medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2024-103-12-1532-1537tccxnxmedlit-4505Research ArticleМЕТОДЫ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙMETHODS OF HYGIENIC AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONSХимико-аналитическое обеспечение безопасного применения фунгицида пидифлуметофена в сельскохозяйственной практикеChemical and analytical support for the safe use of the fungicide pidiflumetofen in agricultural practicehttps://orcid.org/0000-0002-9959-6507РакитскийВалерий НиколаевичRakitskiyValery N.

Доктор мед. наук, профессор, академик РАН, научный руководитель института гигиены, токсикологии пестицидов и химической безопасности ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: vtox@yandex.ru

DSc (Medicine), Academician of the RAS, Scientific Director of the Institute of Hygiene, Pesticide Toxicology and Chemical Safety, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: vtox@yandex.ru

vtox@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0003-7531-1372БрагинаИрина ВикторовнаBraginaIrina V.

Доктор мед. наук, зам. руководителя Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 127994, Москва, Россия

e-mail: bragina_IV@gsen.ru

DSc (Medicine), Deputy Head of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Man Wellbeing, Moscow, 117105, Russian Federation

e-mail: bragina_IV@gsen.ru

bragina_IV@gsen.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1482-6319БондареваЛидия ГеоргиевнаBondarevaLydia G.

Канд. хим. наук, вед. науч. сотр. отд. аналитических методов контроля ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: lydiabondareva@gmail.com

PhD (Chemistry), Senior researcher, Department of an analytical control methods, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: lydiabondareva@gmail.com

lydiabondareva@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-8278-6382ФедороваНаталия ЕвгеньевнаFedorovaNataliia E.

Доктор биол. наук, гл. науч. сотр. отд. аналитических методов контроля ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: analyt1@yandex.ru

DSc (Biology), Chief Researcher, Department of an analytical control methods, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: analyt1@yandex.ru

analyt1@yandex.ruФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияFederal Scientific Center of Hygiene named after F.F. ErismanRussian FederationФедеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияFederal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human WelfareRussian Federation2024281220241031215321537Copyright © Ракитский В.Н., Брагина И.В., Бондарева Л.Г., Федорова Н.Е., 20242024Ракитский В.Н., Брагина И.В., Бондарева Л.Г., Федорова Н.Е.Rakitskiy V.N., Bragina I.V., Bondareva L.G., Fedorova N.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/4505Введение

Введение. Выход на рынок Российской Федерации препаратов на основе пидифлуметофена, хорошо зарекомендовавшего себя в мировой сельскохозяйственной практике в качестве эффективного средства подавления грибов, продуцирующих микотоксины, поставил задачу химико-аналитического обеспечения его безопасного применения.

Цель исследования состояла в разработке доступных для широкого применения в аналитических лабораториях методик определения остаточных количеств пидифлуметофена в растительной продукции и объектах окружающей среды (вода, почва, воздух) с последующим использованием результатов при оценке безопасности технологии применения пестицида на зерновых культурах.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для измерений применяли метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с диодно-матричным детектором. За основу пробоподготовки была взята классическая схема, заключающаяся в экстракции вещества из растительных образцов и почвы смесью ацетонитрила и воды с последующей очисткой экстракта методом твердофазной экстракции (ТФЭ). Концентрирование пробы воды с одновременной её очисткой выполняли на патронах для ТФЭ. Пробы воздуха рабочей зоны отбирали на бумажные фильтры, пробы атмосферного воздуха – на сорбционные трубки XAD-2.

Результаты

Результаты. Подобраны оптимальные условия хроматографического разделения пидифлуметофена: колонка с обращённой фазой (С18), подвижная фаза – ацетонитрил: вода (75 : 25 по объёму), изократический режим, длина волны 230 нм. Использована абсолютная калибровка на растворителе. Градуировочная характеристики линейна в диапазоне концентраций 0,05–0,1 мкг/мл, коэффициент корреляции – более 0,99. Нижний предел определяемых концентраций соответствует установленным гигиеническим нормативам: в зерне и почве – 0,01 мг/кг, соломе – 0,05 мг/кг, воде – 0,001 мг/л, воздухе рабочей зоны – 0,01 мг/м3, атмосферном воздухе – 0,005 мг/м3.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. В исследовании в качестве растительной продукции изучено только зерно колосовых культур (пшеница, ячмень).

Заключение

Заключение. Разработанные методики использованы для оценки безопасности технологии применения пестицида на зерновых культурах. Остаточные количества действующего вещества в элементах урожая (зерно, солома) озимой пшеницы и ярового ячменя за двухлетний период наблюдения не обнаружены. Лабораторными исследованиями подтверждено удержание вещества в верхних слоях почвы, что ограничивает его попадание в грунтовые воды. Результаты гигиенической оценки технологии наземного опрыскивания полевых культур показали, что риск для работающих является допустимым.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов

Участие авторов: Ракитский В.Н. – концепция и дизайн исследования; Брагина И.В. – концепция и дизайн исследования; Фёдорова Н.Е. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста, редактирование; Бондарева Л.Г. – сбор и обработка материала, написание текста, редактирование. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 04.11.2024 / Принята к печати: 03.12.2024 / Опубликована: 28.12.2024

Introduction

Introduction. The launch of chemical compositions based on pydiflumetofen, which has already proven itself in global agricultural practice as an effective means of suppressing mycotoxin-producing fungi, on the Russian market has set the task of chemical and analytical support for its safe use.

The aim of the study was to develop methods for determining residual amounts of pydiflumetofen in plant products and environmental objects (water, soil, air), which would be available for wide implementation in analytical laboratories, with subsequent use to assess the safety of pesticide application technology on grain crops.

Materials and methods

Materials and methods. High-performance liquid chromatography with a diode array detector was used for measurements. The sample preparation was based on the classical scheme, which consists of extracting the substance from plant samples and soil with a mixture of acetonitrile and water, followed by purification of the extract using solid-phase extraction (SPE). Concentration of the water sample with its simultaneous purification was performed on SPE cartridges. Sampling of air from the working area was performed using paper filters, and atmospheric air was sampled using XAD-2 sorption tubes.

Results

Results. The optimal conditions for the chromatographic separation of pydiflumetofen were selected: a column with a reversed phase (C18), the mobile phase is acetonitrile: water (75:25, by volume), the mode is isocratic, the wavelength is 230 nm. Absolute calibration on a solvent was used. The calibration characteristic is linear in the concentration range of 0.05–0.1 µg/ml, the correlation coefficient is more than 0.99. The lower limit of the detectable concentrations (in grain and soil 0.01 mg/kg, straw – 0.05 mg/kg, water – 0.001 mg/L, air of the working area – 0.01 mg/m3, atmospheric air – 0.005 mg/m3) corresponds to the established hygienic standards.

Limitations

Limitations. In the study, only cereal grains (wheat, barley) were considered as plant products.

Conclusion

Conclusion. The developed methods were used to assess the safety of the pesticide application technology on grain crops. No residual amounts of the active substance were detected in the elements of the crop (grain, straw) of winter wheat and spring barley over a two-year observation period. Laboratory studies have confirmed the substance to be retained in the upper layers of soil, which limits its penetration into groundwater. The results of the hygienic assessment of the technology of ground spraying of field crops showed the risk to workers to be acceptable.

Compliance with ethical standards. The study does not require a biomedical ethics committee opinion.

Contribution

Contribution: Rakitskiy V.N. — concept and design of the study; Bragina I.V. — concept and design of the study; Bondareva L.G. — collection and processing of material, writing the text, editing; Fedorova N.E. — concept and design of the study, collection and processing of material, writing the text, editing. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received

Received: November 4, 2024 / Accepted: December 3, 2024 / Published: December 28, 2024

пидифлуметофензерновые культурыпочваводавоздухметод определениявысокоэффективная жидкостная хроматографияультрафиолетовый детектор на диодной матрицеpydiflumetofengrain cropssoilwaterairdetermination methodhigh-performance liquid chromatographyultraviolet detector on a diode matrixReferencesThambugala K.M., Daranagama D.A., Phillips A.J.L., Kannangara S.D., Promputtha I. Fungi vs. fungi in biocontrol: an overview of fungal antagonists applied against fungal plant pathogens. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020; 10: 604923. https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.604923Thambugala K.M., Daranagama D.A., Phillips A.J.L., Kannangara S.D., Promputtha I. Fungi vs. fungi in biocontrol: an overview of fungal antagonists applied against fungal plant pathogens. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020; 10: 604923. https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.604923Islam T., Haque M.A., Barai H.R., Istiaq A., Kim J.J. Antibiotic resistance in plant pathogenic bacteria: recent data and environmental impact of unchecked use and the potential of biocontrol agents as an eco-friendly alternative. Plants. 2024; 13(8): 1135. https://doi.org/10.3390/plants13081135Islam T., Haque M.A., Barai H.R., Istiaq A., Kim J.J. Antibiotic resistance in plant pathogenic bacteria: recent data and environmental impact of unchecked use and the potential of biocontrol agents as an eco-friendly alternative. Plants. 2024; 13(8): 1135. https://doi.org/10.3390/plants13081135Hui S.T., Gifford H., Rhodes J. Emerging antifungal resistance in fungal pathogens. Curr. Clin. Microbiol. Rep. 2024; 11(2): 43–50. https://doi.org/10.1007/s40588-024-00219-8Hui S.T., Gifford H., Rhodes J. Emerging antifungal resistance in fungal pathogens. Curr. Clin. Microbiol. Rep. 2024; 11(2): 43–50. https://doi.org/10.1007/s40588-024-00219-8World Mycotoxin Survey. The Global Threat; 2024. Available at: https://feedplanetmagazine.com/blog/dsm-publishes-results-of-annual-mycotoxin-survey-1710World Mycotoxin Survey. The Global Threat; 2024. Available at: https://feedplanetmagazine.com/blog/dsm-publishes-results-of-annual-mycotoxin-survey-1710Glynn N.C., Hare M.C., Parry D.W., Edwards S.G. Phylogenetic analysis of EF-1 alpha gene sequences from isolates of Microdochium nivale leads to elevation of varieties majus and nivale to species status. Mycol. Res. 2005; 109(Pt. 8): 872–80. https://doi.org/10.1017/S0953756205003370Glynn N.C., Hare M.C., Parry D.W., Edwards S.G. Phylogenetic analysis of EF-1 alpha gene sequences from isolates of Microdochium nivale leads to elevation of varieties majus and nivale to species status. Mycol. Res. 2005; 109(Pt. 8): 872–80. https://doi.org/10.1017/S0953756205003370Parry D.W., Jenkinson P., McLeod L. Fusarium Ear Blight (Scab) in Small-Grain Cereals – A Review. Plant. Pathol. 1995; 44(2): 207–38. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.1995.tb02773Parry D.W., Jenkinson P., McLeod L. Fusarium Ear Blight (Scab) in Small-Grain Cereals – A Review. Plant. Pathol. 1995; 44(2): 207–38. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.1995.tb02773Leonard K.J., Bushnell W.R. Fusarium Head Blight of Wheat and Barley. St. Paul, MN: The American Phytopathological Society; 2003.Leonard K.J., Bushnell W.R. Fusarium Head Blight of Wheat and Barley. St. Paul, MN: The American Phytopathological Society; 2003.European Food Safety Authority (EFSA). Updated peer review of the pesticide risk assessment of the active substance pydiflumetofen. EFSA J. 2024; 22(1): e8559. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2024.8559European Food Safety Authority (EFSA). Updated peer review of the pesticide risk assessment of the active substance pydiflumetofen. EFSA J. 2024; 22(1): e8559. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2024.8559Bian C., Luo J., Gao M., Shi X., Li Y., Li B., et al. Pydiflumetofen in paddy field environments: its dissipation dynamics and dietary risk. Microchem. J. 2021; 170(4): 106709. https://doi.org/10.1016/j.microc.2021.106709Bian C., Luo J., Gao M., Shi X., Li Y., Li B., et al. Pydiflumetofen in paddy field environments: its dissipation dynamics and dietary risk. Microchem. J. 2021; 170(4): 106709. https://doi.org/10.1016/j.microc.2021.106709Wu Q., Chen H., Li D., Zhang W., Yang H., Zhuang Y. Degradation dynamics and residue analysis of pydiflumetofen in wheat by ultrahigh performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Plant. Prot. 2021; 47: 164–8. https://doi.org/10.16688/j.zwbh.2019716Wu Q., Chen H., Li D., Zhang W., Yang H., Zhuang Y. Degradation dynamics and residue analysis of pydiflumetofen in wheat by ultrahigh performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Plant. Prot. 2021; 47: 164–8. https://doi.org/10.16688/j.zwbh.2019716Liu S., Wang Z., Li C., Wang Y., Zhong J., Shi H., et al. Determination of pydiflumetofen in seven kinds of plant-derived foods based on QuEChERS – liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Agrochemicals. 2021; 60: 500–3. https://doi.org/10.16820/j.cnki.1006-0413.2021.07.008Liu S., Wang Z., Li C., Wang Y., Zhong J., Shi H., et al. Determination of pydiflumetofen in seven kinds of plant-derived foods based on QuEChERS – liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Agrochemicals. 2021; 60: 500–3. https://doi.org/10.16820/j.cnki.1006-0413.2021.07.008Zhang F., Zhang Y., Yue Y., Han B. Residue analysis and dietary risk assessment of pydiflumetofen and difenoconazole in banana. Chin. J. Trop. Crops. 2021; 42: 1448–54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.034Zhang F., Zhang Y., Yue Y., Han B. Residue analysis and dietary risk assessment of pydiflumetofen and difenoconazole in banana. Chin. J. Trop. Crops. 2021; 42: 1448–54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.034Rong L., Wu X., Xu J., Dong F., Liu X., Zheng Y. Determination of pydiflumetofen residues in some foods of plant and animal origin by QuEChERS extraction combined with ultra performance liquid chromatography–tandem mass. Food Anal. Methods. 2018; 11(7): 2682–91. https://doi.org/10.1007/s12161-018-1178-1Rong L., Wu X., Xu J., Dong F., Liu X., Zheng Y. Determination of pydiflumetofen residues in some foods of plant and animal origin by QuEChERS extraction combined with ultra performance liquid chromatography–tandem mass. Food Anal. Methods. 2018; 11(7): 2682–91. https://doi.org/10.1007/s12161-018-1178-1Kong S., Kong X., Zhang Y., Wu W., Tian F., Kong D., et al. Determination of the residual pydiflumetofen in soil. Chin. J. Anal. Lab. 2019; 38: 1228–32. https://doi.org/10.13595/j.cnki.issn1000-0720.2018.102907Kong S., Kong X., Zhang Y., Wu W., Tian F., Kong D., et al. Determination of the residual pydiflumetofen in soil. Chin. J. Anal. Lab. 2019; 38: 1228–32. https://doi.org/10.13595/j.cnki.issn1000-0720.2018.102907Wu X., Dong F., Xu J., Liu X., Wu X., Zheng Y. Enantioselective separation and dissipation of pydiflumetofen enantiomers in grape and soil by supercritical fluid chromatography-tandem mass spectrometry. J. Sep. Sci. 2020; 43(11): 2217–27. https://doi.org/10.1002/jssc.201901332Wu X., Dong F., Xu J., Liu X., Wu X., Zheng Y. Enantioselective separation and dissipation of pydiflumetofen enantiomers in grape and soil by supercritical fluid chromatography-tandem mass spectrometry. J. Sep. Sci. 2020; 43(11): 2217–27. https://doi.org/10.1002/jssc.201901332Wang Z., Liu S., Zhao X., Tian B., Sun X., Zhang J., et al. Enantioseparation and stereoselective dissipation of the novel chiral fungicide pydiflumetofen by ultra-high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Ecotoxicol Environ Saf. 2021; 207: 111221. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111221Wang Z., Liu S., Zhao X., Tian B., Sun X., Zhang J., et al. Enantioseparation and stereoselective dissipation of the novel chiral fungicide pydiflumetofen by ultra-high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Ecotoxicol Environ Saf. 2021; 207: 111221. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111221PPDB. Pesticide Properties Date Base. Available at: https://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/Reports/3086.htmPPDB. Pesticide Properties Date Base. Available at: https://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/Reports/3086.htmКузовкова А.А., Ивашкевич Л.С. Способ определения нового фунгицида пидифлуметофена в воде. В кн.: «Сахаровские чтения 2019 года: Экологические проблемы XXI века». Материалы 19-й международной научной конференции, том 3. Минск; 2019: 54–7. https://elibrary.ru/uoyetkKuzovkova A., Ivashkevich L. Determination method of the new fungicide pydiflumetofen in water. In: «Sakharov readings 2019: Environmental problems of the 21st century». Proceedings of the International conference, Volume 3 [«Sakharovskie chteniya 2019 goda: Ekologicheskie problemy XXI veka». Materialy 19-i mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, tom 3]. Minsk; 2019: 54–7. https://elibrary.ru/uoyetk (in Russian)Farha W., Abd El-Aty A.M., Rahman M.M., Shin H.C., Shim J.H. An overview on common aspects influencing the dissipation pattern of pesticides: a review. Environ. Monit. Assess. 2016; 188(12): 693. https://doi.org/10.1007/s10661-016-5709-1Farha W., Abd El-Aty A.M., Rahman M.M., Shin H.C., Shim J.H. An overview on common aspects influencing the dissipation pattern of pesticides: a review. Environ. Monit. Assess. 2016; 188(12): 693. https://doi.org/10.1007/s10661-016-5709-1Delcour I., Spanoghe P., Uyttendaele M. Literature review: Impact of climate change on pesticide use. Food Res. Int. 2015; 68: 7–15. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.09.030Delcour I., Spanoghe P., Uyttendaele M. Literature review: Impact of climate change on pesticide use. Food Res. Int. 2015; 68: 7–15. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.09.030Yang X.B., Ying G.G., Peng P.A., Wang L.I., Zhao J.L., Zhang L.J., et al. Influence of biochars on plant uptake and dissipation of two pesticides in an agricultural soil. J. Agric. Food Chem. 2010; 58(13): 7915–21. https://doi.org/10.1021/jf1011352Yang X.B., Ying G.G., Peng P.A., Wang L.I., Zhao J.L., Zhang L.J., et al. Influence of biochars on plant uptake and dissipation of two pesticides in an agricultural soil. J. Agric. Food Chem. 2010; 58(13): 7915–21. https://doi.org/10.1021/jf1011352Крупенько Н.А. Физико-химические свойства фунгицидов, применяемых для защиты зерновых культур от болезней в Беларуси. Вестник защиты растений. 2023; 106(2): 93–9. https://doi.org/10.31993/2308-6459-2023-106-2-15781Krupenko N. Physical-chemical properties of fungicides applied for protection of cereals against diseases in Belarus. Vestnik zashchity rastenii. 2023; 106(2): 93–9. https://doi.org/10.31993/2308-6459-2023-106-2-15781 (in Russian)Liu Q., Liu Y., Dong F., Sallach J.B., Wu X., Liu X., et al. Uptake kinetics and accumulation of pesticides in wheat (Triticum aestivum L.): Impact of chemical and plant properties. Environ. Pollut. 2021; 275: 116637. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.116637Liu Q., Liu Y., Dong F., Sallach J.B., Wu X., Liu X., et al. Uptake kinetics and accumulation of pesticides in wheat (Triticum aestivum L.): Impact of chemical and plant properties. Environ. Pollut. 2021; 275: 116637. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.116637Shi X., Xie G., Zhang W. Assessment of the hydrolysis of pydiflumetofen and its degradation characteristics in agricultural soils. Molecules. 2023; 28(11): 4282. https://doi.org/10.3390/molecules28114282Shi X., Xie G., Zhang W. Assessment of the hydrolysis of pydiflumetofen and its degradation characteristics in agricultural soils. Molecules. 2023; 28(11): 4282. https://doi.org/10.3390/molecules28114282

The authors declare that there are no conflicts of interest present.