CC BY
307
УДК 543.3
А.Ю. Ускова, С.В. Темерев Особенности определения фенолов
*
в природных поверхностных водах
A.Yu. Uskova, S.V Temerev
Features of the Phenols Determination in Natural Surface Waters
Изучена экстракция фенолов в системе вода -антипирин - сульфосалициловая кислота. Экстракты соленых вод оз. Большое Яровое и р. Кулунды исследованы фотометрически на содержание фенольных соединений. Результаты экстракционно-фотометрической методики определения фенолов дополнительно проверены независимым экстракционно-флуориме-трическим методом, рекомендованным стандартом для аналитического контроля поверхностных вод. Ключевые слова: экстракция, поверхностные воды, экосистемы.
The extraction of phenols in the water - antipyrine -sulfosalicylic acid is studied. Extracts of salt water from Big Yarovoe Lake and Kulunda River was investigated on the content of phenolic compounds by photometry. The results of the extraction-photometric method for determining phenols additionally verified by independent extraction-fluorimetric method recommended as a standard for the analytical control of surface water.
Key words: extraction, surface waters, ecosystems.
Введение
Фенолы как химические токсиканты нормируются в поверхностных водах. При оценках состояния экосистем в общем потоке загрязнений трудно вычленить вклад природных веществ фенольного ряда в суммарную химическую нагрузку на экосистему и долю фенольных соединений антропогенного характера.
Как правило, аналитически определяют суммарное количество фенолов, не принимая во внимание разнообразие форм фенольных соединений. Производные фенолов при подготовке вод к анализу могут гидролизоваться и определяться как фенолы. Такие производные фенолов в природной воде не функционируют как фенолы, а анализируются как фенолы.
В основе методов определения фенолов, рекомендованных для водных инспекций, санитарно-эпидемиологических станций и водоочистных сооружений, лежит экстракция фенолов из водных растворов диэтиловым эфиром. Содержание фенолов устанавливают по разным методикам: 1) бромометрически с пересчетом на С6Н5ОН [1]; 2) фотометрически с применением 4-амино-антипирина с пересчетом на С6Н5ОН [2]; 3) хроматографически в тонком слое (ТСХ); 4) газохроматографически [3]. Методики 1-3 позволяют определять фенолы суммарно, 4, 5 - их индивидуальные производные.
Все перечисленные методики имеют недостатки, поэтому выбор методики связан с задачами исследования.
В настоящем исследовании для экстракции фенолов апробирована перспективная система вода -антипирин - сульфосалициловая кислота, расслаивающаяся в результате химического взаимодействия между реагентами. Предложенная система ранее применялась для экстракции ртути [4], нитритов из модельных растворов.
В работе исследованы соленые воды оз. Большое Яровое на содержание фенольных соединений. Модельные системы с высаливанием фенола показали свою эффективность [5]. Разделение фенолов затруднено, поскольку надо четко знать источник антропогенного загрязнения. На берегу озера расположен химический завод «Алтайхимпром», основанный в 1942 г., ныне не действующий. В советское время комбинат производил хлорфенолы, отличающиеся высокой устойчивостью и токсичностью.
Экспериментальная часть
Готовили расслаивающуюся экстракционную систему вода - антипирин - сульфосалициловая кислота: смешивали 1,0 г антипирина (фармакопейный препарат) и 0,5 г сульфосалициловой кислоты (ч.д.а.) в мольном соотношении реагентов 2:1. После перемешивания и расслаивания системы органическую фазу
* Работа выполнена при финансовой поддержке регионального проекта РФФИ 11-03-98001-р-Сибирь-а ГК №012001169015.
ХИМИЯ
(ОФ) с сульфосалицилатом антипириния исследовали на интенсивность оптического поглощения.
Для определения оптимальной длины волны поглощения фенолов готовили расслаивающуюся систему в трехмерных градуированных пробирках. В систему вносили добавки 12,5; 50,0; 100,0 мкг/л рабочего раствора фенола (ГСО 7254-97) соответственно. После расслаивания отделяли ОФ от водной. Спектр пропускания ОФ регистрировали в области от 333 до 714 нм (SpecordUV - VIS) в кварцевой кювете толщиной 20 мм относительно контрольной органической фазы. Оптимальная длина волны поглощения фенолов в ОФ гидратосольватного концентрата выбрана в пределах 340 нм (рис. 1).
_______________________________Я,*1р см-1___________
------ 12,5 мкг/л стандартного раствора фенола
50.0 мкг/л стандартного раствора фенола
100.0 мкг/л стандартного раствора фенола
Рис. 1. Интенсивность поглощения ОФ с различной концентрацией фенола
Для построения градуировочного графика готовили системы с добавками рабочего раствора фенола (ГСО 7254-97) 5,00; 10,00; 20,00; 50,00 мкг/л соответственно. После расслаивания и отделения ОФ от водной измеряли оптическую плотность экстрактов фотометрически (СФ-46) при длине волны 340 нм и толщине кюветы 20 мм. Результаты фотометриро-вания представлены на рисунке 2.
Результаты определения фенолов в оз. Большое Яровое и р. Кулунде (август 2011 г.)
№ п/п Место отбора проб Содержание ( зенолов, мкг/л
Фотометрия, СФ-46, X = 340 нм max Флуориметрия, Флюорат 02-3М
1 1 км ниже авт. моста 20 ± 4 17 ± 7
2 Дельта р. Кулунды 27 ± 3 30 ± 5
Оз. Б. Яровое
3 150 м западнее комбината 47 ± 5 42 ± 3
4 5 км восточнее комбината 27 ± 7 22 ± 7
5 5 км южнее комбината 27 ± 8 30 ± 6 27 ± 8
7 8 км южнее комбината 42 ± 3 39 ± 3
ПДКВ.Р = 1 мкг/л
А=0,067+3,47Сф [мг/л] r=0,999
Сф, мг/л
Рис. 2. Градуировочный график поглощения ОФ системы с добавками фенола относительно контрольной ОФ
(4 мл дистиллированной воды)
Іф=0.401+0.12 5С ф
|=0.т
Сф. мг/п
Рис. 3. Градуировочный график зависимости интенсивности флуоресценции от массовой концентрации фенолов
В качестве независимого контроля измерений использовали рекомендованную стандартом флуо-риметрическую методику измерений массовой концентрации фенолов в пробах природной, питьевой и сточной воды с применением анализатора «Флю-орат-02» - ПНД Ф 14.1:2:4.34-95. Флуориметрический метод измерения массовой концентрации фенолов основан на извлечении их из воды бутилацетатом, реэкстракции их в водный раствор гидроксида натрия и измерении массовой концентрации по интенсивности флуоресценции фенолов. Для построения градуировочного графика готовили ряд смесей в диапазоне концентраций 0,05-1,00 мг/дм3 (рис. 3).
Сравнительные результаты экстракционно-фотометрической методики (X = 340 нм) с расслаиванием и рекомендуемой стандартом методики для Флюората 02-3М представлены в таблице.
Выводы
1. Экстракционно-спектрофотометрическая методика извлечения фенолов из природных вод
с последующим фотометрированием при 340 нм апробирована на образцах солоноватых (р. Кулунда) и соленых (оз. Б. Яровое) вод.
2. Статистический анализ правильности полученных результатов фотометрической методики удовлетворяет ^критерию обработки данных экстрак-ционно-флуориметрической методики, рекомендованной стандартом для контроля массового содержания фенолов в водах.
3. Сравнительный анализ данных химического мониторинга свидетельствует о том, что озерные системы степного Алтая загрязнены фенолами и не удовлетворяют ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения.
Загрязнение фенолами вод оз. Б. Яровое можно связать с «техногенным наследием прошлого», а именно с техногенными производными фенолов, поступившими от когда-то работающего химического комбината в экосистему озера.
Библиографический список
1. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. - М., 1971.
2. Мазор Л. Методы органического анализа. - М., 1986.
3. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных и сточных вод. - М., 1984.
4. Темерев С.В., Бриль Т. А. Количественное определение фенолов в поверхностных водах // Химия
и химическая технология на рубеже тысячелетий : материалы III Всерос. науч. конф. (Томск, 2-4 сентября 2004 г.). - Томск, 2004.
5. Петров Б.И., Темерев С.В., Егорова Л.С. Экстракция фенолов в системах без органического растворителя // Экстракция органических соединений : каталог докладов III международ. конф. (Воронеж, 17-21 октября 2005 г.). - Воронеж, 2005.
