Otimização e validação de métodos empregando DLLME, SPE, HPLC-DAD e LC-ESI-MS/MS para determinação de agrotóxicos em água subterrânea

Abstract

A preocupação com a poluição das águas por agrotóxicos tem aumentado, visto que aumentou o número de detecções de agrotóxicos em águas. A falta de avaliação da qualidade da água consumida pela população de áreas rurais onde não existe o abastecimento público de água potável, deve ser considerada, pois essas águas se encontram próximo a áreas de cultivo, onde há intensa aplicação de agrotóxicos. Nessas regiões, o abastecimento de água para as residências e para a irrigação é feito geralmente através das águas de poços. Neste trabalho, um método para determinação dos agrotóxicos carbofurano, clomazona, 2,4-D e tebuconazol em água subterrânea foi desenvolvido e validado. O método utilizou a Extração em Fase Sólida (SPE) e determinação por Cromatografia Líquida de Alta eficiência com Detecção por Arranjo de Diodos (HPLC-DAD) e confirmação por Cromatografia Líquida tandem Espectrometria de Massas (LC-MS/MS). Para a SPE utilizou-se cartuchos C18 de 200 mg, e eluição com 1 mL de metanol. Após a otimização dos parâmetros de extração e separação dos compostos, o método foi validado avaliando-se curva analítica, linearidade, limites de detecção e quantificação, precisão (repetitividade e precisão intermediária) e exatidão (recuperação). Todas as curvas analíticas apresentaram valores de r maiores que 0,99. Os LOQs para o método, considerando a etapa de pré-concentração de 250 vezes, foram de 0,2 µg L -1 para todos os agrotóxicos por HPLC-DAD e, por LC-MS/MS, 4,0 ng L -1 para clomazona, carbofurano e tebuconazol e de 40,0 ng L -1 para 2,4-D. As recuperações foram entre 60,3 e 107,7% para a repetitividade e entre 67,5 e 115,3% para a precisão intermediária, com RSD de 0,8 a 20,7% para todos os compostos por HPLC-DAD. Para o LC-MS/MS a precisão em termos de repetitividade, variou entre 0,97 e 20,7%, e as recuperações entre 67,0 e 108,9%. O método foi aplicado na determinação de agrotóxicos em amostras de águas subterrâneas durante um ano. Nas amostras foram detectados agrotóxicos em níveis de µg L -1 . Dentro do contexto atual da Química Analítica, de desenvolver métodos mais rápidos, que utilizem menor quantidade de solvente, de amostra e com altos fatores de enriquecimento, foi otimizado um método de extração para os agrotóxicos carbofurano, clomazona e tebuconazol utilizando a Microextração Líquido-Líquido Dispersiva (DLLME) e determinação por LC-MS/MS. Foram otimizados alguns parâmetros que influenciam no processo de extração, como: tipo e volume dos solventes dispersores e extratores, tempo de extração, força iônica e velocidade de centrifugação. Nas condições otimizadas, as recuperações para os níveis de concentração entre 0,02 e 2,0 g L -1 variaram entre 62,7 e 120,0%, com valores de RSD entre 1,9 e 9,1%. O LOQ do método foi de 0,02 µg L -1 para todos os compostos. Quando comparado com a SPE se demonstrou rápido, simples, de baixo custo, além de necessitar de menores volumes de amostra para determinação de agrotóxicos em águas. O método mostrou-se adequado à análise dos agrotóxicos em água subterrânea e todos os parâmetros de validação obtidos estão dentro dos limites sugeridos para validação de métodos cromatográficos

The concern about water polluted by pesticides has increased due to the fact that large amounts of pesticides have been detected in these waters. The lack of evaluation of the quality of the water consumed by the population in rural areas, where there is no public supply of drinking water, should be considered, because these waters are close to agricultural areas, where the use of pesticides is intense. In these regions, the water for homes and irrigation is usually supplied by wells. In this research, a method for the determination of the pesticides carbofuran, clomazone, 2,4-D and tebuconazole in groundwaters was developed and validated. The method involves Solid Phase Extraction (SPE) and determination by High Performance Liquid Chromatography with Diode Array Detector (HPLC-DAD), besides confirmation by Liquid Chromatography tandem Mass Spectrometry (LC-MS/MS). A SPE with 200-mg C18 cartridges was used and the analytes were eluted with 1 mL methanol. After the optimization of the extraction and separation parameters, the method was validated by evaluating the analytical curve, linearity, limits of detection and quantification, precision (repeatability and intermediate precision), and accuracy (recovery). All the analytical curves presented r values above 0.99. The LOQs for the method, considering the 250-fold pre-concentration step, were 0.2 µg L -1 for all pesticides by HPLC-DAD and 4.0 ng L -1 for clomazone, carbofuran and tebuconazole and 40.0 ng L -1 for 2,4-D by LC-MS/MS. By HPLC-DAD, the recoveries ranged between 60.3 and 107.7% for repeatability and between 67.5 and 115.3% for intermediate precision, with RSD from 0.8 to 20.7% for all compounds. The precision in terms of repeatability for the LC-MS/MS ranged between 0.97 and 20.7%, and recoveries, between 67.0 and 108.9%. The method was applied to the determination of pesticides in groundwater samples during one year. Pesticides were detected in levels of µg L -1 . In the current context of Analytical Chemistry, in order to develop fast methods that use smaller amount of solvent and sample, and have high enrichment factors, a method was optimized for the extraction of the pesticides carbofuran, clomazone and tebuconazole using the Dispersive Liquid-Liquid Micro Extraction (DLLME) and determination by LC-MS/MS. Some parameters that influence the extraction process, such as the type and volume of extraction and disperser solvents, the time of extraction, ionic strength and speed of centrifugation, were optimized. Under the optimized conditions, the recoveries ranged between 62.7 and 120.0% with RSD values between 1.9 and 9.1% (n = 3) for the concentration levels between 0.02 and 2.0 µg L -1 . The LOQ of the method was 0.02 µg L -1 for all compounds. In comparison with SPE, DLLME has shown rapidity, simplicity, lower cost and has required lower volumes of samples for the determination of pesticides in waters. The method proved to be adequate for the analysis of pesticides in groundwaters and all the validation parameters were within the limits suggested for the validation of chromatographic methods