környezetanalitikai célokra

Az előadások a következő témára: "környezetanalitikai célokra"— Előadás másolata:

1 környezetanalitikai célokra
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT Gázkromatográfiás-tömegspektrometriás (GC-MS) és immunanalitikai (ELISA) vizsgálatok környezetanalitikai célokra beszámoló az OM Kutatási-Fejlesztési Helyettes Államtitkárság OMFB 02193/1999 számú, Felszíni és talajvizekben előforduló növényvédőszer-maradékok monitorozása című Alkalmazott KF Programjához ( ) Témavezető: Dr. Székács András MTA Növényvédelmi Kutatóintézete Budapest

2 MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT
"történeti áttekintés": diverz témakörök környezetanalitika az Ökotoxikológiai csoport létrehozása tud. főmunkatársak Darvas Béla, Polgár László, Székács András PhD hallgatók, tud. munkatársak diplomázó / szaklabor hallgatók Hegedűs Gyöngyvér (BME) Nagy Melinda (BME) Le Thi My Hong (BME) Szabó Erika (BME) Novák Gabriella (SzIE) Ernst András (ELTE-Panon) Juracsek Judit a Varian Saturn 2000 GC-MS műszer beszerzése - alapműszer - automatikus mintaadagoló (autosampler)

3 A TEMATIKAI HÁTTÉR műszeres analitika
gázkromatográfiás-tömegspektrometriás (GC-MS) vizsgálatok nagyműszer alkalmazása spektrális információ a szennyezőkről immunanalitika enzimjelzéses immunoassay (ELISA) vizsgálatok in situ biokémiai tesztmódszer egyetlen analitikai adat a szennyezőkről

4 A MŰSZEREZETTSÉGI HÁTTÉR
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT A MŰSZEREZETTSÉGI HÁTTÉR gázkromatográfiás-tömegspektrometriás (GC-MS) vizsgálatok - Varian Saturn 2000 GC-MS műszer beszerzése intézeti beruházás OTKA műszerkeret OMFB kutatási program immunanalitikai (ELISA) vizsgálatok - iEMS 96-üreges mikrotálca leolvasó spektrofotométer MAKA kutatási program

5 MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT
GC-MS VIZSGÁLATOK Növényvédő szer hatóanyagok monitotozása felszíni, talaj- és ivóvíz mintákban OM KFHÁ / OMFB 02193/1999 számú Alkalmazott KF Program ( ) Közreműködők: MTA NKI FM Növényegészségügyi és Talajvédelmi Szolgálat országos hálózata (FM NTSZ) Wedeco Kft. Víz- és Környezetvédelmi Technológiák (Dunamenti Regionális Vízmű Rt.) (i) hatóanyag (ii) potenciális vízszennyezők (iii) hároméves időtartam - vízminták a főváros + 12 megye, valamint 6 vízmű területéről mintavételezés: szabadföldön (MSZ szabvány) FM NTSZ (120 minta) vízművekben Wedeco Kft. (24 minta) vízanalitika - mintaelőkészítés - mérés GC-MS vizsgálatok immunanalitikai (ELISA) rendszerek validálására (i) trifluralin (ii) acetoklór (iii) propanil Előzmények: POP vegyületek, mind hangsúlyosabb aggályok EDC vegyületek Kárpáti, Z., Győrfi, L., Csanády, M., Károly, G., Krómer, I. (1998). Ivóvizek növényvédő szer szennyezettsége. Egészségtudomány, 42(2): saját ELISA fejlesztés

6 VÍZANALITIKA - GC-MS VIZSGÁLATOK: A CÉLVEGYÜLETEK
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT VÍZANALITIKA - GC-MS VIZSGÁLATOK: A CÉLVEGYÜLETEK herbicidek: atrazin prometrin terbutrin metribuzin trifluralin acetoklór 2,4-D dikloprop MCPA inszekticidek: fungicid: forát karbofurán diazinon fenoxikarb miklobutanil

7 MINTAELŐKÉSZÍTÉS GC-MS VIZSGÁLATOKHOZ
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT MINTAELŐKÉSZÍTÉS GC-MS VIZSGÁLATOKHOZ a GC-MS illékony szerves oldószerben --> extrakció - folyadék–folyadék extrakció - szilárd–folyadék extrakció (SPE) - szilárd–folyadék mikroextrakció (SPME) – C18 szilikahordozó (pl. ISOLUTE C18 EC [International Sorbent Technology Ltd, IST]) Átlagos szemcseméret: 50 mm. – Sztirol-divinil-benzol polimergyanta (pl. ISOLUTE ENV+ [IST], LICHROLUTE EN [Merck]) Szemcseméret: 70 – 150 mm, átlagos szemcseméret: 110 mm. – Nem porózus, grafitizált széntöltet (pl. ISOLUTE Carbograph [IST], CarboPrep-90 [Restek]) átlagos szemcseméret: 110 mm.

8 MINTAELŐKÉSZÍTÉS GC-MS VIZSGÁLATOKHOZ
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT MINTAELŐKÉSZÍTÉS GC-MS VIZSGÁLATOKHOZ

9 GC-MS SPEKTRUMKÖNYVTÁR FELVÉTELE
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT GC-MS SPEKTRUMKÖNYVTÁR FELVÉTELE Gázkromatográfiás körülmények: injektor: 230 oC (izooktános oldat injektálva) oszlop: CP Sil8CB/MS 30 m x 0.25 mm x 0.25 mm, hőmérsékletprogram 120 oC (1 min) –> 10 oC/min –> 270 oC (14 min) detektor: 270 oC.

10 GC-MS SPEKTRUMKÖNYVTÁR FELVÉTELE
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT GC-MS SPEKTRUMKÖNYVTÁR FELVÉTELE

11 GC-MS MÉRÉSEK VÍZMINTÁKBAN
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT GC-MS MÉRÉSEK VÍZMINTÁKBAN Tényleges minták mérése: évi vízminta (2000, 2001) 2000 (117 analizálható minta) 13 esetben (11,1%) kimutatható szermaradék érték 24 esetben (20,5%) a KH-hoz közeli, de kvantitatív módon nem meghatározható szermaradék teljes találati arány: 31,6% korlát: atrazin, acetoklór 2 minta 0,1 ng/ml fölött (Sajóbábony, Balatonfûzfõ) mátrixhatás (?) a prometrin esetében vízmûvekbõl származó minták: 1 esetben acetoklór (kvant. KH (0,05 ng/ml) alatt) 2001 (121 analizálható minta) 70 esetben (57,9%) kimutatható szermaradék érték trifluralin 2 (1,7%), atrazin 44 (36,4%), diazinon 44 (36,4%), acetoklór 19 (15,7%), metribuzin 4 (3,3%), prometrin 8 (6,6%), terbutrin 1 (0,8%), forát / karbofurán / fenoxikarb 0 teljes találati arány: 57,9% atrazin előfordulása hasonló 2000-hez, acetoklór kevesebb esetben 2002 évi vízminták Módszerfejlesztés: otimalizált módszer (SPE és GC-MS) SPE: egyszeri mintafelvitel 500: :1 betöményítés költségkímélõbb (egyetlen cartridge + újrafelhasználás) GC-MS: egyetlen mérés mintánként automatizálható kompatíbilis az FM NTSZ méréseivel optimalizált érzékenység (hőmérsékletprogramozott injektálás) mintaelõkészítés, -tárolás visszanyerési vizsgálatok (recovery) metodikai (SPE) - 2 KH, 5 KH rutin (valós mintákban) - 5 mintánként további MS lehetőségek (SIS, CI)

12 IMMUNANALITIKAI VIZSGÁLATOK
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT IMMUNANALITIKAI VIZSGÁLATOK enzimjelzéses immunoassay (ELISA) rendszerek (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) A módszer elve: A kimutatni kívánt célvegyületre specifikus antitestnek - a mintában jelenlévő immunreaktív anyagokkal való versengő kötődési reakció mellett - a szilárd fázison rögzített antigénhez kötődő részét másodlagos immunreakcióban (enzimjelzett anti-IgG antitest segítségével) mutatjuk ki. - Az ELISA teszt típusai: a szilárd fázison rögzített komponens típusa szerint: - rögzített (immobilizált) antigén alapú - rögzített (immobilizált) antitest alapú

13 IMMUNANALITIKAI VIZSGÁLATOK
MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT IMMUNANALITIKAI VIZSGÁLATOK enzimjelzéses immunoassay (ELISA) rendszerek - ELISA fejlesztés - növényi hormonok - növényvédő szer hatóanyagok (i) trifluralin (ii) fenoxikarb (iii) acetoklór (iv) propanil - ELISA rendszerek alkalmazása - növényi hormonok vizsgálata natív és módosított genomú (in vitro szelektált és genetikailag módosított) növényekben (i) dohány, paradicsom (ii) szekfű (iii) alga (iv) bioremediációs növények "Élőgép technológia" - lektin géntermék (Cry1 fehérje) detektálása genetikailag módosított kukoricában (Monsanto)

14 MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT
KÖRNYEZETANALITIKA Beszámolók, közlemények a KF Program keretében végzett munka eredményeiről Cikkek nemzetközi folyóiratokban Konferencia előadások és poszterek Egyetemi, Ph.D. hallgatói dolgozatok

15 MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT
KÖRNYEZETANALITIKA Beszámolók, közlemények a KF Program keretében végzett munka eredményeiről Cikkek nemzetközi folyóiratokban 1. Hegedűs, Gy.; Bélai, I. and Székács, A. (2000) Development of an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for the herbicide trifluralin. Anal. Chim. Acta, 421, 2. Székács, A.; Hegedűs, Gy.; Tóbiás, I.; Pogány, M. and Barna, B. (2000) Immunoassays for plant cytokinins as tools for the assessment of environmental stress and disease resistance. Anal. Chim. Acta, 421, 3. Szurdoki, F.; Székács, A.; Le, H.M. and Hammock, B.D. (2002) Synthesis of haptens and protein conjugates and development of immunoassays for the insect growth regulator fenoxycarb. J. Agric. Food Chem., 50, 4. Krikunova, V.; Hegedűs, Gy.; Le, H.M.; Eremin, S.; Natangelo, M.; Benfenati, E. and Székács, A. (2002) Development of an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for the herbicide propanil. Int. J. Envir. Anal. Chem., közlésre elfogadva. 5. Hegedűs, Gy.; Krikunova, V.; Bélai, I.; Jakovleva, J.; Jouravleva, L.; Eremin, S. and Székács, A. (2002) An enzyme- linked immunosorbent assay (ELISA) for the detection of acetochlor. Int. J. Envir. Anal. Chem., közlésre elfogadva.

16 MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT
KÖRNYEZETANALITIKA Beszámolók, közlemények a KF Program keretében végzett munka eredményeiről Cikkek nemzetközi folyóiratokban Konferencia előadások és poszterek 1. Székács, A. (2000) Development of immunanalytical methods for the detection of pesticides, toxins and other environmental contaminants. 4th Euroconference on Environmental Analytical Chemistry (Visegrád, 2000. szeptember) 2. Hegedűs, Gy.; Székács, A.; Le, H.M.; Krikunova, V.; Eremin, S.; Natangelo, M. and Benfenati, E. (2000) Development of an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for the herbicide propanil. 4th Euroconference on Environmental Analytical Chemistry (Visegrád, szeptember) 3. Hegedűs, Gy; Bélai, I. and Székács, A. (2000) Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for monitoring the herbicide trifluralin. 4th Euroconference on Environmental Analytical Chemistry (Visegrád, szeptember) 4. Welzig, E., Schneider, L., Baumgartner, S., Pichler, H., Krska, R., Székács, A., Knopp, D. and Niessner, R. (2000) Recent ELISA developments of the basis of egg yolk antibodies. 4th Euroconference on Environmental Analytical Chemistry (Visegrád, szeptember) 5. Székács, A. (2000) Immunanalitikai módszerek fejlesztése növényvédő szerek, toxinok és egyéb környezetszennyezők kimutatására. Vegyészkonferencia (Debrecen, július) 6. Hegedűs, Gy.; Bélai, I. és Székács, A. (2000) Enzim-jelzéses immunoassay (ELISA) fejlesztése trifluralin kimutatására. Vegyészkonferencia (Debrecen, július) 7. Székács, A. és Hegedűs, Gy. (2001) Növényvédőszer-maradékok meghatározása műszeres és immunanalitikai módszerekkel. 47. Növényvédelmi Tudományos Napok (Budapest, 2001, február) 8. Székács, A., Novák, G. és Hegedűs, Gy. (2001) Növényvédő szer hatóanyagok meghatározása műszeres és immunanalitikai módszerekkel. XV. Országos Környezetvédelmi Konferencia (Siófok, 2001, szeptember)

17 MTA NKI ÖKOTOXIKOLÓGIAI KUTATÓCSOPORT
KÖRNYEZETANALITIKA Beszámolók, közlemények a KF Program keretében végzett munka eredményeiről Cikkek nemzetközi folyóiratokban Konferencia előadások és poszterek Egyetemi, Ph.D. hallgatói dolgozatok 1. Nagy Melinda (1999) GC rendszerek összehasonlító alkalmazása trifluralin segítségével. Szakdolgozat, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Általános és Analitikai Kémia Tanszék – MTA NKI 2. Szabó Erika (2000) GC-MS vizsgálatok növényvédő szerek kimutatására. Szakdolgozat, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Általános és Analitikai Kémia Tanszék – MTA NKI 3. Le My Hong, Ph.D. program, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Általános és Analitikai Kémia Tanszék – MTA NKI, 4. Hegedűs Gyöngyvér, Ph.D. program, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Általános és Analitikai Kémia Tanszék – MTA NKI,