CC BY
38
УДК 543:[615.9:612.1]
В.Б. Дорогова, А.Н. Алексеенко, О.М. Журба
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИНИЛХЛОРИДА И 1,2-ДИХЛОРЭТАНА В СЫВОРОТКЕ КРОВИ
Ангарский филиал УРАМН ВСНЦ экологии человека - НИИ Медицины труда и экологии человека, Ангарск
Дана оценка токсических свойств винилхлорида и методики раздельного определения винилхлорида и 1,2-дихлорэтана в сыворотке крови
Ключевые слова: винилхлорид, 1,2-дихлорэтан, газо-жидкостная хроматография, кровь
SOME ASPECTS OF DETERMINATION OF VINYL CHLORIDE AND 1,2-DICHLOROETHANE IN THE SERUM OF BLOOD
V.B. Dorogova, A.N. Alexeyenko, O.M. Zhurba
Institute of Occupational Health & Human Ecology, ESSC HE SB RAMS, Angarsk
Assessment of toxic properties of vinyl chloride and procedure of separate determination of vinyl choride and
1.2-dichloroethane in the serum, of blood have been made.
Key words: vinyl chloride, 1,2-dichloroethane, gas liquid chromatography, blood
Винилхлорид представляет собой бесцветный газ со слегка сладковатым запахом. Особенностью данного соединения является способность поли-меризоваться, что и определило его дальнейшую судьбу как исходного продукта в производстве многих пластических масс. Поливинилхлорид нашел широкое применение для изоляции электропроводов и кабелей, в промышленном и бытовом оборудовании, медицинских приборах, в упаковочных пищевых материалах, в строительных материалах и трубопроводах и т. д.
Однако в середине 50-х и особенно в 70-х годах у нас в стране были опубликованы первые сообщения о токсическом действии винилхлорида на организм человека [1—3, 12]. В последующие годы данные сообщения были подтверждены исследованиями зарубежных профпатологов [13]. В Иркутской области на ОАО «Саянскхимпласт» расположено современное крупнотоннажное производство винилхлорида и поливинилхлорида. Исходя из технологического регламента и натурных исследований, проведенных сотрудниками нашего института на данном предприятии [6, 19], основными химическими загрязнителями воздуха рабочей зоны являются: винилхлорид, 1,2-дихлорэтан, гидрохлорид и поливинилхлорид, поступающие в воздух через неплотности в оборудовании в условиях повышенного давления, в процессе сушки готового продукта, за счет десорбции винилхлорида из сырой смолы при повышенной температуре.
Винилхлорид и 1,2-дихлорэтан в воздухе присутствуют в виде паров, легко всасываются через желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути, кожные покровы и проявляют психотропное и нейротоксическое действие [4, 5].
В литературе нет пока данных по токсикоки-нетике винилхлорида у человека. Показано, что у животных винилхлорид быстро абсорбируется и быстро распространяется во всех органах [14].
Для изучения токсикокинетики винилхлорида необходимо иметь высокочувствительные и селективные методы определения.
Данных литературы по определению винилхлорида в биологических средах не найдено. Однако описана методика газохроматографического определения низких концентраций хлороформа и 1,2-дихлорэтана в моче [7]. Методика основана на жидкостной экстракции веществ гептаном и последующем газохроматографическом анализе экстракта на хроматографе с детектором электронного захвата. Методика длительна в исполнении, и использование растворителя ведет к появлению добавочных пиков и нечеткого их разделения на хроматограмме.
Целью настоящего исследования явилась разработка высокочувствительной и селективной методики газохроматографического определения винилхлорида в присутствии 1,2- дихлорэтана в сыворотке крови, поскольку они присутствуют в воздухе одновременно.
МЕТОДИКА
Исследования, которые необходимо было выполнить для достижения этой цели, проводили в
4 этапа: 1) апробация методики определения хлороформа и 1,2-дихлорэтана в моче, предложенной
Н.В. Зайцевой, Е.Н. Беляевым, Т.С. Улановой и др. [7] на газовом хроматографе GC-380 с пламенноионизационным детектором без использования растворителя — гептана; 2) используя условия, предложенные авторами, провести анализ винилхлорида в присутствии 1,2-дихлорэтана; 3) вместо гептана использовать метод парофазного анализа и для выбора оптимальных условий провести парофазный анализ винилхлорида и 1,2-дихлорэтана при разных температурах водяной бани и различной продолжительности термостатирования; 4) апробация и практическое использование методики.
Работу выполняли на газовом хроматографе GC-380 с пламенно-ионизационным детектором. Стеклянная колонка (180 х 0,4 см) заполнена хро-матоном N-AW-DMCS (0,20 — 0,25 мм), на который нанесено 15 % (по массе) неподвижной фазы Apiezon L. Оптимальные условия хроматографирования: температура термостата колонок 90 °С, испарителя 170 °С, детектора 250 °С, расход газа-носителя (азота) 30 см3/мин, водорода 30 см3/мин, воздуха 300 см3/мин. Измеренные на хроматограммах высоты пиков приводили к шкале электрометра 1 10-10 А. Время удерживания и высоты пиков измеряли на самописце Chromatocorder-12.
Использовали следующие реактивы: раствор винилхлорида в метаноле с концентрацией 217,6 мкг/см3 (±0,5 %) фирмы SUPELCO, стандартный образец предприятия состава 1,2-дихлорэтан 0401-03 ER-LH 1 с содержанием основного вещества (99,8 ± 0,1 %) ЗАО «НПО Экрос».
Парофазный анализ проводили в варианте однократной газовой экстракции. В стандартный пенициллиновый флакон ёмкостью 14 см3 помещали 1 см3 пробы. Флакон термостатировали в нагретой водяной бане до 60 °С в течение 3 мин, отбирали 2 см3 паровой фазы, вводили в испаритель хроматографа и записывали хроматограмму.
Для проведения количественного анализа использовался способ абсолютной градуировки по стандартным растворам в сыворотке крови. Градуировочная характеристика, выражающая зависимость высоты хроматографического пика (мм) от концентрации (мкг/см3), установлена по
5 сериям стандартных растворов винилхлорида и
1,2-дихлорэтана в сыворотке крови. Стандартные растворы готовили методом последовательного разбавления исходных реактивов сывороткой крови, в условиях исключающих потери летучих веществ.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Для апробации условий хроматографирования и идентификации веществ приготовлен стандартный раствор винилхлорида и 1,2-дихлорэтана, проведен парофазный анализ, записана хроматограмма (рис. 1). Как видно из рисунка 1, пики острые и симметричные. По полученной хроматограмме измерены время удерживания и полуширина пиков и рассчитаны хроматографические параметры.
Для выбора оптимальных условий газовой экстракции проведен парофазный анализ стандартного раствора при разных температурах водяной бани, а затем при разной продолжительности термостати-рования уже при выбранной температуре водяной бани. Увеличение температуры термостатирования в процессе установления равновесия снижает коэффициенты распределения и повышает чувствительность парофазного анализа. Требование к стабильности температуры на стадии газовой экстракции обусловлено характером температурной зависимости коэффициентов распределения между водной и газовой фазами. Было установлено, что межфазовое равновесие при температуре термостатирования 60 °С достигается через 3 мин (рис. 2, 3).
винилхлорид
Рис. 1. Хроматограмма стандартного раствора винилхлорида и дихлорэтана с концентрацией 1 мкг/см3 в сыворотке крови.
Методом однофакторного дисперсионного анализа выбрали способ проведения количественного измерения концентраций веществ в пробе: измерение аликвотных частей образца или измерение проб парогазовой фазы через некоторое время. Данный метод позволяет оценить вклад погрешности газовой экстракции и погрешности отбора парогазовой фазы в погрешность парофазного анализа. Для этого были приготовлены стандартные растворы винилхлорида и 1,2-дихлорэтана с разными концентрациями в сыворотке крови. Из каждого раствора взяли четыре аликвотные части объемом 1 см3 и поместили в пенициллиновые флаконы. Флаконы закрыли резиновыми пробками (которые зажали металлическим прессом) и термостатировали при температуре 60 °С. Через 3 мин стеклянным шприцом отбирали 2 см3 парогазовой фазы и вводили в испаритель хроматографа. Через некоторое время снова отбирали 2 см3 парогазовой фазы и анализировали на хроматографе. При таком планировании эксперимента суммарную дисперсию У2ПФД, характеризующую погрешность парофазного газохроматографического анализа можно разложить на две составляющие:
V2 - V2 + V2
УПФА - 'гэ + 'отб,
где V характеризует погрешность отбора парогазовой фазы через разное время; Уэ характеризует погрешность газовой экстракции.
Как показали результаты дисперсионного анализа, в случае винилхлорида погрешности равны, поэтому параллельные измерения можно прово-
h, мм
t, 0C
Рис. 2. Зависимость высоты хроматографического пика винилхлорида (1) и дихлорэтана (2) от температуры термостати-рования (концентрации 1 мкг/см3).
h, мм
t, мин
Рис. 3. Зависимость высоты хроматографического пика винилхлорида (1) и дихлорэтана (2) от времени термостатирования при температуре 60 °С (концентрации 1 мкг/см3).
дить, дважды отбирая парогазовую фазуиз флакона. В случае с 1,2-дихлорэтана погрешность отбора превышает погрешность газовой экстракции, но т. к. винилхлорида и 1,2-дихлорэтана мы определяем совместно, то единичные измерения необходимо проводить между газовыми экстракциями, т. е. между аликвотными частями из одной пробы. Этот способ и использовали для построения градуировочных зависимостей и оценки метрологических характеристик.
Оценены повторяемость, внутрилабораторная прецизионность, правильность и точность [7, 10, 11]. Повторяемость и внутрилабораторная прецизионность характеризуют случайную составляющую погрешности и представлены в таблице 1. Правильность оценивали методом «введено — найдено» (табл. 2). Сопоставление рассчитанных зна-
чений0 с табличным П0казал0г что расхождение
расч
носит случайный характер, т. е. систематическая погрешность незначима. Относительная погрешность определения винилхлорида в диапазоне концентраций 0,1 — 2,0 мкг/см3 составляет 20 %, а определения 1,2-дихлорэтана — 18 %.
С помощью разработанной методики проведен анализ крови у 168 работников производства винилхлорида и поливинилхлорида на «ОАО Саянскхимпласт». В большинстве проб получены положительные результаты.
Разработанная методика газохроматографического определения винилхлорида и 1,2- дихлорэтана в сыворотке крови отличается простой пробоподготовкой, использованием типового хроматографического оборудования и малой продолжительностью анализа — 6 мин.
Таблица 1
Результаты оценки случайной составляющей погрешности
Метрологические характеристики Винилхлорид 1,2-Дихлорэтан
Диапазон определяемых концентраций, мкг/см3 о, (N 1 о'
Повторяемость (стг) 0,11 0,07
Внутрилабораторная прецизионность (стр*л) 0,14 0,12
Таблица 2
Результаты оценки правильности методом «введено-найдено» (n = 14; P = 0,95; trаб = 2,36)
№ Введено, мкг/см3 Найдено, мкг/см3 £эксп Введено, мкг/см3 Найдено, мкг/см3 ^эксп
Винилхлорид 1,2-Дихлорэтан
1 0,109 0,10 ± 0,02 0,31 0,100 0,10 ± 0,02 0,26
2 0,305 0,31 ± 0,06 0,17 0,300 0,34 ± 0,06 1,24
3 0,500 0,43 ±0,09 1,81 0,501 0,50 ± 0,09 0,00
4 0,718 0,9 ± 0,2 2,07 0,700 0,7 ± 0,1 0,40
5 1,088 0,9 ± 0,2 0,53 1,002 0,9 ± 0,2 1,72
6 1,523 1,8 ± 0,3 2,15 1,401 1,4 ± 0,2 0,18
7 2,176 1,8 ± 0,3 1,31 2,005 2,1 ± 0,4 0,41
ВЫВОДЫ
1. Разработанная газохроматографическая методика позволяет количественно идентифицировать изучаемые соединения в сыворотке крови с чувствительностью определения 0,1 мкг/см3.
2. Предлагаемая методика вносит значительный вклад в решение проблемы методического обеспечения биологического мониторинга содержания винилхлорида и 1,2-дихлорэтана в крови.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антонюженко В.А. Винилхлоридная болезнь — углеводородный нейротоксикоз / В.А. Антонюженко. — Горький, 1980. — 183 с.
2. Антонюженко В.А. Отдаленные последствия профессиональной интоксикации винилхлоридом / В.А. Антонюженко // Гиг. труда и проф. заболевания. - 1989. - № 2. - С. 39-41.
3. Басалаев А.В. К патогенезу изменений, возникающих при длительном воздействии винилхлорида / А.В. Басалаев, А.Н. Вазин, А.Е. Кочетков // Гиг. труда и проф. заболевания. - 1972. -№ 2. - С. 24-27.
4. Винилхлорид Программа ООН по окружающей среде. - 1983. - 54 с.
5. Гигиенические критерии состояния окружающей среды 62. 1,2-Дихлорэтан. - Женева, 1990. - 80 с.
6. Дорогова В.Б. Оценка производств винилхлорида и поливинилхлорида как источников загрязнения воздушной среды рабочих помещений и их
Сведения об авторах
Дорогова Варвара Борисовна - зав. лабораторией физико-химических методов исследования Ангарского филиала ВСНЦ ЭЧ СО РАМН, д.б.н., профессор (665827, г Ангарск, 12а м-район, д. 3, т. (3955)554-087, e-mail: [email protected] Алексеенко Антон Николаевич - м.н.с. лаборатории физико-химических методов исследования Ангарского филиала ВСНЦ ЭЧ СО РАМН, магистр химии (e-mail: [email protected]
Журба Ольга Михайловна - н.с. лаборатории физико-химических методов исследования Ангарского филиала ВСНЦ ЭЧ СО РАМН, к.б.н. (т. (3955)554-088)
влияние на организм работающих / В.Б. Дорогова, Н.М. Мещакова, О.М. Журба // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. - 2008. - № 1. - С. 83-88.
7. МУК 4.4.002. - 01. Методика организации внутрилабораторного контроля качества аналитических работ в центрах Госсанэпидемнадзора. -Ангарск, 2002. - 26 с.
8. Определение низких концентраций хлороформа и 1,2-дихлорэтана в моче / Н.В. Зайцева, Е.Н. Беляев, Т.С. Уланова, Т.В. Нурисламова // Гиг. и сан. - 2000. - № 5. - С. 74-76.
9. Применение методов газовой и жидкостной хроматографии при изучении метаболизма органических соединений (обзор) / Н.А. Тараненко, В.Б. Дорогова, Н.М. Мещакова, Л.И. Панфилова // Гигиена и санитария. - 2001. - № 2. - С. 75-76.
10. Рекомендации IUPAC 1994 г. // Аналитика и контроль. - 1998. - № 3-4. - С. 98-108.
11. Смагунова А.Н. Алгоритмы определения метрологических характеристик методик количественного химического анализа: учебное пособие / А.Н. Смагунова, О.М. Карпукова, Л.И. Белых. -Иркутск: Изд-во ИГУ, 2006. - 98 с.
12. Смирнова Н.А. Материалы по вопросам гигиена труда и клинике профессиональных болезней. - Горький, 1956. - 200 с.
13. The Environmental health criteria 215. Vinyl Chloride. - Geneva, 1999. - 331 p.
14. Bolt H.M. Pharmacokinetics of vinyl chloride / Gen. Pharmacol. - 1978. - Vol. 9. - P. 91-95.
ПІІІІІІІІІІІІІІІІІІІП lllllll ІІІІГП □ nil I I I I I I □ I I I I I I II I I
75
