Определение пестицидов в воде методом обращенно-фазовой ВЭЖХ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

_Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXIX. 2015. № 10_

УДК 504.4.064.2:543.544:632.95

А. В. Войкина1,2, Л. А. Бугаев1, Ю. Н. Дородько1,2

1Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства, Ростов-на-Дону, Россия 2Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия, 344002, Ростов-на-Дону, ул. Береговая, 21в e-mail: vojkina-anna@yandex.ru

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕСТИЦИДОВ В ВОДЕ МЕТОДОМ ОБРАЩЕННО-ФАЗОВОЙ ВЭЖХ

Аннотация

Методом обращено-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ) установлены оптимальные условия разделения смеси фенмедифама, флумиоксазина, хизалофоп-П-этила и этофумезата. Рассчитаны физико-химические параметры действующих веществ пестицидов, изучено хроматографическое поведение разделяемых соединений. Методика апробирована на природных водах, отобранных в Азовском море.

Ключевые слова: высокоэффективная жидкостная хроматография, флумиоксазина, хизалофоп-П-этил, этофумезат и фенмедифам, критерий Шатца.

На современном этапе развития

сельскохозяйственного производства ассортимент химических и биологических средств защиты растений постоянно изменяется: исключаются препараты, вызывающие отдаленные экологические последствия, а список полезных средств пополняется эффективными соединениями новых механизмов действия в более безопасных препаративных формах. Однако, расширение одновременного использования пестицидов различных классов приводит к заметному загрязнению почвы, грунтовых, поверхностных, питьевых вод и сельскохозяйственной продукции (Логвиновский и др., 2003).

Сложность и разнообразие состава пестицидных препаратов, большое количество мешающих веществ делают контроль над загрязнением водоемов пестицидами очень сложной аналитической задачей. Кроме того, состав применяемых пестицидов существенно изменяется во времени. Поиск оптимальных методов анализа пестицидов - одна из важнейших проблем экологической аналитической химии. Для аналитического контроля остаточных количеств пестицидов в объектах сельского хозяйства и окружающей среды используют хромато-масс-спектрометрию, газовую хроматографию, электрохимические методы, полярографию, иммунно-ферментный анализ. Наибольшее применение в рутинных анализах получил метод высокоэффективной жидкостной хроматографии, но использование в качестве растворителей токсичных веществ и дорогостоящих реагентов обуславливает необходимость подбора соответствующих элюентов для хроматографического разделения и детектирования (Беккер, 2009).

Целью работы являлась разработка условий одновременного хроматографического разделения смеси действующих веществ пестицидов различных химических классов: фенмедифама, флумиоксазина, хизалофоп-П-этила и этофумезата.

При выборе условий хроматографического разделения смеси исследуемых действующих веществ пестицидов учитывали физико-химические свойства разделяемых соединений. Все вещества представляют собой термически нестабильные,

низкомолекулярные ароматические

карбоциклические и гетероциклические соединения, содержащие в качестве заместителей как электроноакцепторные, так и электронодонорные группы. Для оценки степени гидрофильности и гидрофобности веществ использовали критерий гидрофобности Шатца Н, значение которого для исследуемых соединений находилось в диапазоне от Н=5 до Н=10, что характеризует их как среднегидрофобные и, соответственно, хорошо растворимые в полярных растворителях. Учитывая данные характеристики, наиболее эффективным является использование обращено - фазового варианта ВЭЖХ. В качестве неподвижной фазы использовали хроматографическую колонку, содержащую сорбент на основе силикагеля, химически модифицированный алкилсиланами С1-Si(CHз)2-R, где Я - алкильная цепь с восемнадцатью атомами углерода или октадецилсилированный силикагель. Подвижная фаза в ОФ ВЭЖХ является полярной и обычно применяют смесь полярного органического растворителя с водой (водным буфером).

Для хроматографирования исследуемых пестицидов была выбрана подвижная фаза следующего состава: ацетонитрил/0,01М раствор ортофосфорной кислоты в различных соотношениях. Учитывая, что исследуемые действующие вещества пестицидов термически нестабильны была выбрана температура термостата колонки 40 С.

При выборе оптимальных условий разделения и индентификации веществ в смеси исследовали зависимость между составом подвижной фазы и хроматографическими параметрами (Хг - время удерживания, к' - фактор удерживания, а -коэффициент селективности, - разрешение, N число теоретических тарелок).

Исследования показали, что при составе подвижной фазы ацетонитрил/0,01М раствор ортофосфорной кислоты в соотношении 90%:10% на хроматограмме были обнаружены три вещества: флумиоксазин (/г =4,32), хизалофоп-П-этил (/г =4,60) и этофумезат (¡г =5,04). Фенмедифам, вследствие низкой сорбции к неподвижной фазе и сильной

Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXIX. 2015. № 10

элюирующей силе подфижной фазы, выходит одновременно с растворителелем. При этом разделение флумиоксазина и хизалофопа-П-этила является неполным (Rs <1).

При использовании в качестве подвижной фазы ацетонитрил/0,01М раствор ортофосфорной кислоты в соотношении 80%:20% на хроматограмме получены пики флумиоксазина (tr =5,61), хизалофоп-П-этила (tr =6,09) и этофумезата (tr =6,47). Как и в первом исследуемом варианте подвижной фазы, не был обнаружен пик фенмедифама. Обнаруженные пики симметричны, обладают достаточным разрешением и числом теоретических тарелок, но низкими значениями фактора емкости, что указывает на недостаточную элюирующую силу подвижной фазы.

Пики всех исследуемых веществ определялись при использовании подвижной фазы ацетонитрил/0,01М раствор ортофосфорной кислоты в соотношении 70%:30%: фемедифам (tr =6,09), флумиоксазин (tr =6,43), хизалофоп-П-этил (tr =7,69) и этофумезат (^ =8,08). Для фенмедифама фактор удерживания ^=0,92) был низким. Пики фенмедифам и флумиоксазина были разделены неполностью, величина разрешения пиков составила 0,671. Также неполное разделение было характерно для пиков хизалофоп-П-этила и этофумезата ^=0,989).

Лучшего разделения удалось добиться при использовании подвижной фазы, содержащей 60% ацетонитрилла и 40% 0,01М раствора ортофосфорной кислоты. На хроматограмме определялись все исследуемые вещества. Все хроматографические характеристики соответствовали оптимальным значениям.

При дальнейшем уменьшении содержания ацетонитрилла в подвижной фазе до 50 % по объему, время удерживания веществ значительно увеличивалось, что указывало на слабую элюирующую силу подвижной системы. При этом на хроматограмме обнаруживались два пика веществ: хизалофоп-П-этил (tr =12,3) и этофумезат (tr =13,19). При этом время удерживания фенмедифама и флумиоксазина было одинаковым, пики не разделялись.

В результате полное разделение исследуемых веществ достигалось при следующих условиях: подвижная фаза (ацетонитрил — 0,01 М ортофосфорная кислота в соотношении 3:2 по объему) в изократическом режиме; скорость потока 0,5 мл/мин, температура термостата колонки - 40 °С. Длина волны детектирования - 230 нм, объем вводимой пробы - 10 мкл. При котором время удерживания для фенмедифама составляет 5,875 минут, для флумиоксазина - 6,279 минут, для хизалофоп-П-этила - 7,587 минут, этофумезата -8,598 минут.

Таким образом, были подобраны оптимальные условия разделения и состав подвижной фазы для хроматографического определения фенмедифама, флумиоксазина, хизалофоп-П-этила и этофумезата.

Методика апробирована на пробах природной воды и характеризуется хорошей воспроизводимостью (& = 0,04 -0,25). В воде Азовского моря в летний и весенний сезоны были обнаружены гербициды этофумезат и флумиоксазин в концентрациях, не превышающих ПДК для рыбохозяйственных водоемов.

Войкина Анна Владимировна к.б.н., ассистент кафедры химии ЮФУ, Россия, Ростов-на-Дону

Бугаев Леонид Анатольевич к.б.н., зав. отделом аквакультуры и прикладных исследований АзНИИРХ, Россия,

Ростов-на-Дону

Дородько Юлия Николаевна магистрант 2 курса ЮФУ, Россия, Ростов-на-Дону

Литература

1. Беккер Ю. Хроматография. Инструментальная аналитика: методы хроматографии и капиллярного электрофореза. М.: Техносфера, 2009. — 472 с.

2. Логвиновский В.Д., Негробов О.П., Логвиновская Т.В. Пособие «Пестициды. Современный проблемы природопользования», Воронеж, 2003. — 325 с.

Voikina Anna Vladimirovna1,2, Bugayov LeonidAnatolievich1, Dorodko Julia Nikolaevna2

1Azov Sea Research Fisheries Institute, Rostov-on-Don, Russia 2Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia e-mail: vojkina-anna@yandex. ru

DETECTION OF PESTICIDES IN WATER BY REVERSED-PHASE HPLC

Abstract

Reversed-phase HPLC method has been applied to create optimum conditions for unmixing flumioxazin, quizalofop-P-ethyl, ethofumesate and phenmediapham. Physical and chemical parameters of active ingredients of the pesticides have been calculated, and chromatographical behavior of separated compounds has been studied. The method has been tested on natural water sampled in the Sea of Azov.

Key words: high-performance liquid chromatography, flumioxazin, quizalofop-P-ethyl, ethofumesate, phenmediapham, Schatz crtiterion