Artículo en PDF
Cómo citar el artículo
Número completo
Más información del artículo
Página de la revista en redalyc.org
Sistema de Información Científica
Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
DETERMINACIÓN DE RESIDUOS DE IMAZAPIR EN SUELOS DE ARGENTINA MEDIANTE
CROMATOGRAFÍA LÍQUIDA DE ALTA RESOLUCIÓN Y ESPECTROMETRÍA DE MASAS
Valeria Rosana GIANELLI
1*
, Manuel José ZELAYA
1
, Francisco BEDMAR
2
y José Luis COSTA
1
1
INTA. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce, Ruta 226 km 73.5, Balcarce, Argentina
2
Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina, Ruta 226 km 73.5, Balcarce, Argentina
*Autora responsable: vgianelli@balcarce.inta.gov.ar
(Recibido mayo 2011, aceptado marzo 2013)
Palabras claves: imidazolinonas, metodología de extracción, porcentaje de recuperación
RESUMEN
La extracción y cuantifcación de residuos de herbicidas en el suelo resultan de gran
importancia para monitorear su presencia y minimizar el riesgo de contaminación aso-
ciado al uso de los mismos. Los objetivos de este trabajo Fueron a) evaluar la efciencia
de distintos extractantes en la detección y cuantifcación de residuos de imazapir en
suelos de Argentina y b) determinar el eFecto de la concentración del herbicida y de las
características edafológicas en el porcentaje de recuperación de la metodología. Para
desarrollar el primer objetivo, se seleccionaron siete extractantes (KCl (0.1 M pH 7),
NaOH (0.5 M), KCl (0.1 M pH 14), KOH (0.1 M), CH
3
OH/H
2
0 (80:20), NaOH/CH
3
OH
(80:20; 0.5 M) e NaOH/CH
3
CN (80:20; 0.5 M)), determinándose el porcentaje de
recuperación con cada uno de ellos. Posteriormente, una vez seleccionado el extrac-
tante óptimo, para el segundo objetivo, se analizaron cuatro suelos de Argentina (Tres
Arroyos, Balcarce, Anguil y Cerro Azul) y cuatro concentraciones de imazapir (5, 25,
50 y 100 µg/kg). El ensayo se estableció bajo un diseño completamente aleatorizado
en arreglo factorial. Las determinaciones se llevaron a cabo mediante cromatografía
líquida de alta resolución acoplada a espectrometría de masas. Los resultados indicaron
que el porcentaje de recuperación varió signifcativamente en Función de la disolución
empleada para la extracción. La disolución de cloruro de potasio (0.1 M, pH 7) resultó
superior a los demás extractantes, alcanzando una recuperación de 95 %. Se detectó
efecto de interacción (p < 0.05) entre los suelos y las concentraciones evaluadas. En
líneas generales, los valores de recuperación en los suelos estudiados resultaron inferio-
res cuando se aplicaron bajas concentraciones del herbicida. La metodología propuesta
resultó adecuada para la determinación y cuantifcación de imazapir en distintos suelos
y en un amplio rango de concentraciones.
Key words: imidazolinones, extraction method, recovery percentage
ABSTRACT
Extraction and quantifcation oF herbicide residues From soil are important to make
monitoring studies and to minimize the pollution risk. The objectives oF this research
were: to evaluate the eFfcacy oF diFFerent solvents For the extraction and quantifcation
oF imazapyr residues From Argentine soils and to determine the concentration eFFect and
Rev. Int. Contam. Ambie. 29 (2) 177-187, 2013
V. Rosana Gianelli
et al.
178
soil properties infuences on herbicide recovery. Extraction solutions including 0.1M
pH 7 potassium chloride (KCl), 0.5 M sodium hydroxide (NaOH), 0.1M pH 14 potas
-
sium chloride (KCl), 0.1 M potassium hydroxide (KOH), methanol/water (CH
3
OH/H
2
0
80:20), 0.5 M sodium hydroxide/methanol(NaOH/CH
3
OH 80:20), and 0.5 M sodium
hydroxide/acetonitrile (NaOH/CH
3
CN 80:20) to extract imazapyr from soil were in-
vestigated. Percentage recovery with each solution extraction was obtained. Then Four
argentine soils (Tres Arroyos, Balcarce, Anguil and Cerro Azul) and four imazapyr
concentrations (5, 25, 50 and 100 µg/kg) were selected to evaluate the chosen method.
Treatments were arranged in a completely randomized Factorial design. The herbicide
residues were determined and quanti±ed by ultra perFormance liquid chromatography–
mass spectrometry. The recovery obtained showed signi±cant diFFerences between the
extraction solutions. The best recovery (95%) was obtained using 0.1 M pH 7 potassium
chloride. Interaction eFFect between soils and concentration was detected. The lowest
recovery From soils was Found using low imazapyr concentrations. Results have shown
that the proposed methodology was suitable to detect and quantiFy imazapyr residues
in different soils and in a wide range of concentrations.
INTRODUCCIÓN
La extracción y cuanti±cación de residuos de
herbicidas en el suelo resultan de gran importancia
al momento de predecir su destino en el ambiente.
La retención y la degradación de un herbicida son
fenómenos relacionados que condicionan su po-
tencialidad de contaminación del agua subterránea
(Walker 2003). Aquellos herbicidas que presentan
menor retención a los coloides del suelo por lo ge-
neral poseen mayor movilidad, lo cual incrementa
el riesgo de contaminación del agua subterránea.
De la misma manera, los plaguicidas persistentes,
permanecerán más tiempo en el suelo y por lo tanto
tendrán más oportunidad de ser lixiviados.
El imazapir es un herbicida perteneciente a la
familia química de las imidazolinonas. Actualmen-
te, en Argentina este herbicida es utilizado a gran
escala para el control de malezas en el cultivo de
girasol Clear±eld (CL) tolerante a imidazolinonas.
Su mecanismo de acción consiste en inhibir la en
-
zima acetolactato sintetasa. Esta enzima cataliza el
primer paso en la biosíntesis de tres aminoácidos
aliFáticos esenciales de cadena rami±cada: valina,
leucina e isoleucina, por lo que si no está activa
se inhibe la síntesis de aminoácidos, la síntesis de
ADN, la síntesis proteica y el crecimiento de las
células, por lo tanto las plantas susceptibles detienen
su crecimiento y mueren (Senseman 2007).
El imazapir presenta alto riesgo de lixiviación
dada su baja capacidad de adsorción y alta capacidad
de desorción. Sumado a ello, entre sus propiedades
±sicoquímicas se destaca su elevada persistencia en
el suelo, lo cual incrementa el riesgo potencial de
contaminación. Los rangos de vida media reportados
en el suelo oscilan entre 25 y 142 días (Senseman
2007), siendo más corta en suelos arenosos y con
temperaturas elevadas (Ulbrich
et al
. 2005).
La molécula de imazapir presenta naturaleza
anfotérica (presencia de grupos ácidos y básicos
Funcionales). Dicha característica permite al herbi
-
cida existir en forma aniónica, neutra o catiónica,
dependiendo del pH del ambiente (
Fig. 1
). Posee
tres constantes de disociación (pKa), 1.9, 3.6 y 11.4.
Cuando el pH del suelo es mayor que su pKa, el
herbicida se encuentra presente en estado aniónico
(–COO−), lo que causa repulsión por los coloides
del suelo, y promueve una débil adsorción. Cuando
el pH del suelo es menor al pKa, el herbicida se halla
en forma catiónica o neutra (-COOH), pudiendo
NH
NH
NH
(CH
3
)
2
CH
(CH
3
)
2
CH
(CH
3
)
2
CH
COOH
1.9
Catiónico
Neutro
Aniónico
3.6
COOH
COO
O
O
O
CH
3
CH
3
CH
3
ka
1
ka
2
N
N
N
HN
+
Fig. 1.
Estructura molecular y equilibrio de disociación de la molécula de imazapir
DETERMINACIÓN DE RESIDUOS DE IMAZAPIR EN SUELOS DE ARGENTINA
179
interactuar con las superfcies hidroFóbicas de la
materia orgánica y coloides cargados negativamente
(Che
et al
. 1992).
La degradación microbiana constituye su prin-
cipal mecanismo de disipación. Por tal motivo, la
degradación se acelera bajo condiciones que favo-
recen la actividad de los microorganismos del suelo,
tales como temperaturas elevadas, alto contenido de
humedad en el suelo y pH neutro (Wehtje
et al
. 1987).
En consecuencia, el movimiento y la persistencia
del imazapir se encuentran Fuertemente in±uencia
-
dos por diversas propiedades del suelo, entre ellas
el pH, el contenido de arcilla y el de materia orgá-
nica (Mangels 1991). La adsorción se incrementa
a medida que el pH decrece, y es mayor en suelos
con alto contenido de materia orgánica y de arcilla
(Loux
et al
. 1989).
Existen diversas metodologías para la determina-
ción de residuos de imazapir en muestras de suelo,
las cuales emplean cromatografía líquida o gaseosa
con diferentes tipos de detectores (D’ Ascenzo
et al.
1998, Lagana
et al.
2000, Ramezani
et al.
2009).
No obstante, muchas son laboriosas, presentan baja
sensibilidad, reproducibilidad y especifcidad, origi
-
nando falsos positivos.
La espectrometría de masas en tandem (EM/EM),
constituye actualmente una de las herramientas analí
-
ticas más sofsticadas para el análisis de plaguicidas
en diferentes tipos de matrices. Debido a que presenta
alta sensibilidad y selectividad, es posible cuantifcar
residuos de plaguicidas en matrices ambientales a
niveles traza (Lao y Jay Gan
2006).
Diversos estudios han demostrado que la determi
-
nación de residuos de imidazolinonas mediante cro-
matografía líquida (CL) acoplada a EM/EM es ade-
cuada ya que dichos compuestos son efcientemente
ionizados bajo la forma de electroespray (D’Ascenzo
et al.
1998, Koppen y Spliid 1998, Lagana
et al
.
2000, Ramezani
et a
l 2009). Sin embargo, resulta
necesario optimizar las condiciones del método,
en lo referente a los parámetros instrumentales y el
tratamiento de la muestra, de manera que confrmen
en forma inequívoca al analito, sean reproducibles,
sensibles y selectivos.
La evaluación del efecto matriz es de gran impor-
tancia cuando se desarrolla un método de cuantif
-
cación mediante CL- EM/EM. Los compuestos que
coeluyen con el analito pueden afectar la ionización,
causando incremento o supresión en la señal. De esta
manera, el efecto matriz puede afectar la reproduci-
bilidad y precisión del método (Taylor
et al.
2005).
Existen en la literatura diversos procedimientos
empleados para la extracción de imazapir en el suelo,
que diferen en la composición de la disolución utili
-
zada como extractante, en la separación del extracto
y en el tratamiento posterior del herbicida extraído.
En tal sentido, Liu
et al
. (1992) utilizaron una diso-
lución extractante compuesta por metanol y agua.
Por su parte, D’Ascenzo
et al.
(1998), determinaron
que el KCl 0.1 M Fue más efciente para la extracción
de imazapir sin ningún tratamiento posterior. Rame-
zani
et al
. (2009), reportaron mayor recuperación
del herbicida con NaOH 0.5 M, utilizando además
extracción en fase sólida. No obstante, Lagana
et
al
. (2000), determinaron mayor recuperación con la
combinación metanol/carbonato de amonio (0.1 M,
50:50), empleando asimismo cartuchos de extracción
para el lavado.
En Argentina es escasa la información relacionada
al comportamiento del imazapir en el suelo. Sumado
a ello, debido a las características estructurales de la
molécula y a la in±uencia de las propiedades del suelo
en su comportamiento, resulta de gran importancia
optimizar la metodología de extracción en suelos que
presentan propiedades diferentes a los empleados en
estudios previos. Además, debido a que la dosis actual
de aplicación es relativamente baja (80 g ingrediente
activo ha
–1
), y a su prolongada persistencia en el
suelo, la metodología debe permitir la determina-
ción y cuantifcación de sus residuos a muy bajas
concentraciones, a fn de evaluar con precisión su
comportamiento ambiental.
Con base en lo expuesto y dadas las diferentes
metodologías existentes para la determinación de
residuos de imazapir, los objetivos de este trabajo
Fueron a) evaluar la efciencia de las distintas di
-
soluciones extractantes y procedimientos para la
detección y cuantifcación de residuos de imazapir en
suelos de Argentina; b) determinar el efecto del tipo
de suelo y de la concentración del herbicida sobre la
recuperación de imazapir, con el fn de demostrar
la validez del procedimiento de análisis en presencia
de cambios en la matriz, respecto de las condiciones
originalmente evaluadas en el método.
MATERIALES Y MÉTODOS
Reactivos
Se utilizó un estándar de imazapir, 2-(4-isopropil-
4-methil-5-oxo-2-imidazolin-2-yl)- acido nicotínico
(Chem service), con 99% de pureza. Todas las diso
-
luciones y la fase móvil fueron preparadas con agua
ultra pura desionizada (Milli-Q water, Millipore).
Los disolventes fueron metanol (J.T Baker), ácido
fórmico (Riedel-de Haën) y acetonitrilo (J.T Baker)
V. Rosana Gianelli
et al.
180
grado HPLC. Se empleó una disolución “stock” de
imazapir (1.2 µg/mL) preparada en agua ultra pura
desionizada almacenada a 4 ºC hasta su uso.
Análisis instrumental
Las determinaciones se llevaron a cabo con un
cromatógrafo de líquidos de alta resolución (Acquity
UPLC System (Waters ®), acoplado a un espectró-
metro de masas Quattro Premier XE. El sistema fue
controlado con el
software
Micromass Masslynx V
4.1., mientras que los datos fueron procesados me-
diante la opción TagertLynx. Las condiciones croma-
tográfcas se establecieron con base en la metodología
propuesta por Zelaya
et al
. (2009). Brevemente, se
empleó una columna Acquity UPLC® BEH C18
1.7 µm 2.1 × 50 mm, la fase móvil fue disolución
A: 0.01% de ácido fórmico en agua, disolución B:
metanol, a un Fujo de 0.350 mL/min. El
cuadro I
ilustra el gradiente empleado. La temperatura de la
columna fue 40 ºC, el volumen de inyección 10 µL,
y el tiempo de análisis 9 min.
El análisis cuantitativo se llevó a cabo por es-
tándar externo empleando una curva de calibración
lineal en el intervalo 0.03 - 500 µg/L (R
2
> 0.99).
Se empleó un espectrómetro de masas Quattro
Premier XE con electrospray como modo de ioni-
zación, polaridad positiva, 3.5 KV de voltaje del
capilar. La temperatura de la fuente fue 100 ºC, la de
desolvatación de 350 ºC. El Fujo de gas del cono
5 L/h y el del gas de desolvatación de 700 L/h. El
EM/EM se operó en el modo MRM (monitoreo de
reacciones múltiples), cuyas transiciones analizadas
fueron: 262.10 > 148.90 y 262.10 > 217.00. El tiem-
po de espera se estableció en 0.03 s, con voltaje del
cono en 31 V, la energía de colisión en 25 y 20 V para
las transiciones 262.10 > 148.90 y 262.10 > 217.00,
respectivamente.
1. Selección de la metodología
Los aspectos investigados incluyeron: selección de
la disolución y procedimiento de extracción óptimos
de imazapir en muestras de suelo, determinación de
los límites de detección y cuantifcación, e±ecto matriz
y parámetros asociados al sistema CL- EM/EM.
Para el estudio se utilizaron muestras de suelo de la
localidad de Tres Arroyos, de la provincia de Buenos
Aires, Argentina (
Cuadro II
). Las muestras se extra-
jeron a 0-15 cm de profundidad, se secaron a 30 ºC,
se tamizaron en una malla de 2 mm y se refrigeraron
hasta su procesamiento. La concentración aplicada
de imazapir a las muestras de suelo fue 110 µg/kg,
equivalente a la dosis de campo recomendada para la
zona de estudio (100 g/ha).
De acuerdo con D´Ascenzo
et al
. (1998), Lagana
et al.
(2000) y Ramezani
et al
. (2009), se selecciona-
ron siete extractantes y se determinó el porcentaje de
recuperación del herbicida con cada uno de ellos. Las
disoluciones evaluadas incluyeron: cloruro de potasio
(KCl 0.1M pH 7), hidróxido de sodio (NaOH 0.5M),
cloruro de potasio (KCl 0.1M pH 14), hidróxido de
potasio (KOH 0.1M), metanol/agua (CH
3
OH/H
2
0
80:20), hidróxido de sodio/metanol (0.5 M NaOH/
CH
3
OH 80:20) e hidróxido de sodio/acetonitrilo (0.5
M NaOH/CH
3
CN 80:20).
Fortifcación de las muestras
Cada muestra correspondiente a 5 g de suelo seco
se pesó y se colocó en Erlenmeyer de 100 mL. Pos-
teriormente, a partir de la solución stock se aplicó el
herbicida a fn de obtener a una concentración de
110 µg/kg
en cada una de las muestras. El suelo se
homogeneizó mediante agitación en vórtex por 30
CUADRO I.
GRADIENTE UTILIZADO EN LA FASE MÓVIL
Tiempo (min)
% A
% B
Inicial
90
10
1
90
10
5
0
100
6
0
100
6.1
90
10
9
90
10
CUADRO II.
PROPIEDADES DE LOS SUELOS EVALUADOS
Suelo
Materia orgánica
(%)
Arena
(%)
Limo
(%)
Arcilla
(%)
Textura
pH
(a)
Tres Arroyos
2.97
44.91
34.75
20.34
Franco
5.59
Balcarce
6.74
32.90
42.80
24.30
Franco arcillo arenoso
5.20
Anguil
Cerro Azul
2.50
4.30
47.00
5.40
41.00
16.70
12.00
78.00
Franco
Arcilloso
6.44
4.90
(a)
:
suelo: agua=1:2.5
DETERMINACIÓN DE RESIDUOS DE IMAZAPIR EN SUELOS DE ARGENTINA
181
minutos y se llevó a estufa (30 ºC) durante 2 horas.
Posteriormente, las muestras se colocaron en heladera
a 4 ºC durante 48 horas antes de la extracción.
1.1 Procedimiento de extracción
Las extracciones se llevaron a cabo en una pro-
porción 1:4 de suelo y disolución extractante. De
esta forma, se extrajeron 5 g de suelo con 20 mL
de cada una de las siete disoluciones descritas. Las
disoluciones se agitaron en un vórtex durante 10 min,
se sonicaron por 15 min y se centrifugaron a 2500
rpm por 15 min. Este procedimiento se realizó por
triplicado. Finalmente se combinaron los extractos
correspondientes a cada ciclo de extracción y se
homogenizaron mediante agitación por vórtex. De
cada extracto Fnal se tomó una alícuota, la cual se
Fltró a través de Fltros jeringa de 0.2 µm y se colocó
en viales de 1.5 mL para su posterior determinación
por CL- EM/EM.
Como tratamiento testigo o blanco se utilizaron
muestras de suelo sin contaminar, en las cuales se
realizó el procedimiento de extracción descrito.
El procedimiento de validación de la metodología
se realizó según las indicaciones presentadas en el
documento SANCO (2009). El mismo comprendió:
además de los estudios de recuperación, determina-
ción de los límites de detección (LD) y de cuantiF
-
cación (LC), evaluación del efecto matriz, precisión,
linealidad y robustez del método.
Los límites de detección y cuantiFcación se esta
-
blecieron mediante el análisis de patrones de imazapir
en la matriz del suelo, en un rango de concentraciones
decrecientes (120, 60, 12, 4, 1.2 µg/kg). Ambos se
calcularon como la concentración en la cual la rela-
ción señal/ruido es mayor a 3 y 10 respectivamente y
mediante el coeFciente de variación correspondiente
a 10 inyecciones.
Para evaluar el efecto matriz se prepararon curvas
de calibración por triplicado, en agua ultra pura, en
la disolución extractante de KCl 0.1M pH 7 y en el
extracto del suelo obtenido de la muestra testigo. Para
la preparación de las curvas se tomaron 5, 10, 50,
100, 250, 500 y 1000 µL de una disolución estándar
de imazapir (0.01 µg/mL) y se disolvieron en 995,
990, 950, 900, 750, 500 y 0 µL de las disoluciones
diluyentes (agua ultra pura, KCl 0.1M pH 7 y el
extracto del suelo) resultando en concentraciones de
0.05, 0.1, 0.5, 1, 2.5, 5 y 10 µg/L.
Posteriormente se compararon las áreas obtenidas
de la curva preparada en agua ultra pura desionizada
(A), con aquellas medidas con la disolución de KCl
(B) y las del extracto de suelo posterior a la extracción
(C). En tal sentido, la relación (B/A×100) y (C/A×100)
es deFnida como el efecto matriz absoluto (EM %).
Un valor de 100 % indica que no existe efecto matriz
absoluto. Si el valor es mayor a 100 % se presenta
incremento en la señal, mientras que valores menores
a 100 % indican supresión de la señal (Matuszewski
et al.
2003).
La precisión del método se evaluó en muestras
de suelo fortiFcadas, por quintuplicado, con cuatro
niveles de concentración (5, 25, 50 y 100 µg/kg) reali-
zándo posteriormente el procedimiento de extracción.
La precisión se estimó mediante el CV (%) de las
repeticiones. Por su parte, la linealidad se determinó
mediante la elaboración de curvas de calibración de
cantidad recuperada de imazapir en función de la canti-
dad aplicada en el suelo, empleándose tres repeticiones
por cada nivel. La linealidad de la curva de evaluó
mediante el coeFciente de correlación de Pearson.
±inalmente, con el Fn de evaluar la robustez del
método se estudió la recuperación en cuatro suelos
con propiedades contrastantes y con cuatro concen-
traciones del herbicida.
2. Efecto del tipo de suelo y de la concentración
del herbicida sobre la recuperación de imazapir
Con el Fn de evaluar la robustez del método se
realizaron análisis para conocer si el tipo de suelo y
la concentración del herbicida afecta la del método.
Para ello se usaron cuatro suelos con propiedades
contrastantes (
Cuadro II
), de las localidades de Tres
Arroyos, Balcarce (provincia de Buenos Aires), An-
guil (provincia de La Pampa) y Cerro Azul (provincia
de Misiones).
Las muestras de suelo se recolectaron y acondi-
cionaron como se indicó previamente en la selección
de la metodología. Las concentraciones de imazapir
evaluadas fueron: 5, 25, 50 y 100 µg/kg.
La metodología consistió en tres extracciones
consecutivas para cada suelo con una disolución
de KCl 0.1 M pH 7, basada en los mecanismos de
agitación, sonicación y centrifugación anteriormente
descritos. El ensayo se estableció bajo un diseño
completamente aleatorizado en arreglo factorial.
Los factores considerados correspondieron al tipo de
suelo (4) y a las concentraciones del herbicida (4),
realizándose 3 repeticiones para cada combinación.
3. Análisis estadístico
La información obtenida de los experimentos se
analizó mediante el programa SAS (The SAS System
versión 9.0, 2002). A tal Fn, se realizaron análisis de
la varianza (ANOVA), y comparaciones de promedios
mediante la prueba de diferencias mínimas signiFcati
-
vas (LSD) con un nivel de signiFcación del 5%.
V. Rosana Gianelli
et al.
182
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1. Selección de la metodología
El porcentaje de recuperación varió signifcati
-
vamente (p < 0.05) según el extractante empleado
(
Cuadro III
), determinándose que la disolución de
KCl (0.1M pH 7) fue la que permitió el mayor por-
centaje de recuperación. Se obtuvieron diferencias
signifcativas entre todas las disoluciones, excepto
para las disoluciones de NaOH/CH
3
OH (80:20) y
NaOH/CH
3
CN (80:20) las cuales resultaron además
menos efcientes para recuperar el herbicida.
En las
fguras 2
y
3
(a y b) se presentan a modo
de ejemplo los cromatogramas correspondientes a
la extracción de imazapir con la disolución de KCl
CUADRO III.
RECUPERACIÓN OBTENIDA CON LAS
DISOLUCIONES EXTRACTANTES EVA-
LUADAS EN MUESTRAS DE SUELO DE
TRES ARROYOS FORTIFICADAS CON 110
µg/kg DE IMAZAPIR
Disolución extractante
Recuperación (%)
CV (%)
1. KCl (0.1M pH 7)
95
2.6
2. Cl (0.1M pH 14)
80
1.9
3. KOH
65
2.3
4. NaOH
50
4.2
5. CH
3
OH/H
2
0 (80:20)
30
3.9
6. NaOH/CH
3
OH (80:20)
0
-
7. NaOH/CH
3
CN (80:20)
0
-
(n= 3)
3.25
min
3.00
2.75
2.50
2.25
1.75
2.21
2052
152
Imazapir
F9:MRM
0f 2 channels, ES+
262.1 > 217
4.059e+004
2.00
1.50
1.25
1.00
0.75
0
0
%
100
a)
b)
3.25
min
3.00
2.75
2.50
2.25
1.75
2.00
1.50
1.25
1.00
0.75
%
100
2.22
2198
224
Imazapir
F9:MRM
0f 2 channels, ES+
262.1 > 217
4.290e+004
Fig. 2.
a) Cromatograma correspondiente al estándar de imazapir (110 µg/kg) en KCl (0.1M
pH 7); b) Cromatograma de imazapir posterior a la extracción con KCl (0.1M pH 7)
en muestras de suelo Fortifcadas con 110 µg/kg
DETERMINACIÓN DE RESIDUOS DE IMAZAPIR EN SUELOS DE ARGENTINA
183
(0.1M pH 7) y CH
3
OH/H
2
0 (80:20) y sus respectivos
estándares. Los números adyacentes a los cromato-
gramas indican el tiempo de retención y las áreas de
las transiciones analizadas.
Por lo tanto, las condiciones seleccionadas para
validar el método fueron tres ciclos de extracción
consecutivos con la disolución de KCl 0.1M pH 7,
mediante los mecanismos de agitación, sonicación y
centrifugación descritos.
Los límites de detección y cuantifcación Fue
-
ron de 1.2 y 4 µg/kg respectivamente, con buena
repetibilidad (CV < 6%). Estos valores resultaron
inferiores a los límites de detección establecidos por
D´Ascenzo
et al
. (1998) quienes reportaron valores
entre 9 y 14 µg/kg.
Por su parte, no se observó efecto matriz, dado que
las concentraciones de imazapir fueron equivalentes
en cada una de las curvas preparadas con las distintas
disoluciones (
Fig. 4
). Las ecuaciones correspondien-
tes a las curvas de calibración fueron las siguientes:
Agua ultra pura y= 884.19x – 15.916 R
2
= 0.9999;
Extracto de suelo y= 831.75x – 61.079 R
2
= 0.9989;
KCl y= 853.9x – 50.756 R
2
= 0.9986.
Asimismo, en el
Cuadro IV
se presentan las rela-
ciones entre las áreas de las curvas de calibración en
las diferentes matrices. Se puede observar la ausencia
de efecto matriz dado que los valores promedio de las
relaciones oscilaron entre 81 y 114 %, valores muy
próximos al 100 % el cual representa la inexistencia
de efecto matriz absoluto.
Respecto a la linealidad del método analítico
(
Fig. 5
), el ajuste de los datos indicó que la recupe-
ración del herbicida Fue satisFactoriamente descrita
por el modelo lineal (y=0.8877x + 1.3748; r=0.99;
0
b)
3.25
min
3.00
2.75
2.50
2.25
1.75
2.00
1.50
1.25
1.00
0.75
%
100
Imazapir
F9:MRM
0f 2 channels, ES+
262.1 > 217
3.319e+003
3.25
min
3.00
2.75
2.50
2.25
1.75
2.14
1033
49
1.94
3.07
Imazapir
F9:MRM
0f 2 channels, ES+
262.1 > 217
4.141e+004
2.00
1.50
1.25
1.00
0.75
0
%
100
a)
2.14
246
17
Imazapir
2.14
246
17
Imazapir
2.14
246
17
Imazapir
2.14
246
17
Imazapir; 2.14; 246; 17
0.51
0.83
0.93
1.12 1.16
1.33
1.42
1.63
2.40
2.55
2.81
3.28
Fig. 3.
a) Cromatograma correspondiente al estándar de imazapir (110 µg/kg) en CH
3
OH/
H
2
0 (80:20); b) Cromatograma de imazapir luego de la extracción con CH
3
OH/H
2
0
(80:20) en muestras de suelo Fortifcadas con 110 µg/kg
V. Rosana Gianelli
et al.
184
p<0.001), para el rango de concentraciones evalua-
das (5-100 µg/kg)
En relación con los restantes parámetros de vali-
dación estudiados, la precisión, estimada mediante
el coefciente de variación, estuvo comprendida en
el intervalo entre 1.2 y 3 % para el rango de concen-
traciones evaluadas. Asimismo, se determinó que
el porcentaje de recuperación absoluto global del
método analítico fue 93.2 ± 5 % (
Cuadro V
).
Con base en los resultados se puede establecer que
las condiciones óptimas para obtener la máxima recu-
peración, identifcación y confrmación del herbicida
fueron: tres ciclos de extracción consecutivos con el
extractante KCl (0.1M pH 7). Asimismo, el empleo
de KCl (0.1M pH 7) como disolución extractante, de
acuerdo con el procedimiento evaluado, permitió ob-
tener un extracto fnal claro, sin necesidad de realizar
procesos de limpieza, lo cual facilitó su inyección
directa en el sistema cromatográfco, reduciendo
signifcativamente el tiempo de procesado y análisis
de las muestras.
Los resultados obtenidos en el presente estudio
coinciden con los reportados por D´Ascenzo
et al
.
(1998). No obstante, el procedimiento llevado a
cabo por Ramezani
et al.
(2009) en donde evaluaron
diferentes extractantes, establecieron al NaOH 0.5M
como el más efciente, con recuperaciones entre
93.4 y 96.8%. Sin embargo, en nuestro estudio los
porcen tajes de recuperación con NaOH 0.5M no
pudieron ser reproducidos, obteniéndose en este caso
sólo 50 % de recuperación del herbicida. Tales diFe
-
rencias podrían haber sido producto de los diversos
procedimientos de extracción utilizados en ambas
metodologías. Además, si bien dichos autores en su
estudio emplearon un suelo con propiedades simila-
res al presente trabajo, el mismo presentaba mayor
contenido de arena, lo cual no produce interacciones
signifcativas con la molécula de imazapir, disminu
-
yendo la retención del compuesto y aumentando en
consecuencia el porcentaje de extracción en ese tipo
de suelo. Por otra parte, los mencionados autores
determinaron que la extracción de imazapir con KCl a
pH 5.9 produjo menor recuperación que las restantes
disoluciones, como consecuencia del bajo pH de la
disolución de extracción.
El imazapir presenta las siguientes propiedades
fsicoquímicas, peso molecular: 261.3, solubilidad en
agua (mg/L) a 25 ºC: 11 270, presión de vapor (Pa) a
60 ºC: <1.33×10
−5
, pKa: 1.9, 3.6 y 11.4, coefciente
de partición en octanol – agua a 22 ºC (Log Kow):
1.3. Por tal motivo, en nuestro estudio las mejores
recuperaciones fueron obtenidas con KCl a pH neutro
y alcalino debido a que en este rango de pH (supe-
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
y = 0.8877x + 1.3748
R
2
= 0.9985
80
90
100
110
Concentración de imazapir aplicada (μg/kg)
Concentración recuperada de imazapir (μg/kg)
Fig. 5.
Evaluación de la linealidad del método de extracción.
Cada nivel de calibración representa el promedio de tres
repeticiones
CUADRO IV.
EFECTO MATRIZ BASADO EN LA RELA-
CIÓN ENTRE LAS ÁREAS DE LAS CURVAS
DE CALIBRACIÓN EN DIFERENTES MA-
TRICES
Concentración
(µg/L)
EM (%)
KCl
Extracto de suelo
0.05
114 (6.1)
91 (5.0)
0.1
108 (5.1)
87 (4.0)
0.5
108 (6.9)
84 (6.0)
1
99 (7.3)
103 (6.1)
2.5
81 (17.1)
106 (7.1)
5
99 (18.0)
91 (16.3)
10
96 (4.54)
98 (8.0)
EM (%): efecto matriz absoluto; KCl: relación entre las áreas
(disolución de KCl / agua ultra pura deionizada); extracto de
suelo: relación entre las áreas (extracto de suelo / agua ultra
pura desionizada). Los números entre paréntesis corresponden
al desvío estándar de tres repeticiones.
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
012345
Concentración (μg/L)
Suelo
Área
KCL
Agua
6789
10
11
Fig. 4.
Curvas de calibración para determinar el efecto matriz
DETERMINACIÓN DE RESIDUOS DE IMAZAPIR EN SUELOS DE ARGENTINA
185
rior al pKa de la molécula) el herbicida se encuentra
en forma aniónica siendo repelido por los coloides
del suelo y aumentando su solubilidad a causa de
la desprotonación del compuesto (Mangels 1991,
Lagana
et al.
2000). No obstante, en condiciones
alcalinas podría haber disminuido la estabilidad del
compuesto provocando la hidrólisis del mismo, por
lo cual el porcentaje de recuperación obtenido con
KCl a pH 14 fue inferior al determinado con el mismo
extractante pero en medio neutro, en el cual se espera
la mayor estabilidad del herbicida (D´Ascenzo
et al
.
1998, Marchese
et al.
2001).
Los restantes extractantes evaluados presen-
taron baja efciencia de recuperación de imazapir
en el suelo, probablemente como consecuencia de
la menor solubilidad del compuesto en soluciones
acuosas y en disolventes orgánicos. Asimismo, las
combinaciones de NaOH/CH
3
OH (80:20) y NaOH/
CH
3
CN (80:20) no fueron efectivas para lograr
una correcta separación del sobrenadante, debido
a la obtención de un extracto pigmentado, lo cual
evidencia la presencia de compuestos húmicos y
partículas en suspensión, que provocaban inter-
Ferencias en la determinaciones cromatográfcas
de la molécula. En tal sentido, para el caso de los
herbicidas iónicos, los electrolitos, tales como el
KCl podrían minimizar las interacciones Van der
Waals entre dichos compuestos y las arcillas o los
ácidos húmicos. En consecuencia, este extractante
aportaría la sufciente Fuerza iónica a la disolución
para desplazar al herbicida de la matriz del suelo sin
interferencias. Asimismo, establecería un adecuado
pH para generar la Forma más soluble del herbicida
y romper la interacción con las partículas cargadas
del suelo (Cesio
et al
. 2011).
2. Efecto del tipo de suelo y de la concentración del
herbicida sobre la recuperación de imazapir
Se detectó efecto de interacción (p < 0.05) para
el porcentaje de recuperación, entre los suelos y las
concentraciones evaluadas (
Cuadro VI
). En gene-
ral, los porcentajes de recuperación determinados
por el método de extracción seleccionado en este
estudio, se encuentran dentro del rango aceptado
internacionalmente para la extracción y detección
de plaguicidas (SANCO 2009), dado que se indican
como aceptables, valores de recuperación entre 70 y
120 % del plaguicida aplicado. De acuerdo con los
resultados, solamente se obtuvieron valores de recu-
peración signifcativamente inFeriores en los suelos
de Balcarce, Anguil y Cerro Azul cuando se aplicaron
concentraciones muy bajas (5 µg/kg), probablemente
como consecuencia de la mayor cantidad de sitios dis-
ponibles para la adsorción del herbicida en el suelo,
o posiblemente debido a las pérdidas en extracción
en estos niveles de concentración (
Cuadro VII
).
CUADRO V.
ANÁLISIS DE PRECISIÓN Y PORCENTAJE DE RECUPERACIÓN ABSOLUTO GLOBAL DEL
MÉTODO ANALÍTICO
CA
CR1
CR2
CR3
CR4
CR5
%R1
%R2
%R3
%R4
%R5
%RP
DE
Cv (%)
5
4.8
5.0
3.9
4.6
4.7
95
99
78
91
94
91
9
3.0
25
23.5
25.8
27.5
25.5
25.0
94
103
110
102
100
102
7
2.2
50
40.0
50.5
45.0
44.0
45.0
80
101
90
88
90
90
9
2.9
100
85.0
93.0
92.0
89.0
90.0
85
93
92
89
90
90
4
1.2
PRG
93.2
5
2
CA: concentración aplicada (µg/kg); CR: concentración recuperada (µg/kg); %R: porcentaje recuperado; %RP: porcentaje
recuperación promedio; DE: desvío estándar; CV: coefciente de variación; PRG: porcentaje de recuperación global
CUADRO VI.
ANÁLISIS DE LA VARIANZA PARA LA
COMPARACIÓN ENTRE SUELOS Y CON-
CENTRACIONES DEL % DE RECUPERA-
CIÓN DE LA METODOLOGÍA
Factores
P > F
a
% de recuperación
Suelo
0.0676
Concentración
<0.0001
**
Suelo x concentración
<0.0001
**
Coefciente de variación (%)
10.7
a
nivel de signifcancia: * p<0.05; ** p<0.01
CUADRO VII.
INTERACCIÓN SUELO X CONCENTRA-
CIÓN PARA EL % DE RECUPERACIÓN
Suelos
Concentraciones (µg/kg)
5
25
50
100
Tres Arroyos
90.7
102.3
90.3
90.0
Balcarce
62.0
120.7
99.7
101.0
Anguil
51.3
100.7
84.3
116.0
Cerro Azul
58.00
94.30
96.00
91.30
V. Rosana Gianelli
et al.
186
Estos resultados concuerdan con los reportados
por D´Ascenzo
et al
. (1998), quienes empleando una
metodología de extracción equivalente, no encontra-
ron variaciones en la recuperación de imazapir en el
rango de concentraciones evaluadas (50-200 µg/kg)
para distintos suelos. Del mismo modo, Ramezani
et al
. (2009), no detectaron diferencias signiFcativas
entre los suelos analizados, con recuperaciones del
herbicida mayores al 70% en todos los casos estu
-
diados. Esta tendencia podría atribuirse a que tanto
los suelos evaluados por D´Ascenzo
et al
. (1998) y
Ramezani
et al
. (2009), como los del presente estu-
dio presentaban valores de pH entre 5 y 7.6. En este
rango la molécula de imazapir se encuentra en estado
aniónico, provocando la repulsión por los coloides
del suelo, originando en consecuencia elevada recu-
peración del herbicida.
En la
fgura 6
se presentan las concentraciones
recuperadas del herbicida en cada suelo en función de
las concentraciones aplicadas en el experimento, ob-
servándose que la recuperación para todos los suelos
fue lineal en el rango de concentraciones evaluado.
Las ecuaciones de regresión lineales obtenidas para
cada suelo fueron: Balcarce y= 0.8902x +2.4355 R
2
:
0.9862; Anguil y= 1.1851x –6.8552 R
2
: 0.9804; Tres
Arroyos y= 08877x +1.3748 R
2
: 0.9985; Cerro Azul
y= 0.9241x -0.7327 R
2
: 0.94.
Los resultados sugieren que a pesar de la in-
±uencia comprobada de las propiedades del suelo
(pH, contenido de arcilla y de materia orgánica) en
la movilidad y la adsorción del herbicida (Pusino
et
al
. 1997, Firmino
et al
. 2008), el KCl sería efectivo
para provocar la ionización de la molécula, originan-
do repulsión de la misma de los coloides del suelo.
Asociado a este proceso, se obtendría un elevado
% de recuperación del herbicida independientemente
de las propiedades de los suelos.
CONCLUSIONES
El porcentaje de recuperación obtenido con la me-
todología evaluada varió en función de la disolución
empleada para la extracción del herbicida. Los resul
-
tados indicaron que el porcentaje de recuperación
del herbicida siguió el orden: KCl (0.1M pH 7)>KCl
(0.1M pH 14)>KOH>NaOH>CH
3
OH/H
2
0>NaOH/
CH
3
OH (80:20)=NaOH/CH
3
CN (80:20), obtenién-
dose valores promedio de 95 (±2.5), 80 (±1.5),
65 (±1.5), 50 (±2.1), 30 (±1.1) y 0 %. El método
seleccionado resultó simple, rápido, sensible, preciso,
con buen ajuste lineal y con límites de detección y
cuantiFcación adecuados para el análisis de residuos
de imazapir en muestras de suelo. Por su parte, la me-
todología evaluada en suelos heterogéneos (franco,
franco arcillo arenoso y arcilloso), los cuales repre-
sentan diferentes condiciones para el comportamiento
de imazapir, demostró que resultaría factible para la
detección de imazapir en suelos de Argentina con
características edafológicas contrastantes y para un
amplio rango de concentraciones.
AGRADECIMIENTOS
Los estudios se realizaron en el marco de los
proyectos: “Estudio de la dinámica de los herbicidas
glifosato e imazapir en distintos suelos de Argentina.
Monitoreo de herbicidas en aguas subterráneas y
superFciales”. AEGA-221641. INTA y “Estudio de
los procesos de transporte de glifosato e imazapir en
tres suelos de la República Argentina”. PICT 2007-
Nº 448. FONCYT.
REFERENCIAS
Cesio V., Niell S., Pareja L., Fernandez G., Asteggi-
ante L., Bocking B., García C., Fernandez-alba A.,
Heinzen H. (2011). Critical revision and develop-
ment perspectives of herbicide residues analysis in
agro ecosystems, En:
Herbicides and Environment
(
Andreas Kortekamp, Ed.), pp.126-157. InTech. [en
línea]
and-environment/critical-revision-and-development-
perspectives-of-herbicide-residues-analysis-in-agro-
ecosystems. (consulta: 27/08/2012).
Fig. 6.
Curvas de concentración recuperada en función de la
concentración aplicada. Los datos corresponden al pro-
medio de tres repeticiones
110
100
90
80
70
60
50
40
Concentración de imazapir aplicada (μg/kg)
Concentración recuperada de imazapir
(μg/kg)
30
20
Tres Arroyos
Balcarce
Anguil
Cerro Azul
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
DETERMINACIÓN DE RESIDUOS DE IMAZAPIR EN SUELOS DE ARGENTINA
187
Che M., Loux M.M, Traina S.J., Logan T.J. (1992).
Effect
of pH on sorption and desorption of imazaquin and
imazethapyr on clays and humic acids. J. Environ.
Qual. 21, 698-703.
D´Ascenzo G., Gentili A., Marchese S., Marino A., y Per
-
ret D. (1998). Rapid and simple method for extractio
n
and determination of imidazolinone herbicide in soil.
Analusis 26, 251-255.
Firmino L.E., Tuf± Santos L.D., Ferreira F.A., Ferreira
L.R., y Tiburcio R.A.S. (2008). Sorção do imazapyr
em solos com diferentes texturas. Planta Daninha,
Viçosa-MG. 26, 395-402.
Koppen B. y Spliid N.H. (1998). Determination of acidic
herbicides using liquid chromatography with pneu
-
matically assisted electrospray ionization, mass spec-
trometric and tandem mass spectrometric detection. J.
Chromatogr. A. 803, 157-168.
Lagana A., Fago G., Marino A., Penazzi V.M. (2000).
Liquid chromatography mass spectrometry tandem for
multiresidue determination of selected post-emergence
herbicides after soil column extraction. Anal. Chem.
415, 41–56.
Lao W. y Jay Gan J. (2006). High-performance liquid
chromatographic separation of imidazolinone her
-
bicide enantiomers and their methyl derivatives on
polysaccharide-coated chiral stationary phases. J.
Chromatogr. A. 1117, 184-193.
Liu W., Pusino A. y Gessa C. (1992). High-performance
liquid chromatographic determination of the herbicide
imazapyr residues in water and soil. Sci. Total Environ.
123/124, 39-45.
Loux M.M., Liebl R.A. y Slide F.W. (1989). Adsorption
of imazapyr and imazethapyr on soils, sediments, and
selected adsorbents. Weed Sci. 37, 712-718.
Mangels G. (1991). Behavior of the imidazolinone herbi
-
cides in soil: A review of the literature. En:
The imid-
azolinone herbicides
. (
D.L. Shaner y S.L. O´Connor,
Eds.). CRC Press, Boca Raton, pp. 191-210.
Marchese S., Gentili A., Perret D. y Faberi A. (2001).
Pres-
surized-liquid extraction for determination of imidazoli-
none herbicides in soil. Chromatographia 54, 531-535.
Matuszewski B. K., Constanzer M. L., Chavez-Eng C. M.
(2003).
Strategies for the assessment of matrix effect
in quantitative bioanalytical methods based on HPLC-
MS/MS. Anal. Chem. 75, 3019-3030.
Micromass Masslynx v 4.1. software .Waters Corporation.,
Manchester, UK.
Pusino A., Petretto S. y Gessa C. (1997). Adsorption and
desorption of Imazapyr by Soil. J. Agric.
Food Chem.
45, 1012-1016.
Ramezani M., Simpson N., Oliver D., Kookana R., Gill G.,
Prestona C. (2009). Improved extraction and clean-up
of imidazolinone herbicides from soil solutions using
different solid-phase sorbents. J. Chromatogr. A. 1216,
5092-5100.
SANCO (2009) Method validation and quality control
procedures for pesticide residues analysis in food and
feed. Dirección General de Salud Pública y Protección
al Consumidor, Comisión Europea. [en línea]. http://
ec.europa.eu/food/plant/protection/resources/qualcon-
trol_en.pdf. (consulta 23/08/2011).
SAS Institute Inc., (2002). SAS User’s Guide Statistic.
Version 8. SAS Institute Inc., Cary, NC.
Senseman S.A. (2007).
Herbicide handbook
. 9a ed. Weed
Sci. Soc. of Am., Lawrence, KS, EUA. 458p.
Taylor P. J. (2005) Matrix effects: The Achilles heel of
quantitative highperformance liquid chromatography-
electrospray-tandem mass spectrometry. Clin. Bio-
chem. 38, 328-334.
Ulbrich A.V., Souza J.R.P. y Shaner D. (2005). Persistence
and carryover effect of imazapic and imazapyr in Bra-
zilian cropping systems. Weed Technol. 19, 986-991.
Walker A. (2003). Adsorption and degradation: from the
laboratory to the real world. Pesticide in air, soil &
water system. Memorias. XII Symposium Pesticide
Chemistry, Piacenza, Italy.
4-6 de junio de 2003.
pp.1-6.
Wehtje G., Dickens R., Wilcut J.W. y Hajek B.F. (1987).
Sorption and mobility of sulfometuron and imazapir
in ±ve Alabama soils.
Weed Sci. 35, 858-864.
Zelaya M., Kloster N. y Gianelli V. (2009). Direct injection
for the analysis of atrazine and imazapyr using ultra
performance liquid chromatography – mass spectrom
-
etry. 2º Workshop Latinoamericano de Residuos de
Plaguicidas – LAPRW 2009. Santa Fe, Argentina. 8
al 11 de Junio de 2009. Libro de Resúmenes. pp. 119.
logo_pie_uaemex.mx