WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Эколого-аналитическое исследование тетраметилтиурамдисульфида

На правах рукописи

КИМ АЛЛА ВИТАЛЬЕВНА

ЭКОЛОГО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕТРАМЕТИЛТИУРАМДИСУЛЬФИДА

03.02.08 экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата биологических наук

Москва 2013

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научные руководители:

Королёв Владимир Анатольевич доктор биологических наук,

ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации, доцент кафедры биологии,

медицинской генетики и экологии

Шорманов Владимир Камбулатович доктор фармацевтических наук,

ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации, профессор кафедры

фармацевтической, токсикологической и аналитической химии

Официальные оппоненты:

Стифеев Анатолий Иванович доктор сельскохозяйственных наук,

ФГОУ ВПО «Курская государственная

сельскохозяйственная академия

им. профессора И.И. Иванова», профессор,

заслуженный деятель науки РФ,

заведующий кафедры экологии и охраны

природы

Орлова Валентина Сергеевна доктор биологических наук,

ФГБОУ ВПО «Российский университет

дружбы народов», профессор кафедры

системной экологии

Ведущая организация:

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия имени Н.Н. Бурденко» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита состоится « 28 » февраля 2013 г. в 14:00 часов на заседании Совета по защите дикторских и кандидатских диссертаций Д 212.203.17 при Российском университете дружбы народов по адресу: 113095, г. Москва, Подольское шоссе, дом 8/5.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов» по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат разослан «____»______________2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук, доцент Е. А. Карпухина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время перед растениеводческим комплексом агропромышленного производства остро стоит проблема увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Среди вредителей посевов большой экономический ущерб наносят возбудители грибковых заболеваний, для борьбы с которыми существуют фунгицидные агрохимикаты. Из всей группы фунгицидов на протяжении длительного периода и в значительных объемах применяется протравитель тетраметилтиурамдисульфид (ТМТД). Несмотря на высокую экономическую эффективность применения, данный препарат способен длительное время сохраняться в продуктах первичной переработки сельскохозяйственных культур, в связи с чем представляет экологическую опасность для теплокровных животных и человека.

Широкое применение тетраметилтиурамдисульфида в сельском хозяйстве, его токсичность, наличие случаев летального отравления обусловливает необходимость изучения этого соединения в эколого-аналитическом отношении.

Важным направлением экологических исследований является оценка уровня загрязнения регионов экотоксикантами различной природы, с целью поддержания оптимального экологического баланса биоэкосистем. Для контроля за остаточными количествами пестицидов разрабатываются высокоселективные и чувствительные методики.

До настоящего времени остаются недостаточно разработанными вопросы изолирования тетраметилтиурамдисульфида из объектов биологического происхождения, его обнаружения, идентификации и количественного определения.

Изложенное выше определило цель и задачи настоящего исследования.

Цель исследования. Целью настоящего исследования является оценка объемов циркуляции фунгицида тетраметилтиурамдисульфида на территории Курской области и разработка методик качественного и количественного анализа экотоксиканта в биологических объектах.

Задачи исследования.

1. Изучить объемы циркуляции и территориальные нагрузки фунгицидных препаратов в Курской области.

2. Провести ранжирование региона по объемам использования и территориальным нагрузкам пестицида тетраметилтиурамдисульфида.

3. Разработать унифицированные методики качественного определения тетраметилтиурамдисульфида на основе изучения особенностей его электронных и колебательных спектров, характера хроматографической активности исследуемого вещества в тонких слоях и колонках сорбентов.

4. Разработать методику количественного определения остаточных количеств фунгицида тетраметилтиурамдисульфида и оценить его количественное содержание в сырье.

5. Исследовать особенности изолирования объекта исследования различными группами изолирующих агентов из биологического материала, разработать схему изолирования тетраметилтиурамдисульфида.

Научная новизна. Впервые проведено изучение объемов циркуляции и территориальных нагрузок фунгицидных препаратов в Курском регионе. Осуществлено ранжирование региона по интенсивности загрязнения территории Курской области агрохимикатом тетраметилтиурамдисульфидом. Подготовлена серия оценочных картограмм, отражающих территориальные особенности внесения тетраметилтиурамдисульфида.

Изучены отдельные закономерности хроматографического поведения тетраметилтиурамдисульфида в сорбентах с гидроксилированной и привитой поверхностями при использовании различных подвижных фаз; определены оптимальные условия хроматографирования исследуемого вещества в тонких слоях сорбентов.

На основе проведенных исследований разработаны методики идентификации и количественного определения тетраметилтиурамдисульфида методами ТСХ и ВЭЖХ.

Исследованы особенности электронных и колебательных спектров поглощения тетраметилтиурамдисульфида. Разработана методика количественного определения тетраметилтиурамдисульфида методом спектрофотометрии.

Впервые для изолирования тетраметилтиурамдисульфида из биоматериала обосновано использование в качестве изолирующего агента этилацетата. На основе применения в качестве изолирующего агента этилацетата и очистки в тонких слоях или колонках нормально-фазовых сорбентов разработаны оригинальные методики определения рассматриваемого соединения в биологическом материале, применимые для исследования растительного и свежего трупного материала.

Практическая значимость работы. На основе анализа пестицидных нагрузок в Курском регионе выделены экологически неблагоприятные территории с высокими объемами циркуляции тетраметилтиурамдисульфида. Полученные результаты могут быть использованы службой экологического мониторинга окружающей природной среды для оценки экологической ситуации отдельных административных территорий. С целью определения остаточных количеств тетраметилтиурамдисульфида в биообъетах были разработаны методики изолирования из биологического материала, очистки, идентификации и количественного определения исследуемого вещества. Они могут быть использованы в работе служб Россельхознадзора, агрохимической защиты, а также судебно-медицинской экспертизы.

Результаты исследования используются в программах кафедр фармацевтической, токсикологической и аналитической химии, биологии, медицинской генетики и экологии, химии и технологии биологически активных веществ Курского государственного медицинского университета, рекомендуются к использованию при изучении курсов общей, медицинской, промышленной экологии, токсикологии, аналитической химии.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Результаты исследования уровня загрязнения Курского региона тетраметилтиурамдисульфидом.
  2. Оценочные картограммы, отражающие территориальные особенности внесения тетраметилтиурамдисульфида.
  3. Результаты ранжирования Курской области по уровню фунгицидной нагрузки с выделением экологически неблагоприятных территорий.
  4. Результаты исследования хроматографической активности тетраметилтиурамдисульфида в тонких слоях сорбентов.
  5. Особенности поглощения электромагнитного излучения анализируемого вещества в УФ-, видимой и ИК- областях спектра.
  6. Унифицированная методика идентификации и количественного анализа тетраметилтиурамдисульфида с использованием хроматографии и фотометрии, характеризующаяся достаточной воспроизводимостью, достоверностью и селективностью.
  7. Методика изолирования объекта исследования из биологического материала и очистки от соэкстрактивных веществ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на XIV международной экологической конференции «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2009 г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 1000-летию г. Ярославля (Ярославль, 2010 г.); V международной телеконференции «Фундаментальные науки и практика» (Томск, 2011 г.), а также VIII Международной научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье» (Пенза, 2011 г.).

Личный вклад. Автором составлен план и разработана структура исследований, проведен анализ источников литературы по теме диссертации, выполнены экспериментальные исследования, полученные результаты проанализированы совместно с руководителями, проведены статистическая обработка и анализ данных, сделаны выводы и обобщения. В работах, выполненных в соавторстве, использованы результаты исследования с долей участия автора 75-95%.

П у б л и к а ц и и. Основное содержание работы отражено в 18 публикациях, 5 из которых в журналах, рекомендуемых ВАК для опубликования материалов диссертационных исследований, 2 патента на изобретения.

Объем и структура диссертации. Диссертация включает введение, пять глав (обзор литературы, материалы и методы, 3 глав результатов собственных исследований), заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 151 странице, иллюстрирована 22 рисунками, содержит 34 таблицы. Список литературы составляют 254 источника, 212 из которых на русском и 42 - на иностранных языках.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Анализу подвергались данные об объемах внесения пестицидов в почву сельскохозяйственных районов Курской области за период 2000-2010 гг. Объем использования оценивался не по препарату в целом, а непосредственно по внесенному действующему веществу. Для расчета территориальных нагрузок пестицидов (г/га) использовались данные о структуре посевных площадей культурных растений для каждого административного района за изучаемый период. При этом учитывался не весь объем пашенных земель района, а только тот объем пашни, на котором произрастали сельскохозяйственные культуры, обрабатываемые данным препаратом.

Материалом для исследования остаточных количеств фунгицида ТМТД явились районированные сорта следующих доминирующих сельскохозяйственных культур промышленного производства и частного сектора: мягкая яровая пшеница сорта «Дарья», озимая пшеница сорта «Московская 39», рожь сорта «Талловская 33», сахарная свекла сорта «Мерак», кукуруза сорта «ПР39Г12», подсолнечник сорта «НК Неома».

Дозы внесения ТМТД (ЗАО Фирма «Август», Россия) и сроки обработки регламентировались согласно справочнику «Список пестицидов и агрохимикатов разрешенных к применению на территории Российской Федерации 2011 год» с учетом площади каждого участка.

Выращивание культур производили на экспериментальном участке КГМУ, представляющего собой участок земли, разделенный на равные сектора, площадью 1 м2, отделенные друг от друга пластмассовыми блоками высотой 50 см, вкопанными в землю на глубину 15 см, для предотвращения попадания пестицида в соседний сектор через почву. Помимо рабочих зон, отдельно был выделен контрольный участок, семена которого не подвергались обработке ТМТД.

Основным объектом исследования при разработке методик определения вещества явился ТМТД с содержанием основного вещества не менее 98% (фирма «ОРМЕТ» (Россия)).

Применены методы ТСХ, жидкостной колоночной хроматографии низкого давления, ВЭЖХ, электронной и ИК- спектрофотометрии. Методики определения разработаны на модельных смесях с известным содержанием основного вещества. Обработка результатов проводилась в соответствии с установленными требованиями с использованием пакета прикладных программ «Microsoft Excel».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Объёмы циркуляции фунгицидов и тетраметилтиурамдисульфида на территории Курской области за период 2000-2010 гг.

Во всем ассортименте пестицидных препаратов, применяющихся в сельскохозяйственном производстве Курской области (более 120 препаратов) можно выделить 8 основных групп по направленности действия: фунгициды, гербициды, инсектициды, родентициды, акарициды, нематоциды, дефолианты и десиканты, протравители семян. За изучаемый период группа фунгицидов использовалась достаточно широко (удельный вес в группе равен 42,64%) (рис. 1).

 Удельный вес групп пестицидов в АПК Курской области за период-0

Рис. 1. Удельный вес групп пестицидов в АПК Курской области за период 2000-2010 гг.

Объемы применения отдельных групп пестицидных препаратов представлены на рис. 2. Среди комплекса средств химической защиты фунгициды имеют высокие объемы применения, которые составляют 262,57 т/г, уступая лишь гербицидным препаратам.

 Объемы использования групп пестицидов в АПК Курской области за период-1

Рис. 2. Объемы использования групп пестицидов в АПК Курской области за период 2000-2010 гг.

В динамике объемов применения фунгицидов (рис. 5) отмечена широкая вариабельность, с максимальным объемом применения в 2000 году (384,28 т/г), минимальным в 2009 (226,14 т/г). На начальном этапе изучаемого периода (с 2000 по 2005 год) наблюдалась выраженная тенденция уменьшения объемов циркуляции с 384,28 до 241,13 т/г, с 2005 по 2007 год происходило увеличение объемов использования более чем в 1,5 раза, с 2007 по 2009год объемы внесения фунгицидов уменьшились, достигнув минимума за весь изучаемый период и составили 226,14 т/г, а в 2010 году зарегистрировано незначительное их увеличение.

т/г

 Динамика объемов применения фунгицидов в АПК Курской области за-2

Рис. 3. Динамика объемов применения фунгицидов в АПК Курской области за период 2000-2010 гг.

Изучение объемов применения фунгицидных препаратов в административных районах Курской области (рис. 4) позволило провести ранжирование региона по объемам внесения данной группы ядохимикатов. При этом к районам с максимальными объемами применения (более 10 тонн) отнесены Конышевский, Рыльский, Льговский, Солнцевский районы.

 Картограмма Курской области по объему применения фунгицидов (т) Для-3

Рис. 4. Картограмма Курской области по объему применения фунгицидов (т)

Для получения полной информации о циркуляции пестицидов рассчитывался показатель территориальной нагрузки. За исследуемый период средняя территориальная нагрузка фунгицидов в комплексе средств химической защиты агрокультур сохраняла лидирующие позиции (рис. 5) и составила 75,29±9,13 г/га.

 Территориальные нагрузки групп пестицидов в АПК Курской области за-4

Рис. 5. Территориальные нагрузки групп пестицидов в АПК Курской области за период 2000-2010 гг.

Анализ динамики территориальных нагрузок фунгицидов (рис. 6) позволил выявить выраженную тенденцию к увеличению пестицидной нагрузки за исследуемый период.

г/га

 Динамика территориальных нагрузок фунгицидов в АПК Курской области за-5

Рис. 6. Динамика территориальных нагрузок фунгицидов в АПК Курской области за период 2000-2010 гг.

По данным территориальных нагрузок фунгицидных препаратов в сельскохозяйственных районах Курской области была построена картограмма (рис. 7), которая позволила выделить экологически неблагоприятные по данному показателю территории с пестицидной нагрузкой более 100 г/га, к числу которых отнесены Конышевский, Льговский, Рыльский и Солнцевский районы.

 Картограмма Курской области по территориальной нагрузке фунгицидов в-6

Рис. 7. Картограмма Курской области по территориальной нагрузке фунгицидов в (г\га)

На территории Курской области изучаемый фунгицид используется широкомасштабно, во всех 28 административных районах, и на протяжении всего изучаемого периода. Среднегодовой объем внесения колеблется от 0,87 до 1,3 т/г. Максимальные объемы внесения (от 1,4 т) отмечены (рис. 8) в Железногорском, Конышевском, Курском, Мантуровском, Солнцевском районах.

 Картограмма Курской области по объему внесения ТМТД (т) Динамика-7

Рис. 8. Картограмма Курской области по объему внесения ТМТД (т)

Динамика использования изучаемого фунгицида (рис. 9) имеет нестабильный характер с тенденцией к увеличению.

 Динамика объемов использования фунгицида ТМТД в АПК Курской области-8

Рис. 9. Динамика объемов использования фунгицида ТМТД в АПК Курской области за период 2000-2010 гг.

Территориальная нагрузка ТМТД за изучаемый период в агропромышленном секторе региона составила 202,54 г/га. При проведении ранжирования региона по уровню пестицидных нагрузок нами получены следующие данные (рис. 10). К районам с высоким уровнем территориальной нагрузки изучаемого агрохимиката (более 250 г/га) отнесены Кореневский, Курский, Мантуровский, Советский и Хомутовский районы.

 Картограмма Курской области по территориальной нагрузке ТМТД (г/га) -9

Рис. 10. Картограмма Курской области по территориальной нагрузке ТМТД (г/га)

Территориальные нагрузки препарата (рис. 11) за анализируемый период находились в интервале от 184,77 до 235,21 г/га. Начало периода (с 2000 по 2004 гг.) характеризуется уменьшением пестицидных нагрузок, с незначительным повышением в 2003 году, в 2005 году показатель экологической нагрузки значительно вырос, достигнув отметки 228,26 г/га, затем до 2008 года отмечена выраженная тенденция к снижению, достигнув минимума исследуемого периода, и на завершающем этапе уровень территориальных нагрузок незначительно увеличился.

Рис. 11. Динамика территориальных нагрузок фунгицида ТМТД в АПК Курской области за период 2000-2010 гг.

Таким образом, проведенный анализ объемов циркуляции и распределения территориальных нагрузок пестицидов на территории Курской области позволяет судить о широкомасштабном использовании фунгицидных препаратов в целом, и ТМТД в частности в растениеводческом комплексе агропромышленного производства Курской области. При этом выделены районы области, имеющие высокие показатели экологической напряженности по объемам циркуляции фунгицидов, которые можно рассматривать в качестве зон экологического риска формирования отдельных нозологических нарушений организма человека. Высокие объемы использования ТМТД в АПК Курской области, по сравнению с аналогичными показателями по другим областям РФ, влекут за собой риск увеличения его остаточных количеств продуктах первичной переработки сельскохозяйственных культур. Для контроля наличия ТМТД в биологических объектах было необходимо разработать высокочувствительные методики его определения.

II. Разработка унифицированных методик качественного и количественного анализа тетраметилтиурамдисульфида.

Исследована хроматографическая подвижность данного вещества в тонких слоях нормальнофазовых и обращённофазовых сорбентов. Для нормальнофазовой хроматографии характеристику подвижности рассматривали в 20 монокомпонетных и 73 многокомпонентных растворителях, а обращеннофазовой – 42 многокомпонентных систем.

Наиболее оптимальные условия хроматографирования ТМТД в тонких слоях сорбента с гидроксилированной поверхностью (широкопористый силикагель на пластинах «Силуфол» UV-254) достигаются при использовании подвижной фазы гексан-диоксан-пропанол-2 (8:3:0,6).

Для варианта обращённофазовой ТСХ наиболее оптимальными подвижными фазами явились диоксан-вода (6:4) и ацетонитрил-вода (5:5).

Система гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1) явилась оптимальной для определения объекта исследования методом ВЭЖХ в колонках нормальнофазового сорбента «Силасорб-600». В предлагаемых условиях хроматографирования время удерживания анализируемого соединения составляло 4,15 мин, объём удерживания – 415 мкл, коэффициент ёмкости – 1,33, число теоретических тарелок – 1547, фактор асимметрии пика – 0,92%.

Результаты изучения особенностей хроматографической подвижности ТМТД свидетельствуют о возможности его идентификации методами ТСХ и ВЭЖХ.

Разработана методика количественного определения рассматриваемого соединения с применением метода ВЭЖХ. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты определения ТМТД методом ВЭЖХ (n=6; P=0,95)

Взято тетраметилтиурамдисульфида, г Найдено Метрологические характеристики
Г %
0,02315 0,02276 98,32 х = 100,02
0,02640 0,02647 100,25 S = 1,26
0,02515 0,02559 101,74 Sx = 0,51
0,02435 0,02426 99,63 x = 1,32
0,02550 0,02577 101,04 = 1,32
0,02470 0,02448 99,11

Как свидетельствуют полученные данные, методика характеризуется достаточными воспроизводимостью и правильностью. Относительная ошибка среднего результата в случае использования нормальнофазового варианта хроматографирования составляет не более 1,4 % при определении в субстанции.

Изучены особенности светопоглощения ТМТД в УФ- и видимой областях спектра при использовании в качестве растворяющих сред ацетонитрила, диоксана, ДМФА, хлороформ, этилацетата. Рассчитаны некоторые оптические характеристики электронных спектров исследуемого образца в данных растворителях. Длина волны максимума определялась с помощью расчеты первых и вторых производных спектров.

В ИК-спектре ТМТД наблюдаются интенсивные полосы поглощения в области 1500 см-1 на нее налагаются деформационные и валентные колебания метильной группы. Полосы поглощения ассиметрических атомов и симметричных валентных колебаний CN групп наблюдаются при 1234, 1040 и 849 см-1, соответственно, а деформационным колебаниям СН- группы соответствует полоса при 2856, 2871, 2928 и 2932 см-1. Полосы поглощения C=S группы наблюдаются при 1373 и 1400 см-1. Как известно, полосы поглощения в интервале 570-580 мало интенсивны и не имеют строгого наложения в данном соединении, что позволяет отнести поглощение в области 563 см-1 к –S=S–, либо C=S группам.

Показана возможность идентификации ТМТД по характеру поглощения УФ- и ИК-излучения.

Разработана методика количественного спектрофотометрического определения ТМТД на основе его поглощения в среде ацетонитрила. Результаты определения вещества представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты определения тетраметилтиурамдисульфида по поглощению в ацетонитриле (n=6; P=0,95)

Взято тетраметилтиурамдисульфида, г Найдено Метрологические характеристики
Г %
0,02645 0,02679 101,30 х = 100,11
0,02430 0,02402 98,86 S = 1,14
0,02505 0,02481 99,06 Sx = 0,47
0,02375 0,02395 100,85 x = 1,20
0,02540 0,02571 101,24 = 1,20
0,02480 0,02463 99,33

Разработанная методика позволяет достичь достаточно высокой чувствительности, воспроизводимости и правильности определения. Относительная ошибка среднего результата (n=6; Р=0,95) составила 1,20%.

III. Определение тетраметилтиурамдисульфида в биоматериале.

В качестве биоматериала использовались ткани трупных органов, растительный материал (пшеница яровая и озимая, кукуруза, подсолнечник, свекла сахарная и рожь).

Проведено сравнительное изучение изолирования ТМТД из биоматериала изолирующими агентами различной природы. В качестве изолирующих жидкостей рассмотрены гидрофобные (гексан, хлороформ, дихлорэтан, этилацетат, диэтиловый эфир, уксусный ангидрид) и гидрофильные (диоксан-1,4, ацетон, ацетонитрил, этанол, ледяная уксусная кислота, ДМФА) органические растворители, а также вода и 8%-й водный раствор уксусной кислоты).

Полученные результаты представлены на рисунке 12-13.

Рис. 12. Результаты изучения сравнительного изолирования ТМТД из биологического материала

 Результаты изучения сравнительного изолирования ТМТД из-12

Рис. 13. Результаты изучения сравнительного изолирования ТМТД из биологического материала

Как свидетельствуют полученные данные, наиболее высокий процент извлечения ТМТД достигается этилацетатом.

Исследована зависимость степени извлечения ТМТД этилацетатом от количественного соотношения изолирующего агента и биоматериала, от кратности настаивания и продолжительности каждого отдельного настаивания. Найдено, что для достижения достаточно полного извлечения анализируемого соединения из биологического материала необходимо, по крайней мере, двукратное настаивание при условии, что количество изолирующего агента в каждом случае должно превышать количество биоматериала как минимум в два раза.

При изучении зависимости степени извлечения ТМТД от продолжительности контакта изолирующей жидкости и биоматериала установлено, что максимальные значения степени извлечения анализируемого вещества из биоматериала достигаются при продолжительности настаивания не менее 30 минут.

На основе предварительных исследований разработаны методики определения ТМТД в биоматериале различной природы, крови и моче на основе изолирования этилацетатом и последующей очистки извлечённого соединения методами ТСХ и колоночной хроматографии. Количественная оценка результатов определения представлена в таблицах 3-5.

Таблица 3

Результаты изолирования различных количеств ТМТД, определенных методами спектрофотометрии и нормальнофазовой ВЭЖХ

Анализируе-мый БМ Внесено ТМТД (мг) в 25 г БМ Найдено, % (n=5, p=0,95)
Спектрофотометрия Нормальнофазовая ВЭЖХ
Х S Sx Х Х S Sx Х
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Трупная печень 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0 63,16 63,54 63,88 64,13 65,64 3,19 2,80 2,5 2,43 1,91 1,42 1,25 1,12 1,09 0,86 3,96 3,48 3,11 3,02 2,38 63,10 63,62 64,72 65,12 65,48 3,31 2,83 2,71 2,37 2,02 1,48 1,26 1,21 1,06 0,90 4,11 3,52 3,37 2,95 2,51
Пшеница яровая 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0 79,21 79,53 79,87 80,01 80,14 2,35 2,20 1,94 1,88 1,51 1,05 0,98 0,87 0,84 0,67 2,92 2,74 2,41 2,33 1,88 79,42 80,24 80,78 81,69 81,77 2,60 2,57 2,38 2,13 1,61 1,16 1,15 1,07 0,95 0,71 3,23 3,20 2,96 2,65 2,00
Пшеница озимая 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0 76,89 76,95 77,01 77,14 77,35 2,42 2,22 1,94 1,86 1,59 1,08 0,99 0,87 0,83 0,71 3,01 2,76 2,41 2,31 1,98 63,10 64,24 64,72 65,12 65,48 3,31 2,95 2,71 2,37 2,02 1,48 1,32 1,21 1,06 0,90 4,11 3,67 3,37 2,95 2,51
Рожь 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0 90,71 90,93 90,95 91,01 91,14 2,40 2,23 1,96 1,88 1,58 1,07 1,00 0,88 0,83 0,71 2,99 2,77 2,44 2,31 1,96 90,30 90,64 91,08 91,51 91,74 2,68 2,45 2,22 1,99 1,91 1,20 1,09 0,99 0,89 0,85 3,33 3,04 2,76 2,47 2,37
Свекла 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0 80,78 80,94 80,97 81,08 81,19 2,42 2,29 2,02 1,97 1,75 1,08 1,02 0,90 0,88 0,78 3,01 2,85 2,51 2,44 2,18 78,98 80,94 81,97 82,28 82,42 2,80 2,50 2,37 2,32 2,19 1,25 1,12 1,06 1,04 0,98 3,48 3,11 2,94 2,88 2,72
Кукуруза 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0 79,24 79,56 79,89 80,01 80,14 2,50 2,32 2,10 2,04 1,83 1,12 1,04 0,94 0,91 0,82 3,11 2,88 2,61 2,54 2,27 80,98 81,28 81,89 82,08 82,16 2,85 2,50 2,44 2,17 2,06 1,28 1,12 1,09 0,97 0,92 3,55 3,11 3,04 2,70 2,57
Подсолнечник 2,5 5,0 10,0 25,0 50,0 73,51 73,73 73,87 74,01 74,24 2,86 2,64 2,42 2,35 2,14 1,28 1,18 1,08 1,05 0,96 3,56 3,28 3,01 2,92 2,67 76,69 76,93 77,37 77,61 77,75 3,49 2,30 2,81 2,78 2,74 1,56 1,34 1,25 1,24 1,23 4,34 3,73 3,49 3,45 3,41

Таблица 4

Результаты изолирования различных концентраций ТМТД из крови человека, определенная методом ВЭЖХ

Внесено ТМТД (мг) на 10 г крови Найдено, % (n=5, p=0,95)
Х S Sx Х
2,5 10,0 25,0 50,0 16,83 17,99 18,28 18,43 2,42 2,35 1,93 1,76 1,08 1,05 0,87 0,79 3,00 2,92 2,40 2,19

Таблица 5

Результаты изолирования различных концентраций ТМТД из мочи человека, определенная методом ВЭЖХ

Внесено ТМТД (мг) на 10 г мочи Найдено, % (n=5, p=0,95)
Х S Sx Х
2,5 10,0 25,0 50,0 65,46 65,98 65,91 65,74 2,62 2,34 2,12 1,88 1,17 1,05 0,95 0,84 3,26 2,91 2,64 2,32

Как свидетельствуют полученные данные, разработанные методики характеризуются достаточными воспроизводимостью и правильностью.

Значения полуширины доверительного интервала (n=5; Р=0,95) в случае использования методов спектрофотометрии и ВЭЖХ не превышают 3,96% и 4,34% соответственно.

По результатам проведенных исследований предложено 2 варианта общей схемы исследования биологического материала и биологической жидкости при отравлении рассматриваемым веществом. Предлагаемые схемы позволяют изолировать, очистить, идентифицировать и количественно определить исследуемое токсичное соединение с достаточно высокими селективностью, чувствительностью и воспроизводимостью.

Исследовано наличие остаточных количеств фунгицида ТМТД в растительных объектах. Выращенный на экспериментальном участке растительный биологический материал собирали на разных стадиях его развития (ранняя и поздняя спелость) и подвергали анализу согласно схеме, описанной выше. Количественное определение проводили методом ВЭЖХ. Полученные результаты отражены в таблице 6.

Таблица 6

Содержание фунгицида ТМТД в изучаемых агрокультурах (мкг\мг)

X±x X±x
Ранняя спелость Поздняя спелость
Пшеница яровая
0,017610±0,004037 0,001452 0,012470±0,003685 0,001325
Пшеница озимая
0,017598±0,004001 0,001439 0,012462±0,003570 0,001284
Сахарная свекла
0,004140±0,000997 0,000359 0,003450±0,000943 0,000339
Кукуруза
0,007710±0,001160 0,000417 0,006810±0,001089 0,000392
Подсолнечник
0,021378±0,004838 0,001740 0,015320±0,004971 0,001788
Рожь
0,018927±0,004264 0,001534 0,015781±0,004141 0,001489

Исходя из полученных данных, можно сказать, что в агрокультурах, семена которых обрабатывались тетраметилтиурамдисульфидом в разрешенных к применению концентрациях, при помощи разработанной методики, исследуемый пестицид был обнаружен как на стадии молочной спелости растения, так и на более поздней стадии. Это свидетельствует о возможности его сохранения в продуктах первичной переработки сельскохозяйственных культур и дальнейшей транслокации по звеньям трофических цепей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

  1. Фунгицидные препараты занимают лидирующие позиции и имеют высокие объемы применения (262,57 т/г), территориальные нагрузки (75,29±9,13 г/га) и удельный вес (42,67 %) в структуре средств химизации сельскохозяйственного производства Курской области.
  2. Среди фунгицидов масштабное использование с высоким уровнем циркуляции (1,15±0,32 т/г) отмечено для препарата ТМТД. Проведено ранжирование региона по уровню пестицидных нагрузок и выделены экологически неблагоприятные территории с высокой экологической нагрузкой изучаемого производного тиурама.
  3. Исследован характер поглощения электромагнитного излучения тетраметилтиурамдисульфидом в УФ-, видимой и ИК-областях спектра. На основе способности к поглощению УФ-излучения в среде ацетонитрила разработана методика количественного определения рассматриваемого соединения спектрофотометрическим методом. Относительная ошибка среднего результата не превышает ±1,2%.
  4. Изучена хроматографическая активность исследуемой структуры в тонких слоях сорбентов с гидроксилированной и привитой поверхностями с использованием элюентов различной полярности. Для хроматографирования в тонких слоях сорбента с гидроксилированной поверхностью (широкопористый силикагель на пластинах «Силуфол» UV-254) оптимальной подвижной фазой является система растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (8:3:0,6), а для определения рассматриваемого вещества в тонких слоях обращённофазных сорбентов (С14 – С18) – это системы растворителей диоксан-вода (6:4) и ацетонитрил-вода (5:5).
  5. Изучены особенности количественного определения рассматриваемого соединения методом ВЭЖХ с применением нормальнофазового сорбента и подвижной фазы гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1). Полученные результаты свидетельствуют о возможности определения тетраметилтиурамдисульфида с достаточной воспроизводимостью и правильностью. Относительная ошибка среднего результата (n=6; Р=0,95) составляет не более 1,32 %.
  6. Проведено сравнительное изолирование исследуемого вещества из биологического материала. При этом показано, что для максимального извлечения тетраметилтиурамдисульфида необходимо использование в качестве изолирующего агента – этилацетата в объеме, превышающем массу биоматериала вдвое, и проведение двукратного настаивания по 30 минут каждый.
  7. Статистическая обработка результатов количественного определения тетраметилтиурамдисульфида в биологических объектах разработанными методиками показала, что значения полуширины доверительного интервала (n=5; Р=0,95) в случае использования методов спектрофотометрии и ВЭЖХ не превышают 3,96% и 4,34% соответственно. Это свидетельствует, что разработанные методики характеризуются достаточными для подобного рода исследований воспроизводимостью и правильностью.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

    1. Станции защиты растений, станции агрохимической защиты, Комитету Роспотребнадзора, лаборатории эколого-аналитического контроля и бюро судебно-медицинской экспертизы предложить к внедрению в практику разработанные и одобренные Государственной патентной экспертизой унифицированные методики количественного определения остаточных количеств фунгицида тетраметилтиурамдисульфида в продуктах переработки агрокультур и организме человека.
    2. В целях осуществления комплекса разноплановых мер по обеспечению охраны окружающей среды рекомендовать межведомственному координационному Совету при Правительстве Курской области создание компьютеризированной системы мониторинга состояния природной среды в административных районах Курской области с выделением экологически неблагоприятных территорий по комплексу антропогенных факторов.
    3. Мероприятия по совершенствованию системы подготовки кадров и населения по вопросам охраны окружающей среды в области:
  • ввести в учебно-образовательную программу кафедры фармацевтической, токсикологической и аналитической химии Курского государственного медицинского университета тему: «Способы оценки производных тиурама в биологических объектах»; кафедры охраны труда и окружающей среды Юго-Западного государственного университета «Уровни экологической нагрузки тетраметилтиурамдисульфида в Курской области».
    1. Полученные данные могут быть использованы для оценки экологических рисков формирования экозависимой патологии человека в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Ким, А.В. Объемы использования фунгицида ТМТД В Агропромышленном комплексе Курской области / А.В. Ким, А.С. Прокопенко, А.В. Головина // Материалы XIV международной экологической конференции «Экология России и сопредельных территорий». – Новосибирск, 2009. – С.15
  2. Ким, А.В. Особенности очистки изолятов при анализе фунгицида ТМТД в биообъектах / А.В. Ким, В.А. Королёв, В.К. Шорманов // Мониторинг экологически опасных промышленных объектов и природных экосистем: сб. статей V Международной научно-практической конференции / МНИЦ ПГСХА. – Пенза: РИО ПГСХА, 2011. – С. 115-116.
  3. Ким, А.В. Территориальные нагрузки фунгицида ТМТД в растениеводческом комплексе Курской области / А.В. Ким, Т.Ф. Коропова, А.В. Головина // Актуальные вопросы медицинской науки: сборник научных работ студентов и молодых ученых Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 1000-летию г. Ярославля. – Ярославль: ООО «ЯрМедиаГруп», 2010. – С. 29.
  4. Королёв, В.А. Выбор изолирующего агента для экстракции фунгицида ТМТД из зерна пшеницы / В.А. Королёв, В.К. Шорманов, А.В. Ким // Окружающая среда и здоровье. VIII Международной научно-практической конференции. (сб. статей) / МНИЦ ПГСХА. – Пенза: РИО ПГСХА, 2011. - С. 50.
  5. Королёв, В.А.Особенности экстракции фунгицида ТМТД из зерна пшеницы / В.А. Королёв, В.К. Шорманов, А.В. Ким // Современный мир, природа и человек. Межвузовский сборник научных работ с материалами трудов участников V международной телеконференции «Фундаментальные науки и практика». – Томск, 2011. – Т. 2, №1. – С. 45.
  6. Объемы использования гербицида фюзилад в агропромышленном комплексе Курской области / В.А. Королев, О.Ю. Канунников, А.В. Ким и др. // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития современного общества». – Москва, 2010. – ч. 1. – С.255-256.
  7. Объемы циркуляции гербицидов в сельскохозяйственных районах Курской области / В.А. Королев, О.Ю. Канунников, А.В. Ким и др. // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития современного общества». – Москва, 2010. – ч. 1. – С.253-254.
  8. Определение остаточных количеств ТМТД в зерне пшеницы / В.К. Шорманов, В.А. Королёв, А.В. Ким и др. // Проблемы региональной экологии. 2010. № 6. С. 87-94.
  9. Особенности определения ТМТД в биологическом материале / В.К. Шорманов, Е.П. Дурицын, А.В. Ким, Ю.Н. Баранов // Судебно-медицинская экспертиза. 2010. Т. 53, №2. С. 45 49.
  10. Особенности оценки экологического риска применения пестицидов / В.П. Иванов, В.А. Королев, А.В. Ким и др. // Сборник трудов III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биотехнология и биомедицинская инженерия», посвященной 75-летию КГМУ. – Курск: КГМУ, 2010. - С.69-70.
  11. Относительный экологический риск формирования акушерско-гинекологической патологии в условиях интенсивного применения фунгицида ТМТД / Королев В.А., Иванов В.П., А.В. Ким и др. // Информационный бюллетень "Здоровье населения и среда обитания" (ЗНиСО). М.: Роспечать, 2012. - № 2 (227). С. 29-32.
  12. Относительный экологический риск формирования детской патологии в условиях интенсивного применения фунгицида ТМТД / В.А. Королев, В.П. Иванов, А.В. Ким и др. // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». Курск, 2012. С. 25-28.
  13. Пат. 2415425 Российская Федерация, МПК51 G 01 N 33/48, G 01 N 30/02. Способ определения тетраметилтиурамдисульфида в биологическом материале / В.К. Шорманов, В.А. Королев, В.П. Иванов, А.В. Ким, Е.П. Дурицын, А.П. Просветова; заявители и патентообладатели В.К. Шорманов, В.А. Королев, В.П. Иванов, А.В. Ким. - №200914706515/15; заявл. 17.12.09; опубл. 27.03.2011, Бюл. №9. 10 с. с табл.
  14. Пат. 2417372 Российская Федерация, МПК51 G 01 N 33/48, G 01 N 30/02. Способ определения тетраэтилтиурамдисульфида в крови / В.К. Шорманов, Н.А. Горбачева, Е.П. Дурицын, А.П. Просветова, Т.Н. Илюшина, В.А. Королев, В.П. Иванов, А.В.Ким; заявители и патентообладатели В.К. Шорманов, Н.А. Горбачева, Е.П. Дурицын, А.П. Просветова. - № 201010189/15; заявл. 21.01.10; опубл. 27.04.2011, Бюл. №12. 6 с. с табл.
  15. Распределение тетраметилтиурамдисульфида в организме теплокровных животных / В.К. Шорманов, Е.П. Дурицын, А.В.Ким и др. // Судебно-медицинская экспертиза. 2011. Т. 54, №6. С. 34-36.
  16. Распространенность акушерско-гинекологической патологии в условиях пестицидных нагрузок фунгицида ТМТД / А.В. Ким, В.А. Королёв, В.К. Шорманов и др. // Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии. Материалы II Всероссийской научой конференции с международным участием. – Курск: КГМУ, 2011. - С.194-195.
  17. Территориальные нагрузки гербицида фюзилад в агропромышленном комплексе Курской области / В.А. Королев, О.Ю. Канунников, А.В. Ким и др. // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития современного общества». – Москва, 2010. – ч. 1. – С.257-258.
  18. Территориальные нагрузки гербицидов в административных районах Курской области / В.А. Королев, О.Ю. Канунников, А.В. Ким и др. // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития современного общества». – Москва, 2010. – ч. 1. – С.256-257.

Примечание: жирным шрифтом выделены публикации в журналах перечня ВАК

Ким Алла Витальевна (Россия)
«Эколого-аналитическое исследование тетраметилтиурамдисульфида»

Исследование посвящено изучению объемов циркуляции фунгицида тетраметилтиурамдисульфида на территории Курской области на протяжении 11 лет. Показаны высокие объемы использования этого фунгицида, в связи с чем увеличивается риск наличия остаточных количеств пестицида в продуктах первичной переработки сельскохозяйственных культур. Для тетраметилтиурамдисульфида была разработана методика изолирования, качественного и количественного анализа в биоматериале. Идентификация проводится методами тонкослойной хроматографии, спектрофотометрии и ИК-спектроскопии, количественное определение – с использованием спектрофотометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Работа решает проблему определения остаточных количеств тетраметилтиурамдисульфида в растительном и животном биоматериале.

Kim Alla Vitalyevna (Russia)

«Ecologycal and analitical research of thetramethylthiuram disulfide»

Research are studying of circulation volumes of fungicide thetramethylthiuram disulfide on the territory of Kursk region for 11 years. Showing high levels used of this fungicide, and therefore increases the risk of the presence of pesticide residues in primary processing products of agricultural crops. For thetramethylthiuram disulfide was developed technique of isolation, the qualitative and quantitative analysis in biological material. The identification was conduct by methods of a thin-layer chromatography, spectrophotometry and IR-spectroscopy, the quantitative investigation using spectrophotometry and highly perfomance liquid chromatography. The work solves problem of residual quantities determination of thetramethylthiuram disulfide in the plant and animal biomaterial.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.