Extraction efficiency of four pesticides using the QuEChERS extraction method and analysis by HPLC/DAD

Abstract

A cleanup step is essential from an analytical perspective, to improve the chance of quantification and to minimize interference. Pesticides in soil are a necessity is agriculture for survival of crops and protection from unwanted growth and pests. However, an ongoing problem is the lack of instruments where levels of pesticides can be measured with high accuracy, even at low concentrations during analysis. In this study, the extraction selectivity and efficiency of four different pesticides was observed with the quick, easy, cheap, effective, rugged and safe (QuEChERS)
method coupled with high performance liquid chromatography-DAD. The sample consisted of four pesticides with different positive log P values in soil. The observed parameters for obtaining the highest extraction efficiency were amount and type of sorbent and salt. The two sorbents tested were the non polar Nucleosil C18 and polar Nucleosil NH2, with the aim to observe which of them gave a higher extraction efficiency. Magnesium sulphate is the salt that is used as a drying agent. A observation regarding the change in extraction efficiency with an increased sorbent and salt amount was also made. In terms of linearity and precision, the experiment was validated with a soil sample collected from LTH-parken in Lund. A matrix matched calibration curve were prepared
for all analytes in question to estimate the recovery of pesticides after cleanup. From the method, it showed that NH2 sorbent showed the highest extraction efficiency for all pesticides, because of its ability to adsorb the multitude of polar interference in the matrix. At an increased amount of
the sorbent NH2, an increased yield of one of the pesticides, deltamethrin, was detected. When C18 was used as the sorbent, a decrease in the extraction efficiency of prallethrin, propiconazole and imidacloprid was detected compared to NH2, due to a probable interaction between the analytes and the adsorbent. An extraction with 6 g MgSO4 showed higher yields of imidacloprid and
deltamethrin, and 4 g of MgSO4 showed higher yields of propiconazole. Prallethrin showed equal yields, regardless of the amount of salt. HPLC-DAD at 235 nm was a suitable analyzing method that provided high selectivity and detectability for each pesticide.

Popular Abstract (Swedish)

Att pesticider används som ett skydd i jordbruket är ingen nyhet, och är en nödvändighet för att skydda odlingarna från diverse insekter, ogräs och mögel. Jord är en komplex matris, och leder till olika upptagningsförmågor av just dessa besprutningar. Ett löpande problem är avsaknaden av instrument där halter av pesticider kan mätas med hög noggrannhet, även vid låga koncentrationer vid analys. Metoder har tagits fram just för kunna göra dessa mätningar, där även mindre
mängd lösningsmedel och billigare utrustning kan tillämpas. En sådan provberedningsmetod är QuEChERS - quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe - och är högst populär just på grund av att lite lösningsmedel behövs, utrustningen är minimal och lättillgänglig, och kan göras relativt
snabbt. I denna rapport har olika parametrar, mängd och typ av salt och sorbent, övervakats med QuEChERS-metoden med mål att se trender kring hur dessa parametrar påverkar extraktionseffektiviteten för fyra pesticider i jord. Dessa pesticider, imidacloprid, propiconazol, prallethrin
och deltamethrin, kan särskiljas med hjälp av sitt log P värde, som är ett mått på en substans hydrofobicitet i dess oladdade form och anger jämviktskonstanten i en oktanol/vattenblandning. Med QuEChERS metoden, ¨övervakades olika förhållanden mellan de två sorbenterna, opolär Nucleosil C18 och polär NH2, och saltet magnesiumsulfat med mål att kunna se trender kring vilket förhållande som ger bäst extraktionsutbyte med pesticiderna i fråga. Även observationer har gjorts kring hur en ökad sorbent- och saltmängd kan påverka extraktionseffektiviteten. Metoden går ut på att salta ut analyterna i provet som består av en blandning av vatten- och organisk lösning till organiska fasen, genom repulsion och en ¨okad hydrofobisk effekt. Efter övergången genomgår provet en upprening med sorbent för att säkerställa renlighet i provet för optimal analys, som utförs i HPLC-DAD.
Trender som kunde bemärkas var att NH2 var den sorbent som utgav högst extraktionsutbyte för alla pesticider då den binder polära matrissubstanser som finns i jorden. Vid en ökad mängd av sorbenten NH2 påvisades ett ökat utbyte för en av pesticiderna, deltamethrin. När C18 användes som sorbent, kunde en minskning i extraktionseffektivitet för prallethrin, propiconazol och imidacloprid observeras, jämfört med NH2. En extraktion med högre mängd salt visade högre utbyte för
imidacloprid och deltamethrin, och en lägre visade högre för propiconazol. Prallethrin påvisade lika utbyten, oberoende av saltmängden. HPLC-DAD vid 235 nm var en lämplig analysmetod som gav hög selektivitet och detekterbarhet för var pesticid.

• author: Rasul, Honia
• supervisor: Margareta Sandahl
• organization: Department of Chemistry
• course: KEML10 20221
• year: 2022
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Chemistry
• keywords: analytical chemistry, pesticides, QuEChERS, soil
• language: English
• id: 9097545
• date added to LUP: 2022-10-17 09:47:56
• date last changed: 2022-10-17 09:47:56