भरतपुर, राजस्थान की मिट्टी में क्लोरपाइरीफोस, साइपरमेथ्रिन और एंडोसल्फान कीटनाशकों का विद्युत रासायनिक निर्धारण

16 Oct, 2023 . 4 mins read

क्लोरपाइरोफोस, साइपरमेथ्रिन और एंडोसल्फान कीटनाशकों का विद्युत रासायनिक अध्ययन मरकरी ड्रॉप इलेक्ट्रोड की सहायता से डिफरेंशियल पल्स पोलरोग्राफी विधि द्वारा भरतपुर (राजस्थान) को मिट्टी में किया गया। इस शोध से पता चला है कि मिट्टी में कीटनाशकों का मरकरी ड्रॉप इलेक्ट्रोड द्वारा विद्युत विश्लेषण एक सटीक और सस्ती विधि है। इस विधि में नमूनों की आसानी से तैयारी की जाती है और कम लागत वाले अभिकर्मकों का उपयोग अतिरिक्त लाभ है।

भरतपुर, राजस्थान की मिट्टी में क्लोरपाइरीफोस, साइपरमेथ्रिन और एंडोसल्फान कीटनाशक

सारांश

क्लोरपाइरोफोस, साइपरमेथ्रिन और एंडोसल्फान कीटनाशकों का विद्युत रासायनिक अध्ययन मरकरी ड्रॉप इलेक्ट्रोड की सहायता से डिफरेंशियल पल्स पोलरोग्राफी विधि द्वारा भरतपुर (राजस्थान) को मिट्टी में किया गया। ELICO CL-362 पालरोग्राफिक विश्लेषक का उपयोग करंट वोल्टेज रिलेशनशिप ( पालरोग्राम) के मापन के लिए किया गया था, इसके पोलरोग्राफिक सेल में इलेक्ट्रोलाइजिंग इलेक्ट्रोएक्टिव विलियन लेते हैं। इस उपकरण में तीन इलेक्ट्रोड असेंबली हैं, काम करने वाले इलेक्ट्रोड के रूप में पारा इलेक्ट्रोड, संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में कॅलोमेल इलेक्ट्रोड और काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में प्लेटिनम इलेक्ट्रोड होते हैं। मिट्टी में कीटनाशकों का विद्युत विश्लेषण कमरे के तापमान पर ब्रिटन - रॉबिन्सन (BR) बफर (pH-2.87) और एसीटेट बफर (pH4.5) में किया गया था। विभिन्न मिट्टी के नमूनों में कीटनाशकों की सांद्रता 3.978 पीपीएम से 5.975 पीपीएम के बीच होती है। भारत के भरतपुर राजस्थान की मिट्टी में कीटनाशक एंडोसल्फान (5.975 पीपीएम) का उच्चतम स्तर पाया गया है। इस शोध से पता चला है कि मिट्टी में कीटनाशकों का मरकरी ड्रॉप इलेक्ट्रोड द्वारा विद्युत विश्लेषण एक सटीक और सस्ती विधि है। इस विधि में नमूनों की आसानी से तैयारी की जाती है और कम लागत वाले अभिकर्मकों का उपयोग अतिरिक्त लाभ है।

Electrochemical Determination of Chlorpyrifos, Cypermethrin and Endosulphan Pesticides in Soil in Bharatpur, Rajasthan

Abstract

Electrochemical studies of pesticides Chlorpyrifos, Cypermethrin and Endosulphan using Differential pulse polarography in soil by mercury drop electrode. ELICO CL-362 polarographic analyser was used for measurement of current voltage relationship (polarograms) on electrolyzing electroactive solution in polarographic cell. This apparatus has three electrode assembly, dropping mercury electrode as working electrode, calomel as reference electrode and platinum as counter electrode. Electro analysis of pesticides in soil was performed in Britton-Robinson (BR) buffer (pH-2.87) and Acetate buffer (pH-4.5) at room temperature. Pesticides concentration in different soil samples varies between 3.978 ppm to 5.973 ppm. Highest level of pesticide Endosulfan (5.973 ppm) is reported in soil of Bharatpur Rajasthan, India. From this research showed that the developed electroanalysis of pesticides in soil using mercury drop electrode are accurate, precise, reproducible and inexpensive with acceptable analysis of pesticides in soil. This method is simplicity of sample preparation and use of low cost reagents are the additional benefit.

प्रस्तावना

कीटनाशक, पदार्थ या पदार्थों का मिश्रण हैं जो किसी भी कीट को रोकने, नष्ट करने, हटाने या कम करने के लिए अभिप्रेत हैं'। फसल सुरक्षा के लिए कीटनाशक एक विशेष प्रकार के उत्पाद हैं। फसल सुरक्षा उत्पाद सामान्य रूप से पौधों को खरपतवार, रोग या कीड़ों जैसे हानिकारक प्रभावों से बचाते हैं। कीटनाशकों ने हमारे पर्यावरण के लगभग हर हिस्से को दूषित कर दिया है। देश भर में मिट्टी, हवा, सतह, भूजल और पौधों में कीटनाशक अवशेष पाए जाते हैं, और शहरी क्षेत्र में कीटनाशकों का उपयोग एक महत्वपूर्ण समस्या उत्पन्न करता है। कीटनाशक प्रदूषण पर्यावरण और गैर-लक्षित जीवों के लिए लाभकारी मिट्टी के सूक्ष्मजीवों से लेकर कीड़ों, पौधों, मछलियों और पक्षियों तक महत्त्वपूर्ण जोखिम पैदा करता है। इन कीटनाशकों के प्रदूषकों के निर्धारण के लिए बड़ी संख्या में तकनीकें जैसे TLC, HPLC, GC/MS, UV and colorimetry आदि उपलब्ध हैं। [2-11] । ये तकनीक आज ट्रेस विश्लेषण उद्देश्यों के लिए भोजन [12-17], औषधि [18-29], पौधे [30-33], मिट्टी [34-40] , और पानी [41-47] भोजन [12-17], दवाओं [18-29], पौधों [30-33], मिट्टी [34-40] और पानी [41-47] आदि जैसे विविध मैट्रिक्स में ट्रेस विश्लेषण करने के लिए वोल्टमैट्रिक विधियां आज उपलब्ध हैं। सबसे संवेदनशील और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य विधियों में से एक साबित हुई हैं। पिछले तीन दशकों में, classical d.c. Polarography जो कि सबसे अच्छी विश्लेषणात्मक तकनीक थी, Normal pulse Polarography, Differential pulse Polarography, Linear sweep voltammetry, Square wave Polarography, Stripping voltammetry, Cyclic voltammetry आदि जैसी कई अत्यधिक संवेदनशील और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य तकनीकों को जन्म देने के लिए संशोधित किया गया है। ये तकनीक माइक्रोग्राम से नैनोग्राम स्तरों पर किसी भी प्रकार के विश्लेषण के लिए आज उपलब्ध सर्वोत्तम विश्लेषणात्मक तकनीकों में से हैं।

क्लोरपाइरीफोस

क्लोरपाइरीफोस एक ऑर्गनोफॉस्फोरस कीटनाशक है जिसका व्यापक रूप से शहरी और घरेलू कीट नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें turf रख-रखाव भी शामिल है, और आस-पास या नीचे इमारतों में एक दीमक बाधा के रूप में। क्लोरपाइरीफोस कीटनाशक का उपयोग कृषि फसल संयंत्र में कीट नियंत्रण के लिए भी किया जाता है।

रासायनिक पहचान

Name (CAS): 0, O-Diethyl-O-(3, 5, 6-trichloro-2- pyridinyl) phosphorothioate
Common name: - Chlorpyrifos
CAS number: -291-88-2
Molecular formula: -C9H11C13NO3PS
Molecular weight: - 350.6

साइपरमेथ्रिन

साइपरमेथ्रिन एक सिंथेटिक पाइरेथ्रोइड है जिसका उपयोग बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक कृषि अनुप्रयोगों के साथ-साथ घरेलू उद्देश्यों के लिए उपभोक्ता उत्पादों में कीटनाशक के रूप में किया जाता है। यह कीड़ों में तेजी से काम करने वाले न्यूरोटॉक्सिन के रूप में व्यवहार करता है। यह मिट्टी और पौधों में आसानी से खराब हो जाता है, लेकिन इनडोर निष्क्रिय सतहों पर लागू होने पर हफ्तों तक प्रभावी हो सकता है। सूरज की रोशनी, पानी और ऑक्सीजन के संपर्क में आने से इसके अपघटन में तेजी आएगी। राष्ट्रीय कीटनाशक दूरसंचार नेटवर्क (एनपीटीएन) के अनुसार, साइपरमेथ्रिन मछली, मधुमक्खियों और जलीय कीड़ों के लिए अत्यधिक विषैला होता है।

रासायनिक पहचान

IUPAC: (RS)-y-cyano-3-phenoxybenzyl (IRS)-cis, trans- 3 - ( 2, 2-dichlorovinyl ) - 2.2 dimethylcyclopropanecarboxylate
Common name: - Cypermethrin
CAS Reg. No.: 52315-07-8
Molecular formula: C22H19CI2NO3
Molecular weight: 416.32

एंडोसल्फान

एंडोसल्फान एक व्यापक स्पेक्ट्रम ऑर्गनोक्लोरीन कीटनाशक है। एंडोसल्फान अब वैश्विक जल संसाधनों, मिट्टी, वायु, वर्षा पानी, बर्फ और महासागरों में व्यापक रूप से पाया जाता है। यह आर्कटिक, अंटार्कटिक, ग्रेट लेक्स कैनेडियन रॉकीज, कोस्टा रिकान वर्षावन, आल्प्स और हिमालय जैसे दूरस्थ पारिस्थितिक तंत्रों में भी पाया जाता है। यूरोपीय संघ के अनुसार "एंडोसल्फान लगभग सभी प्रकार के जीवों के लिए बहुत विषैला होता है।

रासायनिक पहचान

IDENTITY

IUPAC-6,7,8,9,10.10-hexachloro- 1.5,5a,6,9,9ahexahydro-6,9-methano-2.4,3 benzodioxathiepin-3-oxide.
Common name: - Endosulphan
CAS No.: 115-29-7
Molecular formula: C9H6C1603
Molar mass: 406.93

सामग्री एवं विधि

उपकरणः ELICO CL-362 पोलरोग्राफिक विश्लेषक का उपयोग करंट बोल्टेज रिलेशनशिप ( पोलरोग्राम) के मापन के लिए किया गया था, इसके पोलरोग्राफिक सेल में इलेक्ट्रोलाइजिंग इलेक्ट्रोएक्टिव विलियन लेते हैं। इस उपकरण में तीन इलेक्ट्रोड असेंबली हैं, काम करने वाले इलेक्ट्रोड के रूप में पारा इलेक्ट्रोड, संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में कैलोमेल इलेक्ट्रोड और काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में प्लेटिनम इलेक्ट्रोड DP पोलरोग्राम्स को रिकॉर्ड करने के लिए Epson LX-300+II Printer द्वारा Pulse Amplitude 50mV and 6 mV/S scan rate की शर्तों के तहत रिकॉर्ड किया गया था और pH का निर्धारण करने के लिये Elico digital pH meter उपयोग में लिया किया था।

रसायन उपयोग किए गए सभी अभिकर्मक विश्लेषणात्मकः अभिकर्मक ग्रेड शुद्धता (AR) के थे। गिरते हुए पारा इलेक्ट्रोड में प्रयुक्त पारा मर्क से प्राप्त किया गया था। ब्रिटन रॉबिन्सन (बीआर) सार्वभौमिक बफर समाधान जिसमें सोडियम हाइड्रॉक्साइड (0.02 mol/L) के साथ फॉस्फोरिक, बोरिक और एसिटिक एसिड की समान मात्रा (0.08 mol/L) का मिश्रण होता है, को इलेक्ट्रोलाइट का समर्थन करने और विभिन्न पीएच मान प्रदान करने के लिए लागू किया गया था कीटनाशकों के मानक स्टॉक विलियन (Lx10-4 mol/L) (तकनीकी ग्रेड, 21.5: w/w) इथेनॉल में बनाए गए थे। मैलापन को रोकने के लिए इथेनॉल की कुछ बूंदों की उपस्थिति में आसुत जल के साथ स्टॉक विलियन को पतला करके कीटनाशकों के मानक विलियन की एक श्रृंखला तैयार की गई थी।

परीक्षण विलियन के लिए सी.बी. डेटा परीक्षण विलियन में शुद्ध नाइट्रोजन गैस पारित करने के बाद दर्ज किया गया था और 0.001: ट्राइटन-एक्स-100 को मैक्सिमा सप्रेसर के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

कांच के उपकरण

उपकरण सभी उपकरण को 2.0 M नाइट्रिक एसिड में कम से कम 7 दिनों के लिए भिगोए गए थे, उपयोग के लिए तैयार होने तक 01 M हाइड्रोक्लोरिक एसिड में भिगोया गया। अंत में आसुत विआयनीकृत पानी से तीन बार धोया गया।

चयनित स्थल

भरतपुर राजस्थान में मिट्टी में कीटनाशक प्रदूषण का पता लगाने के लिए वर्ष 2020 की वर्षा ऋतु एवं ग्रीष्म ऋतु में चार विभिन्न चयनित स्थलों से मिट्टी के नमूने एकत्रित किये गये। सभी चार दिशाओं में भरतपुर राजस्थान के सबसे बड़े क्षेत्र को कवरेज देने के लिए नमूना स्थलों का चयन किया जाता है, जिसमें कीटनाशकों द्वारा मिट्टी के प्रदूषण की उच्च संभावना के अनुमानित बिंदुओं को शामिल किया जाता है।

कीटनाशकों की विद्युत रासायनिक प्रक्रिया

कीटनाशकों की विद्युत रासायनिक प्रक्रिया कमरे के तापमान पर ब्रिटन - रॉबिन्सन (BR) बफर (pH-2.87) और एसीटेट बफर (pH-4.50 ) में की गई थी डिफरेंशियल पल्स पोलरोग्राफी (DPP) द्वारा इलेक्ट्रोकैमिकल अध्ययन 50 उस क्षमता वाले इलेक्ट्रोकैमिकल सेल में किया गया था। डिफरेंशियल पल्स पोलरोग्राफी प्रयोग तीन इलेक्ट्रोड सिस्टम में काम करने वाले इलेक्ट्रोड के रूप में पारा इलेक्ट्रोड, संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में कैलोमेल और काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में प्लैटिनम का उपयोग करके किया गया था। दी गई सभी विद्युत विभव कॅलोमेल संदर्भ इलेक्ट्रोड के संबंध में हैं। एनोडिक चोटी की ऊंचाई (विद्युत धारा) तथा बोल्टेज के बीच अंशांकन वक्र प्राप्त किए गए थे। कमरे के तापमान पर ब्रिटन - रॉबिन्सन ( BR ) बफर (pH-2.87) और एसीटेट बफर (pH-45:0.0) में सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला (3.978- 5.973 ppm) में मिट्टी के विलियन के डिफरेशियल पल्स पोलरोग्राफ (डीपीपी) दर्ज किए गए थे।

विलयन की सांद्रता की गणना

सबसे पहले अज्ञात विलयन का पोलरोग्राम दर्ज किया जाता हैं, और फिर मानक विलयन की एक ज्ञात मात्रा को अज्ञात विलयन में जोड़ा जाता है और दूसरा पोलरोग्राम दर्ज किया जाता है। जिसके कारण अज्ञात विलयन की सांद्रता की गणना की जा सकती है,using the formula

Where
Cu= Concentration of the unknown solution,
il = Wave height of the unknown solution
Cs = Concentration of the standard solution,
v= Volume of the standard solution added
V = Volume of the sample solution take,
i2 = Wave height of the solution after adding known
amount of the Standard solution.

परिणाम एवं विवेचना

निर्धारित विभिन्न कीटनाशकों (क्लोरपाइरीफोस, साइपरमेथ्रिन और एंडोसल्फान ) के लिए प्रतिनिधि पोलरोग्राम चित्र 6.23, से 6.25 में दिखाए गए हैं। कीटनाशकों के मानक जोड़ का अंशांकन वक्र चित्र- 6.23 (ch) से 6.25 (ch) में दिया गया है। अंशांकन वक्रों की रैखिकता सभी मामलों में सहसंबंध कारक (r) के मान के साथ एक के करीब प्राप्त की गई थी। सांद्रता और प्रसार धारा (Id) के बीच रैखिक संबंध को सभी अंशांकन वक्रों पर सीधी रेखा समीकरण लागू करके सांख्यिकीय रूप से सिद्ध किया गया है। मिट्टी के नमूने में part per मिलियन (ppm) रेंज में कीटनाशकों (क्लोरपाइरीफोस, साइपरमेथ्रिन और एंडोसल्फान ) के डिफरेंशियल पल्स पोलरोग्राफिक अध्ययन से प्राप्त परिणाम 1 तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं। जो इंगित करते हैं कि सभी कीटनाशकों में एंडोसल्फान अधिकतम सांद्रता (5.973 पीपीएम) के बाद क्लोरपाइरीफोस, साइपरमेथ्रिन पाया गया हाल ही में औद्योगिक विष विज्ञान अनुसंधान केंद्र (ITRC).

लखनऊ ने निम्नलिखित उद्देश्यों के साथ कीटनाशकों के सुरक्षा मूल्यांकन के लिए एक केंद्रीय सुविधा स्थापित की है

देश के भीतर राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं और निजी क्षेत्र के उद्योगों द्वारा संश्लेषित, निर्मित या तैयार किए गए विभिन्न कीटनाशकों पर विषाक्त डेटा उत्पन्न करना।
प्रायोगिक पशुओं के चयनित उपभेदों पर कार्सिनोजेनिक, टेराटोजेनिक और बहु-पीढ़ी के अध्ययन का संचालन करने के लिए उत्परिवर्तनीय और कार्सिनोजेनिक प्रभावों और हस्तक्षेप प्रतिरक्षा तंत्र को मैप करने के लिए बैक्टीरियल म्यूटेंट, मानव कोशिका लिंक और लिम्फोसाइटों का उपयोग करके इन वीवो परीक्षण।
अक्षुण्ण पशुओं ( intact animals) की अस्थि मज्जा कोशिकाओं का उपयोग करके कीटनाशकों के साइटोजेनिक प्रभावों का अध्ययन करना।
लक्ष्य और गैर-लक्षित जीवों और पर्यावरण में उनके प्रसार पर कीटनाशकों के हानिकारक प्रभावों की निगरानी और भविष्यवाणी करने के लिए नई तकनीकों का विकास करना।
जहरीले खतरों के लक्षणों के निदान और उनकी रोकथाम और नियंत्रण के तरीकों को विकसित करने के लिए विशेषज्ञता प्रदान करना।

आभार

लेखक ने आवश्यक प्रयोगशाला सुविधाएं प्रदान करने के लिए प्रमुख, रसायन विज्ञान विभाग, राजस्थान विश्वविद्यालय, जयपुर और एम.एस.जे. गवर्नमेंट कॉलेज भरतपुर राजस्थान के प्रति हार्दिक धन्यवाद व्यक्त करते हैं।

संदर्भ

Coomber Darren C, & Tucker Daryl J. Anal. Chem. 69(5), (1997) 898-903.
Elbert Hogendoorn and Piet van Zoonen, J. Chromatogr. A (2000) 892, 435.
G Rene van der Hoff & Piet van Zoonen J. Chromatogr. A, (1999) 843, 301.
Aviv Amiray & Hongwy Jing, J. Chromatogr. A, 814(1998) 133.
Feryal Ozturk Akbal, Nesuhi Akdemir & A Nur Onar. Talenta, 53(2000) 131.
Jayaramareddy S, Micheal Hermes & Fritz Schulz Electroanalysis, 8(1996) 955.
Mallat E & Barcelo D. Trends Anal. Chem., 20 (2001) 124.
Barcelo D & Hennion M C, Trace Determination of Pesticides & Their Degradation Products in Wa- ter, p. 10, Elsevier Science B.V., UK. (1998) 10. 240 P.
Fung YS & Mak JLL, Electrochim. Acta, 44(1999) 3855.
Gennaro Maria Carla, Marengo Emilio, Gianotti Valentina & Valter Maurino J. Chromatogr. A, 910 (2001) 79.
Mallat E, Barzen C, Abuknesha R, Gauglitz G & Barcelo D. Anal. Chim. Acta, 426 (2000) 209.
Giroussi S. Voulgaropoulos A. Ayiannidis A K, Golimowski J. & Janicki M. Sci. Total Environ. 176 (1995) 135-139.
Alhassan E, Agbemava S E. Adoo N A, Agbodemegbe V Y. Bansah CY, Della R, Appiah G 1, Kombat E O & Nyarko BJ B, Res. J. Appl. Sci. Eng. Technol., 3(1) (2011) 22-25.
Holak W, & Specchio J J, J. Assoc. Off. Anal. Chem., 71(1988) 857-859.
Hannisdal A & Schroder KH, Electroanal., 5 (1993) 183-185.
Khoulif Z, Jambon C, Chatelut M & Vittori O. Electroanal 5(1993) 339-342.
Locatelli C & Torsi G Ann. Chim., 91(2001) 65-72.
Volke JJ, Bioelectrochem. & Bioenerg., 10 (1983) 7-23.
Belal F. Electroanal., 5 (1993) 605-609.
Chatt A, Dang HS, Fong BB. Jayawickreme CK. McDowell LS, Pegg DL, J. Radional Nucl. Chem., 124(1) (1988) 65-77.
Kari J, Brit S. Anal. Chem., 52(4) (1980) 672-676.
Avino P, Santoro E, Sarto F, Violante V & Rosada A. J. RadionalNucl., Chem., 290 (2011) 427-436.
Draback I, Carlsen V, Just L, J. RadionalNucl Chem., 103(4) (1986) 249-260.
Ahmad H Alghamdi, Arabian J. Chem., 3(2010) 1-7.
Wang J, Pen T. & Lin M S, Bioelectrochem. Bioenerg., 15(1985) 158-162.
Wang J, Luo D B, Faris PA M. & Mahmoud JS, Anal. Chem., 57(1985) 158-162. 28. Villar JC C, Garcia A C & Blanco PT. Talanta(1993), 333-339.
Oelschlager H, Bioelectrochem. Bioenerg., 10 (1983) 25-3.
Paul J L & Daniel R C. Mitt Geb.
Lebensmittehinters Hyg., 78 (1987) 336-343. 31. Forbes S, Bound G P & West TS, Talanta 26 (1976) 473-477.
Yao Chia Yung, Fen His Hua Hsueh, 8(1979), 97.
Chalelet-Cuzin AM, Ecrement f& Durand G Analy- sis, 9 (1981) 433-440.
Shu Baichong. Fenexi Huaxue, 12 (1984) 331-334.
Ye Hua-li, Fen His Hua Hsuch, 9 (1981) 75-77.
Kedrinskii I A. Fiz Khim, 2 (1975) 106-118. 37. Han H B, Kaiser G & Toelg G, Anal. Chim. Acta, 128 (1981)9-21.
Zhao Zaofan, Pei Jianhong, Zhang X, Zhou X. Talanta. 37 (1990) 1007-1010.
Ivanovskaya LR & Toikka MA, Biofechel. Mater Vses. Simpl (1st publication 1975) 324 (1973).
Yuan Z, Xue Yougjan Wen & Changhe Ceshi, 8 (1989) 39-41.
Wu-Dunhu & Wang Q & Huanjing Huaxue, 1 (1982) 450-454.
Pei J, Tdercier- Waeber M L & Buffle J. Anal. Chem. 72 (2000) 161- 171..
Yang Yunfa, Huaxue Shijie, 23 (1982) 364-366.
Pelzer Juergen, Boehmer Michael B & Ridzewski M. J. Chem., 5 (1985) 440-441.
Nuernberg H W, ThalassiaJugosl, 16 (1980) 95-100.
Kamenev AI, Viter I P. Gorshkova E F & Guskov GV. Gig Sanit, 11 (1990) 93-94.
Abe Kazuo, Matsunaga Katsuhiko, Lgarashi Kohji, Kudo Isao, Fukase Shijeru Hokkaido daigaku, Suisangakubu Kenkyulho.. 34 (1983) 350-354.