Введение к работе
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:
-
Результаты исследования уровня загрязнения Курского региона тетраметилтиурамдисульфидом.
-
Оценочные картограммы, отражающие территориальные особенности внесения тетраметилтиурамдисульфида.
-
Результаты ранжирования Курской области по уровню фунгицидной нагрузки с выделением экологически неблагоприятных территорий.
-
Результаты исследования хроматографической активности тетраметилтиурамдисульфида в тонких слоях сорбентов.
-
Особенности поглощения электромагнитного излучения анализируемого вещества в УФ-, видимой и ИК- областях спектра.
-
Унифицированная методика идентификации и количественного анализа тетраметилтиурамдисульфида с использованием хроматографии и фотометрии, характеризующаяся достаточной воспроизводимостью, достоверностью и селективностью.
-
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.
