CC BY
20
УДК 502.22: 504.3.054 Чяпаь
Б01: 10.21668/Ьеа№.118к/2020.4.13 Щ§|
Научная статья
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (ТРИХЛОРЭТИЛЕН И ТЕТРАХЛОРЭТИЛЕН) В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Т.С. Уланова, Т.В. Нурисламова, Н.А. Попова, О.А. Мальцева
Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, Россия, 614045, г. Пермь, ул. Монастырская, 82
Приведены результаты экспериментальных исследований по разработке газохроматографической методики определения трихлорэтилена и тетрахлорэтилена в атмосферном воздухе с низкими пределами обнаружения методом газожидкостной хроматографии с электронно-захватным детектированием (ГХ/ЭЗД) - методом сорбции изучаемых соединений из воздуха на сорбент Тепах ТА. Отработка оптимальных газохроматографических параметров осуществлялась с использованием аппаратно-программного комплекса на базе газового хроматографа «Кристалл-5000» с использованием колонки серии Ю БРХ-УОЬ-бО т 0,32 тт1,8 ¡т при температурном режиме: колонка - от 50-230 оС; испаритель - 250 оС; детектор - 250 оС.
Разработанный метод капиллярной газовой хроматографии позволяет выполнять определение трихлорэтилена от 0,000146 до 0,00146 мг/м3 и тетрахлорэтилена от 0,000081 до 0,00081 мг/м3 с погрешностью не более 25,0 %. Проведена метрологическая оценка методики, которая позволила определить значения показателей качества результатов анализа для трихлорэтилена и тетрахлорэтилена: точность - 21,97 и 14,3 %; повторяемость -4,22 и 3,38 %; воспроизводимость - 5,66 и 4,9 %. Предел обнаружения ЬОБ для тетрахлорэтилена и трихлорэтилена составил СтШ = 0,0000038 мг/дм3 и СтП = 0,00000083 мг/дм3 соответственно. Предел количественного определения LOQ для трихлорэтилена и составил для трихлорэтилена Сцт = 0,000013 мг/м3, для тетрахлорэтилена С1ш = 0,0000028 мг/м3.
Применение разработанной методики позволило обнаружить содержание определяемых компонентов в месте размещения строительной площадки и химчистки в диапазоне тетрахлорметилена от 0,00001 до 0,0009 мг/м3, трихлорметилена от 0,000011 до 0,00039 мг/м3.
Унифицированная высокочувствительная и селективная методика рекомендована для систематического контроля потенциально опасных летучих органических соединений в атмосферном воздухе для обеспечения объективности и достоверности гигиенической оценки химической безопасности качества среды обитания и оценки риска здоровью населения.
Ключевые слова: капиллярная газовая хроматография, трихлорэтилен, ЭЗД, термодесорбция, LOD, LOQ, тетрахлорэтилен, количественный химический анализ.
Проблемы химической безопасности явились мощным стимулом создания международной стратегии по обеспечению защиты здоровья человека от воздействия вредных факторов среды обитания. Одним из ключевых моментов реализации стратегии
химической безопасности является оценка риска, то есть определение реальной опасности нанесения ущерба здоровью человека и окружающей среде1.
Методология оценки риска находит широкое применение в Российской Федерации в качестве
© Уланова Т.С., Нурисламова Т.В., Попова Н.А., Мальцева О.А., 2020
Уланова Татьяна Сергеевна - доктор биологических наук, заведующий отделом химико-аналитических методов исследования (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (342) 233-10-37; ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9238-5598).
Нурисламова Татьяна Валентиновна - доктор биологических наук, заместитель заведующего отделом химико-аналитических методов исследования (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (342) 233-10-37; ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2344-3037).
Попова Нина Анатольевна - старший научный сотрудник отдела химико-аналитических методов исследования (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (342) 233-10-37; ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9730-9092).
Мальцева Ольга Андреевна - научный сотрудник отдела химико-аналитических методов исследования (e-mail: [email protected]; тел.: 8 (342) 233-10-37; ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7664-3270).
1 О списке приоритетных веществ, содержащихся в окружающей среде, и их влияния на здоровье населения:
информационное письмо от 7 августа 1997 года № 11/109-111 [Электронный ресурс] // Министерство здравоохране-
ния Российской Федерации, Департамент государственного санитарно-эпидемиологического надзора. - URL: http://docs.cntd.ru/document/456018733 (дата обращения: 24.09.2020).
составной части социально-гигиенического мониторинга, при определении приоритетов в мероприятиях химической безопасности среды и здоровья населения. При этом важнейшим элементом корректной оценки состояния среды обитания человека и гигиенической диагностики ситуации является современный, достоверный и высокоточный инструментальный лабораторный контроль [1, 2].
Возрастающие объемы и большой спектр опасных химических соединений определяют необходимость современных инструментальных исследований [3]. Особого внимания заслуживают вопросы разработки современных методик аналитического контроля токсичных соединений и при необходимости их опасных метаболитов. Наиболее актуальные аспекты обсуждения - это проблемы достаточной чувствительности методик, их селективности, достоверности воспроизводимости аналитических результатов2 [4, 5].
Галогенсодержащие соединения, такие как три-хлорэтилен и тетрахлорэтилен, широко использующиеся в качестве растворителей и обезжиривающих средств в различных областях промышленности, рассматриваются как вещества, опасные для здоровья человека [6]. Эти хлорорганические соединения длительное время остаются в окружающей среде и считаются «весьма вероятными канцерогенами», класс А2 [7-9]. Трихлорэтилен представляет собой наркотик, вдыхание его паров может вызвать тошноту, головокружение, головную боль и общее плохое самочувствие [10, 11]. По данным исследований контакт с трихлорэтиленом повышает в шесть раз вероятность развития болезни Паркинсона [12, 13].
При длительном контакте тетрахлорэтилен оказывает токсическое действие на центральную нервную систему, печень, почки. Тетрахлорэтилен мало мета-болизируется в организме - около 98 % его выделяется через легкие и только 2 % подвергается превращениям. Тетрахлорэтилен медленно выводится из организма и определяется через две недели после вдыхания, задержка в легких составляет в среднем 62 % [14, 15].
Обзор научной литературы показал, что задача оценки содержания трихлорэтилена и тетрахлорэти-лена в атмосферном воздухе остается весьма актуальной. На сегодняшний день не предложено высокочувствительных и высокоизбирательных методик определения этой группы потенциально токсичных соединений [16]. Описанные в методических документах методики анализа трихлорэтилена и тетра-хлорэтилена в атмосферном воздухе позволяют выполнять определение этих соединений в диапазоне концентраций от 0,001 до 0,05 мг/м3. В части совер-
шенствования методического обеспечения испытаний стояла задача выполнять измерения сразу нескольких соединений из одной отобранной пробы'
Материалы и методы. Объектами исследований являлся атмосферный воздух, различные методы отбора проб воздуха, технология пробоподготов-ки и количественного анализа загрязняющих воздух примесей, а также эффективность хроматографиче-ского разделения определяемых соединений на различных неподвижных жидких фазах и метрологические характеристики измерительного процесса.
Разработка методики включала в себя следующие этапы: отработка методов отбора проб атмосферного воздуха; изучение полноты извлечения; отработка параметров газохроматографического определения и селективного разделения; установление метрологических характеристик.
Отработка оптимальных газохроматографиче-ских параметров для определения трихлорэтилена и тетрахлорэтилена в атмосферном воздухе выполнялась методом капиллярной газовой хроматографии на хроматографе «Кристалл-5000» с использованием колонки серии ГО BPX-VOL-60 т- 0,32 тт1,8 цт при температурном режиме: колонка - от 50-230 оС; испаритель - 250 оС; детектор - 250 оС.
Для определения микропримесей токсичных летучих органических загрязнителей (трихлорэтилен и тетрахлорэтилен) атмосферы применяли сорбционное извлечение примесей трихлорэтилена и тетрахлорэ-тилена из атмосферного воздуха3 [17]. Метод рассматривали как наиболее эффективный, позволяющий одновременно извлекать и концентрировать органические соединения, находящиеся в воздухе в виде газов и паров [18, 19].
Отбор проб атмосферного воздуха проводился на сорбционные трубки с последующей термодесорбцией и анализом на хроматографе «Кристалл-5000».
Для построения градуировочного графика готовили серию стандартных растворов различной концентрации. На сорбент в сорбционной трубке на глубину 10 мм вводили 1 мм3 одного из градуиро-вочных растворов с последующей термодесорбцией.
Для оценки характеристики чувствительности и точности метода определения тетрахлорэтилена и трихлорэтилена в атмосферном воздухе устанавливали предел обнаружения (LOD) и предел количественного определения (LOQ). Для этих целей проводили эксперимент по внесению известных количеств аналитического стандарта на сорбционную трубку с Тепах ТА на уровне предела обнаружения в пяти повторениях.
2 О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 2007 году: Государственный доклад. -М., 2008. - 397 с.
3 ГОСТ Р ИСО 16017-1-2007. Воздух атмосферный, рабочей зоны и замкнутых помещений. Отбор проб летучих органических соединений при помощи сорбционной трубки с последующей термодесорбцией и газохроматографическим анализом на капиллярных колонках. Часть 1. Отбор проб методом прокачки [Электронный ресурс] // КОДЕКС: электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200057637 (дата обращения: 27.09.2020).
Предел обнаружения Cmin принимали равным утроенному значению стандартного отклонения фонового сигнала, который был определен для концентрации тетрахлорэтилена и трихлорэтилена в пробе атмосферного воздуха с соотношением «аналитический сигнал / шум» на уровне > 3. Формула для расчета предела обнаружения трихлорэтилена и тетра-хлорэтилена в пробе атмосферного воздуха:
С =
min
Величина фонового сигнала • концентрация аналита (1) Величина аналитического сигнала аналита х 3, мг/дм3
Выполняли метрологическую оценку методики определения для установления показателей точности, повторяемости, внутрилабораторной прецизионности и правильности.
Результаты и их обсуждение. При выборе оптимальных параметров разделения исследуемых соединений определяющими факторами являются сорбент с нанесенной на него неподвижной жидкой фазой (НЖФ) и температурный режим работы хроматографа [19, 20].
Отработаны условия разделения трихлорэтилена и тетрахлорэтилена с другими углеводородами, близкими по физико-химическим свойствам на капиллярных колонках с различными характеристиками неподвижных жидких фаз: DB-624, HP-FFAP, HP-VOC.
Качественное разделение трихлорэтилена и тетрахло-рэтилена достигнуто на капиллярной колонке серии ГО BPX-VOL-60 т-0,32 тт-1,8 цт длиной 60 м и толщиной пленки неподвижной фазы 1,8 цт.
Оптимальную температуру газохроматографи-ческого анализа определяли путем подбора, учитывая температуры кипения, летучесть исследуемых соединений и свойства неподвижных жидких фаз капиллярных колонок. Принимали во внимание, что повышение температуры колонки положительно влияет на весь процесс разделения и время, необходимое для разделения, уменьшается, что сокращает общее время анализа. При определении хлороргани-ческих соединений применяли метод программирования температуры термостата колонок в линейном режиме.
Газохроматографические параметры представлены в табл. 1.
В режимах 2 и 3 не установлено достаточно эффективного разделения трихлорэтилена и тетрахло-рэтилена. Качественное разделение было достигнуто в режиме 1, который и рекомендован для дальнейшей работы (рис. 1).
В условиях эксперимента подобран расход газа-носителя - 20 мл/мин.
Характеристики газохроматографического анализа стандартных смесей трихлорэтилена и тетрахло-рэтилена представлены в табл. 2.
Таблица 1
Режим Температура, °С Расход газа-носителя, мл/мин
колонка скорость нагревания, °С/мин
1 50-230 10 20
2 70-160-180 15 30
3 70-160-200 25 30
Рис. 1. Хроматограмма стандартной смеси трихлорэтилена и тетрахлорэтилена
Таблица 2
Характеристики газохроматографического анализа стандартной смеси трихлорэтилена и тетрахлорэтилена
Вещество НЖФ, носитель, фракция Длина колонки, м Объем пробы для анализа, мм3 Время удерживания, мин
Трихлорэтилен ID BPX-VOL 60 1 13,6
Тетрахлорэтилен 16,8
Газохроматографические параметры для определения трихлорэтилена и тетрахлорэтилена
в атмосферном воздухе
Количественное определение трихлорэтилена и тетрахлорэтилена выполняли методом абсолютной калибровки по шести сериям стандартных растворов в диапазоне концентраций для трихлорэти-лена 0,0000146-0,000146 мг/м3, тетрахлорэтилена 0,0000081-0,000081 мг/м3. Градуировочную характеристику признавали стабильной при выполнении следующего условия (2) [15]:
Smax - Smin < 0,01- г, -
Smax + Sm 2
(2)
где Smax - максимальная площадь пика для соответствующего градуировочного раствора, мВ;
Smm - минимальная площадь пика для соответствующего градуировочного раствора, мВ;
г, - предел повторяемости площади пика гра-дуировочного раствора; г, = 11,68 % для трихлорэтилена и г, = 9,36 % для тетрахлорэтилена.
Результат проверки признается положительным при выполнении условия (1).
В процессе исследований по отработке методики изучена эффективность термодесорбции трихлорэти-лена и тетрахлорэтилена с использованием различных сорбентов:. CS III, TTA/CS III, Тепах ТА. Средние значения степени термодесорбции определяемых соединений с сорбентов представлены в табл. 3.
В процессе выполненных исследований установлено, что оптимальным по изучаемым характеристикам является полимерный сорбент Тепах ТА. Наибольшая степень термодесорбции составила: для трихлорэтилена - 93 %, тетрахлорэтилена - 95 %.
В ходе валидации оценивались следующие параметры: линейность, диапазон измерений, прецизионность (точность, воспроизводимость), предел определения4. Установлено, что при соблюде-
нии всех регламентированных условий и проведении измерений в соответствии с разработанной методикой значения погрешности (и ее составляющих) измерений не превышают таковых, приведенных в табл. 4.
Предел обнаружения LOD для тетрахлорэтилена и трихлорэтилена составил Стш = 0,0000038 мг/дм3 и Стт = 0,00000083 мг/дм3 соответственно.
Предел количественного определения трихло-рэтилена и тетрахлорэтилена в пробах воздуха установлен как самая низкая концентрация в стандартном образце с приемлемым уровнем точности и достоверности, которая дает аналитический сигнал (хроматографический пик) высотой, равной 10-кратному базовому уровню шумовых помех.
Хроматограмма тетрахлорэтилена и трихлор-этилена с концентрацией на уровне предела количественного определения представлена на рис. 2.
Предел количественного определения LOQ для трихлорэтилена и тетрахлорэтилена стандартного образца установлен больше предела обнаружения > и составил для (трихлорэтилен С1пп = 0,000013 мг/м3, тетрахлорэтилен Сцт = 0,0000028 мг/м3).
Для апробации методики и оценки уровня содержания трихлорэтилена и тетрахлорэтилена в пробах атмосферного воздуха специалистами выполнены исследования по отбору и анализу проб воздуха в месте размещения строительной площадки и химчистки. Результаты анализа проба воздуха в зоне размещения строительной площадки представлены в табл. 5.
Присутствие трихлорэтилена и тетрахлорэти-лена в воздухе зарегистрировано в 83 и 100 % проб соответственно. Превышений гигиенических нормативов в период наблюдения не обнаружено.
Таблица 3
Средние значения степени термодесорбции, мкг
Сорбент Трихлорэтилен Степень термо- Тетрахлорэтилен Степень термо-
введено найдено десорбции, % введено найдено десорбции, %
CS III 0,00402 ± 0,0007 83,75 0,0025 ± 0,0004 62,5
TTA/CS III 0,0048 0,00400 ± 0,0002 83,3 0,004 0,0025 ± 0,00021 62,5
Tenax TA 0,00445 ± 0,003 93,0 0,0038 ± 0,00044 95,0
Таблица 4
Диапазон измерений содержания трихлорэтилена и тетрахлорэтилена в атмосферном воздухе, значения показателей точности, правильности и прецизионности измерений
Диапазон, мг/м3 Точность + 5, % Повторяемость, стг, % Воспроизводимость, % Правильность ± sc, %
Трихлорэтилен
0,0000146-0,000146 22,00 1 4,21 5,70 19,00
Тетрахлорэт илен
0,0000081-0,000081 14,30 1 3,40 4,90 10,60
4 ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения [Электронный ресурс] // КОДЕКС: электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200029975 (дата обращения: 27.09.2020).
Рис. 2. Хроматограмма стандартного образца
Таблица 5
Результаты химического анализа образцов атмосферного воздуха на содержание трихлорэтилена и тетрахлорэтилена в зоне размещения строительной площадки
Определяемый компонент ПДКм.р мг/м3 мг/м3
13:30 16:00 19:00
Трихлорэтилен 4 НПО НПО НПО 0,00005 ± 0,000009 НПО НПО
Тетрахлорэтилен 0,5 0,0000135 ± 0,0000014 0,000012 ± 0,0000013 0,000021 ± 0,0000022 0,000024 ± 0,0000025 0,000055 ± 0,0000058 0,000085 ± 0,00001
Таблица 6
Результаты анализа проб атмосферного воздуха на содержание трихлорэтилена и тетрахлорэтилена
в зоне размещения химчистки
№ пробы Атмосфера
Трихлорэтилен, ПДКмр= 4 мг/м3 Тетрахлорэтилен, ПДКмр 0,5 мг/м3
1 0,00004 ± 0,00001 0,00007 ± 0,000018
2 0,00002 ± 0,000005 0,00024 ± 0,00006
3 0,00039 ± 0,000098 0,0001 ± 0,000025
4 0,00001 ± 0,0000025 0,00001 ± 0,0000025
5 0,00002 ± 0,000005 0,00004 ± 0,00001
6 0,00003 ± 0,0000075 0,00006 ± 0,000015
7 0,00038 ± 0,000095 0,00018 ± 0,000045
8 0,00013 ± 0,000033 0,00013 ± 0,000033
9 0,00005 ± 0,000013 0,00004 ± 0,00001
10 0,00021 ± 0,000053 0,00013 ± 0,000033
Результаты анализа проб атмосферного воздуха в зоне размещения химчистки представлены в табл. 6.
Анализ полученных результатов показал, что в 100 % отобранных проб воздуха зарегистрировано присутствие трихлорэтилена и тетрахлорэтилена. В период скрининговых наблюдений концентрации тетрахлорэтилена в атмосферном воздухе превышали нижний диапазон концентраций до трех раз.
Выводы. Разработана современная газохрома-тографическая методика количественного химического анализа потенциально опасных химических соединений (трихлорэтилен и тетрахлорэтилен) в атмосферном воздухе. Процедура подготовки проб к инструментальному измерению направлена на извлечение и концентрирование хлорорганических соединений из атмосферного воздуха на сорбент Тепах ТА в сочетании с термодесорбцией.
Чувствительность методики определения трихлорэтилена от 0,000146 до 0,00146 мг/м3 и тетрахлорэтилена от 0,000081 до 0,00081 мг/м3.
Апробация разработанной методики позволила обнаружить определяемые компоненты в воздухе строительной площадки и химчистки в диапазоне тетрахлорметилена от 0,00001 до 0,0009 мг/м3, трихлорметилена от 0,000011 до 0,00039 мг/м3.
Унифицированная высокочувствительная и селективная методика рекомендована для систематического контроля потенциально опасных летучих органических соединений (трихлорэтилен и тетрахлорэтилен) в атмосферном воздухе для обеспечения объективности и достоверности гигиенической оценки химической безопасности качества среды обитания и оценки риска здоровью населения.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Список литературы
1. Аналитические вопросы лабораторной практики контроля пестицидов / Т.В. Юдина, Н.Е. Федорова, В.Н. Волкова, С.И. Волчек // Факторы риска и здоровье населения в регионах России: научные труды ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана. -Липецк, 2004. - Т. 13. - С. 224-227.
2. Ракитский В.Н. Вопросы гармонизации методических подходов в токсикологии // Тезисы докладов второго съезда токсикологов России. - М., 2003. - С. 219-220.
3. Ракитский В.Н. Проблемы современной гигиены // Гигиена и санитария. - 2015. - Т. 94, № 4. - С. 4-7.
4. Рахманин Ю.А., Синицина О.О. Состояние и актуализация задач по совершенствованию научно-методических и нормативно-правовых основ в области экологии человека и гигиены окружающей среды // Гигиена и санитария. -2013. - Т. 92, № 5. - С. 4-10.
5. Малышева А.Г, Рахманин Ю.А. Физико-химические методы контроля веществ в гигиене окружающей среды. -СПб.: НПО «Профессионал», 2012. - 720 с.
6. Doherty R.E. A History of the Production and Use of Carbon Tetrachloride, Tetrachloroethylene, Trichloroethylene and 1,1,1-Trichloroethane in the United States: Part 2--Trichloroethylene and 1,1,1-Trichloroethane // Environmental Forensics. -2000. - Vol. 1, № 2. - P. 83-93. DOI: 10.1006/enfo.2000.0011
7. Barton C. Tetrachloroethylene // Encyclopedia of Toxicology. - 2014. - № 12. - P. 498-502. DOI: 10.1016/b978-0-12-386454-3.00436-x
8. Давыдов М.И., Аксель Е.М. Заболеваемость злокачественными новообразованиями России и стран СНГ в 2006 г. // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. - 2007. - Т. 18, № 2. - C. 52-90.
9. Уилки Ч., Саммерс Дж., Даниэлс Ч. Поливинилхлорид / под ред. Г.Е. Заикова. - СПб.: ЦОП Профессия, 2007. -
800 с.
10. Каримов Ф.К. Патохимия токсического действия хлорорганических и ароматических соединений // Медицинский вестник Башкортостана. - 2007. - Т. 2, № 6. - С. 76-80.
11. Boyer A.S. Trichloroethylene Inhibits Development of Embryonic Heart Valve Precursors in Vitro // Toxicological Sciences. - 2000. - Vol. 53, № 1. - P. 109-117. DOI: 10.1093/toxsci/53.1.109
12. Experimental Human Exposure to Trichloroethylene, Archives of Environmental Health / R.D. Stewart, H.C. Dodd, H.H. Gay, D.S. Erley // An International Journal. - 2013. - Vol. 20, № 1. - P. 64-71. DOI: 10.1080/00039896.1970.10665543
13. Cardiogenic effects of trichloroethylene and trichloroacetic acid following exposure during heart specification of avian development / V.J. Drake, S.L. Koprowski, N. Hu, S.M. Smith, J. Lough // Toxicological Sciences. - 2006. - Vol. 94, № 1. -P. 153-162. DOI: 10.1093/toxsci/kfl083
14. Pezzoli G., Cereda E. Exposure to pesticides or solvents and risk of Parkinson disease // Neurology. - 2013. - Vol. 80, № 22. - P. 2035-2041. DOI: 10.1212/WNL.0b013e318294b3c8
15. Schlichting L.M., Wright P.F.A., Stacey N.H. Effects of tetrachloroethylene on hepatic and splenic lymphocytoxic activities in rodents // Toxicol. Ind Health. - 1992. - Vol. 8, № 5. - P. 255-266. DOI: 10.1016/0887-2333 (94) 90240-2
16. Peers A.M. Method 5: Determination of trichloroethylene and tetrachloroethylene in air // IARC Sci. - 1985. -№ 68. - P. 205-211.
17. Determination of Atmospheric Halocarbons by A Temperature-Programmed Gas Chromatographic Freezeout Concentration Method / R.A. Rasmussen, D.E. Harsch, P.H. Sweany, J.P. Krasnec, D.R. Cronn // Journal of the Air Pollution Control Association. - 1977. - Vol. 27, № 6. - P. 579-581. DOI: 10.1080/00022470.1977.10470461
18. Screening method for the determination of 28 volatile organic compounds in indoor and outdoor air at environmental concentrations using dual-column capillary gas chromatography with tandem electron-capture-flame ionization detection / J. Begerow, E. Jermann, T. Keles, T. Koch, L. Dunemann // J. Chromatogr A. - 1996. - Vol. 749, № 1-2. -P. 181-191.
19. Karellas N., Chen Q. Real-Time Air Monitoring of Trichloroethylene and Tetrachloroethylene Using Mobile TAGA Mass Spectrometry // Journal of Environmental Protection. - 2013. - Vol. 4, № 8A. - P. 99-105. DOI: 10.4236/jep.2013.48A1012
20. Капиллярные хроматографические колонки некруглого сечения / Б.А. Руденко, Б.К. Зуев, Ю.В. Никифоров, О.О. Найди, Н.П. Шоромов // Журнал аналитической химии. - 2005. - Т. 60, № 7. - С. 729-733.
Разработка методики определения потенциально опасных летучих органических соединений (трихлорэтилен и тетрахлорэтилен) в атмосферном воздухе / Т.С. Уланова, Т.В. Нурисламова, Н.А. Попова, О.А. Мальцева // Анализ риска здоровью. - 2020. - № 4. - С. 113-120. DOI: 10.21668/health.risk/2020.4.13
UDC 502.22:504.3.054
DOI: 10.21668/health.risk/2020A13.eng
Read online
Research article
WORKING OUT A PROCEDURE FOR DETERMINING POTENTIALLY HAZARDOUS VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS (TRICHLOROETHYLENE AND TETRACHLOROETHYLENE) IN AMBIENT AIR
T.S. Ulanova, T.V. Nurislamova, N.A. Popova, O.A. Mal'tseva
Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, 82 Monastyrskaya Str., Perm, 614045, Russian Federation
The article dwells on results obtained via experimental research on working out a gas chromatography procedure for determining trichloroethylene and tetrachloroethylene in ambient air. Experiments were performed on substances which had low limits of detection with gas-liquid chromatography with electron capture detection (GLC/ECD) when examined substances were absorbed from ambient air on Tenax TA sorbent. Optimal gas chromatography parameters were established with a hardware-software complex based on «Crystal-5000» gas chromatographer and use of a column from IDBPX-VOL series, 60 m 0.32 mm1.8 ¡m, under the following temperatures: column, 50-230 "C; evaporator, 250 "C; detector, 250 "C.
The developed capillary gas chromatography procedure allows determining trichloroethylene in concentrations ranging from 0.000146 to 0.00146 mg/m3, and tetrachloroethylene, from 0.000081 to 0.00081 mg/m3 with inaccuracy not exceeding 25.0 %. We performed metrological assessment of the procedure and it allowed determining quality of analysis results for trichloroethylene and tetrachloroethylene; they were as follows: precision, 21.97 % and 14.3 %: repeatability, 4.22 % and 3.38 %; reproducibility, 5.66 % and 4.9 %. Limit of detection (LOD) for trichloroethylene and tetrachloroethylene was Cmin = 0.0000038 mg/dm3 and Cmin = 0.00000083 mg/dm3 accordingly. Limit of quantitative determination (LOQ) was Clim = 0.000013 mg/m3 for trichloroethylene, and Clim = 0.0000028 mg/m3 for tetrachloroethylene.
The developed procedure allowed detecting contents of the examined substances in ambient air near a construction site and a dry-cleaner's, trichloroethylene in a range from 0.00001 mg/m3 to 0.0009 mg/m3, tetrachloroethylene, from 0.000011 mg/m3 to 0.00039 mg/m3.
This unified high-sensitive and selective procedure is recommended for systemic control over potentially hazardous volatile organic compounds in ambient air as it allows providing objective and reliable hygienic assessment of chemical safety and quality of the environment and health risk assessment.
Key words: capillary gas chromatography, trichloroethylene, ECD, thermal sorption, LOD, LOQ, tetrachloroethylene, quantitative chemical analysis.
1. Yudina T.V., Fedorova N.E., Volkova V.N., Volchek S.I. Analiticheskie voprosy laboratornoi praktiki kontrolya pestitsidov [Analytical issues in laboratory practices applied to control pesticides]. Faktory riska i zdorov'e naseleniya v regionakh Rossii: nauch-nye Trudy FNTsG im. F.F. Erismana. Lipetsk, 2004, vol. 13, pp. 224-227 (in Russian).
2. Rakitskii V.N. Voprosy garmonizatsii metodicheskikh podkhodov v toksikologii [Issues related to harmonizing methodological approaches in toxicology]. Tezisy dokladov vtorogo s"ezda toksikologovRossii. Moscow, 2003, pp. 219-220 (in Russian).
3. Rakitskii V.N. Problems of contemporary hygiene. Gigiena i sanitariya, 2015, vol. 94, no. 4, pp. 4-7 (in Russian).
4. Rakhmanin Yu. A., Sinitsyna O.O. Status and actualization of tasks to improve the scientific-methodological and regulatory frameworks in the field of human ecology and environmental hygiene. Gigiena i sanitariya, 2013, vol. 92, no. 5, pp. 4-10 (in Russian).
5. Malysheva A.G, Rakhmanin Yu.A. Fiziko-khimicheskie metody kontrolya veshchestv v gigiene okruzhayushchei sredy [Physical and chemical methods for control over substances in environmental hygiene]. Sankt-Peterburg, NPO «Professional» Publ., 2012, 720 p. (in Russian).
© Ulanova T.S., Nurislamova T.V., Popova N.A., Mal'tseva O.A., 2020
Tatyana S. Ulanova - Doctor of Biological Sciences, Head of the Department for Chemical and Analytical Research Techniques (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (342) 233-10-37; ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9238-5598).
Tatyana V. Nurislamova - Doctor of Biological Sciences, Deputy Head of the Department for Chemical and Analytical Research Techniques (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (342) 233-10-37; ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2344-3037).
Nina A. Popova - Senior researcher at the Department for Chemical and Analytical Research Techniques (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (342) 233-10-37; ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9730-9092).
Olga A. Mal'tseva - Researcher at the Department for Chemical and Analytical Research Techniques (e-mail: [email protected]; tel.: +7 (342) 233-10-37; ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7664-3270).
References
6. Doherty R.E. A History of the Production and Use of Carbon Tetrachloride, Tetrachloroethylene, Trichloroethylene and 1,1,1-Trichloroethane in the United States: Part 2--Trichloroethylene and 1,1,1-Trichloroethane. Environmental Forensics, 2000, vol. 1, no. 2, pp. 83-93. DOI: 10.1006/enfo.2000.0011
7. Barton C. Tetrachloroethylene. Encyclopedia of Toxicology, 2014, no. 12, pp. 498-502. DOI: 10.1016/b978-0-12-386454-3.00436-x
8. Davydov M.I., Aksel' E.M. Zabolevaemost' zlokachestvennymi novoobrazovaniyami Rossii i stran SNG v 2006 g. [Morbidity with malignant neoplasms in Russian and CIS countries in 2006]. Vestnik RONTs im. N.N. Blokhina RAMN, 2007, vol. 18, no. 2, pp. 52-90 (in Russian).
9. Uilki Ch., Sammers Dzh., Daniels Ch. Polivinilkhlorid. In: G.E. Zaikova ed. Sankt-Peterburg, TsOP Professiya Publ., 2007, 800 p. (in Russian).
10. Karimov F.K. Pathochemistry of toxic effects of chlororganic and aromatic compounds. Meditsinskii vestnikBashkor-tostana, 2007, vol. 2, no. 6, pp. 76-80 (in Russian).
11. Boyer A.S. Trichloroethylene Inhibits Development of Embryonic Heart Valve Precursors in Vitro. Toxicological Sciences, 2000, vol. 53, no. 1, pp. 109-117. DOI: 10.1093/toxsci/53.1.109
12. Stewart R.D., Dodd H.C., Gay H.H., Erley D.S. Experimental Human Exposure to Trichloroethylene, Archives of Environmental Health. An International Journal, 2013, vol. 20, no. 1, pp. 64-71. DOI: 10.1080/00039896.1970.10665543
13. Drake V.J., Koprowski S.L., Hu N., Smith. M., Lough J. Cardiogenic effects of trichloroethylene and trichloroacetic acid following exposure during heart specification of avian development. Toxicological Sciences, 2006, vol. 94, no. 1, pp. 153-162. DOI: 10.1093/toxsci/kfl083
14. Pezzoli G., Cereda E. Exposure to pesticides or solvents and risk of Parkinson disease. Neurology, 2013, vol. 80, no. 22, pp. 2035-2041. DOI: 10.1212/WNL.0b013e318294b3c8
15. Schlichting L.M., Wright P.F.A., Stacey N.H. Effects of tetrachloroethylene on hepatic and splenic lymphocytoxic activities in rodents. Toxicol Ind Health, 1992, vol. 8, no. 5, pp. 255-266. DOI: 10.1016/0887-2333(94)90240-2
16. Peers A.M. Method 5: Determination of trichloroethylene and tetrachloroethylene in air. IARC Sci, 1985, no. 68, pp. 205-211.
17. Rasmussen R.A., Harsch D.E., Sweany P.H., Krasnec J.P., Cronn D.R. Determination of Atmospheric Halocarbons by A Temperature-Programmed Gas Chromatographic Freezeout Concentration Method. Journal of the Air Pollution Control Association, 1977, vol. 27, no. 6, pp. 579-581. DOI: 10.1080/00022470.1977.10470461
18. Begerow J., Jermann E., Keles T., Koch T., Dunemann L. Screening method for the determination of 28 volatile organic compounds in indoor and outdoor air at environmental concentrations using dual-column capillary gas chromatography with tandem electron-capture-flame ionization detection. J Chromatogr A, 1996, vol. 749, no. 1-2, pp. 181-191.
19. Karellas N., Chen Q. Real-Time Air Monitoring of Trichloroethylene and Tetrachloroethylene Using Mobile TAGA Mass Spectrometry. Journal of Environmental Protection, 2013, vol. 4, no. 8A, pp. 99-105. DOI: 10.4236/jep.2013.48A1012
20. Rudenko B.A., Zuev B.K., Nikiforov Yu.V., Naida O.O., Shoromov N.P. Chromatographic capillary columns of non-round cross sections. Zhurnal analiticheskoi khimii, 2005, vol. 60, no. 7, pp. 729-733 (in Russian).
Ulanova T.S., Nurislamova T.V., Popova N.A., Mal'tseva O.A. Working out a procedure for determining potentially hazardous volatile organic compounds (trichloroethylene and tetrachloroethylene) in ambient air. Health Risk Analysis, 2020, no. 4, pp. 113-120. DOI: 10.21668/health. risk/2020.4.13. eng
Получена: 09.09.2020
Принята: 10.12.2020
Опубликована: 30.12.2020
