CC BY
6
а 6
Рис. 2. Хроматограмма смеси некоторых приоритетных загрязнителей воздушной среды.
а — с использованием промежуточного сорбциониого концентрирования, б — без промежуточного концентрирования. Температура колонки от 50 до 180'С (программирование 5'С/лшн с начальным изотермическим участком 3 мин), температура термостата детектора 200'С. Расход газа-носителя (гелия) 4 мл/мин, водорода — 30 мл/мин, воздуха — 300 мл/мин. Термодесорбция из патрона с Тепах ОС. Время промежуточного сорбциониого концентрирования 3 мин. Концентрация компонентов исходной паровоздушной смеси на уровне I ПДКСЛ. / —диэтиловый эфир, 2 — ацетон, 3 — 1,1-дихлорэтан, 4 — этилацетат, 5 — бензол, 6 — четыреххло-ристый углерод, 7 — толуол, 8 — бутанол, 9 — бутилацетат, № — эпи-хлоргидрнн, II — м- + и-ксилол, 12— о-кенлол, 13— изопропилбензол, 14 — циклогексанол, 15 — циклогексанон.
более 0,3 и 2% соответственно, что не превышает погрешности хроматографических методов анализа и позволяет применять этот способ ввода в качественном и количественном анализе.
Данный способ реконцентрирования мы использовали при санитарно-химических исследованиях различных объектов окружающей среды. В частности, на рис. 2 представлены хроматограммы паровоздушной смеси некоторых приоритетных загрязнителей воздушной среды, сконцентрированных на патроне с Тепах ОС и десорби-рованных с использованием промежуточного сорбциониого концентрирования (а) и без него (б). Применение реконцентрирования позволило получить узкие симметричные пики; смесь разделена с лучшим разрешением.
Следует отметить, что применяемый нами в промежуточном концентраторе полимерный пористый сорбент не является универсальным, в частности, на нем плохо сорбируются легколетучие полярные соединения, например низшие спирты. Его применение было обусловлено практическими задачами. Используя сорбенты с различными сорбционными свойствами (молекулярные сита, силикагель, графитированная сажа, хромато-графические насадки, пористые полимеры с различными свойствами и т. д.), можно анализировать соединения с широким спектром температур кипения — от газов до высококипяших жидкостей и твердых веществ.
Вывод. Исследован способ прямого ввода больших объемов парогазовых смесей в широкую капиллярную колонку, основанный на промежуточном концентрировании определяемых соединений на микронабивной колонке с сорбентом большой емкости с последующей термодесорбцией. Показана возможность применения его в аналитической практике с использованием стандартного хроматографического оборудования.
Литература
1. Березкин В. Г. // Завод, лаб. - 1988. - Т. 54. - № 12.
- С. 1-13.
2. Вчтенберг А. Г., Косткина М. И. // Журн. аналит. химии. - 1988. - Т. 43. - № 2. - С. 318-327.
3. Высокоэффективная газовая хроматография: Пер. с англ. / Под ред. К. Хайвера. - М., 1993. - С. 175-196.
4. Другое /О. С., Березкин В. Г. Газохроматографиче-ский анализ загрязненного воздуха. — М., 1981. — С. 73.
5. Колб Б. // Журн. аналит. химии. — 1996. — Т. 51. — № 11. - С. 1171-1180.
6. Резайкин В. И., Помазанов В. В., Новиков Ю. П., Комаров Г. Д. // Завод лаб. - 1996. - № 10. - С. 8-14.
7. Справочник по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды / Под ред. Г. И. Арановича. - Л., 1979. - С. 16-258.
8. Химический анализ объектов окружающей среды. — Новосибирск, 1991.-С. 182-191.
9. Grob К. Ц Analyt. Chem. - 1994. - Vol. 66, N 20. -А1009—А1019.
10. Mino Т., Nakanishi S., Hobo Т. // Bunseki kagaku. — 1995. - Vol. 44, N 1. - P. 55-62.
11. Peters A. J., Sacks R. D., Arbor А. / Пат. 5288310 USA, мки5 B01D15/08.
12. Rankin С. L., Sacks R. D. //J. chromatogr. Sei. - 1994.
- Vol. 32, N 1. - P. 7-13.
Поступила I8.I2.9S
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1999 УДК 614.7:547.52/.59]-07
Н. В. Зайцева, Т. С. Уланова, Т. В. Нурчсламова, Н. А. Попова
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ
Пермский научно-исследовательский клинический институт детской экопатологии
Продукция предприятий нефте- и газоперерабатывающей промышленности характеризуется многотон-нажностыо и широким ассортиментом. Следствием этого является большой объем выбросов летучих органических соединений (бензол, толуол, этилбензол, п-, м-, о-ксилол и др.) в атмосферу города, что создает риск накопления токсичных химических веществ в организме человека. Одним из основных факторов, указывающих на связь возникновения заболеваний и экологических воздействий, является определение в биосредах человека основных компонентов выбросов промышленных предприятий.
Наиболее восприимчивыми к воздействию факторов загрязнения окружающей среды являются дети и женщины фертильного возраста, проживающие на загрязненных территориях и подвергающиеся влиянию малых концентраций токсичных соединений в течение продолжительного времени.
Особенно актуальна проблема профилактики экоза-висимых состояний у беременных женщин, так как это в значительной степени связано с проблемой воспроизводства населения.
Для гигиенической оценки риска экозависимых состояний у людей, проживающих на территории с высоким уровнем антропогенной нагрузки, были проведены
Таблица
Диапазон измеряемых концентраций
Ингредиент
Моча, м к г/см1
Кровь, м кг/см1
Бензол Толуол Этилбензол п-, м-Ксилол о-Ксилол
0.005-0.520 0,050-0,430 0,050-0,820 0,050-1,056 0,050-1,232
0.0045-0,0700 0,0043-0,1100 0,0069-0,0800 0,0132-0,0800 0,0260-0,1500
исследования биосред группы детей и женщин фертиль-ного возраста с новорожденными детьми на химическое носительство. Для исследований был выбран один из районов Перми, характеризующийся высокой концентрацией промышленных предприятий. На его территории расположено более 30 предприятий, в том числе 10 крупнейших предприятий химической и нефтехимической промышленности. В атмосферный воздух района выбрасывается более 100 компонентов. Наибольший вклад в валовый выброс вносят ароматические углеводороды (бензол, толуол, этилбензол, п-, м-, о-ксилолы).
В течение многолетних наблюдений за состоянием атмосферного воздуха этого района Перми установлено превышение содержания ароматических углеводородов относительно контрольного района.
Анализ имеющихся данных литературы о токсичности и характере биологического действия исследуемых экзогенных соединений позволяет сделать вывод, что ароматические углеводороды являются опасными веществами [1). Для них характерно преимущественное действие на красную кровь, печень и центральную нервную систему [2]. Эти соединения относятся к высококумулятивным и присутствие их в окружающей среде может негативно влиять на состояние здоровья населения. Для изучения общих механизмов взаимодействия организма человека с химическими факторами окружающей среды [4] необходимо располагать высокочувствительными и селективными методами определения ароматических углеводородов в биологических средах (кровь, моча).
Вопросы аналитического контроля ароматических углеводородов в биологических жидкостях полностью не решены.
Для определения ароматических углеводородов в биологических жидкостях за основу взята методика об обнаружении и определении 1,2-дихлорэтана о биологическом материале [3], где в качестве сопутствующих компонентов могут определяться исследуемые соединения. Используя данный принцип для определения ароматических углеводородов, подобрав оптимальный вариант состава хромагографической колонки, применяя детектор ионизации в пламени и метод анализа равновесной паровой фазы, удалось достичь чувствительности для определения бензола на уровне 0,005 мкг/см3, для толуола, этилбензола, о-, м-, п-ксилола — 0,05 мкг/см3.
При выборе оптимальных условий разделения смесей определяющими факторами являются сорбент с нанесенной на него неподвижной жидкой фазой и детектор. Для исследования качественного разделения изучаемых органических соединений апробированы следующие неподвижные жидкие фазы: Apiezon L, ПЭГ 1500, триэти-ленгликоль. Наиболее эффективного разделения удалось достичь при использовании неподвижной жидкой' фазы
Таблица 2
Погрешность определения
Ингредиент
Моча, %
Кровь, Ж
Бензол Толуол Этилбензол п-, м-Ксилол о-Ксилол
8,82 12,60 9.40 16,36 23,00
9.40 14,38 18,22 16,85 16,81
Таблица 3
Содержание ароматических углеводородов в моче детей, проживающих в зоне химического загрязнения предприятиями нефте- и газоперерабатывающей промышленности
Всшество Число наблюдений Среднее значение. мкг/см1 Стандартное отклонение Ошибка
о-Ксилол 15 0,0035 0,0137 0,0076
Бензол 15 0,0039 0,0056 0.0034
Толуол 15 0,0095 0,0153 0.0093
Этилбензол 15 0,0467 0,0479 0.0290
п-, м-Ксилол 15 0,0003 0.0011 0,0006
Арюгоп Ь. Определению не мешают метанол, этанол, хлороформ, хлорбензол, гексан, ацетон.
Оптимальные условия газохроматографического анализа: пламенно-ионизационный детектор, температурный режим термостата колонок — 90°С, детектора — 110°С испарителя — 150°С, скорость газа-носителя — 33 см3/мин. Все исследования проводились на газовом хроматографе ЛХМ-80.
Для концентрирования и извлечения ароматических углеводородов из биологических жидкостей во флакон из-под пенициллина помещали 5 см3 исследуемого объекта, флакон закрывали резиновой пробкой и ставили в металлический цилиндр с просверленными в стенках отверстиями и навинчивающейся крышкой. Цилиндр с флаконом погружали на 2/3 высоты в кипящую водяную баню. Через 5 мин отбирали шприцем из флакона 5 см3 парогазовой пробы и вводили ее в испаритель хроматографа.
Диапазон измеряемых концентраций и погрешность модифицированного метода определения приведены в табл. 1 и 2.
Количественное определение ароматических углеводородов в моче и крови проводили методом газохроматографического анализа равновесной паровой фазы с использованием метода абсолютной калибровки.
По рассмотренной методике обследованы женщины-роженицы и их новорожденные дети, а также дети 7— 10 лет, проживающие в районе с высокой аэрогенной нагрузкой, на содержание ароматических углеводородов в биологических жидкостях (моча, кровь). Результаты статистической обработки данных исследований приведены в табл. 3 и 4.
В группе обследованных детей бензол в моче обнаружен у 76%, толуол — у 64%, этилбензол — у 60%, п-, м-ксилол — у 12% и о-ксилол — у 4% детей при отсутствии ароматических углеводородов в контроле.
Таблица 4
Содержание ароматических углеводородов в крови женщин фер-тилыюго возраста и их новорожденных детей
Кровь
мать ребенок
Вещество число на-блю-де-ний среднее значение. мкг/см3 стандартное отклонение ошибка число на-блю-дс-ний среднее значение, мкг/см1 стандартное отклонение ошибка Р
о-Кси-лол Бензол Толуол Этилбензол
27 27 27
27
0,0000 0,0000 0,0000 27 0,0108 0,0187 0,0074 27 0,0065 0.0125 0.0049 27
0,0000 0,0000 0,0000 0,0076 0,0130 0,0052 0,473 0,0047 0,0105 0.0042 0,580
0,0001 0,0004 0,0002 27 0,0000 0,0000 0,0000 0,326 п-, м-Кси-
лол 27 0,0000 0,0000 0,0000 27 0,0000 0,0000 0,0000
0,01 О, О/ 0,02 0,02 о.оз о,оз
Зависимость содержания бензола в крови ребенка от содержания бензола в крови матери.
По оси абсцисс — содержание бензола в крови матери (в мкг/см'), по оси ординат — содержание бензола в крови ребенка (в мкг/см'), / — линия квадратичной регрессии, у = -29,997.\- + 1,7936л' + 0.0019, •'■'= 14,5. Коэффициент корреляции г = 0.464, р = 0,007.
В группе обследованных женщин бензол определялся в моче у 93%, толуол — у 53%, этилбензол — у 20%; в крови; бензол — у 56%, толуол — у 56%, этилбензол — у Новорожденные дети: кровь — бензол обнаружен у 'о, толуол — у 55%, этилбензол отсутствует.
Полученные данные представлены на рисунке.
Зависимость между содержанием ароматических углеводородов (на примере бензола) в крови матери и крови новорожденных описывается квадратичной функцией. Такая зависимость является убедительным доказательством опасного воздействия малых доз летучих органических соединений окружающей среды на здоровье детей и имеет большое потенциальное значение.
Использование данных, полученных путем исследования биологических сред (кровь, моча) при изучении воздействия токсичных соединений на детский организм в медицине, приводит к недооценке серьезности проблемы влияния химического загрязнения окружающей среды, когда воздействие является продолжительным и затрагивает процессы, связанные с развитием ребенка. В
связи с этим незначительные дозы химических компонентов, попадавших в окружающую среду, будут оказывать опасное биологическое действие на развивающегося ребенка.
Выводы. I. Адаптированный газохроматографиче-ский метод определения ароматических углеводородов является аналитической основой донозологической лабораторной диагностики изменений состояния здоровья населения и позволяет выполнять определение указанных соединений в моче на уровне: бензол — 0,005 мкг/см3, толуол — 0,05 мкг/см3, этилбензол — 0,05 мкг/см3, п-, м-ксилол — 0,05 мкг/см3, о-ксилол — 0,05 мкг/см3; в крови: бензол — 0,0045 мкг/см3, толуол — 0,0043 мкг/см3, этилбензол — 0,0069 мкг/см3, п-, м- ксилол — 0,0132 мкг/см3, о-ксилол — 0,0260 мкг/см3.
2. Исследования, выполненные с использованием отработанных методик, позволили определить содержание ароматических углеводородов в биологических жидкостях матерей и их новорожденных детей.
3. Экспериментальные данные позволили установить зависимость между содержанием бензола в крови ребенка и крови матери, которая описывается квадратичной функцией.
Л итература
1. Гадаскина И. Д., Филов В. А. Превращение и определение промышленных органических ядов в организме. - Л., 1971.
2. Лазарев В. Я. Вредные вещества в промышленности. -Л., 1976.
3. Методические указания об обнаружении и определении 1,2-дихлорэтана и ряда ароматических углеводородов в биологическом материале методом га-зо-жидкостной хроматографии. — М., 1978.
4. Тейсингер Я., Шкрамовский С. Химические методы исследования биологического материала в промышленной токсикологии. — М.. 1959.
Поступила I9.II.9S
