Articulo Quimica Analitica 1

7/23/2019 Articulo Quimica Analitica 1

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Rev. Int. Contam. Ambient. 24 (1) 33-38, 2008

USO DEL CIDO SULFRICO EN LAS DETERMINACIONES DEPLAGUICIDAS ORGANOCLORADOS.

I. CALIDAD QUMICO-ANALTICA DE LA PRECIPITACIN DE GRASAS POR EL CIDOSULFRICO CONCENTRADO EN MUESTRAS CON ALTO CONTENIDO DE LPIDOS

Stefan M. WALISZEWSKI1, Xchitl MJICA GARCA1, Rosa M. INFANZN1,Dulce Mara BARRADAS DERMITZ2y Octavio CARVAJAL ZARRABAL1

1Instituto de Medicina Forense, Universidad Veracruzana, SS Juan Pablo II s/n, 94290 Boca del Ro, Ver.Mxico, correo electrnico: [email protected]

2rea Qumico-Biolgica, Instituto Tecnolgico de Veracruz, Av. Miguel ngel de Quevedo No. 2779, 91860Veracruz, Ver.

(Recibido mayo 2007, aceptado diciembre 2007)

Palabras clave: plaguicidas organoclorados, grasas, cido sulfrico

RESUMEN

Varios trabajos describen mtodos analticos para determinar residuos de plaguicidasorganoclorados en muestras ambientales. La deteccin por cromatografa de gasescon captura de electrones exige un extracto con alto grado de pureza. Para este n,se emplean diferentes procedimientos de puricacin. La mayora de los plaguicidasorganoclorados resisten la actividad del cido sulfrico, propiedad que se aprovecha

para destruir los compuestos endgenos y precipitar las grasas. En este trabajo sedescribe el tratamiento de extractos de grasas con el cido sulfrico concentrado y ladeterminacin de residuos no voltiles despus de su tratamiento. Se estudiaron lasmuestras de tejidos adiposos: (humano, bovino, cerdo y pollo), mantequilla y mar-garina. La tcnica analtica permite muy buena recuperacin de plaguicidas (mayorde 90 %) y el extracto listo para la corrida cromatogrca con una mnima cantidad(0.8 a 2.2 mg que constituye 0.22 a 1.87 % de la muestra procesada) de sustancias novoltiles determinadas gravimtricamente. La baja cantidad de residuos no voltiles

presentes en el extracto puricado, permite realizar mltiples corridas cromatogrcasde muestras sin disminuir la capacidad de resolucin de la columna cromatogrcay la respuesta del detector de captura de electrones. Los estudios de calidad analticade muestras grasas realizadas en 10 repeticiones, mostraron el coeciente de varianzaentre 4.8 a 12.5 % indicando un mtodo idneo para la monitorizacin de productosgrasos contaminados con plaguicidas organoclorados.

Key words: organochlorine pesticides, fats, sulfuric acid

ABSTRACT

Many papers describe analytical methods for organochlorine pesticide residue determi-nations in environmental samples. Gas chromatography with electron capture detectionrequires highly puried extracts, ie. with an efcient clean-up step. To achieve this

purpose, different clean-up methods are employed. Most organochlorine pesticides are


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resistant to sulfuric acid, a property used for the destruction of endogenous compoundsand fat precipitation. Both fat extract treatments that use sulfuric acid as a clean-upmedium, and quantities of nonvolatile residues determined after the clean-up step, aredescribed. Samples of adipose tissues (human, bovine, pig and chicken), butter andmargarine were studied. The analytical method allows good (higher than 90 %) organo-

chlorine pesticide recovery and an extract ready for gas chromatography with a minimalamount of nonvolatile compounds (0.8 to 2.2 mg that constitutes 0.22 to 1.87 % of theanalyzed sample) determined gravimetrically. The low quantity of nonvolatile residues

present in cleaned-up extracts allows multiple sample gas chromatographies withoutdiminishing column resolution and electron capture detector response. The analyticalquality study (10 repetitions for each fat sample) shows a 4.8 to 12.5 % coefcient ofvariation, indicating an appropriate method for fat sample monitoring studies.

INTRODUCCIN

Es reconocido el doble papel, benfico y de

riesgo, de los plaguicidas organoclorados, represen-tados por DDT (dicloro-difenil-tricloroetano), HCH(hexaclorociclohexano), hexaclorobenceno (HCB),aldrin, dieldrin, endrin, heptacloro, endosulfan ymetoxicloro. En el primer caso, su introduccin en laagricultura proporcion proteccin a cultivos agrco-las, por ejemplo el DDT en la Europa de la posguerrapermiti proteger el cultivo de papa y el empleo delHCH en los cultivos de arroz en Japn, elev sig-nicativamente la produccin agrcola resolviendoel dcit de alimentos. En el aspecto sanitario, a lafecha, el DDT es el plaguicida que ha mostrado ma-yor eciencia en el combate del vector del paludismo

(Horton 2007), enfermedad que provoca anualmentemiles de muertes en las zonas tropicales del mundo(WHO 2007). El resurgimiento del paludismo enestas zonas y el hecho de que se estima disponerde una vacuna contra esta enfermedad hasta el ao2010, ha propiciado que en los aos 1984 y 2006 laOrganizacin Mundial de la Salud (Annimo 2007)recomendarasu uso como insecticida de seleccin enla lucha contra vectores transmisores de enfermeda-des (Schapira 2006, Mandavilli 2006, Kochi 2006,Horton 2007). Esta recomendacin se da bajo unprograma especco, que implica su aspersin con-trolada nicamente dentro de las casas, por personalentrenado y 2 veces al ao (mx. 2 g/m2).

El descubrimiento de la presencia y la acumula-cin de los plaguicidas organoclorados en el tejidoadiposo de animales y humanos y su biomagni-cacin en la cadena alimenticia, origin que se lesagrupara bajo el nombre de contaminantes orgnicos(o qumicos) persistentes y que en la dcada de lossetenta se estableciera su restriccin y prohibicin(Carson 1962, Rogan y Chen 2005). Esta prohibi-cin se ha aplicado fundamentalmente en los usos

agrcolas y sanitarios de pases del primer mundo yde manera paulatina en pases en desarrollo.

Las muestras de matrices lipdicas, como el

tejido adiposo, leche y sus derivados as como losaceites vegetales, almacenan sustancias lipoflicas,entre otras los plaguicidas organoclorados. Estetipo de muestras es el medio ms adecuado parala realizacin de estudios que evalan el grado deexposicin ambiental y especialmente humana a loscontaminantes qumicos persistentes. El tejido adi-poso es un excelente biomarcador para los estudiosepidemiolgicos de la contaminacin alimenticia yambiental. La evaluacin de la exposicin prolonga-da (Cameron y Van Staveren 1988, Barrett-Connor1991) permite determinar la exposicin precedentede los individuos sin conocer sus hbitos alimenti-

cios y su modo de vida. El anlisis del tejido adi-poso reeja tambin la reduccin del error causalinherente a la evaluacin diettica basada sobre losclculos de consumo de los alimentos por personay la variedad de los alimentos en la dieta (Nelson1991, Sempos et al.1992).

Para evaluar el dao a la salud originado por laexposicin ambiental y alimenticia a plaguicidasorganoclorados, acumulados en productos con altocontenido de grasa, es de suma importancia dispo-ner de tcnicas analticas que permitan determinarlos niveles verdaderos de los residuos. La tcnicaanaltica a utilizar debe poseer la cualidad de sersimple, rpida, de bajo costo, exacta y reproducible.Algunos plaguicidas organoclorados son resistentes ala oxidacin del cido sulfrico concentrado, propie-dad que se aprovecha en el proceso de puricacinde los extractos. ste degrada los compuestos end-genos lbiles sin afectar a los plaguicidas y precipitacuantitativamente las grasas. Los plaguicidas orga-noclorados, que se degradan bajo la accin del cidosulfrico son: dieldrin, endrin, clordano y metoxicloro.Los benecios del uso deesta tcnica consisten en


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la sustitucin de adsorbentes caros y disminucinsignicativa del volumen de disolventes orgnicosutilizados, determinacin de los plaguicidas libresy conjugados, degradacin de ftalatos que durante

la cromatografa de gases se sobreponen a los deplaguicidas conduciendo a interpretaciones errneas(Waliszewski y Szymczynski 1990).

Los benecios mencionados motivaron la eva-luacin del mtodo analtico que utiliza el cidosulfrico concentrado en la puricacin de extractosde muestras lipdicas as como la determinacin dela cantidad de slidos residuales despus del procesode puricacin, los cuales pueden interferir en elproceso cromatogrco, contaminando la columnacromatogrca y la fuente radioactiva (Ni63) deldetector de captura de electrones en el cromatgrafode gases.

MATERIAL Y MTODOS

Los reactivos empleados fueron hexano, cidosulfrico concentrado, todos con grado de pureza paraanlisis, sulfato de sodio anhidro en polvo activadodurante 16 horas a 650 C.

La muestra de aproximadamente 2 g de grasa,se coloc en un mortero y se tritur con sucientecantidad de sulfato de sodio hasta obtener un polvoseco y homogneo (Waliszewski et al. 2004). Esteprocedimiento se realiz para absorber los restosde agua y aumentar la supercie de contacto con eldisolvente. La muestra se pas a una columna cro-matogrca de 1 cm di y 50 cm de longitud, con undisco poroso de cristal o un tapn de bra de vidrioy un receptculo para su retencin. La muestra en lacolumna se compact, eliminando las burbujas deaire. Las grasas de la muestra se extrajeron con 100mL de hexano a un ujo de 3 mL/min. El extracto sedej reposar media hora a temperatura ambiente. Setomaron 10 mL del extracto y se transrieron a unmatraz de 50 mL, previamente pesado. El contenidodel matraz se evapor en un rotavapor a sequedadpara eliminar el disolvente y se determin por dife-rencia de peso la cantidad de sustancias no voltilesconsideradas como grasa. Se tomaron otros 10 mL delextracto original y se transrieron cuantitativamentea un tubo de ensayo con tapn de ten, se agreg 1mL de cido sulfrico concentrado para precipitar lasgrasas. El contenido se agit vigorosamente duranteun minuto y se dej reposar 3 minutos para obteneruna buena separacin de las fases. El extracto puri-cado se sec, pasndolo por una capa de sulfato desodio y se concentr en el rotavapor hasta la seque-

dad. El contenido del matraz se peso para determinarpor diferencia de peso la cantidad de sustancias novoltiles restantes en el extracto puricado.

La determinacin de cantidad de sustancias no

voltiles consideradas como grasa presente en elextracto antes y despus de la puricacin, se reali-z por el mtodo gravimtrico, pesando la cantidadde residuos secos en balaza analtica. Cada muestrafue analizada con tres niveles de grasas y en 10repeticiones.

Las muestras analizadas fueron tejidos adipososde humano, bovino, cerdo y pollo; mantequilla ymargarina

Estudio de calidad analticaPara valorar la cantidad de residuos no voltiles se

realiz el anlisis de cada muestra con 10 repeticio-

nes y tres niveles de cantidad de grasa. Los valorespromedio de lecturas gravimtricas, su desviacinestndar (DE), rangos y coeciente de varianza (CV),se calcularon por medio del software estadsticoMinitab versin 12.

RESULTADOS Y DISCUSIN

Se realiz un estudio analtico para determinar lacapacidad puricadora (de precipitar cuantitativa-mente las sustancias consideradas como grasas) delcido sulfrico concentrado aplicado para el anlisis

de residuos de plaguicidas en muestras ricas en gra-sas. La grasa presente en los extractos inyectados alcromatgrafo de gases durante el anlisis de plagui-cidas, interere en el proceso cromatogrco y en larespuesta del detector de captura de electrones. Poresta razn, es una prioridad la eliminacin cuantitati-va de las grasas en los extractos para la determinacincromatogrca de plaguicidas organoclorados. Unade las tcnicas analticas que se utiliza para deter-minar residuos de plaguicidas organoclorados enmuestras con alto contenido de grasa los precipitacon el cido sulfrico concentrado (Waliszewski etal.2004). En el presente trabajo, la cantidad de grasasrestantes, no precipitadas presentes en el extracto,se midi gravimtricamente en diferentes tipos demuestras grasas sometidas al mismo procedimientoanaltico. Para determinar la cantidad de sustanciasno voltiles, consideradas como grasas, presentes enel extracto hexnico, se prepararon tres extractos decada tipo de muestra con tres niveles de grasa deter-minada gravimtricamente en 10.0 mL del extracto,tomado para su anlisis aproximadamente 100, 300y 500 mg. Cada muestra analizada la constituyeron


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los 10.0 mL del extracto tomado con pipeta, al quese le aadi 1 mL de cido sulfrico concentrado. Elextracto se agit vigorosamente durante un minuto,se decant el sobrenadante, se evapor el extracto

puricado a la sequedad y se determin gravimtri-camente la cantidad de residuos no voltiles. Esteprocedimiento se repiti 10 veces.

Tejido adiposo humanoPara determinar la cantidad de sustancias no vol-

tiles presentes en el extracto hexnico de tejido adi-poso humano se extrajeron tres muestras, las cualesen cada 10.0 mL contenan 121.3, 332.1 y 525.3 mgde grasa respectivamente. Cada muestra se procestratndola con el cido sulfrico concentrado. Losresiduos de sustancias no voltiles se determinarongravimtricamente y los resultados obtenidos de 10

repeticiones se presentan en el cuadro I.

La cantidad de sustancias no voltiles presentes enel extracto de tejido adiposo humano vari desde 1.2mg en la muestra de 121.3 mg que constituye 0.99% de la cantidad total de muestra hasta 2.1 mg en lamuestra de 525.3 mg (0.40 % de la muestra tratada).El coeciente de variacin fue bajo, de 4.8 a 8.3 %,siendo ste menor que 10 %, considerado como ex-celente en el anlisis de residuos de plaguicidas.

Grasa de bovinoPara determinar la cantidad de sustancias no

voltiles contenidas en el extracto hexnico degrasa de bovino se procedi a la extraccin de tresmuestras, obtenindose los siguientes niveles degrasa por cada 10.0 mL de extracto: 118.6, 306.5y 489.7 mg. Cada muestra se proces tratndolacon el cido sulfrico concentrado determinndosegravimtricamente los residuos de sustancias no vo-ltiles. Los resultados obtenidos de 10 repeticionesse presentan en el cuadro II.

La grasa de bovino vari desde 1.1 mg en la mues-tra de 118.6 mg (0.93 % de la cantidad inicial) hasta1.2 mg en el extracto de 306.5 mg, que representa0.39 % de la muestra tratada. La cantidad menor de

(0.22 %) de residuos no voltiles, se determin en lamuestra de mayor peso de 489.7 mg. El coecientede variacin calculado para las muestras estuvo entre6.8 y 9.6 %, siendo ste menor que 10 %, conside-rado como excelente en el anlisis de residuos deplaguicidas.

Grasa de cerdoLa cantidad de sustancias no voltiles considera-

das como grasa, presentes en el extracto hexnico detejido adiposo de cerdo, determinada en 10.0 mL delextracto fue: 128.8, 294.3 y 524.4 mg. Cada muestrade 10.0 mL se proces tratndola con un mililitro de

cido sulfrico concentrado. Los residuos de sustan-cias no voltiles se determinaron gravimtricamentey los resultados obtenidos de 10 repeticiones sepresentan en el cuadro III.

La cantidad de residuos de sustancias no voltilesvari desde 1.4 mg en la muestra de 128.8 mg queconstituye 1.08 % de la cantidad total hasta 2.0 mgen el extracto de 524.4 mg, siendo este 0.39 % de lamuestra tratada. El coeciente de variacin, calculadopara las muestras estuvo entre 5.0 y 6.7 %. Este valor

CUADRO I. CANTIDAD DE RESIDUOS NO VOLTILES(MILIGRAMOS) DE GRASA DE TEJIDO ADI-POSO HUMANO DESPUS DEL TRATAMIEN-TO DE LA MUESTRA CON UN MILILITRO DECIDO SULFRICO CONCENTRADO

121.3 mg 332.1 mg 525.3 mg

DE 1.2 0.1(0.99 %)

1.4 0.1(0.42 %)

2.1 0.1(0.40 %)

Rangos 1.2 - 1.4 1.2 - 1.6 2.0 - 2.3CV 8.3 % 7.1% 4.8%

CUADRO II.CANTIDAD DE RESIDUOS NO VOLTILES(MILIGRAMOS) DE GRASA DE BOVINOPRESENTE EN EL EXTRACTO PURIFICADODESPUS DEL TRATAMIENTO CON UNMILILITRO DE CIDO SULFRICO CON-

CENTRADO

118.6 mg 306.5 mg 489.7 mg

DE 1.1 0.1(0.93%)

1.2 0.1(0.39%)

1.1 0.(0.22%)

Rangos 1.0 - 1.3 1.1 - 1.3 0.9 - 1.2CV 8.2% 6.8% 9.6%

CUADRO III. CANTIDAD DE RESIDUOS NO VOLTILES

(MILIGRAMOS) DE GRASA DE CERDOPRESENTE EN EL EXTRACTO PURIFICA-DO DESPUS DEL TRATAMIENTO CONUN MILILITRO DE CIDO SULFRICOCONCENTRADO

128.8 mg 294.3 mg 524.4 mg

DE 1.4 0.1(1.08%)

1.5 0.1(0.52%)

2.0 0.1(0.39%)

Rangos 1.3 - 1.5 1.4 - 1.7 1.9 - 2.3CV 5.2% 6.7% 5.0%


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PLAGUICIDAS ORGANOCLORADOS, PRECIPITACIN DE GRASAS, CALIDAD QUMICO-ANALTICA 37

fue menor que 10 %, excelente para el anlisis deresiduos de plaguicidas.

Grasa de pollo

Para determinar la cantidad de sustancias novoltiles presentes en el extracto hexnico de grasade pollo se extrajo tres muestras obtenindose lossiguientes niveles de grasa contenida en 10.0 mL delextracto: 101.7, 311.3 y 513.6 mg. Cada muestra setrat con un mililitro de cido sulfrico concentrado.Los residuos de sustancias no voltiles, determinadasgravimtricamente en 10 repeticiones, se presentanen el cuadro IV.

Los residuos de sustancias no voltiles variarondesde 1.3 mg en la muestra de 311.3 mg que constituye

0.42 % de la cantidad total hasta 1.9 mg en el extractode 101.7 mg, correspondiente a 1.87 % de la muestratratada. El coeciente de variacin calculado para lasmuestras estuvo entre 6.7 y 10.5 %. La variacin de10.5 % fue para las muestras pequeas de 101.7 mg degrasa. Este indicador seala todava buena precisinen la determinacin realizada. Para las muestras conmayor cantidad de grasa, el coeciente de variacinbaj a 7.7 % para la muestra de 311.3 mg y 6.7 % parala muestra grande de 513.6 mg.

Grasa de mantequillaPara determinar la cantidad de sustancias no vo-

ltiles contenidas en el extracto hexnico de la grasade mantequilla, se procedi la extraccin de tresmuestras de mantequilla obtenindose los siguientesniveles de grasa determinada gravimtricamente en10.0 ml del extracto: 124.1, 217.7 y 315.8 mg. Cadamuestra, se proces tratndola con el cido sulfricoconcentrado. Los residuos de sustancias no voltilesdeterminados gravimtricamente en 10 repeticiones,se presentan en el cuadro V.

Los residuos oscilaron desde 1.2 mg en la mues-

tra de 124.1 mg que integra 0.97% de la cantidadtotal hasta 2.2 mg en el extracto de 315.8 mg, quees 0.70 % de la muestra tratada. El coeciente devariacin calculado para las muestras se encuentra

entre 7.7 y 9.1 %. Los anlisis realizados en diezrepeticiones indican una variacin menor de 10%para las muestras de grasa de mantequilla, indicandomuy buena calidad analtica.

Grasa de margarinaPara determinar la cantidad de sustancias no

voltiles presentes en el extracto hexnico de lamuestra de margarina, se procedi a realizar tresextractos con los siguientes niveles de grasa deter-minada gravimtricamente en 10.0 mL del extracto:122.8, 201.1 y 310.4 mg. Se procesa cada muestra,tratndola con el cido sulfrico concentrado. Los

residuos de sustancias no voltiles, se determinarongravimtricamente y los resultados obtenidos de 10repeticiones, se presentan en el cuadro VI.

El cuadro VI revela que los residuos de sustan-cias no voltiles, se encuentran entre 0.8 mg (0.65 %)para las muestras de 122.8 mg, 1.2 mg (0.60 %) paralas muestras de 201.1 mg y 2.0 mg (0.64 %) paralas muestras grandes de 310.4 mg. El coecientede variacin calculado para los residuos restantesocurri entre 5.0 a 12.5 %. Los resultados realiza-

CUADRO IV.CANTIDAD DE RESIDUOS NO VOLTILES(MILIGRAMOS) DE GRASA DE POLLO

PRESENTE EN EL EXTRACTO PURIFICA-DO DESPUS DEL TRATAMIENTO CONUN MILILITRO DE CIDO SULFRICOCONCENTRADO

101.7mg 311.3mg 513.6mg

DE 1.9 0.2(1.87%)

1.3 0.1(0.42%)

1.5 0.1(0.29%)

Rangos 1.6 - 2.3 1.2 - 1.5 1.4 - 1.7CV 10.5% 7.7% 6.7%

CUADRO V. CANTIDAD DE RESIDUOS NO VOLTILES(MILIGRAMOS) DE RESIDUOS NO VOL-TILES EN MUESTRAS DE GRASA DE MAN-TEQUILLA DESPUS DEL TRATAMIENTOCON UN MILILITRO DE CIDO SULFRICO

CONCENTRADO

124.1mg 217.7mg 315.8mg

DE 1.2 0.1(0.97%)

1.3 0.1(0.60%)

2.2 0.2(0.70%)

Rangos 1.1 - 1.3 1.1 - 1.5 1.9 - 2.4CV 8.3% 7.7% 9.1%

CUADRO VI. CANTIDAD DE RESIDUOS NO VOL-TILES (MILIGRAMOS) DE GRASA NOVOLTIL DE MARGARINA PRESENTE ENLA MUESTRA DESPUS DE SU TRATA-MIENTO CON UN MILILITRO DE CIDOSULFRICO CONCENTRADO

122.8 mg 201.1 mg 310.4 mg

DE 0.8 0.1(0.65%)

1.2 0.1(0.60%)

2.0 0.1(0.64%)

Rangos 0.7-0.9 1.1-1.4 1.9-2.1CV 12.5% 8.3% 5.0%


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dos en diez repeticiones mostraron una variacinmayor de 12.5 % para las muestras de 122.8 mg degrasa, mientras que para las muestras de 201.1 mg degrasa, el coeciente de variacin disminuy a 8.3

% y para la muestra mayor de 310.4 mg disminuyhasta 5.0 %.

CONCLUSIONES

La tcnica analtica que utiliza el cido sulfricopara precipitar las grasas durante el anlisis de pla-guicidas organoclorados permite obtener muy buenarecuperacin de plaguicidas (mayor de 90 %) y unextracto listo para la corrida cromatogrca conuna mnima cantidad (0.8 a 2.2 mg que constituye0.22 a 1.87 % de la muestra procesada) de grasas

determinadas gravimtricamente como sustanciasno voltiles. Al comparar el costo de un mililitrode cido sulfrico concentrado con el costo de losadsorbentes habitualmente utilizados para separarlas grasas en el extracto hexnico, resulta muy evi-dente que el uso del cido sulfrico es mucho msefectivo. La baja cantidad de residuos no voltilespresentes en el extracto tratado permite realizarmltiples corridas cromatogrcas de muestras sindisminuir la capacidad de resolucin de la columnacromatogrca. Al mismo tiempo se observa que elextracto analizado no contamina la fuente radiac-tiva (Ni63) del detector de captura de electrones y

no disminuye su respuesta. Los estudios de calidadanaltica realizados para 6 tipos de muestras grasascon tres niveles de contenido de grasa en 10 re-peticiones, mostraron un coeciente de variacinque oscila entre 4.8 y 12.5 %, indicando que es unmtodo recomendable para la determinacin deproductos grasos contaminados con plaguicidasorganoclorados.

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