Imidacloprid를 물과 물-토양계에 처리후 광에 노출시켜 광분해 특성을 조사하였다. 물중에서 imidacloprid는 극성화합물로 전환이 빠르게 이루어져서 약제 7일에는 수상대 유기상의 분포비가 80 : 20 이었으며, 이러한 경향은 조사 후 60일까지 지속되었다. 광에 의한 imidacloprid의 대사물인 imidacloprid urea는 노출 1 일차에 0.0112 mg/kg이 검출되었으며, 7일차에는 0.0391 mg/kg로 최고 농도에 도달한 후 감소하여 60일에는 검출되지 않았다. 물-토양계에서 imidacloprid의 농도는 약제처리 7일 후 평형상태에 도달하였으며, 극성화합물로 전환은 7 일간 지속되어 수상과 유기상간 분배비는 80 : 20로 전환되었다. 광에 의하여 imidacloprid의 농도는 약제처리 당일에는 1.6538 mg/kg, 1일에 0.8785 mg/kg으로 감소하여 15일에는 검출한 계 미만으로 검출되지 않았으나, 광분해산물인 imidacloprid urea는 약제 처리 3일에 최고 농도인 0.0259 mg/kg에 도달한 후 감소하였다. 물과 물-토양계에서 imidacloprid는 광에 의하여 분해되어 imidacloprid urea가 생성되는 분해경로를 확인하였다.
Imidacloprid를 물과 물-토양계에 처리후 광에 노출시켜 광분해 특성을 조사하였다. 물중에서 imidacloprid는 극성화합물로 전환이 빠르게 이루어져서 약제 7일에는 수상대 유기상의 분포비가 80 : 20 이었으며, 이러한 경향은 조사 후 60일까지 지속되었다. 광에 의한 imidacloprid의 대사물인 imidacloprid urea는 노출 1 일차에 0.0112 mg/kg이 검출되었으며, 7일차에는 0.0391 mg/kg로 최고 농도에 도달한 후 감소하여 60일에는 검출되지 않았다. 물-토양계에서 imidacloprid의 농도는 약제처리 7일 후 평형상태에 도달하였으며, 극성화합물로 전환은 7 일간 지속되어 수상과 유기상간 분배비는 80 : 20로 전환되었다. 광에 의하여 imidacloprid의 농도는 약제처리 당일에는 1.6538 mg/kg, 1일에 0.8785 mg/kg으로 감소하여 15일에는 검출한 계 미만으로 검출되지 않았으나, 광분해산물인 imidacloprid urea는 약제 처리 3일에 최고 농도인 0.0259 mg/kg에 도달한 후 감소하였다. 물과 물-토양계에서 imidacloprid는 광에 의하여 분해되어 imidacloprid urea가 생성되는 분해경로를 확인하였다.
To elucidate the photolysis characteristics of the insecticide imidacloprid in the environment, $[^{14}C]$imidacloprid was treated into water and paddy soil-water system. In water system, the amount of $^{14}C$-radioactivity distributed in aqueous phase was rapidly increased up...
To elucidate the photolysis characteristics of the insecticide imidacloprid in the environment, $[^{14}C]$imidacloprid was treated into water and paddy soil-water system. In water system, the amount of $^{14}C$-radioactivity distributed in aqueous phase was rapidly increased up to 80% of total $^{14}C$ in water during 7 days of exposure to sunlight. Also, the amounts of imidacloprid in water at day 0 and 3 days after treatment were 1.2461 and 0.8594 mg/kg, respectively, not being detected 7 days after treatment, indicating rapid degradation of imidacloprid in water by sunlight. One photodegradation product, imidacloprid urea, in which the $N-NO_2$ moiety of imidacloprid was replaced by oxygen, was detected from water in water and water-paddy systems. The amount of the metabolite detected from water in water system was 0.0112 mg/kg 1 day after treatment and reached the top concentration of 0.0391 mg/kg 7 days after treatment. In case of water-paddy system, its amount was 0.0117 mg/kg 1 day after treatment and reached the highest concentration of 0.0259 mg/kg 3 days after treatment. Rapid transformation of imidacloprid into polar compounds continued until 7 days after treatment, considering that 80% of $^{14}C$ in water distributed in aqueous phase 7 days after treatment, amount of imidacloprid was 1.6538 mg/kg at day 0 and 0.8785 mg/kg 1 day after treatment, not being detected after 15 days, indicating rapid degradation of imidacloprid in water-paddy soil system by sunlight. The direct degradation of imidacloprid to imidacloprid urea would be a major photodegradation pathway in water and water-paddy soil systems.
To elucidate the photolysis characteristics of the insecticide imidacloprid in the environment, $[^{14}C]$imidacloprid was treated into water and paddy soil-water system. In water system, the amount of $^{14}C$-radioactivity distributed in aqueous phase was rapidly increased up to 80% of total $^{14}C$ in water during 7 days of exposure to sunlight. Also, the amounts of imidacloprid in water at day 0 and 3 days after treatment were 1.2461 and 0.8594 mg/kg, respectively, not being detected 7 days after treatment, indicating rapid degradation of imidacloprid in water by sunlight. One photodegradation product, imidacloprid urea, in which the $N-NO_2$ moiety of imidacloprid was replaced by oxygen, was detected from water in water and water-paddy systems. The amount of the metabolite detected from water in water system was 0.0112 mg/kg 1 day after treatment and reached the top concentration of 0.0391 mg/kg 7 days after treatment. In case of water-paddy system, its amount was 0.0117 mg/kg 1 day after treatment and reached the highest concentration of 0.0259 mg/kg 3 days after treatment. Rapid transformation of imidacloprid into polar compounds continued until 7 days after treatment, considering that 80% of $^{14}C$ in water distributed in aqueous phase 7 days after treatment, amount of imidacloprid was 1.6538 mg/kg at day 0 and 0.8785 mg/kg 1 day after treatment, not being detected after 15 days, indicating rapid degradation of imidacloprid in water-paddy soil system by sunlight. The direct degradation of imidacloprid to imidacloprid urea would be a major photodegradation pathway in water and water-paddy soil systems.
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문제 정의
따라서, 본 시험은 환경중 유출된 살충제 imidac- loprid의 행적을 구명하기 위한 시도로 동위원소 표지된 imidacloprid를 환경조건과 유사한 자연광 조건하에서 물과 물-토양계에서 imidacloprid의 분해특성을 조사하였다.
제안 방법
농축하였다. 건고시료를 2 mL의 methanol에 용해한 후 poly pure filter(직경 4 mm, 공극내경 4.5 ㎛)를 통과시키고 imidacloprid와 그의 대사물은 HPLC/DAD(diode array detector)를 이용하여 표 2와 같은 조건에서 Imidacloprid urea(215 nm), 6-chloronicotinic acid(227 nm), imidacloprid(270 nm) 에서 각각 분석하였다 (Wamhoff와 Schneider, 1999).
감압농축기 상에서 용매를 완전히 유거하고 잔류물이 완전히 녹을 때까지 dichloromethane을 소량 가한 후 i-hexane을 첨가하여 재결정시킨 후 여과하여 건조시켰다. 건조한 화합물을 일정량을 취하여 methanol에 녹여 GC/MS(Finigan MAT TSQ 7000, U.S.A.)로 분석하여 화학구조를 확인한 후 분석용 표준물질로 사용하였다.
시험기간 동안 물의 증발을 막기 위하여 얇은 비닐로 덮고 자연 태양광 하에서 2002년 9월 10일부터 1, 3, 7, 15, 30, 45, 60일간 각각 조사하였다. 경시적으로 시험용액을 채취하고, 시험용액 중 5 mL를 동량의 dichloromethane을 넣고 격렬히 진탕하여 액액분배한 후 물층과 dichloromethane층에서 3 mL씩을 취해 방사능을 계측하는 방법으로 수상과 유기상의 방사능 분포를 조사하였다. 남아 있는 시험용액 200 mL 를 50 mL의 dichloromethane으로 3회 추출하여 모은 dichloromethane층을 감압농축기를 이용하여 50 ℃ 에서 농축하고 잔사를 2 mL의 methan이에 용해한 후 poly pure filter(직경 4 mm, 공극 4.
경시적으로 시험용액을 채취하고, 시험용액 중 5 mL를 동량의 dichloromethane을 넣고 격렬히 진탕하여 액액분배한 후 물층과 dichloromethane층에서 3 mL씩을 취해 방사능을 계측하는 방법으로 수상과 유기상의 방사능 분포를 조사하였다. 남아 있는 시험용액 200 mL 를 50 mL의 dichloromethane으로 3회 추출하여 모은 dichloromethane층을 감압농축기를 이용하여 50 ℃ 에서 농축하고 잔사를 2 mL의 methan이에 용해한 후 poly pure filter(직경 4 mm, 공극 4.5 ㎛, Alltech, U.S.A.)를 통과시켜 광분해산물의 동정을 위한 분석용 시료로 사용하였다.
멸균한 증류수 50 mL에 32.23 kBq의 14C-표지 및 비표지 imidacloprid 를 녹여 포장살포 농도인 1.2 ㎎/㎏이 되도록 조제한 후 마개가 달린 80 mL 수정시험관에 넣고 자연 태양광을 2002년 9월 10일부터 1, 3, 7, 15, 30, 45, 60일간 조사하였다 조사 후 경시적으로 시험용액을 채취하여 그 중 5 mL를 동량의 dichloromethame을 넣고 격렬히 진탕하여 액액분배한후 물층과 dichloromethane층에서 3 mL씩을 취해 LSC (liquid scintillation counter, Tri-Carb 1600 TR, Packard, USA.)를 이용하여 방사능을 계측하는 방법으로 수상과 유기상의 방사능 분포를 조사하였다. 나머지 시험용액은 감압농축기를 이용하여 50℃에서 감압 .
물 중 광분해에 의한 대사물을 정량분석하기 위하여 50 mL 시료를 전부 농축하여 물층을 제거한 후 2 mL methanol에 녹여 diode anay detector(DAD)가 장착된 HPLC로 215, 227, 270 nm 3개 파장에서 분석하였다. 분석결과 imidacloprid의 최적파장은 270 nm이었으며, retention timee 약 7.
토양과 물 중 방사능 비율을 살펴보면 약제처리 1일에는 물중 92%가 존재하였으나 3일에는 88%, 7일에는 50%로 급격히 감소하였으며, 토양 중 농도는 반대로 증가하였다. 물-토양계에서 화합물이 극성물질로 변환 정도를 알아보기 위하여 물 중 광분해 시험과 동일하게 유기용매로 분배 추출하였다. 분배결과 유기용매층과 물층간 분배비는 약제처리 당일에는 57 : 43, 1 일에는 38 : 62, 3일에는 25 : 75, 7일에는 16 : 84로 약제처리 7일까지 극성물질로 전환이 급격히 일어나서 약제처리 7일부터 시험 기간 동안 물층에 70%이상이 존재하였다.
2 ㎎/㎏이 되도록 조제한 후 500 mL 비이커에 50 g의 토양을 넣고 조제된 시험수를 각 비이커당 300 mL씩 채웠다. 시험기간 동안 물의 증발을 막기 위하여 얇은 비닐로 덮고 자연 태양광 하에서 2002년 9월 10일부터 1, 3, 7, 15, 30, 45, 60일간 각각 조사하였다. 경시적으로 시험용액을 채취하고, 시험용액 중 5 mL를 동량의 dichloromethane을 넣고 격렬히 진탕하여 액액분배한 후 물층과 dichloromethane층에서 3 mL씩을 취해 방사능을 계측하는 방법으로 수상과 유기상의 방사능 분포를 조사하였다.
대상 데이터
Imidacloprid의 대사물을 확인하기 위하여 사용된 화합물들 중 6-chloronicotinic acid는 Dr. Ehrenstorfer (Germany)로부터 구입하여 사용하였으며, imidacloprid urea [ 1 -(6-chloro-3-pyridinyl) methy 1-2-imidazolidinone]fe-Rouchaud 등(1996)의 방법에 따라 합성하여 사용하였다. 즉 0.
시험토양은 표토를 걷어내고 토심 10 cm 깊이로 채취하여 풍건한 다음 2 mm 체를 통과시켜 사용하였다. [14C]jimidacloprid(비방사능 4.2 MBq/mg, 순도 99.7%)와 비표지 imidacloprid(순도 99.5%)는 Bayer사에서 분양받아 사용하였으며, 그 화학구조 및 표지위치는 그림 1과 같다.
물-토양계에 사용한 논토양은 수원시 권선구 당수동 소재 논토양을 사용하였다. 시험토양은 표토를 걷어내고 토심 10 cm 깊이로 채취하여 풍건한 다음 2 mm 체를 통과시켜 사용하였다.
얻었다. 이 mass spectrum을 살펴보면 m/z 211의 molecular i*) on(M 과 m/z 126, m/z 99, m/z 85 의 fragmentation pattern으로 보아 Vilchez 등(1996) 이 제시한 imidacloprid urea의 mass spectrum과 일치하여 이 화합물을 imidacloprid의 대사산물 동정 및 분석용 표준품으로 사용하였다.
성능/효과
Imidacloprid의 주요 대사물로 알려진 imidacloprid urea는 Rouchaud 등(1996)의 방법을 이용하여 합성한 결과 수율은 99% 이상으로 양호하였으며, 합성한 화합물을 GC/MS로 분석하여 그림 2와 같은 mass spectiunml을 얻었다. 이 mass spectrum을 살펴보면 m/z 211의 molecular i*) on(M 과 m/z 126, m/z 99, m/z 85 의 fragmentation pattern으로 보아 Vilchez 등(1996) 이 제시한 imidacloprid urea의 mass spectrum과 일치하여 이 화합물을 imidacloprid의 대사산물 동정 및 분석용 표준품으로 사용하였다.
0005 ㎎/㎏ 미만으로 검출되지 않았다(그림 7). Imidacloprid의 주요 대사물인 imidacloprid urea는 처리당일에는 검출되지 않았으나, 처리 1일 후에 0.0112 ㎎/㎏이 검출되었으며, 점차 검출농도가 증가하여 7일 후에는 0.0391 ㎎/㎏ 으로 최고농도에 도달한 후 계속 감소하여 처리 60일 후에는 검출한계미만으로 검출되지 않았다.
농약이 처리된 후 토양과 물사이 평형상태에 도달하기 위하여 물 중 농도는 급격히 감소하였는데 약제 처리 1일에는 물과 토양의 비가 92 : 8이었고, 3일에는 88 : 12, 7일에는 50 : 50으로 토양과 물간에 평형상태에 도달하였다. 토양과 물 중 방사능 비율을 살펴보면 약제처리 1일에는 물중 92%가 존재하였으나 3일에는 88%, 7일에는 50%로 급격히 감소하였으며, 토양 중 농도는 반대로 증가하였다.
0005 ㎎/㎏ 미만으로 검출되지 않았다(그림 9). 대사산물인 imidacloprid urea는 처리 1일 후 0.0117 ㎎/㎏, 처리 3일 후에는 최고농도인 0.0259 ㎎/㎏에 도달한 후 계속 감소하여 처리 30일부터 0.0080 ㎎/㎏ 수준으로 처리 60일 까지 검출되었다. 물 중 광분해 대사물의 생성속도는 빠르나 분해속도는 늦어 처리 60일까지 일정 농도를 지속적으로 유지되는 것은 물만 존재하는 조건에서 일어나는 감광작용에 비하여 토양은 감광작용의 속도를 증가시키는 물질들을 포함하고 있는 것으로 판단되었으며(Zepp, 1991), 모화합물의 일정량을 토양이 흡착하고 있으면서 일정한 평형상태를 지속적으로 유지하고 있기 때문에 모화합물에서 생성된 약제의 분해속도가 늦어지는 것으로 사료되었다.
물-토양계에서 화합물이 극성물질로 변환 정도를 알아보기 위하여 물 중 광분해 시험과 동일하게 유기용매로 분배 추출하였다. 분배결과 유기용매층과 물층간 분배비는 약제처리 당일에는 57 : 43, 1 일에는 38 : 62, 3일에는 25 : 75, 7일에는 16 : 84로 약제처리 7일까지 극성물질로 전환이 급격히 일어나서 약제처리 7일부터 시험 기간 동안 물층에 70%이상이 존재하였다. 이러한 결과는 수중 광분해와 동일한 경향을 나타냈으며, 변환되는 속도도 거의 유사하였다.
분석결과 imidacloprid의 최적파장은 270 nm이었으며, retention timee 약 7.8분대이었다. Imidacloprid 의 주요 대사산물로 알려진 imidcloprid urea의 최적 흡수 파장은 215 nm이었으며, retention timee 5.
이 시험에서는 주요 대사산물로 imidacloprid urea만 확인되었으나, 최고 검출농도가 최초 처리농도의 약 3.2% 수준으로 매우 낮았다. 생성된 화합물도 빠르게감소되는 것으로 보아 다른 대사물로 전환되는 것으루 추정되었으나 생성된 imidacloprid ima의 양이 매우 적었기 때문에 전환된 최종 대사물은 확인할 수 없었다.
않았다. 한편 물에 처리된 [14C]imidacloprid의 경시적 회수율은 1일 후에 최초 처리량의 98.1%, 3일 후에 97.1%, 7일 후에 96.8%로 광에 노출시간의 경과에 따라 조금씩 계속 감소하여 노출 60일 후에는 94.2%로 광 노출에 의하여 급격히 감소하지 않는 것으로 보아 극성화된 물질이 14CO2로 무기화되지 않고 물 중에 계속 존재하는 것으로 추정되었다.
참고문헌 (16)
Aguera, A., E. Almansa, S. Malato, M. I. Maldonado, and A. R. Fernandez-Alba (1998) Evaluation of photocatalytic degradation of imidacloprid in industrial water by GC-MS and LC-MS. Analusis 26:245-251
Choi, B. R. (1998) Characteristics of insecticidal action of imidacloprid and the resistance mechanisms on Nilaparvata lugens(Homoptera: Delphacidae) and Myzus persicae(Homoptera: Aphididae). Ph. D. thesis, Gyeongsang Nat’l Univ
Korea Crop Protection Association (2002) Agrochemicals use guide book, Seoul
Korea Crop Protection Association (2002) Agrochemicals year book, Seoul
Koskinen, W. C., L. Cox, and Yen P. Y. (2001) Changes in sorption/bioavailability of imidacloprid metabolites in soil with incubation time. Biol Fertil Soils 33:546-550
Kyung, K. S. (1994) Elucidation of the behaviour of some selected toxicants in the environment by ${14}^C$ -radiotracer techniques. Ph. D. thesis, Chungbuk Nat’l Univ
Miles Inc. (1993) Imidacloprid: Pesticide leaching potential model. Report No. 105008
Moza, P., K. Hustet, and A. Kettrup (1998) Photolysis of imidacloprid in aqueous solution. Chemosphere 36, 497-502
Nemeth-Konda, L., G. Fuluky, G. Morovjan, and P. Csokan (2002) Sorption behaviour of acetochlor, atrazine, carbendazim, diazinon, imidacloprid and isoproturon on Hungarian agricultural soil. Chemosphere 48:545- 552
Oi, M (1999) Time-dependent sorption of imidacloprid in two different soils. J. Agric. Food Chem. 47:327-332
Rouchaud, J., F. Gustin, and A. Wauters (1996) Imidacloprid insecticide soil metabolism in sugar beet field $\sigma$ ops. Environ. Contam. Toxicol. 56:29- 36
Scholz, K. and M. Spiteller (1992) Influence of groundcover on the degradation of $[{14}^C]$ imidacloprid in soil. Brighton Crop Conference-Pest and Diseases, pp.883-888
Vilchez, J. L., R. El-Khattabe, J. Fernandez， A. Gonzalez-Casado, and A. Navalon (1996) Determination of imidacloprid in water and soil samples by gas chromatography-mass spectrometry. J. Chromato. A 746:289-294
Warhoff, H. and V. Schneider (1999) Photodegradation of imidacloprid. J. Agric. Food Chem. 47:1730-1734
Zepp, R. G. (1991) Photochemical fate of agrochemicals in natural waters. Proc. the 7th IUPAC, Hamburg，1990, edited by H. Frehse
Zheng, W. and W. Uu (1999) Kinetics and mechanism of the hydrolysis of imidacloprid. Pesticide Sci 55:482-485
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