Método de extracción con solventes asistido por microondas (mase) y/o ultrasonido del herbicida metil bensulfuron en suelos chilenos. Determinación por HPLC-DAD

Abstract

Metilbensulfuron (MBS) es una sulfonilurea de acción herbicida que se utiliza en bajas dosis que es degradable por hidrólisis química y/o por acción de los microorganismos del suelo. En el presente trabajo se ha abordado el desarrollo de un método de extracción de MBS en suelos chilenos, teniendo en cuenta sus diferentes naturalezas y propiedades fisicoquímicas. En primer lugar, se definieron las mejores condiciones para su determinación analítica en presencia de los principales productos de degradación, pirimidinamina (PA) y bencilsulfonamida (BS), mediante cromatografía líquida en fase inversa con detector de arreglo de diodos (HPLC-DAD). Para ello, se establecieron los parámetros para la separación en condiciones de elución isocrática de los tres compuestos empleando como fase móvil CH3CN: H2O Ph 3,0, en una columna Phenomenex Synergy 4 µm 80° A, 250x4,6 mm. Dadas las dificultades de separación de los principales metabolitos y del excesivo tiempo de retención obtenido para MBS, se estudiaron diferentes modelos de calibración univariables en tres condiciones de solapamiento de sus señales cromatográficas: severo, medio y leve. Las respuestas cromatográficas seleccionadas consistieron en área y alturas provenientes de los cromatogramas originales y también de su primera derivada. También se usó un modelo de calibración multivariado, PCR (Regresión por componentes principales), construido con todas las respuestas, el que se comparado con los modelos univariables, en cualquier condición de solapamiento, presentó los mejores parámetros estadísticos y los menores errores en la cuantificación. También se desarrolló un método de separación en gradiente empleando una columna de menor longitud y de mayor eficiencia (Zorbax SB-C8, 80 °A, 4,6 x 150 mm, tamaño de partícula 5 mm) que permitió separar en todos los casos las señales provenientes de las sustancias co-extraidas desde el suelo de las señales de los analitos de interés, obteniéndose parámetros adecuados de calidad analítica a las dos longitudes de onda estudiadas (234,9 y 264,9 nm), la última muy sensible para la determinación de PA. Los límites de detección obtenidos a 234,9 nm fueron: 0,0229; 0,00705 y 0,0272 µg ML-1, para MBS, BS y PA respectivamente. Los límites de cuantificación en igual longitud de onda fueron: 0,0765; 0,0230 y 0,0906 µg ML-1, Los valores de r 2 para el intervalo de concentraciones 0,02-2,0 µg Ml-1 fluctuaron entre 99,96 y 99.98 %.

En la segunda etapa, se estudiaron solo para MBS sistemas de extracción con solventes asistido por energía de ultrasonido y microondas. Para ello fue necesario realizar dos tipos de estudios previos: i) evaluación de la capacidad de adsorsión del herbicida de tres suelos de diferentes características fisicoquímicas, los que fueron empleados como matrices para establecer la factibilidad de aplicación del método ii) su comportamiento de hidrólisis en ausencia de suelo, simulando las condiciones de extracción, en diferentes temperaturas, tiempos y pH, se estableció que un límite de temperatura de 60 °C minutos de extracción y un intervalo de pH entre 4 y 9 asegura la ausencia de degradación del compuesto.

En el estudio de extracción asistida por ultrasonido se sometieron cinco factores a un diseño experimental “screening factor”; éste dio como resultado que la temperatura, cantidad de muestra, cantidad de solvente y tipo de suelo tenían una importancia significativa en la recuperación de MBS. Posteriormente se realizó una optimización por medio de un diseño de “superficie de respuesta” en el suelo de mayor capacidad de adsorción, se confirmó que la cantidad de muestra y temperatura eran significativos, y se descartó de forma definitiva la influencia de la potencia sobre la recuperación, el máximo obtenido fue de un 84,5%. En el estudio de los factores propios de la matriz quedó establecido que un segundo paso de extracción es necesario, como también la presencia de agua (en una relación suelo: agua 1:1, p/v) y un tiempo de equilibrio de 30 minutos previo a la extracción, para obtener recuperaciones del 100% con buena repetibilidad, independientemente del tipo de suelo y nivel de concentración del herbicida.

En la extracción por microondas se estableció un programa de extracción a temperatura y presión controladas en tres pasos: 1) 2 minutos a 350 W (40° C), 2) 3 minutos a 500 W (temperatura variable) y 3) 2 minutos a 0 W, el estudio de hidrólisis en presencia de suelo, fue realizado variando la temperatura en el suelo paso de programa de extracción, confirmando que un límite de 60° C asegura la ausencia de degradación de MBS. El estudio de factores propios de la matriz en la extracción permitió que un segundo paso de extracción es innecesario, en cambio también resultaron relevantes factores como la relación suelo: agua (en una relación 1:1, p/v) y un tiempo de equilibrio previo a la extracción de 30 minutos, para asegurar recuperaciones por sobre un 80%.

El trabajo experimental desarrollado en este seminario de título ha permitido explicar una serie de fenómenos que en su conjunto constituyen un avance no sólo en la investigación sobre la extracción cuantitativa del herbicida de MBS desde suelos empleando técnicas, como microondas y ultrasonido, sino también ha entregado una serie de herramientas metodológicas de cómo abordar un problema de naturaleza multifactorial, integrando factores propios de la técnica de extracción y factores relacionados con el comportamiento del compuesto al contaminar los suelos en condiciones similares a las que ocurren en el medioambiente.