CC BY
3
Рис. 2. Картограмма распределения стандартизирован ного показателя смертности (СПС) от рака легкого на селения Барнаула.
Уровни СПС в случаях на 100 ООО населения (в %ооо): / — < 50, 2 — 50-
79, 3 — 80-109, 4- 110-139, 5 - > 140.
дя из предельно допустимых выбросов действующих предприятий в условиях их нормального функционирования с учетом условий рассеивания аэрозагрязнений.
Показатель интегрального загрязнения атмосферы (ИЗА) рассчитывали путем весового суммирования парциальных загрязнений [5]. Вес выбирался с учетом класса опасности каждого вещества и кратности превышения соответствующих ПДК. В итоге для каждого условного района грдода была определена величина ИЗА, показывающая, во сколько раз загрязнение приземного слоя атмосферы данного района превышает допустимое. При соблюдении гигиенических нормативов показатель ИЗА не должен быть более 1. Такая оценка, на наш взгляд, характеризует степень опасности проживания населения, а картографирование ИЗА позволяет выявить и наглядно представить зоны с различным уровнем загрязнения, со-
поставить их с дислокациеи промышленных предприятий на территории города.
На завершающем этапе совместная компьютерная обработка картограмм техногенного загрязнения территории и показателей смертности населения от онкологических заболеваний позволяет исследовать корреляции и сделать заключение о наличии или отсутствии связи между изучаемыми явлениями.
Описанная методика выявления территорий повышенного онкологического риска с помощью картограмм апробирована нами на 3 городах Сибири: Омске, Барнауле и Томске.
На рис. 1 и 2 представлены результаты картографирования территории Барнаула по уровню ИЗА и стандартизованному показателю смертности населения от рака легкого. Полученные результаты позволяют рекомендовать картографирование для решения задач в эпидемиологических и гигиенических исследованиях.
Литература
1. 2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
1995.
№ 8.
Гииев Ю. П. // Вестн. РАМН. — С. 52-54.
Дмитриева Т. Б. // Здравоохр. Рос. Федерации. — 1996. - № 5. - С. 3-9.
Долл Р., Пито Р. Причины рака. — Киев, 1984. Дыхно Ю. А., Иванова Ю. Д., Хлебопрос Р. Г. // Инженерная экология. — 1999. — № 1. — С. 37—42. Егоров И. М. Компьютерный мониторинг приземного слоя атмосферы по спектрозональным космическим снимкам территории: Дис. ... канд. техн. наук.
- Томск, 1996.
Забежинский М. А. // Вопр. онкол. — 1986. — № 1.
- С. 87-88.
Ильницкий А. П. // Обзор информации экономического природопользования. — 1995. — № 3. —
С. 23-30.
Сидоренко Г. И. // Гиг. и сан. - 1992. — № 4. —
С. 5-10.
Худолей В. В., Мизгирев И. Д. Экологически опасные факторы. — СПб., 1996.
Шелякина Т. В., Кораблина М. В. // Эпидемиология рака легкого / Под ред. Д. Г. Заридзе и др. — Ростов-н/Д., 1990. - С. 158-162.
Экология и рак / Быкорез А. И., Рубенчик Б. Л., Слепян Э. И. и др. — Киев, 1985. Smith /. Н., Willams F. L. R.} Lloyd О. L. L. // Br. J. In-dustr. Med. - 1987. - Vol. 44. - P. 795-802. Trichopoulos D., Li F., Hunter D. J. // Sei. Amer. — 1996. - Vol. 275, N 3. - P. 50-57.
Поступила 24.01.2000
© Ю. А. БУНЯТЯН, 2001 УДК 614.7:633]-074:543.544
Ю. А. Бунятян
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И БИОМАТЕРИАЛЕ
НИИ гигиены окружающей среды и профилактической токсикологии Минздрава Республики Армения, Ереван
Применение ингибиторов нитрификации (ИН) является одним из приемов снижения потерь азота удобрений и повышения их эффективности, получения низконитратной продукции [4]. Однако само применение ИН выдвигает ряд проблем, связанных прежде всего с контролем гигиенических нормативов.
Наиболее перспективными среди ИН являются препараты российской технологии: 1-карбамоил-3(5)-ме-тилпиразол (КМП), 1-гидроксиметил-3(5)-метилпира-зол (ГММП), 4-амино-1, 2, 4-триазол (АТГ) и препарат американской технологии — 2-хлор-6-(трихлорметил)-пиридин (синоним — нитрапирин) (НП). Интерес пред-
ставляют также метаболит КМП и ГММП — 3(5)-метил-пиразол (МП) и метаболит НП — 6-хлорпиколиновая кислота (6-ХПК).
Анализ микроколичеств ИН как и любого другого ксенобиотика в объектах окружающей среды и биоматериале представляет сложную задачу санитарной химии. Сложность ее заключается в том, что методы должны соответствовать ряду необходимых требований санитарного и экологического контроля, ужесточенных низкими гигиеническими нормативами. Они должны отличаться своей простотой и доступностью, достаточной эффективностью, надежностью, высокой чувствительностью,
позволяющей контролировать количества соединений в пределах 10~6—10~9 г.
Определение микроколичеств органических соединений в объектах окружающей среды и биоматериале предполагает стандартную схему анализа, состоящую из следующих этапов: отбор проб, извлечение определяемых соединений, концентрирование экстрактов, очистка экстрактов от сопутствующих веществ, идентификация и количественное определение.
Для определения ИН разработаны методы хромато-графического анализа (ГЖХ, ТСХ), так как именно эти методы обеспечивают высокие пределы обнаружения и избирательность анализа исследуемых соединений.
При разработке хроматографического метода анализа ИН в тонком слое основное внимание было обращено на изучение хроматографического поведения последних в зависимости от их строения, природы подвижного растворителя и адсорбента, детектирования этих соединений на пластинке. Изучение этих вопросов позволило установить оптимальные условия хроматографического разделения, идентификации ИН и продуктов их превращения. Из использованных пластинок с тонкими слоями различных сорбентов более других зарекомендовали себя стандартные пластинки Армсорб и Силуфол.
Результаты собственных исследований показали, что из числа универсальных наиболее пригодными для КМП, МП, ГММП являются проявители на основе диа-зотированной сульфаниловой кислоты (реактив Паули) (пределы определения соответственно 1, 0,5, 0,5 мкг) и для ряда КМП, МП, ГММП, АТГ — йод-крахмальный реактив после галогенирования (пределы определения соответственно 0,5, 1,1, 0,01 мкг). Необходимым условием обнаружения этих соединений указанными проявителями является предварительное УФ-облучение пластинок в течение 40 мин.
Для обнаружения НП наиболее чувствительным оказался ацетоновый раствор аммиаката серебра (предел определения 0,01 мкг), а для его метаболита (6-ХПК) — водный раствор аммиаката серебра (предел определения 0,01 мкг), в связи с чем совместное определение НП и 6-ХПК на одной пластинке оказалось невозможным.
На основании объективных критериев разделения, принятых в хроматографии, для эффективного разделения в тонком слое сорбента рекомендованы следующие системы подвижных растворителей: при определении КМП и МП — гексан—ацетон (1:1) или хлороформ-ацетон (2:1); ГММП — гексан—ацетон (5:3) или хлороформ—ацетон (2:1); АТГ — 80% водный этанол. В качестве подвижной фазы при определении НП рекомендована система гексан—ацетон (10:1), а 6-ХПК — бензол-уксусная кислота (1:1).
Количественное определение препаратов проводили методом оценки размеров пятен [1].
С целью выбора оптимальных условий ГЖХ разделения и определения МП, КМП, ГММП, АТГ, НП и 6-ХПК были использованы различные детекторы (ДЭЗ, ТИД, ПИД) и неподвижные фазы различной полярности: ХЕ-60, верзамид 900, ОУ-17, РИАР, апиезон Ь, ЭЕ-ЗО, нанесенные на хроматон-М-А\У-ОМС5, хромо-сорб Ст, инертон-супер. Применяемыми детекторами и наполнителями АТГ и 6-ХПК даже при высоких температурах обнаруживаются с очень низкой чувствительностью. Очевидно, недостаточная летучесть этих соединений не дает возможность определить их методом ГЖХ. Применение же реакционной хроматографии в данном случае усложняло методики и из-за значительных потерь не давало возможности выйти на чувствительность, способную обеспечить контроль гигиенических нормативов.
Из примененных детекторов при определении МП, КМП, ГММП наиболее чувствительным зарекомендовал себя ТИД. Однако при хроматографировании КМП и ГММП полученные результаты не имели закономерной воспроизводимости. Как правило, результатом являлись фиксирующиеся количества МП, т. е. происходило разложение КМП и ГММП на МП. В связи с этим опреде-
ление КМП и ГММП в виде таковых методом ГЖХ становится невозможным. Однако появляется возможность их определения в виде МП, разложив их полностью. Разложение можно проводить до ввода в прибор или в самой колонке. Для последнего наряду с высокой температурой, создаваемой в термостате колонок, необходима еще и щелочь в составе наполнителя колонок. Наряду с преимуществами подобного подхода имеются и недостатки — исключается дифференциация МП и КМП, МП и ГММП при их совместном присутствии, что с гигиенических позиций имеет определенные сложности из-за различной токсичности соединении (LD50 МП < LD50 КМП < LD50 ГММП). Вместе с тем оценка благополучия среды по более токсичному продукту превращения — подход, широко осуществляемый в гигиене. Следовательно, в перспективе этот методический прием может быть использован не только при определении МП, но и соответствующей оценке среды по МП, получаемому при разложении КМП или ГММП. С этой целью рекомендованы стеклянные колонки (1000-3 мм) с 5% вер-замида 900 на хроматроне-N-AW-DMCS с 20% едкого кали (колонка I); 5% апиезона L на инертоне AW-DMCS с 20% едкого кали (колонка II); 2% FFAP на хромосорбе G (колонка III). Необходимо добавить, что на последней колонке достигается тот же эффект полного превращения как КМП, так и ГММП в МП, несмотря на то что едкое кали не применяется.
Оптимальными условиями хроматографирования МП, в том числе получаемого при разложении КМП и ГММП, являются: общие для указанных трех колонок — хроматограф, снабженный ТИД; рабочая шкала электрометра — 2 • 10~10 А; скорость протяжки ленты самописца — 600 мм/ч; расход газов: азота — 20 мл/мин, водорода — 20 мл/мин, воздуха — 200 мл/мин; минимально детектируемое количество — 4 нг (МП); частные — температура испарителя и термостата колонок соответственно 190 и 170°С (I и III колонки), 180 и 140°С (II колонка); объемы вводимой пробы — 1—2 мкл (I колонка), 0,5—1 мкл (II колонка), 1 мкл (III колонка). Воспроизводимость результатов анализа для I, II, III колонок равна соответственно 95,2 ± 9,1,84,8 ± 10,1,95,4 ± 11,3%, а время удерживания — соответственно 4 мин 24 с, 42 с, 1 мин 54 с.
При определении НП наиболее чувствительным оказался детектор постоянной скорости рекомбинации (ДПР — вариант ДЭЗ), а удовлетворительное разделение обеспечивается на неподвижных жидких фазах SE-30 или ХЕ-60, нанесенных в количестве 5% на силанизиро-ванный хроматрон-N-AW. Оптимальными условиями хроматографирования НП на указанных двух наполнителях являются: колонки стеклянные (1000 • 3 мм); рабочая шкала электрометра 50 • 10"12 А; скорость протяжки ленты самописца 720 мм/ч; температура испарителя 225°С; температура термостата колонок 150°С; температура термостата детектора 250°С; скорость газа-носителя 100 мл/мин; линейный диапазон детектирования 0,5— 15 нг; хроматографируемый объем 1—2 мкл; время удерживания на SE-30 1 мин 10 с, на ХЕ-60 1 мин 20 с; воспроизводимость 92,3 ± 7,3%.
Количественную обработку хроматограмм проводили по методу абсолютной калибровки [2] с построением калибровочного графика зависимости высот пиков от массового содержания соединений в пробе [3].
Отбор проб МП и КМП при анализе воздуха проводили через последовательно соединенные фильтр "синяя лента" и две гофрированные трубки с пенополиуретаном (ППУ) для улавливания паров. Далее соединения извлекали с фильтра и ППУ хлороформом, экстракты концентрировали и анализировали методом ГЖХ или ТСХ.
Учитывая возможность прорыва фильтров при аспи-рировании, а также величины нормативов соединений в воздухе, отбирали 20—25 л воздуха со скоростью 5 л/мин.
Отбор проб воздуха для анализа ГММП и АТГ осуществляли с той же скоростью на фильтры "синяя лента". ГММП с фильтров извлекали хлороформом или ацетоном, а АТГ — ацетоном после часового встряхивания.
Метрологические характеристики методик определения МП, КМП, ГММП, АТГ, НП, 6-ХПК в объектах окружающей среды и биоматериале
Воздух (25 л)
Вода
Почва
Зерновые
Овощи
Анализируемый объект Диапазон определяемых концентраций, мг/м3/кг, л, мкг/г/мл Среднее значение % обнаружения, С ± с Стандартное отклонение, Относительное стандартное отклонение, %,
МП (п = 5, Р = 0,95)
Воздух (25 л) 0,04-0,80 94,50 ± 1,95 ±2,25 ±2,42
МП (п =25, р = 0,95)
Вода 0,01-0610 93,00 ± 1,40 ±3,07 ±1,30
Почва 0,02-0,20 89,00 ± 0,78 ±1,89 ±0,87
Зерновые 0,02-0,20 89,00 ± 1,04 ±2,53 ±2,84
Овощи 0,04-0,20 81,10 ± 0,76 ±1,83 ±2,15
Биосубстраты 0,20-2,00 80,00 ± 4,46 ±3,61 ±4,50
КМП (п = 25, р = 0,95)
Воздух (25 л) 0,06-0,80 94,50 ± 1,95 ±1,57 ±1,64
Вода 0,02-0,20 93,00 ± 1,40 ±3,07 ±3,30
Почва 0,04-0,20 85,00 ± 0,82 ±1,77 ±2,08
Зерновые 0,04-0,20 85,00 ± 0,67 ±1,41 ±1,66
Овощи 0,08-0,20 83,00 ± 1,00 ±1,99 ±2,34
Биосубстраты 0,20-2,00 81,00 ± 0,75 ±1,83 ±2,15
ГММП (п ■■ = 5,р = 0,95)
Воздух (25 л) 0,04 0,10 93,00 ± 2,78 ±2,25 ±2,42
ГММП (п = = 25, р = 0,95)
Вода 0,01-0,10 93,00 ± 2,78 ±2,25 ±2,42
Почва 0,04-0,10 81,00 ± 3,52 ±2,85 ±3,51
Зерновые 0,04-0,10 83,00 ± 1,96 ±1,60 ±1,88
Овощи 0,08-0,10 80,00 ± 4,46 ±3,61 ±4,51
Биосубстраты 0,20-2,00 79,00 ± 1,43 ±3,16 •±4,39
ЛТГ(п = 5, р = 0,95)
0,04 0,01 0,04 0,04 0,04
0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
95,00 ± 1,36 89,00 ± 1,04 81,00 ± 0,87 87,00 ± 0,70 85,00 ± 1,19
±1,10 ±2,53 ±2,15 ±1,70 ±2,87
АТГ(п = 20, р =0,95)
Биосубстраты 0,20-2,00 80,00 ± 1,13 ±2,40
НП (п= 5, р = 0,95) (ТСХ)
±1,15 ±2,84 ±2,61 ±0,81 ±3,37
±3,00
Воздух (50 л) 0,02- -0,80 89,00 ± 2,64 ±2,12 ±2,40
Вода 0,01- -0,50 94,00 ± 5,72 ±4,60 ±4,90
Почва 0,02- -0,80 84,10 ± 2,44 ±1,97 ±2,34
Овощи 0,02- -0,80 84,40 ± 1,12 ±0,90 ±1,06
Зерновые 0,02- -0,80 82,00 ± 1,96 ±1,58 ±1,93
Биосубстраты 0,20- -8,00 87,66 ± 6,48 ±5,21 ±5,94
НП (п = 5, р = 0,95) (ГЖХ)
Воздух (50 л) 0,005- -0,15 91,80 ± 5,59 ±4,50 ±4,90
Вода 0,001- ш -0,15 95,00 ± 3,19 ±2,50 ±2,63
6-ХПК (п = 5,р = 0,95)
Вода 0,01- -0,15 89,00 ± 1,97 ±1,57 ±1,76
Почва 0,20- -0,60 83,00 ± 3,72 ±3,00 ±3,61
Зерновые 0,20- -1,20 82,00 ± 3,34 ±2,75 ±3,35
Овощи 0,30- -1,20 80,00 ± 3,78 ±3,03 ±3,78
Биосубстраты 0,20- -6,00 83,00 ± 3,72 ±3,00 ±3,61
мом, экстракт концентрировали и определяли препарат методом ТСХ или ГЖХ.
В качестве экстрагентов ИН из объектов исследования наиболее оптимальными для извлечения оказались: из воды — хлороформ (МП, КМП, ГММП), обессоливание на сильноосновном анионите (АВ-17-8), а затем упаривание (АТГ), хлороформ или ацетонитрил (НП), эти л ацетат (6-ХПК); из почвы — ацетон с предшествующим увлажнением (МП, КМП, ГММП, АТГ), ацетонитрил или смесь гексана с ацетоном 1:1 (НП), этилацетат (6-ХПК).
Наиболее эффективной при определении МП, КМП, ГММП в почве, растительном материале и биосубстратах оказалась кислотно-основная очистка. После извлечения препарата органическим растворителем и полного удаления последнего сухой остаток растворяли в 1 н. растворе соляной кислоты, а затем солянокислый раствор подщелачивается до рН 9,0 15% раствором едкого натра и соединения экстрагируются хлороформом. При определении АТГ в тех же средах эффективной показала себя очистка на двуслойной колонке с основной окисью алюминия V степени активности и безводным сульфатом натрия. Ко-экстрактивные вещества из колонки вымывали 50 мл смеси бензол—ацетон (1:1), а АТГ элюировали этанолом.
При определении НП в почве в качестве способа очистки избрали распределение между двумя несмешиваю-щимися жидкостями. В качестве несмешивающихся пар жидкостей применили смесь гексана с ацетоном в соотношении 1:1 и 2% водный раствор сульфата натрия. При анализе картофеля и свеклы для удаления крахмала и сахара экстракт ацетонитрила или гексана промывали водой. Наиболее эффективной при анализе НП в зерне оказалась очистка на колонке, заполненной слоями безводного сульфата натрия (2,5 см), флоризила (7,5 см), с чередованием слоев сульфата и флоризила еще раз. Элюиро-вание препарата из колонки проводили смесью диэтило-вый эфир—гексан (1:2). При очистке экстрактов НП из биосубстратов применили колоночную хроматографию и распределение между двумя несмешивающимися жидкостями. Хлороформные экстракты очищали на колонке с окисью алюминия II степени активности или силикагелем КСК, или цеолитом СаА, при этом коэкстрактивные вещества сорбируются на колонке, а НП элюировали хлороформом. Ацетонитрильные экстракты препарата очищали встряхиванием несколько раз с гексаном.
При анализе 6-ХПК в почве, растительных образцах и биосубстратах использовали кислотно-щелочную очистку.
Концентрирование экстрактов вели при установленных экспериментально температурах на ротационном испарителе: КМП, МП, НП не выше 40°С, ГММП не выше 30°С, 6-ХПК не выше 60°С, АТГ не выше 80°С.
Найденные условия экстракции, очистки экстрактов, хроматографического разделения положены в основу методик определения МП, КМП, ГММП, АТГ, НП, 6-ХПК в воздухе, воде, почве, растительном материале, продукции сельского хозяйства и биосубстратах теплокровных животных, метрологические характеристики которых приведены в таблице.
Методики определения ИН в воздухе, воде, почве, растительном материале и биосубстратах теплокровных предназначены для использования на санитарно-эпидемиоло-гических станциях, в санитарно-промышленных и химических лабораториях для контроля загрязнений объектов окружающей среды и продукции сельского хозяйства.
При определении НП воздух протягивали со скоростью 5 л/мин в течение 10 мин (50 л воздуха) через систему, состоящую из последовательно соединенных патрона с фильтром "синяя лента" и двух поглотительных приборов со стеклянной пористой пластинкой, содержащих по 2 г активированного угля марки БАУ, ввиду значительной летучести НП. Фильтры и уголь предварительно промывали ацетоном и высушивали. Препарат извлекали с фильтров и угля ацетоном или хлорофор-
Литература
1.
2.
3.
4.
Лхрем А. А., Кузнецова А. И. Тонкослойная хроматография. — М., 1964.
Гольберш К А., Вигдергауз М. С. Курс газовой хроматографии. — М., 1974. — С. 215.
Коган Л. А. Количественная газовая хроматография. - М., 1975. - С. 117-127.
Муравин Э. А. Ингибиторы нитрификации. — М.,
1989.
Поступила 20.01.2000
