Analyses of Agricultural Chemicals in Golf Courses Using LC/MS/MS

Význam tématu

Golfová hřiště často využívají různé zemědělské chemikálie k ochraně trávníku a vegetace, což může vést k únikům pesticidů do odpadních vod a následnému ohrožení vodních organismů. Japonské ministerstvo životního prostředí stanovilo přísné limity koncentrací těchto látek v odtoku z golfových hřišť, aby minimalizovalo riziko znečištění podzemních a povrchových vod.

Cíle a přehled studie / článku

Tento článek představuje vývoj a validaci dvou přístupů k analýze pesticidů v odtokové vodě z golfových hřišť za použití LC/MS/MS:

• Individuální metody pro sedm reprezentativních zemědělských chemikálií (bensultap, thiophanate-methyl, validamycin, hydroxyisoxazol, benomyl, soli MCPA a trinexapac-ethyl).
• Simultánní multikomponentní analýzu 44 pesticidů v jednom měření (metoda ,,-1).

Použitá metodika a instrumentace

Obě strategie využívají kapalinovou chromatografii s trojitým kvadrupólem pro hmotnostní spektrometrii (LCMS-8050), gradientní separaci na C18 kolonkách a režimy MRM (Multiple Reaction Monitoring) s pozitivní i negativní ionizací. Pro jednotlivé metody byly optimalizovány specifické přechody MRM, objemy injekcí i programy gradientu. Multikomponentní metoda zahrnuje míchání standardů 44 pesticidů a simultánní sledování 44 eventů během jedné analýzy.

Použitá instrumentace

• Kapalinový chromatograf Shimadzu UHPLC Nexera X2
• Hmotnostní spektrometr Shimadzu LCMS-8050 (triple quadrupole, ESI)
• Chromatografické kolony Shim-pack Scepter C18-120, Shim-pack XR-ODS, L-column 2 ODS METAL FREE
• Standardní směsi pesticidů od FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation a Sigma-Aldrich

Hlavní výsledky a diskuse

Individuální metody pro sedm pesticidů dosahují požadované citlivosti na úrovni 0,001–0,025 ng v injekci, lineární rozsahy kalibračních křivek odpovídají hodnotám 0,0001–0,5 mg/L a koeficienty determinace R2 převyšují 0,997. Multikomponentní metoda umožňuje kvantifikaci všech 44 pesticidů při koncentracích 0,0002–0,04 mg/L (některé analyty 0,002–0,04 mg/L) s R2 > 0,99 a mezi­zkušební opakovatelností (%RSD) většinou pod 10 %. Výsledky potvrzují, že oba přístupy splňují bezpečnostní limity stanovené japonskou směrnicí pro ochranu vodního prostředí.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost cíleného monitoringu nejkritičtějších pesticidů v odtokové vodě z golfových hřišť.
• Vysoká propustnost a efektivita analýz díky simultánnímu sledování až 44 látek v jednom běhu.
• Spolehlivá detekce pod hodnotami environmentálních limitů pro řízení a prevenci znečištění.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšiřování multikomponentních metod o nové generace hmotnostních spektrometrů s vyšším rozlišením, automatizace přípravy vzorků a zavádění nestandardních screeningových přístupů (non-target screening) pro detekci neznámých či degradovaných produktů pesticidů. Integrace těchto metod do kontinuálního monitoringu vodních toků může významně zlepšit včasné varování před znečištěním.

Závěr

LC/MS/MS metody s použitím Shimadzu Nexera X2 a LCMS-8050 poskytují rychlou, citlivou a reprodukovatelnou analýzu jak individuálních pesticidů, tak komplexních multikomponentních směsí. Obě strategie plně vyhovují japonským environmentálním směrnicím a představují silný nástroj pro ochranu vodního ekosystému golfových areálů.

Reference

1. Ministerstvo životního prostředí Japonska. Guideline for the Prevention of Water Pollution and Damage to Aquatic Animals and Plants by Agricultural Chemicals Used in Golf Courses. Final amendment: Nov. 30, 2018.
2. Ministerstvo životního prostředí Japonska. Webové stránky MOE, přístup 18. 4. 2019.
3. Ministerstvo životního prostředí Japonska. Addendum No. 1811301: Standard Analysis Methods for Drainage Water. Přístup 18. 4. 2019.