Analysis of Glyphosate, AMPA, and Glufosinate in Water Using UPLC-MS/MS

Význam tématu

Intenzivní používání herbicidů jako jsou glyphosate, AMPA (aminomethylfosfonová kyselina) a glufosinate-ammonium vede k široké kontaminaci povrchových i podzemních vod. Regulace kvality pitné i povrchové vody v Evropě stanovuje přísné limity (0,1 µg/L pro jednotlivé pesticidy), což klade vysoké nároky na analytické metody. Sledování těchto polárních sloučenin vyžaduje citlivé, selektivní a reprodukovatelné metody schopné detekovat stopy v komplexních matricích bez složité předúpravy.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo vyvinout rychlou a spolehlivou metodu pro simultánní stanovení glyphosatu, jeho hlavního metabolitu AMPA a glufosinátu v pitných, povrchových a podzemních vodách. Studie demonstruje použití pre-kolónní FMOC derivatizace bez nutnosti SPE a následnou separaci pomocí UPLC ve spojení s MS/MS s novou technologií ionizace UniSpray.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky vody byly filtrovány (0,22 µm), odsoleny a zbaveny kovových iontů pomocí iontoměničových cartridgí. Derivatizace proběhla v borátovém pufru s FMOC-Cl při 37 °C po dobu 2 hodin. Extrakce FMOC-derivátů se realizovala dichlormethanem. Analýza se prováděla na systému Waters ACQUITY UPLC I-Class s kolonkou BEH Phenyl (2,1×100 mm, 1,7 µm) a detekcí na Xevo TQ-XS s UniSpray ion source. Mobilní fáze obsahovala 5 mM octan amonný (pH 9) a methanol, gradient trval 16 minut. Data zpracovával software MassLynx v4.2 a TargetLynx XS.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala lineární rozsah 0,02–2,0 µg/L s r2>0,999 a rezidui <6 %. Dolní mez kvantifikace (LLOQ) dosahuje 0,02 µg/L pro všechny analyty, což je dostatečně pod limity EU. Obnova spikovaných vzorků se pohybovala mezi 85 % a 110 % při RSD <6 %. Ve čtyřech reálných podzemních vodách byl glyphosate detekován až na 0,021 µg/L, AMPA a glufosinate byly pod LLOQ.

Přínosy a praktické využití metody

• Jednoduchá příprava bez SPE zkracuje čas analýzy.
• UniSpray zvyšuje citlivost a selektivitu ionizace FMOC derivátů.
• Metoda splňuje a překračuje požadavky EU a WHO na limity pesticidů ve vodě.
• Vhodné pro rutinní monitoring pitných, povrchových i podzemních vod.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na další vysoce polární agrochemikálie a jejich metabolity.
• Implementace online derivatizace a automatizované extrakce pro vyšší průtok vzorků.
• Využití kapilární UPLC a high-resolution MS pro další zvýšení citlivosti.
• Vývoj standardů stabilně značených vnitřních standardů pro glufosinate.

Závěr

Vyvinutá UPLC-MS/MS metoda s FMOC derivatizací kombinuje rychlou přípravu vzorku, vysokou citlivost a selektivitu díky UniSpray ion source. Je ideální pro sledování glyphosatu, AMPA a glufosinate ve vodách v souladu s evropskými předpisy. Laboratoře však musí provést vlastní validaci metody a prokázat shodu s QA/QC požadavky.

Reference

1. Silva V. et al. (2017). Distribution of glyphosate and aminomethylphosphonic acid (AMPA) in agricultural topsoils of the European Union. Sci Total Environ. 621:1352–1359.
2. Ibanez M. et al. (2005). Residue determination of glyphosate, glufosinate and aminomethylphosphonic acid in water and soil samples by liquid chromatography coupled to electrospray tandem mass spectrometry. J Chromatogr A. 1081:145–155.
3. Ibanez M. et al. (2006). Re-evaluation of glyphosate determination in water by liquid chromatography coupled to electrospray tandem mass spectrometry. J Chromatogr A. 1134:51–55.
4. Hanke I. et al. (2008). Ultratrace-level determination of glyphosate, aminomethylphosphonic acid and glufosinate in natural waters by solid-phase extraction followed by liquid chromatography–tandem mass spectrometry: performance tuning of derivatization, enrichment and detection. Anal Bioanal Chem. 391:2265–2276.
5. European Commission (1998). Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption.
6. European Commission (2000). Directive 2000/60/EC establishing a framework for Community action in the field of water policy.
7. Statutory Instrument (2015). The Water Environment (Water Framework Directive) (England and Wales) (Amendment) Regulations 2015.
8. Kos Durjava M. et al. (2013). Water Framework Directive and specific pollutants in surface waters in Slovenia. Acta Hydrotechnica. 26(45):61–69.
9. Lubin A. et al. (2016). Atmospheric pressure ionization using a high voltage target compared to electrospray ionization. J Am Soc Mass Spectrom. 28:286–293.
10. European Union (2017). Guidance Document on Analytical Quality Control and Method Validation Procedures for Pesticides Residues Analysis in Food and Feed. Document No. SANTE/11813/2017.