CC BY
28
Из приведенных результатов видно, что оптимальным методом анализа соединений трибутилолова в воде и почве является ГЖХ с применением детектора по захвату электронов. Современные данные литературы, характеризующие анатиз загрязнений почв, воды и продукции растениеводства оловоорганическими соединениями, свидетельствуют о совершенствовании методов экстракции и условий хроматографирования. В ряде работ [7—9] подтверждены полученные нами данные аналитических исследований соединений трибутилолова, т. е. показано, что степень извлечения ТБОХ из морских отложений составила 93,3 ± 3,7%.
Вывод. Из применяемых физико-химических методов анализа соединений трибутилолова в воде и почве наиболее чувствительными и экспрессными оказались электрохимический и ГЖХ. При определении соединений трибутилолова фотоколориметрическим методом с применением 3,5,7-триоксифенилфлуорона и дитизона ошибка увеличивается, что, вероятно, связано с чистотой реагентов и стабильностью фенилфлуоронатов и ди-тизонатов олова (IV).
J1 итература
1. Атрощвнко Г. П., Гарабажну С. Г. // Химия в сельск. хоз-ве. — 1981. — № 2. — С. 46.
2. Доерфель К. Статистика в аналитической химии. — М., 1969.
3. Макин Г. И., Санягина Н. А., Нестерова Г. Н., Суль-дчн Б. В. Растворимость солей трибутилолова в воде и в органических растворителях. — Черкассы, 1990.
4. Олово и оловоорганические соединения. ВОЗ. — М„ 1984.
5. Санягина Н. А. Физико-химические свойства и превращения оловоорганических соединений в окружающей среде: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. — М., 1995.
6. Шушунова А. Ф., Санягина Н. А., Макин Г. И. // Журн. аналит. химии. — 1993. — Т. 48, № 4. — С. 698-702.
7. Chau Y. К., Yang F., Brow M. // Anal. chim. Acta. -1995. - Vol. 304, N 1. - P. 85-89.
8. Mortensen G., Pedersen В., Pritzl G. // Appl. Organom-et. Chem. - 1995. - Vol. 9, N 1. - P. 65-73.
9. Nagase M. // Anal. Sei. — 1990. - Vol. 6, N 6. -P. 851-855.
Поступила 0S.04.9S
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1999 УДК 615.917:547.281.Ц.015.4.074
Н. В. Зайцева, Т. С. Уланова, Т. Д. Карнажицкая, Ю. А. Тырыкина ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМАЛЬДЕГИДА В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ
Научно-исследовательский клинический институт детской экопатологии, Пермь
Критерием оценки качества окружающей среды и ее неблагоприятного воздействия на состояние здоровья детского населения является определение ксенобиотиков в биологических средах. Одним из наиболее распространенных соединений, которое поступает в окружающую среду с выбросами промышленных предприятий, автотранспорта, образуется при сгорании многих органических соединений, накапливается внутри помещений, выделяясь из строительных и отделочных материалов, является формальдегид (2, 3, 12, 14].
Формальдегид вносит существенный вклад в образование фотохимического смога, раздражает слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, токсичен для центральной нервной системы [7, 10]. По токсикологическим свойствам формальдегид относится ко 2-му классу опасности. Быстро и полно всасывается при любом пути поступления в организм [7].
По данным литературы, для определения формальдегида в биологических средах используются колориметрические методы, основанные на реакции взаимодействия формальдегида с такими реагентами, как хромотроповая кислота, раствор кодеина в серной кислоте, резорцин и др. Недостатком этих методик является их неспецифичность [1, 6].
В настоящее время для определения токсичных веществ в биологических средах широко применяются методы газовой и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) [4, 8, 9, 11].
Прямое определение формальдегида на газовом хроматографе с использованием детектора ионизации в пламени невозможно из-за разложения молекулы формальдегида в пламени детектора [5].
Многие авторы предлагают определение формальдегида в виде его производных с помощью ВЭЖХ [13, 15— 18]. J. Kaminski и соавт. [16] описали метод определения формальдегида в молоке путем превращения анализируемого вещества в 2,4-динитрофенилгидразон формальдегида, экстракции последнего гексаном и определения на жидкостном хроматографе "Varían Vista" при
длине волны УФ-детектора 345 нм. Предел определения данного метода составляет 0,089 мкг/мл.
Для разработки метода определения формальдегида в биологических средах (кровь, моча) нами использован жидкостный хроматограф с насосом высокого давления НРР 5001 (Чехословакия) и УФ-детектором с длиной волны 365 нм.
Определение формальдегида в крови и моче проводили с помощью 2,4-динитрофенилгидразина (2,4-ДНФГ). 2,4-ДНФГ и образующийся 2,4-динитрофенилгидразон формальдегида (2,4-ДНФГФ) селективно определялись методом ВЭЖХ и надежно идентифицировались с помощью УФ-детектора.
Были подобраны оптимальные условия проведения реакции взаимодействия формальдегида, присутствующего в пробе, и 2,4-ДНФГ. К 50 мл мочи прибавляли 2,5 мл 0,2% раствора 2,4-ДНФГ в 2 М соляной кислоте, 1 — 2 капли концентрированной соляной кислоты, 5 мл гек-сана и проводили одновременную дериватизацию и экстракцию образующегося 2,4-ДНФГФ. Для крови объем анализируемой пробы составлял 2 мл, количество 0,2% раствора 2,4-ДНФГ в 2 М соляной кислоте — 2 мл, количество экстрагента — 5 мл.
Экспериментально определили время проведения экстракции. При одновременном внесении 2,4-ДНФГ и гексана в пробу максимальный выход продукта 2,4-ДНФГФ наблюдался через 15—17 мин, при дальнейшем увеличении времени экстракции происходило уменьшение его концентрации в экстрагенте. Степень превращения формальдегида в гидразон оценивали сравнением полученных данных с результатами анализа стандартного раствора чистого 2,4-ДНФГФ в ацетонитриле.
После экстракции отделяли гексан от биопробы, центрифугировали экстракт при 2000 об/мин в течение 2 мин (для мочи) и 3 мин (для крови). Верхний слой количественно переносили в бюкс с притертой пробкой и выпаривали под ИК-лампой. Остаток, содержащий 2,4-ДНФГФ, растворяли в ацетонитриле и анализировали на жидкостном хроматографе. Определение 2,4-ДНФГФ проводили на обращенно-фазном сорбенте Берагоп С 18.
A¡U
lb
i м 11111 II 7 3 a
6 5
AAJ
A3 , 2
i i i i i i 11
11
7 3
5
I I
Ul
M M ii 11
11 1 3 6
i3
uaJ
и з
кУ
5 д 3
1 i
M_¿
l/w
V
Li
11111 м м i 75 11 7 3
a
i i и II i i mi 19 15 И 7 3
II i i i i i II i 15 II 7 3
Хроматограммы 2,4-динитрофенилгидразона формальдегида, полученные при анализе крови на содержание формальдегида (в крови — А, в моче — Б).
По оси абсцисс — длительность хроматографического анализа, мин. А: а — стандартный раствор 2,4-ДНФГ в крови, б — анализ крови ребенка из контрольной группы, о — анализ крови ребенка из экологически неблагополучного района. Б: а — стандартный раствор 2,4-ДНФГ в моче, б — анализ мочи ребенка из контрольной группы, в — анализ мочи ребенка из экологически неблагополучного района. 1 — 2,4-динитрофенилгид-разин, 2— 2,4-динитрофенилгидразон формальдегида, 3—6— неидснтифицированные пики.
В качестве подвижной фазы использовали смесь ацетонит-рила и воды в объемном отношении 1:1 со скоростью потока 0,6 мл/мин. Время удерживания 2,4-ДНФГ 3 мин 20 с, 2,4-ДНФГФ 4 мин 50 с. Предел обнаружения формальдегида в моче составил 0,001 мкг/мл, в крови — 0,05 мкг/мл.
Результаты анализа рассчитывали по градуировочному графику. Для построения графика готовили серию градуи-ровочных растворов формальдегида в моче и крови с концентрациями от 0,001 до 3 мкг/мл, предварительно проверяя биологические жидкости на отсутствие формальдегида. Обрабатывали градуировочные растворы так же, как при подготовке исследуемых проб к анализу. Строили зависимость аналитического сигнала (площади пика 2,4-ДНФГФ) от концентрации формальдегида в биосреде. В диапазоне определяемых концентраций 0,001—3 мкг/мл сохранялась линейная зависимость аналитического сигнала от концентрации формальдегида в биологических жидкостях (кровь, моча).
Погрешность определения формальдегида в моче и крови не превышает 20,03%. Воспроизводимость и точность разработанных методов оценивали способом "задано—получено".
Разработанные методы были использованы при обследовании детей, проживающих в экологически неблагополучных районах Пермской области (см. рисунок, А, Б). Одновременно определяли содержание формальдегида в атмосферном воздухе и воздухе квартир, в которых проживали обследуемые дети.
В результате исследований установлено, что практически во всех пробах мочи у обследованных детей обнаружен формальдегид в концентрациях от 0,004 до 0,642 мкг/мл. В крови формальдегид обнаруживался в концентрациях от 0,016 до 2,220 мкг/мл.
Параллельно определяли формальдегид в моче у детей, проживающих в условно чистом районе Перми. Формальдегид обнаруживался в концентрациях от 0,007 до 0,077 мкг/мл, среднее значение составило 0,028 мкг/мл.
Таким образом, разработаны высокочувствительные и селективные методы определения формальдегида в
биологических средах организма (кровь, моча). Данные методики апробированы при обследовании детей, проживающих на территории с высоким загрязнением воздуха формальдегидом.
Литература
1. Гадаскина И. Д. Определение промышленных органических ядов в организме. — М., 1975.
2. Германова А. Л. Формальдегид (Серия "Научные обзоры советской литературы по токсичности и опасности химических веществ" / Под ред. Н. Ф. Измерова). - М., 1982.
3. Грушко Я. М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. — Л., 1986.
4. Дмитриев М. Т., Карташова А. В., Карташов В. С. // Гиг. и сан. - 1990. - № 9. - С. 83-85.
5. Король А. Н. // Журн. аналит. химии. — 1981. — Т. 36, № 4. - С. 763.
6. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия. — Киев, 1989.
7. Лазарев Н. В. Вредные вещества в промышленности. Т. 1. - Л., 1976.
8. Литвинов Л. Д., Руденко Б. А. Газовая хроматография в биологии и медицине. — М., 1971.
9. Тараненко Н. А., Дорогова В. Б., Мещакова Н. М., Горбунова Л. А. И Гиг. и сан. - 1997. - № 3. -С. 57-59.
10. Филов В. А., Тиунов Л. А. Вредные химические вещества. Галоген- и кислородсодержащие органические соединения. — СПб., 1994.
11. Хахенберг X., Шмидт А. Газохроматографический анализ равновесной паровой фазы. — М., 1979.
12. Чекаль В. Н., Ляшенко В. И., Трухан Г. П. и др. // Гиг. и сан. - 1989. - № 9. - С. 42-44.
13. Corbin Е. А. И Anal. Chem. - 1962. - Vol. 34. -P. 1244.
14. Environmental Health Creiteria. WHO. N 89. — Geneva, 1989.
15. Fitzpatrick F. A., Wynalda M. A., Kaiser D. G. // Anal. Chem. - 1977. - Vol. 49. - P. 1032.
16. Kaminski J., Afwal A. S., Mahadevan S. J. // Liquid Chromatogr. - 1993. - Vol. 16. - P. 521-526.
17. Mansfield C. T., Hodge B. T., Hege R. B., Hamlin W. C. // J. Chromatogr. Sci. - 1977. — Vol. 15. -P. 301.
18. Selim S. // J. Chromatogr. - 1977. - Vol. 136. - P. 271.
Поступила I4.05.9S
© Н. П. ЗИНОВЬЕВА, Е. Г. РАСТЯННИКОВ, 1999 УДК 614.72:547.271]:543.544
Н. П. Зиновьева, Е. Г. Растянников
ТРАНСФОРМАЦИЯ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва
Для решения актуальных гигиенических проблем, совершенствования системы гигиенического нормирования и осуществления контроля за состоянием объектов окружающей среды необходимы эффективные физико-химические методы исследования, проводимые с использованием новейшего оборудования.
В настоящее время наиболее эффективным и распространенным методом аналитического контроля по-прежнему остается газовая хроматография с ионизационно-пла-менным детектированием. Однако этот метод, характеризующийся очень высокой чувствительностью определения, часто оказывается недостаточным при решении задач, связанных с идентификацией неизвестных веществ в смеси. Подобные проблемы можно успешно преодолеть с подключением метода хромато-масс-спектрометрии (ХМС). Поскольку метод ХМС в аппаратурном плане более сложен, чем газовая хроматография, а по чувствительности не менее чем на порядок уступает последней, применение его эффективно не для проведения рутинных анализов, а при возникновении сложных ситуаций, разрешить которые без него просто невозможно.
Конкретным примером эффективного сочетания газовой хроматографии и ХМС являются исследования по гигиеническому нормированию метилового эфира ди-этиленгликоля в воздухе. С целью получения узкого и симметричного пика на хроматограмме при определении этого соединения в воздухе был применен хроматогра-фический методе использованием стеклянных набивных колонок. Исследовались сорбенты, обработанные различными неподвижными фазами в широком диапазоне полярности от ПЭГ-20М до ЭЕ-ЗО. Наиболее оптимальным среди всех исследованных вариантов оказалось применение для целей анализа колонки (0,3 • 200 см), заполненной хромосорбом V/, обработанным 3% БЕ-ЗО. Хро-матографический анализ осуществляли на хроматографе серии "Цвет" в изотермических условиях при температурах испарителя и колонки соответственно 250 и 140°С, при этом расходы азота (газа-носителя) и водорода составляли по 40 см3/мин, воздуха — 400 см3/мин. При соблюдении указанных оптимальных условий хроматогра-фирования в диапазоне шкалы электрометра 20- Ю-12 А чувствительность определения метилового эфира диэти-ленгликоля в воздухе составила 0,5 мг/м3 (вещество вводили в хроматограф в виде раствора в этиловом спирте, в котором оно прекрасно растворяется). Однако еще на стадии установления срока хранения градуировочных растворов, что всегда требуется при разработке методики анализа, была выявлена его химическая нестабильность. Органолептически это проявлялось в изменении явно спиртового запаха вещества на характерный для смеси ароматических веществ. Соответственно и на хроматограмме вместо одного четко выраженного симметричного пика возник массив плохо разделенных дополнительных пиков, обнаружить в котором целевое вещество не представлялось возможным. Аналогичные результаты были получены и при использовании паровоздушных смесей для построения градуировочной характеристики. Для идентификации состава образовавшейся смеси в дальнейших исследованиях был использован хромато-
масс-спектрометр ЛКБ-2091 (Швеция) с компьютером ПДП 11/04 (США). В прибор через самоуплотняющуюся резиновую мембрану вводили несколько микролитров насыщенного пара, отбираемого непосредственно над жидкостью. Разделение осуществляли на стеклянной капиллярной колонке (0,32 мм • 50 м) с нанесенным на ее стенки силиконом БЕ-ЗО в качестве неподвижной фазы (толщина пленки 0,25 мкм). В результате ХМС-анализа было идентифицировано около 20 пиков, главным образом ароматических соединений (этилбензол, изомеры ксилола, изопропил- и н-пропилбензолы, метилэтил- и триметилбензолы, тетраметилбензолы и др.), среди которых был обнаружен и весьма незначительный пик метилового эфира диэтиленгликоля, составлявший не более 15% от всей смеси (см. рисунок).
Результаты изучения динамики деструкции метил-дигликоля в растворе и паровоздушных смесях позволи-
ло -
эоо
юоо
ГЮО Г200 1300
1WO
/500
Компьютеризованная хроматограмма насыщенного пара метилового эфира диэтиленгликоля.
По оси абсцисс — номер масс-спектра; но оси ординат — относительная интенсивность хроматографического пика (максимальная условно принимается за 100%). Идентифицированные вещества: /— воздух, 2 — этилбензол, 3 — м,п-кислоты, 4 — о-ксилол, 5 — метиловый эфир диэтиленгликоля, 6 — изопропилбензол, 7— н-пропнлбензол, 8 — 1-метил-З-этилбензол, 9— 1,3,5-тримстилбензол, 10— 1-метил-2-этилбензол, II — 1,2,4-триметилбензол, 12 — декан, 13 — изобутилбензол, 14 — бутил бензол, 15 — метпл-изопропилбензол, 16— 1,2,3-триметилбензол, 17— ме-тилстирол, 18— 1,3-диэтилбензол, 19— 1-мстил-Зн-пропилбензол, 20 — 1-метил-4н-пропилбензол, 21— 1-метил-2н-пропилбензол, 22 — диметн-лэтилбензол.
