87%. Detector Foi realizada cromatografia gasosa com captura de elétrons micro (GC-AECD) para a análise da OCP. Para cada analito, os coeficientes de correlação obtidas a partir de curvas de calibração interna foram maiores do que 0,9996, foram estabelecidos os limites de detecção (LOD) entre 0,02-0,04 ng / mL e os limites de quantificação (LOQ) abaixo de 0,14 ng / mL. 55% das amostras analisadas (166) mostrou a presença de 4, 4-DDE, alfa e gama-BHC, aldeído endrina, endossulfão II, sulfato de endosulfan, heptacloro e metoxicloro, compostos que são proibidos pelo regulamento nacional e internacional.]]>
Determinación de residuos de plaguicidas organoclorados en suero sanguíneo de trabajadores de cultivo de Café y plátano en el departamento del quindío por gc-µecd
Determination of organochlorine pesticide residues In serum of coffee and banana growers In the departament of quindío by gc-µecd
Determinação de resíduos de pesticidas organoclorados Em soro da trabalhadores das culturas em café e banana No departamento de quindío por gc-µecd
Santiago Bedoya P.1,*, Alejandro García R1,2., Ángela L. Londoño F3., Beatriz Restrepo C4.
1 Grupo de plaguicidas y Salud Facultad Ciencias de la Salud. Universidad del Quindío. Armenia, Quindío, Colombia
2 Programa de Química. Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías. Universidad del Quindío. Armenia, Quindío, Colombia
3 Grupo de investigación en Salud Publica. Facultad Ciencias de la Salud. Universidad del Quindío, Armenia, Quindío, Colombia
4 Grupo Gecavyme. Facultad Ciencias de la Salud. Universidad del Quindío. Armenia, Quindío, Colombia
* Autor para correspondencia: sbedoyap@uqvirtual.edu.co Tel.: +57 (6) 7359300 ext 1000.
Recibido: 20 de septiembre de 2014. Aceptado: 25 de octubre de 2014
Resumen
La falta de conocimiento del potencial nocivo de los plaguicidas por parte de los trabajadores agrícolas puede ocasionar graves problemas en su salud y en la de los consumidores. Se determinó la residualidad de plaguicidas organoclorados (OCP, por sus siglas en inglés) en muestras de suero sanguíneo de trabajadores agrícolas de cultivos de café y plátano en el departamento del Quindío. Para la extracción de los analitos se implementó un método rápido, seguro, económico y eficiente de microextracción dispersiva en fase líquida (DLLME, por sus siglas en inglés) asistida por sonicación, logrando la extracción de 20 OCP de 200 µL de suero sanguíneo en un tiempo de 35 min con porcentajes de recuperación mayores al 87 %. Se empleó cromatografía de gases con detector de micro captura de electrones (GC-µECD) para el análisis de los OCP. Para cada analito, los coeficientes de correlación obtenidos a partir de las curvas de calibración interna fueron superiores a 0,9996, los límites de detección (LOD) se establecieron entre 0,02 a 0,04 ng/mL y los límites de cuantificación (LOQ) por debajo de 0,14 ng/mL. En el 55 % de las muestras analizadas (166) se evidenció la presencia de: 4,4-DDE, alfa y gamma BHC, endrin aldehído, endosulfan II, endosulfan sulfato, heptacloro y metoxicloro, compuestos que están prohibidos por la regulación nacional e internacional.
Palabras Clave: Plaguicidas, organoclorados, liposolubilidad, suero sanguíneo, residuos, cromatografía de gases.
Abstract
Lack of knowledge of the harmful potential of pesticides by agricultural workers can cause serious health problems for them and the consumer. The residual organochlorine pesticides (OCP) was determined in serum samples of coffee and banana crops farmworkers in the department of Quindio, Colombia. To extract analytes a fast, efficient, safe, and economic assisted dispersive liquid liquid microextraction (DLLME) method was implemented by sonication, achieving extraction of 20 OCP in 200 µL of blood serum in a time of 35 min with percentage recoveries higher than 87 %. OCP were analysed by gas chromatography with electron capture detector (GC-µECD). For each analyte, the correlation coefficients obtained from internal calibration curves were higher than 0.9996, the limits of detection (LOD) were established between 0.02 to 0.04 ng/mL and the limits of quantification (LOQ) below 0.14 ng/mL. A total of 55 % of the samples analyzed (166) showed the presence of 4,4-DDE, alpha and gamma BHC, endrin aldehyde, endosulfan II, endosulfan sulfate, heptachlor, and methoxychlor, compounds that are prohibited by both national and international regulation.
Keywords: pesticides, organochlorines, lipid-solubility, serum, residues, gas chromatography.
Resumo
]]> A falta de conhecimento do potencial nocivo dos pesticidas por trabalhadores agrícolas, pode causar sérios problemas de saúde e do consumidor. Os pesticidas organoclorados residuais (OCP) foi determinada em amostras de soro de trabalhadores rurais de café e plantações de banana, no departamento de Quindío. Para analitos extração método eficiente rápida e segura, econômica e assistida por dispersão de fase líquida microextração (DLLME) aplicado por ultra-som, a realização de extração OCP 20 200 uL de soro sanguíneo em um tempo de 35 min com porcentagens recuperação > 87%. Detector Foi realizada cromatografia gasosa com captura de elétrons micro (GC-AECD) para a análise da OCP. Para cada analito, os coeficientes de correlação obtidas a partir de curvas de calibração interna foram maiores do que 0,9996, foram estabelecidos os limites de detecção (LOD) entre 0,02-0,04 ng / mL e os limites de quantificação (LOQ) abaixo de 0,14 ng / mL. 55% das amostras analisadas (166) mostrou a presença de 4, 4-DDE, alfa e gama-BHC, aldeído endrina, endossulfão II, sulfato de endosulfan, heptacloro e metoxicloro, compostos que são proibidos pelo regulamento nacional e internacional.Palavras-chave: Pesticidas organoclorada, lipossolubilidade, soro sanguíneo, resíduos, cromatografia de gás.
Introducción
El departamento del Quindío cuenta con 555.836 personas, de las cuales el 13 % vive en zonas rurales (1). Los cultivos de café y plátano son la principal actividad económica y productiva de este departamento. Estos bienes agrícolas fueron fundamentales a la hora de alcanzar el nivel medio alto de competitividad departamental (59,8 %) hace dos años y para sobresalir como líder en requerimientos básicos. Actualmente, el café persiste como el principal producto de exportación y el plátano lidera la producción agrícola por encima del 93 % (2).
Uno de los factores de riesgo en este departamento de profunda raíz agrícola es la exposición a diversos plaguicidas durante el proceso de manipulación, aplicación y gestión de los insumos y equipos empleados para el control de las plagas propias de los cultivos de café y plátano, riesgos generados por factores tales como la falta de conocimiento del potencial nocivo de los productos químicos empleados, uso inapropiado o inexistente de equipos de protección personal, falta de capacitación de los trabajadores encargados de la labor de fumigación, uso de tecnologías inadecuadas, procedimientos inseguros, etc.; estas situaciones devienen en ambientes laborales que hacen posible la exposición de los trabajadores a plaguicidas y los hace más propensos a desarrollar graves enfermedades (3, 4). Los plaguicidas entran al cuerpo humano por vía dérmica, oral o respiratoria y durante su aplicación algunos fenómenos meteorológicos y/o condiciones ambientales transportan estos compuestos de forma difusa a objetos, lugares o sitios de distinta procedencia al de su aplicación inicial, razón por la cual aumenta el riesgo de exposición tanto en los trabajadores agrícolas como en las personas ajenas a la producción agroindustrial y, de igual manera a los ecosistemas de la biosfera (6-8). El Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) tiene registradas 44 empresas productoras de plaguicidas químicos comerciales formulados con base en más de 200 ingredientes activos en Colombia (9). Dado que la exposición directa o indirecta a los plaguicidas puede perjudicar gravemente la salud humana, desde el 2006 Colombia cuenta con un sistema de vigilancia epidemiológica para las intoxicaciones por sustancias químicas; en el 2013 las intoxicaciones por plaguicidas obtuvieron el segundo lugar con un porcentaje de 29,17 % (10). En el 2012 el número de intoxicaciones por plaguicidas reportadas al sistema de vigilancia en salud pública (SIVIGILA) en el departamento del Quindío fue de 255 casos y los municipios con el mayor número de reportes fueron Armenia y Montenegro, la mayoría por exposición agrícola de tipo ocupacional (1).
Los plaguicidas organoclorados (OCP) se caracterizan por ser altamente liposolubles y tóxicos. Su gran estabilidad fisicoquímica los hace muy persistentes y bioacumulables, son altamente efectivos contra las plagas, por lo que aumentan la producción y el rendimiento agrícola, pero su elevada toxicidad y uso desmesurado afecta tanto a los ecosistemas como a los agricultores, por lo que han sido regulados y ampliamente estudiados (11-21).
La microextracción dispersiva en fase líquida (DLLME, por sus siglas en inglés) es una técnica muy útil, económica, rápida, segura y eficiente que permite la limpieza y preconcentración de microcontaminantes orgánicos a microescala (22-26). Consiste en separar los interferentes presentes en un pequeño volumen de una matriz líquida empleando un agente dispersante y, en retirar los analitos usando pequeños volúmenes de un agente extractante (disolvente). En este sentido, para determinar la posible residualidad de OCP en el suero sanguíneo de trabajadores agrícolas, se utilizó la DLLME asistida con sonicación, en conjunto con cromatografía de gases y un detector de microcaptura de electrones (GC-µECD).
Materiales y métodos
Se realizó un estudio descriptivo en trabajadores del sector agrícola (TSA) y sus compañeros permanentes del Departamento del Quindío entre los meses de marzo y octubre de 2014; se seleccionaron aleatoriamente el 50 % de los municipios productores de plátano y café; las fincas se seleccionaron de bases de datos de las asociaciones de plataneros, Umatas y Secretaría de Agricultura. Se incluyeron TSA que hubieran desempeñado su actividad por más de 4 meses en las fincas seleccionadas, que tuvieran mínimo 18 años y que firmaran el consentimiento informado.
Equipos
]]> Durante el proceso de preparación y extracción se empleó un ultrasonido BRANSON 3510, un vortex SCILOGEX MX-S, una centrífuga HETTICH EBA 20 y una balanza PRECISA XB 220ª. Para la determinación de los residuos de plaguicidas se utilizó un cromatógrafo de gases 6890N Agilent Technologies dotado con automuestreador, inyector split-splitless, detector de µECD y una unidad electrónica con el software controlador Chemstation. La columna cromatográfica empleada fue una Agilent J&W HP-5 (30 m x 0,320 mm x 0,25 µm) 95 % polidimetilsiloxano, 5 % polidifenilsiloxano.Toma de muestras
Los trabajadores se escogieron al azar dentro de los principales municipios productores. Se tomó una muestra a cada participante; las muestras sanguíneas se tomaron después de 12 h de ayuno por punción venosa en tubo seco, el suero se obtuvo por centrifugación a 2500 rpm durante 15 min, a 4 °C, luego fue separado en microtubos y almacenado a -20 °C hasta su extracción y análisis cromatográfico.
Microextracción Dispersiva en Fase Líquida (DLLME)
Las muestras de suero sanguíneo se descongelaron a temperatura ambiente y se manipularon el menor tiempo posible en un tubo vacutainer de vidrio de 7 mL. Al ser una matriz lipídica con gran contenido de proteínas, se empleó metanol grado HPLC como agente dispersante a igual volumen de la muestra de suero (200 µL) y luego se adicionaron 3 mL del agente extractante, n-hexano grado cromatográfico. Luego de un vórtex de 2 min, el extracto se dejó en sonicación durante 10 min con el fin de asistir la disolución de los plaguicidas, luego se centrifugó a 3500 rpm durante 3 min para romper las emulsiones, favorecer la extracción y evitar interferencias en el extracto, después se decantó para separar la fase líquida de la fase sólida y a ésta última se le adicionaron de nuevo 3 mL del agente extractante y se repitió el proceso hasta unir las dos fases líquidas finales y obtener un extracto limpio. Por último, se tomó 1 mL del extracto y se le adicionaron 0,2 g de sulfato de sodio anhidro (Na2SO4) para eliminar la fase acuosa y posibles interferentes. Al final se obtuvo un extracto idóneo para la inyección en el cromatógrafo de gases.
Curvas de calibración
A partir de una mezcla de 20 OCP a 2000 µg/mL, Mix AB#1 RESTEK en hexano:tolueno (1:1, v/v) con pureza entre 96,9 a 99,9 % se preparó una solución madre de 250 µg/mL y partiendo de la solución madre se prepararon soluciones patrón de 3, 5, 10, 25, 50 y 250 ng/mL para los niveles de concentración de la curva. Se empleó 4,4-dibromobifenilo como estándar interno (ISTD). Las soluciones se prepararon utilizando n-hexano MERCK grado cromatográfico. Se empleó suero sanguíneo libre de plaguicidas como blanco matriz que fue dopado con las soluciones patrón y con 70 µL del ISTD a 200 µg/mL.
Análisis cromatográfico
El automuestreador se configuró para inyectar 2,5 µL de muestra. Las temperaturas del inyector y del detector permanecieron a 250 y 300 °C respectivamente. La temperatura del horno se programó de 140 °C hasta 180 °C (durante 5 min) a razón de 6 °C min-1, de 180 °C hasta 200 °C (durante 3 min) a razón de 2 °C min-1 y de 200°C hasta 260 °C (durante 2 min) a razón de 12 °C min-1. El tiempo de la corrida cromatográfica para la resolución total de los analitos fue de 29,6 min.
Resultados y discusión
]]> La técnica de extracción de los analitos resultó ser satisfactoria, pues tal y como se muestra en la Tabla 1, los porcentajes de recuperación fueron mayores al 87 %. Además, se obtuvieron perfiles cromatográficos con picos bien definidos y líneas base poco fluctuantes (Figura 1) que confirman la reducción del efecto matriz durante el proceso de extracción, a pesar de la complejidad de la muestra. El método de análisis desarrollado fue validado determinando la linealidad del sistema (27), la sensibilidad, el límite de detección y el límite de cuantificación.
Se calcularon números analíticos de mérito a partir de los resultados de las curvas de calibración interna de cada analito, reportando una alta linealidad y sensibilidad con coeficientes de correlación mayores que 0,9996 para todos los plaguicidas. En la Tabla 2 se muestran los datos obtenidos. Los límites de detección y de cuantificación fueron calculados según Miller y Miller (28), y el porcentaje de linealidad se calculó por medio de la ecuación [1].
Se analizaron 166 muestras, encontrándose niveles elevados de OCP en el 55 % de las personas implicadas en este estudio. La Tabla 3 muestra la residualidad de los plaguicidas encontrados, ordenados según municipio, número de muestras en que se detectó cada OCP y la concentración promedio del total de muestras.
En los municipios de Buenavista, Génova y Quimbaya predominó la presencia de gamma-BHC (más conocido como lindano) y de heptacloro, plaguicidas prohibidos en todas sus presentaciones por su elevada toxicidad al medio ambiente y a los seres humanos; estos pueden generar daño hepático y renal, hemorragias, náuseas, convulsiones, hiperexcitación del sistema nervioso central y/o hasta la muerte (20, 21, 25, 30). En el municipio de Córdoba 12 personas dieron resultados positivos de la concentración de endosulfan sulfato, uno de los plaguicidas más peligrosos y restringidos en el mundo por su elevadísima toxicidad en todo tipo de organismos (20, 21, 25, 31), su uso está prohibido en la Unión Europea y hasta el momento en 60 países (20, 21, 25, 32).
En general las cifras que presenta la tabla 3 son críticas, dado que todos los OCP encontrados en las muestras reales están prohibidos por la legislación nacional debido a su alta toxicidad. Sin embargo, los resultados encontrados muestran que aún se siguen utilizando en el contexto agrícola y que su persistencia en el organismo es elevada. Esta situación es producto del poco control que ejerce el estado en la entrada y venta ilegal de plaguicidas en el país.
]]> ConclusionesLas metodologías de extracción y análisis de OCP en pequeños volúmenes de suero sanguíneo demostraron ser idóneas para la determinación fehaciente de la residualidad de estos contaminantes químicos, pues no se tuvieron problemas con el efecto matriz y las señales cromatográficas no mostraron fluctuaciones significativas. Estas estrategias de análisis pueden ser utilizadas de manera rutinaria para análisis toxicológicos internos y/o externos a la Universidad.
Este estudio determinó que se continúan empleando de manera indiscriminada, plaguicidas restringidos por su elevada toxicidad para el medio ambiente y los seres humanos. Estos plaguicidas representan un riesgo en la medida en que pueda llegar a personas dentro y fuera del departamento a través de los alimentos y las fuentes de agua. Con base en los resultados se evidencia la constante exposición y persistencia de los OCP en los trabajadores agrícolas y, se hace hincapié en la falta de concienciación, normatividad, vigilancia, control, monitoreo y uso de los elementos de protección personal para evitar el aumento de enfermedades en el departamento que puedan verse influenciadas por la presencia de residuos de plaguicidas.
Agradecimientos
Proyecto financiado por Colciencias 1113-569-33303- contrato 401-2013, y la Universidad del Quindío.
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