Humberto García Martínez
José Sandoval Cortés
Miguel Velázquez-Manzanares
Facultad de Ciencias Químicas, UAdeC
Efraín Castro Narro
Departamento de Ciencias Básicas, UAAAN
mvmiguel@hotmail.com
Introducción
El incremento de la población mundial ha repercutido significativamente en la demanda de alimentos, siendo la agricultura la principal fuente de éstos. Sin embargo, en la actualidad se requiere una gran cantidad de agroquímicos para garantizar la productividad demandada, entre ellos herbicidas. Desafortunadamente, debido a la falta de información de los productores y a la prevalencia de intereses económicos de la industria agroquímica, estas sustancias se utilizan desmedidamente, generando problemas ambientales y de salud en los seres vivos.
Las triazinas están entre los herbicidas más usados a nivel internacional, destacando entre ellas la atrazina, ya que se utiliza en cultivos como maíz, sorgo, caña de azúcar, entre otros. La importancia de estos compuestos en las prácticas agrícolas de países como Estados Unidos, China, Brasil o México radica en que son activos contra un amplio espectro de malezas de hoja ancha y gramíneas, además de que es posible combinarlos con otros herbicidas (LeBaron y col., 2008).
De acuerdo con la FAO, las triazinas inhiben el sistema fotosintético de las plantas. En el ambiente, presentan una solubilidad relativamente baja en agua, su volatilidad y son estables sobre las superficies de las plantas y el suelo. Comúnmente se aplican al suelo, donde son absorbidos por las raíces y se mueven hacia otras partes de la planta; además, son más efectivas cuando se aplican sobre suelo húmedo que en seco.
En cuanto a su toxicidad, es variable. Generalmente la exposición aguda a las triazinas produce en el ser humano irritación en la piel y ojos, náuseas, entre otros. Estudios realizados en animales de laboratorio mostraron que provocan efectos en la reproducción, teratogénicos, mutagénicos y carcinogénicos. Debido a su toxicidad y nivel contaminante, su uso ha sido restringido en países de la Unión Europea así como en Estados Unidos de América (Labrada y col., 1996).
Desde el punto de vista analítico, existen numerosos métodos para la determinación de triazinas en agua, basados en técnicas como la cromatografía de líquidos, la cromatografía de gases o la electroforesis capilar. Si bien estos métodos son exactos y sensibles, la preparación de muestra es una etapa compleja (Figura 1), ya que suele ser tediosa y de un costo significativo, además de que demanda el uso de disolventes orgánicos tóxicos en cantidades suficientes para impactar negativamente en el ambiente.
Por ello, es necesaria la búsqueda continua de nuevas estrategias para el tratamiento de muestras ambientales que faciliten la cuantificación de triazinas, tanto a nivel de preconcentración como de limpieza de la matriz mediante una extracción selectiva de los analitos.
Interfase entre dos soluciones electrolíticas inmiscibles (IDSEI)
Un sistema IDSEI se genera al poner en contacto dos líquidos de diferente polaridad e inmiscibles, en volúmenes pequeños (del orden de 1 mL aproximadamente); cada fase debe contener electrolitos, en las cuales también están inmersos electrodos metálicos. La distribución de iones a través de la interfase se controla por medio de un potencial eléctrico impuesto por una fuente externa (Figura 2), generalmente un potenciostato/galvanostato. El potencial eléctrico de las fases se manipula a través de dos electrodos de platino (Pt), uno en cada fase, mientras que el potencial que se manifiesta en la interfase se monitorea a través de dos electrodos de referencia (electrodo de calomel saturado, ECS). La corriente que pase entre los dos líquidos corresponde a la especie que cruza la interfase y es detectado por medio del poten-ciostato/galvanostato (Velázquez-Manzanares, 2005).
Así, el sistema IDSEI ha permitido determinar los coeficientes de partición, así como la energía de Gibbs de transferencia para una serie de triazinas a través de un sistema bifásico (agua/ solvente orgánico), por lo que se han podido establecer sus mecanismo de transferencia (Velázquez-Manzanares, et al., 2008). El sistema IDSEI también ha permitido estudiar fenómenos de partición de compuestos de importancia ambiental y farmacológica.
IDSEI en el proceso analítico
Haciendo una comparación entre la extracción líquido-líquido tradicional y el sistema IDSEI, se reconoce fácilmente que con la implementación de esta última técnica se reduce significativamente el disolvente orgánico de extracción, al igual que la exposición del analista a sustancias tóxicas, además de alcanzarse una gran selectividad en la preconcentración y cuantificación del analito de interés, debido a que la transferencia se manipula a través de un potencial eléctrico predeterminado.
Desde el punto de vista electroanalítico, existen algunos ejemplos del uso del sistema IDSEI en la cuantificación de analitos de diversa importancia, tanto biológico como ambiental. Por ejemplo, Arrigan et al. (2010) utilizaron este sistema para la determinación de propanolol a través de un microdispositivo, polarizándolo mediante voltamperometría. En otro trabajo, Alvares de Eulate et al. (2012) reconocieron los procesos de adsorción-desorción de la lisozima en la interface líquido-líquido, utilizando esta información también para su cuantificación, dado que la corriente resultante se puede relacionar con su concentración. Este mismo grupo ha propuesto también la detección de hemoglobina en sistemas IDSEI (Alvares de Eulate et al., 2013). Como se puede ver, el uso de este tipo de sistemas electroquímicos es una herramienta útil en la cuantificación electroanalítica de compuestos orgánicos, aunque poco explorada.
Conclusiones
La electroquímica en sistemas bifásicos líquido-líquido tiene un gran potencial en la determinación compuestos orgánicos de importancia ambiental, por lo que su aplicación en el estudio de las triazinas es de gran innovación. Debido a que la transferencia del analito se manipula mediante un potencial eléctrico, es altamente selectiva, además de que las cantidades pequeñas requeridas de disolvente son compatibles con las tendencias impuestas por la Química Analítica Verde.
Referencias bibliográficas
Alvarez de Eulate, E., Arrigan D. W. M. “Adsorptive stripping voltammetry of hen-egg-white-lysozyme via adsorption-desorption at an array of liquid-liquid microinterfaces”, Analytical Chemistry, 84(5), 2012: 2505-2511.
Alvarez de Eulate E., Serls L., Arrigan D. W. M. “Detection of haemoglobin using an adsorption approach at a liquid-liquid microinterface array”, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 405(11), 2013: 3801-3806.
Collins C. J., Lyons C., Strutwolf J., Arrigan D. W.M. “Serum-protein effects on the detection of the beta-blocker propranolol by ion-transfer voltammetry at a micro-ITIES array”, Talanta 80(5) 2010: 1993-8.
Labrada R., Caseley J.C., Parker C. “Manejo de malezas para países en desarrollo”. FAO, Roma, 1996.
LeBaron H.M., McFarland J.E., Burnside O.C. The Triazine Herbicides: A Milestone in the Development of Weed Control Technology. In: “The Triazine Herbicides”, H.M. LeBaron, J.E. McFarland, O.C. Burnside (eds.). Elsevier, Amsterdam, 2008.
Velázquez-Manzanares M., Amador-Hernández J., Cisneros-Cisneros C., Heredia-Lezama K. A. “Triazine Herbicides Transfer at the Water/1,2-Dichloroethane Interface”, J. of Electrochem. Soc. 155(10), 2008: F218-F222.
Velázquez-Manzanares M., “Transferencia de Carga a través de Dos Soluciones Electrolíticas Inmiscibles: Fundamento y Caso de Estudio”, Rev. Soc. Quím. Mex., 47, 2003: 66-72.
