the determination of Fosetyl-Al, Glyphosate and Glufosinate ammonium in pesticide formulations was developed, using anion exchange chromatography with conductimetric detection. The chromatographic method was based on an AS14 anion exchange column and a DX-100 ion chromatographic system. Fosetyl-Al, Glyphosate and Glufosinate ammonium are ionic compounds so they appear as ideal candidates for determination with ion chromatography and conductimetric detection. The objective of this study was the development of a fast, reliable and simple method for the analysis of the three pesticides. The optimized mobile phase for the elution of Fosetyl-Al, was 5 mM NaOH in an isocratic mode at a rate of 1.2 mL/min with a retention time of 6 min. The regression line was linear (concentration range 5-50 μg/mL) with a correlation coefficient of 0.999. Detection and quantitation limits were found to be 0.61 μg/mL and 1.9 μg/mL, respectively. The developed method was used for the separation of Fosetyl-Al from impurities (HPO42- and HPO32-) with Rs>4, while their determination was achieved with a different mobile phase (NaOH, 10 mM). In this case the detection limit for HPO42- and HPO32- were 0.28 and 0.51 μg/mL, respectively. The content of HPO42- and HPO32- in raw material were found to be 5.15% and 0.19%, respectively. The above method was used to determine the amount of Fosetyl-Al in four commercial pesticide formulations. No sample pretreatment was needed other than dilution with mobile phase. The accuracy of the proposed method was evaluated by recovery experiments with spiking diluted sample solutions. The recoveries obtained (96.4% - 101.7%) reveal good accuracy and repeatability (RSD= 2.25%). Further study of the matrix (excipients) effect on the determination was carried out by dilution experiments (determination in commercial pesticide formulations using a varying dilution factor D (Vinitial/ Vfinal) at three different levels). The correlation curve of the concentration found (in the diluted solution) versus D were linear ( r2 = 0.999) with a slope equal to the content of the formulation and a statistically zero intercept (proven by t-test). Similarly, the correlation curves for the content found versus D were linear as well with statistically zero slope. The results obtained reveal the absence of any constant or proportional determinate error from the excipients. The determination of Fosetyl-Al in soil and water samples was not achieved due to co-eluting peaks with the analyte and inability of isolation of Fosetyl-Al from the sample matrix. .................................................................................................................

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η ανάπτυξη μεθόδων βασιζόμενων στις τεχνικές της υγροχρωματογραφίας με εξατμιστικό ανιχνευτή σκέδασης ακτινοβολίας (HPLC/ELSD), ανιχνευτή δείκτη διάθλασης (HPLC/RI) και ιοντικής χρωματογραφίας με αγωγιμομετρικό ανιχνευτή (IC/CD), για τον ποσοτικό προσδιορισμό φυτοφαρμάκων (Fosetyl-Al, Glyphosate, Glufosinate Ammonium) σε εμπορικά διαθέσιμα σκευάσματά τους, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στη γεωργία. Στη μελέτη εξετάζεται για πρώτη φορά ο προσδιορισμός του φυτοφαρμάκου Glufosinate ammonium με εξατμιστικό ανιχνευτή σκέδασης ακτινοβολίας (ELSD) και ανιχνευτή δείκτη διάθλασης (RI), χωρίς την ανάγκη δημιουργίας παραγώγων πριν ή μετά τη στήλη. Αρχικά μελετήθηκε η χρωματογραφική συμπεριφορά των τριών φυτοφαρμάκων (Fosetyl-Al, Glyphosate, Glufosinate Ammonium) με βάση την τεχνική της ιοντικής χρωματογραφίας με χρήση καταστολέα και μηχανισμό ανιονανταλλαγής. Χρησιμοποιήθηκε το σύστημα ιοντικής χρωματογραφίας DIONEX-100 της εταιρείας Dionex με αγωγιμομετρικό ανιχνευτή και ανιοανταλλακτική στήλη Dionex AS14 (4,6?250 mm). Πραγματοποιήθηκε μελέτη έκλουσης του Fosetyl-Al χρησιμοποιώντας ως κινητή φάση τα εξής υδατικά διαλύματα: α) Na2CO3 (0,25-1,25 mM), β) Na2B4O7 (1-4 mM), γ) PhONa, (0,5-2 mM), δ) NaOH (4-13 mM). Τα χαρακτηριστικά ποιότητας του χρωματογραφικού προσδιορισμού του Fosetyl-Al εμφανίζουν τις βέλτιστες τιμές με σύσταση κινητής φάσης 5 mM NaOH, υπό ροή 1,2 mL/min, σύστημα αυτοαναγεννόμενης καταστολής με μικρομεμβράνες ASRS-I και χρωματογραφική στήλη AS14 (4.6?250 mm). Με τη χρήση καταστελλόμενης ιοντικής χρωματογραφίας και τις παραπάνω συνθήκες, το Fosetyl-Al παρουσιάζει χρόνο έκλουσης στα 6 min. Η ποσοτική συσχέτιση του εμβαδού των χρωματογραφικών κορυφών είναι γραμμική (περιοχή συγκεντρώσεων 5 έως 50 μg/mL) με ικανοποιητικό συντελεστή συσχέτισης r2=0,999. Τo όριο ανίχνευσης για το Fosetyl-Al είναι 0,61 μg/mL, ενώ το όριο ποσοτικοποίησης είναι 1,9 μg/mL. Με την αναπτυχθείσα μέθοδο επιτεύχθηκε και ο διαχωρισμός του Fosetyl-Al από τις προσμίξεις των φωσφορικών και των φωσφορωδών ιόντων (HPO42- και HPO32-) (Rs>4), ενώ ο προσδιορισμός τους πραγματοποιήθηκε με διαφορετική κινητή φάση, υδατικό διάλυμα NaOH 10 mM. Σε αυτή την περίπτωση τα όρια ανίχνευσης για τα HPO42- και ΗPO32- ήταν 0,28 και 0,51 μg/mL, αντίστοιχα, ενώ τα όρια ποσοτικοποίησης ήταν 0,85 και 1,6 μg/mL, αντίστοιχα. Η περιεκτικότητα σε HPO32- και HPO42- στην πρώτη ύλη βρέθηκε ίση με 5,15% και 0,19%, αντίστοιχα. Η προταθείσα μέθοδος εφαρμόστηκε επιτυχώς στον προσδιορισμό του Fosetyl-Al σε τέσσερα εμπορικά διαθέσιμα σκευάσματα φυτοφαρμάκων. Σε αυτή την περίπτωση δεν απαιτείται σημαντική προκατεργασία του δείγματος εκτός από αραίωση με κινητή φάση, καθώς αποδείχθηκε ότι το μητρικό υλικό δεν παρεμποδίζει τον προσδιορισμό. Η ορθότητα της μεθόδου ελέγχθηκε με πειράματα ανάκτησης από τα οποία προκύπτει ότι η ανάκτηση του Fosetyl-Al κυμαίνεται από 96,4% έως 101,7%, ενώ η επαναληψιμότητα είναι 2,25%. .............................................................