Original article

Solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry for quantitative determination of chlordecone in water, plant and soil samples

Micro-extraction en phase solide et chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse pour la détermination quantitative de la chlordécone dans les échantillons d'eau, de plantes et de sols.

Microextracción en fase sólida y cromatografía de gases-espectrometría de masas para la determinación cuantitativa de la clordecona en muestras de agua, plantas y suelo.

¹ Cent. Coop. Int. Rech. Agron. Dév. (CIRAD), Persyst, UR Banan. Plantain and Pineapple Crop. Syst., CAEC, BP 214, 97285 Le Lamentin cedex 2, Martin., Fr.,
alain.soler@cirad.fr
² Cirad, Persyst, UMR Qualisud, 34398 Montp., Fr.,
m.lebrun@cirad.fr
³ IRD, Ins. Méditerr. Biodivers. Ecol. Mar. Cont. (IMBE), Aix-Marseille Univ., UMR CNRS IRD Avignon Univ., CAEC, BP 214, 97285 Le Lamentin cedex 2, Martin., Fr.,
yoan.labrousse@ird.fr
⁴ IMBE, Aix-Marseille Univ., UMR CNRS 7263 IRD 237 Avignon Univ., F-13397   Marseille, Fr.,
t hierry.woignier@imbe.fr

^* Correspondence and reprints

Received: 23 September 2013
Accepted: 14 January 2014

Abstract

Introduction. Chlordecone (CLD), an organochlorine formerly used to control the banana black weevil, is strongly adsorbed on soils, particularly on andosols. A simplified analytical procedure for the quantitative determination of chlordecone residues in water and micro-samples of soil and plants was compared with a standard method. Materials and methods. The procedure combines a simplified sampling protocol and a 10-min solid phase microextraction (SPME), followed by gas chromatographic separation (GC) and mass spectrometric (MS and MS/MS) identification. Quantitation of CLD used a standard addition method with zero extrapolation. First, seventy samples were analysed using the proposed method and the standard method based on hot solvent extraction. Second, fifteen soil samples were analysed with two SPME methods followed by GC-MS but using CLD labelled with C13 as an internal standard or the proposed method. Results and discussion. The detection (LOD) and quantitation (LOQ) limits of our SPME extraction procedure were determined for GC-MS and GC-MS/MS with water, plant (pineapple roots) and soil samples: in water for MS/MS, LODMS/MS-water = 0.5 ng×L–1, LOQMS/MS-water = 2.0 ng×L–1; in andosol for MS/MS, LODMS/MS-soil = 15.0 ng×kg–1 dw, LOQMS/MS-soil = 80.0 ng×kg–1 dw. Data from the seventy contaminated soils obtained with the proposed method and the standard method showed a correlation coefficient of r = 0.86. Data obtained by the two SPME/GC-MS quantitation procedures showed a correlation of r = 0.8073. Conclusion. The method proposes a simplified sample preparation and extraction of CLD in water, plant and soil samples, with no solvent manipulation and which is not time-consuming. The LOD and LOQ were similar to those obtained with other currently used methods. The method is reliable and accurate and may be considered as a good tool for research purposes.

Résumé

Introduction. La chlordécone (CLD), organochloré autrefois utilisé contre le charançon noir du bananier, est fortement adsorbée sur les sols, comme les andosols. Une procédure simplifiée pour la détermination quantitative des résidus de CLD dans l’eau et des micro-échantillons de sol et de plantes a été comparée à une méthode standard. Matériels et méthodes. La procédure associe un échantillonnage simplifié, une micro-extraction en phase solide (SPME) de 10 min, une séparation par chromatographie en phase gazeuse (GC) et une identification par spectrométrie de masse (MS et MS/MS). La quantification est basée sur une méthode d’ajouts dosés. Soixante-dix échantillons ont été analysés en utilisant la méthode proposée et la méthode standard (extraction par solvant à chaud). Quinze échantillons de sol ont été analysés par deux méthodes SPME GC-MS, mais avec comme étalon interne la CLD C13 ou la méthode proposée. Résultats et discussion. Les limites de détection (LOD) et de quantification (LOQ) ont été déterminées pour la GC-MS et la GC-MS/MS dans l’eau, dans des plantes (racines d’ananas) et dans les sols : dans l’eau pour la MS/MS, LODMS/MS-eau = 0,5 ng×L–1, LOQMS/MS-eau = 2,0 ng×L–1; dans des andosols pour la MS/MS, LODMS/MS-sol = 15,0 ng×kg–1 ms, LOQMS/MS-sol = 80,0 ng×kg–1 ms. Les données provenant des 70 sols contaminés obtenus avec la méthode proposée et la méthode standard ont montré une corrélation de r = 0,86. Les données obtenues par les deux procédures de quantification SPME / GC-MS ont montré une corrélation r = 0,8073. Conclusion. La méthode propose un échantillonnage et une extraction de CLD simplifiés dans des échantillons d’eau, de plantes et de sol, sans manipulation de solvants. Les LOD et LOQ sont similaires à celles des méthodes usuelles. La méthode, fiable et précise, est un bon outil pour la recherche.

Resumen

 Introducción. La clordecona (CLD), organoclorado anteriormente utilizado para controlar el picudo negro del banano, se adsorbe fuertemente en suelos, como andosol. Un procedimiento simplificado para cuantificar residuos de CLD en agua, micro-muestras de suelo y de plantas fue comparado a un método estándar. Materiales y métodos. El procedimiento combina un muestreo simplificado y una micro-extracción en fase sólida (SPME) durante 10 min, separación por cromatografía en fase gaseosa (GC) e identificación por espectrometría de masas (MS y MS/MS). La cuantificación se realizó mediante un método de adición estándar. Se analizaron setenta muestras con el método propuesto y un método estándar (extracción con solvente caliente). Quince muestras de suelo fueron analizadas por dos métodos SPME / GC-MS, una con la CLD C13 como estándar interno y la otra el método propuesto. Resultados y discusión. Los límites de detección (LOD) y de cuantificación ( LOQ ) con la extracción de SPME de 10 min se han determinado en GC-MS y GC-MS/MS en muestras de agua, de plantas (raíces de piña) y de suelo : en agua, con la MS/MS, LODMS / MS-agua = 0,5 ng×L–1 y LOQMS/MS-agua = 2,0 ng×L–1; en andosol con la MS/MS, LODMS/MS-suelo = 15,0 ng×kg–1 ms y LOQMS/MS-suelo = 80,0 ng×kg–1 ms. Los datos de contaminación sobre los 70 suelos obtenidos con el método propuesto y con el método estándar mostraron un coeficiente de correlación r = 0,86. Los datos obtenidos con los dos procedimientos de cuantificación con SPME / GC-MS mostraron una correlación r = 0,8073. Conclusión. El método proporciona una preparación rápida de muestras y una extracción de CLD simplificada en agua, plantas y suelo, sin manipulación de solventes. Los límites de detección y de cuantificación fueron similares a los métodos usuales. El método fiable y preciso, sería útil a fines de investigación.