Preparación de muestras para el análisis de plaguicidas mediante microondas y fluidos presurizados.

Abstract

El objetivo de la presente Tesis es el desarrollo de metodologías analíticas para la determinación de plaguicidas, empleando alternativas a los métodos clásicos, como extracciones con fluidos presurizados y asistida por microondas, para su posterior medida a través de cromatografía de gases con detección de espectrometría de masas. Adicionalmente se ha evaluado la aplicabilidad de dispositivos de membrana semipermeable (SPMDs) como muestreadores pasivos de pesticidas, tanto de aire como de agua.<br/>Los compuestos estudiados han sido plaguicidas de diversas familias, incluyendo organoclorados, organofosforados, piretroides, carbamatos y otras, para los que se han desarrollado metodologías basadas en espectrometría de masas en tándem para su determinación, lo que proporciona una elevada selectividad y sensibilidad.<br/>Se han desarrollado métodos de extracción para distintas muestras, como: suelos, alimentos (aceites y vegetales) y SPMDs. Las metodologías clásicas de extracción como Soxhlet, ultrasonidos o diálisis para el caso de los SPMDs, emplean grandes cantidades de disolventes, generando un volumen muy elevado de residuos, asimismo requieren tiempos de extracción muy elevados. Las alternativas basadas en extracción asistida por microondas (MAE) y por fluidos presurizados (PFE), proporcionan los mismos resultados, en menos tiempo y empleando menor cantidad de disolventes, siendo ambas metodologías medioambientalmente sostenibles. En los estudios realizados con SPMDs, las ventajas del empleo de MAE en vez de diálisis son aún más importantes, debido a la considerable reducción del tiempo de extracción (de 48 a 1 h) y del consumo de disolvente (de 400 a 60 mL).<br/>El procedimiento basado en PFE se empleó en la extracción de pesticidas organoclorados de lechugas. Empleando esta metodología como herramienta de análisis, se realizó un estudio de absorción de pesticidas por plantas de lechuga, empleando como medio de cultivo, suelos fortificados con Endosulfan a dos niveles de concentración 10 y 50 µg/g. La absorción de a-Endosulfan, ß-Endosulfan y Endosulfan sulfato por las plantas de lechuga en estos suelos fue muy baja, encontrando niveles máximos de 2.5 µg/g en raíces y 0.8 µg/g en hojas en el suelo más contaminado.<br/>Se ha desarrollado una metodología de limpieza de extractos para la determinación de residuos de insecticidas piretroides en muestras grasas, empleando una partición acetonitrilo:hexano seguido de una extracción en fase sólida con alúmina y C18 .Los extractos obtenidos, con residuos sólido próximos a 2 mg, permite una inyección directa en el cromatógrafo de gases sin contaminar el sistema. Además este procedimiento se puede emplear para la limpieza de extractos de pesticidas de las distintas familias estudiadas.<br/>Se realizaron ensayos de absorción de plaguicidas empleando SPMDs para el muestreo pasivo de aire y agua. Para el despliegue de estos dispositivos, solo se requiere un pequeño soporte técnico, por lo que se reducen considerablemente los costes de las campañas de monitoreo. Asimismo se confirmó la eficiencia de estos muestreadores para el control de insecticidas piretroides en el aire del interior de viviendas. <br/>Del mismo modo se realizó un estudio de absorción de diversas familias de pesticidas en aguas, empleando SPMDs, obteniéndose una elevada absorción para compuestos piretroides, y de la mayoría de plaguicidas organoclorados y orqanofosforados. Finalmente se observó que la absorción de plaguicidas por SPMDs no depende de la composición del agua (salinidad, pH o presencia de materia orgánica), aunque aumentaba levemente con la temperatura. Por lo que concluimos que se pueden emplear los SPMD como muestreadores de pesticidas de aguas.

The aim of this PhD Thesis is the development of analytical methodologies for the pesticide determination in several samples, employing alternatives to the classical methods, such as pressurized fluid (PFE) or microwave-assisted (MAE) extractions, with gas chromatographic determinations coupled to mass-spectrometry detection. This main objective can be divided into the following goals:<br/>· Development of pesticide determination methods based on tandem mass spectrometry, employing a gas chromatograph with an ion trap mass spectrometry detector. The studied pesticides are included in the main families such as organochlorinated, organophosphorus, carbamates and pyrethroid. <br/>· Establishment of the best extraction conditions for pesticides from several samples, by using MAE and PFE. The samples under study will be soils, vegetables and semipermeable membrane devices (SPMDs). The variables to be modified will be extraction solvent, temperature, extraction time and number of extraction cycles.<br/>· High amount of matrix compounds are also co-extracted by using these high temperature and pressure treatments, so an additional clean-up methodology is required in order to avoid these compounds, assuring a clean chromatograph without interferences. In first attempt conventional clean-up methodologies, such as solvent partitioning, solid-phase extraction or gel permeation chromatography will be employed, being adjusted for each specific kind of treated sample.<br/>· In order to assure the efficiency of pesticide extractions using the MAE or PFE methodologies, the obtained results will be compared with a series of established reference procedures such as Soxhlet or sonication extractions. Dialysis will be employed as a reference procedure in the pesticide extraction from SPMDs.<br/>· Other analytical parameters such as: sensitivity, calibration curve, limits of detection and accuracy, will be established for the developed procedure. Recoveries of studied compounds, in spiked samples and/or certified reference materials, will be calculated in all cases. <br/>· Finally, several studies have been performed to study the pesticide absorption phenomenon of SPMD deployed in air and water environments. Variability in the absorption of pesticides from water will be evaluated modifying temperature, pH, salinity, organic matter presence and deployment time.