Talajok mintavételének, illetve minta-homogenizálásának mérési bizonytalanság becslése növényvédőszer-maradékok meghatározásához

Dátum
Szerzők
Kötelesné Suszter, Gabriella
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt
A környezet növényvédő szer szennyezésének fő forrása a talaj. A mért szermaradék koncentráció értelmezéséhez szükség van a mérési eredmény kombinált bizonytalanságának ismeretére. Az analitikai vizsgálati eredmények szóródását a várható érték körül számos tényező befolyásolja. Ezek közül a fő összetevők a mintavétel, mintaméret csökkentés, minta-homogenizálás és az analízis véletlen hibája. A mintavétel bizonytalanságára, illetve a szermaradékok eloszlására növényi minták esetében számos irodalmi adattal rendelkezünk, talajokra viszont alig van adat. Kutatómunkám során meghatároztam a talajok növényvédőszer-maradék tartalmának vizsgálatához alkalmazott minta-előkészítési módszerek hatékonyságát, megbecsültem az egyes minta-előkészítési eljárások relatív hibáját, az oldószeres extrakció reprodukálhatóságát, illetve a talajhoz kötött szermaradékok extrakciójának hatékonyságát. Mindezeken túl optimalizáltam, majd validáltam a szermaradékok talajból történő kinyeréséhez szükséges extraciós módszert, valamint a gázkromatográfiás meghatározást. Az így kapott módszerrel maghatároztam két, rendszeres mezőgazdasági gyakorlat szerint növényvédő szerrel kezelt napraforgótáblán gyűjtött, 15 cm mélyről vett 5 cm átmérőjű talajfuratokban a szermaradékok eloszlását. Az elemi minták (talajfuratok) alkotta alapsokaságból ismételt véletlen visszatevéses mintavételi eljárással, számítógépes makró segítségével összetett mintákat képeztem és meghatároztam a mintavétel bizonytalanságát 10, ill. 25 elemi mintából álló összetett minták esetén. Az eredmények alapján vizsgáltam, hogy a 〖CV〗_n=〖CV〗_1/√n összefüggés a magas szermaradék értékek felé erősen elnyújtott eloszlásokra is alkalmazható-e. Végül a talajfuratokban mért szermaradékok relatív gyakorisági eloszlását összehasonlítottam a kezelt talajokon termesztett sárgarépa és burgonya mintákban tapasztalt relatív gyakorisági eloszlásokkal, hogy megvizsgáljam, hogy a növényi minták esetében rendelkezésre álló sok ezer, a szermaradékok eloszlására vonatkozó, adattal és információval kiegészíthetőek-e a talajok esetén limitáltan rendelkezésre álló adatok annak érdekében, hogy a legpontosabb becslést kapjam az összetett talajmintákban várható mintavételi bizonytalanságára. Ismert mennyiségű 14C-atrazinnal kezelt talaj mintahányadok acetonos extrakciójának reprodukálhatóságát vizsgáltam és megállapítottam, hogy a hozzáadott anyag közel 100%-ban visszanyerhető CVE=0,54%-os reprodukálhatósággal. Azaz az eredmények tipikus variabilitásáért (70%-120%), illetve reprodukálhatóságáért (CVA = 5-20%) nem az extrakció, hanem a további lépések (tisztítás, bepárlás stb.) a felelősek. A minta-homogenizálás hatékonyságának vizsgálatát 5 különböző tulajdonságú talajmintával végeztem, melyek 1/25-részét 14C-atrazinnal kezeltem, majd a négy vizsgálandó módszer (kézzel történő keverés, őrlés, homogenizálás szárazjéggel illetve desztillált vízzel) egyikével homogenizáltam, végül acetonnal extraháltam. A legalacsonyabb átlagos relatív minta-homogenizálásból eredő bizonytalanságot (20 gramm mintahányad esetén a CVSp=4-7%) a desztillált víz jelenlétében történő homogenizálás eredményezte, melyet az összes vizsgált talajra alkalmasnak találtam. A talajhoz kötött szermaradékok extrakciójának hatékonyságát a leggyakrabban alkalmazott, termoionos illetve elektronbefogási detektorokkal kompatibilis oldószerekkel (aceton, etil-acetát illetve hexán) határoztam meg. A vizsgálatokhoz a különböző fizikai-kémiai tulajdonságú talajmintákat 14C-jelzett modellvegyületekkel kezeltem. Megállapítottam, hogy a vizsgált extrahálószerek közül a két lépcsős, acetonnal, majd etil-acetáttal történő extrakciós módszer a legalkalmasabb a különböző polaritású komponensek kinyerésére. A 14C-jelzett komponensek használatának nagy előnye, hogy koncentrációjuk a folyadék szcintillációs számlálóval (LSC) közvetlenül az extraktból mérhetőek, kisebb, mint 1% relatív bizonytalanság mellett. Az optimált módszert validáltam és ezzel a módszerrel meghatároztam a két növényvédő szerrel kezelt területen vett 5 cm átmérőjű 126-126 talajfurat szermaradék tartalmát abból a célból, hogy vizsgáljam a szermaradékok eloszlását, illetve a mintavétel bizonytalanságát. Az egyes talajfuratokban mért koncentrációk között 60-240-szeres különbségeket tapasztaltam. Megállapítottam, hogy a kezelt területen az egyedi talajfuratokban mért szermaradékok eloszlása 5 növényvédőszer-maradék talaj kombinációból származó adatsorból átlagosan 88%-os relatív szórással jellemezhető. A mintavétel bizonytalanságának meghatározásához az elemi talajfuratokban mért eredmények alkotta populációból ismételt véletlen visszatevéses mintavételi eljárással 10, illetve 25 elemszámú összetett mintákat képeztem számítógépes makró segítségével. Megállapítottam, hogy a 〖CV〗_n=〖CV〗_1/√n összefüggés a magas szermaradék értékek felé erősen elnyújtott eloszlásokra is alkalmazható, tehát az összetett minták átlagos szermaradék tartalma tetszőleges elemszámra számítható. A talajban termesztett növények (sárgarépa és burgonya) 14 kezelt területről vett elemi mintáiban mért szermaradék átlagos CVRzöldség értéke 99% volt. Az eredmények jó összhangban vannak a gyökér és gumós zöldségek elemi mintáiban 256 szerkísérlet alapján becsült CVR =103% értékkel. A talajfuratokban mért, valamint a kezelt talajokon termesztett sárgarépa és burgonya mintákban tapasztalt relatív gyakorisági eloszlásokat összehasonlítva megállapítottam, hogy azok nagyon hasonlóak és átfedik egymást, így hasonló variabilitást várható a talajfuratok, illetve a talajban termesztett termések szermaradéktartalma esetén. Figyelembe véve a fenti megállapításokat, javaslom a CVS=100% alkalmazását a talajokban mért szermaradékok eloszlásának jellemzésére, valamint a talajmintavétel bizonytalanságának becslésére. Amennyiben a talajfuratokban mért szermaradékok eloszlására több adat áll rendelkezésre, ez az érték a későbbiekben tovább finomítható. Vizsgálataim megerősítik, hogy a vonatkozó ISO-10381-1 mintavételi szabvány (ISO, 2002) által előírt 25 elemű minta vétele növényvédőszer-maradékok vizsgálatára is megfelelő, mert ez a mintaméret a legtöbb rutin laboratórium számára még jól kezelhető és így a mintavételből származó bizonytalanság is 20% körül tartható.
Leírás
Kulcsszavak
Minta-homogenizálás bizonytalansága, mintavétel bizonytalansága, szermaradékok eloszlása, talaj, uncertainty of sample processing, uncertainty of sampling, distribution of pesticide residues, soil
Forrás