СПОСОБ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕКСАХЛОРБЕНЗОЛА
GAS CHROMATOGRAPHY METHOD OF DETERMINING HEXACHLOROBENZENE

Использование синтетических пестицидов для борьбы с вредными организмами приводит к насыщению биосферы веществами, токсичными для человека, сельскохозяйственных животных, полезной флоры и фауны. Регулярное применение ядохимикатов способствует повышению устойчивости к химическим пестицидам популяций вредных насекомых и возбудителей заболеваний, что приводит к необходимости увеличения норм и кратности их применения для преодоления устойчивости вредных организмов к ядохимикатам. Эффективность защиты растений непрерывно снижается, возрастают остаточные количества пестицидов в сельскохозяйственной продукции, которые, попадая в организм человека, нарушают экологию питания и жизни человека. Изобретение относится к аналитической химии, экологии окружающей среды. Известны способы определения гексахлорбензола (ГХБ), которые отличаются длительностью анализа и использованием редких и дефицитных реагентов [1-4].
Цель изобретения - повышение степени извлечения ГХБ из почвы, сокращение продолжительности процесса экстракции, упрощение процесса газохроматографического определения. Цель достигается за счет использования экстракции пестицидов из анализируемой пробы органическими растворителями.
Определение ГХБ проводили методом газожидкостной хроматографии с использованием газового хроматографа “КристалЛюкс-4000М”, снабженного детектором по захвату электронов (ЭЗД), после его экстракции из почвы органическими растворителями. Количественное определение осуществляли методом абсолютной калибровки.
Для экстракции в качестве экстрагентов применяли гексан, ацетон, бензол. Работу проводили методом добавлено/обнаружено.
К навеске 10 г воздушно-сухой почвы в конической колбе на 100 мл добавляли 50 мл экстрагента и закрывали пробкой. Колбу встряхивали на аппарате для механического встряхивания (ЭКРОС, модель 6410 м) в течение 30 мин, затем центрифугировали 5 мин при 3000 об/мин для осаждения почвы. Чистый экстракт сливали в стакан на 50 мл и вводили в хроматограф 2 мкл раствора. Степень экстракции ГХБ из почвы в различных растворителях приведена в табл.1.
Таблица 1
Экстракция ГХБ из почвы органическими растворителями (50 мл)
растворитель
добавлено,
обнаружено,
степень экстракции,
мг/кг
мг/кг
%
гексан
0,01
0,007408
74,08
0,03
0,023328
77,76
бензол
0,01
0,007238
72,38
0,03
0,023238
77,46
ацетон
0,01
0,009567
95,67
0,03
0,028854
96,18
Данные табл.1 показывают, что ацетон имеет высокую степень экстракции по сравнению с гексаном и бензолом. Увеличение количества растворителя с 50 до 75 мл (табл.2) приводит к небольшому уменьшению степени извлечения ГХБ из почвы для всех трех экстрагентов, а вот уменьшением 50 до 25 мл резко снижает степень экстракции для гексана и бензола и, незначительно, для ацетона (табл.3). Поэтому объем экстрагента в 50 мл является оптимальным.
Таблица 2
Экстракция ГХБ из почвы органическими растворителями (75 мл)
растворитель
добавлено,
обнаружено,
степень экстракции,
мг/кг
мг/кг
%
гексан
0,01
0,007232
72,32
0,03
0,022854
76,18
бензол
0,01
0,007124
71,24
0,03
0,023064
76,88
ацетон
0,01
0,009491
94,91
0,03
0,028794
95,98
Таблица 3
Экстракция ГХБ из почвы органическими растворителями (25 мл)
растворитель
добавлено,
обнаружено,
степень экстракции,
мг/кг
мг/кг
%
гексан
0,01
0,005892
58,92
0,03
0,019617
65,39
бензол
0,01
0,004108
41,08
0,03
0,014265
47,55
ацетон
0,01
0,009443
94,43
0,03
0,028584
95,28
Для повышения эффективности извлечения ГХБ проводили экстракцию при предварительном термостатировании почвы с растворителем (при температуре на 5°, ниже температуры кипения растворителя) в течение 30 мин с последующим перемешиванием и центрифугированием. Результаты экстракции приведены в табл.4.
Таблица 4
Экстракция ГХБ из почвы органическими растворителями (50 мл, t)
растворитель
добавлено,
обнаружено,
степень экстракции,
мг/кг
мг/кг
%
гексан
0,01
0,008571
85,71
t=64°C
0,03
0,026930
89,77
бензол
0,01
0,008444
84,44
t=75°C
0,03
0,026660
88,87
ацетон
0,01
0,009681
96,81
t=51°C
0,03
0,029499
98,33
Из табл.4 следует, что гексан и бензол показывают приблизительно одинаковую полноту извлечения ГХБ из почвы, однако она является недостаточно высокой. Использование ацетона в качестве экстрагента обеспечивает высокую степень экстракции при предварительном термостатировании почвы с растворителем. Однако, при концентрации ГХБ в почве ниже уровня 0,01 мг/кг, резко снижается полнота извлечения для ацетона. Кроме того, недостатком при использовании ацетона является тот факт, что происходит зашкаливание детектора ЭЗД (4999,642 мв) и, таким образом, “смазывание” анализируемого пика, тем самым усложняется обработка хроматограммы.
Использование о-ксилола в качестве экстрагента устраняет эти недостатки. Во-первых, увеличился минимальный предел обнаружения (до 0,005 мг/кг), а во-вторых, анализируемый пик в хроматограмме является более четким, что упрощает его математическую обработку (фиг.1 и фиг.2). Также увеличилась степень экстракции по сравнению с ацетоном. Данные о экстракции ГХБ из почвы о-ксилолом приведены в табл.5.
Таблица 5
Экстракция ГХБ из почвы о-ксилолом
растворитель
добавлено,
обнаружено,
степень экстракции,
мг/кг
мг/кг
%
о-ксилол
0,01
0,007548
75,48
50 мл
0,03
0,024405
81,35
о-ксилол
0,01
0,008151
81,51
25 мл
0,03
0,02668
88,93
о-ксилол
0,005
0,004762
95,24
25 мл
0,01
0,009698
96,98
t=90°C
0,03
0,029628
98,76
0,05
0,048705
97,41
0,1
0,09736
97,36
Таким образом, при определении остаточных количеств ГХБ в почве можно рекомендовать следующее: к навеске 10 г воздушно-сухой почвы в конической колбе на 100 мл добавить 25 мл о-ксилола и закрыть пробкой. Колбу поместить на водяную баню (t=90°C) и выдержать в течение 30 мин, после чего перемешать на аппарате для встряхивания 30 мин (при комнатной температуре). Центрифугировать 5 мин при 3000 об/мин, экстракт слить в чистый стакан на 50 мл и ввести в хроматограф 2 мкл раствора.
Используя предложенную методику, можно отслеживать концентрации ГХБ в почве в 6 раз ниже уровня ПДК. Метрологическая характеристика метода представлена в табл.6.
Таблица 6
Метрологическая характеристика метода (p=0,95; n=20)
Анализируемый объект
Предел обнаружения, мг/кг
Диапазон определяемых концентраций, мг/кг
Среднее значение определения, %
Стандартное отклонение S (+/-), %
Доверительный интервал среднего результата (+/-), %
почва
0,005
0,005-0,1
97,15
0,7
97,15(+/-)1,4
Условия хроматографирования. Хроматограф газовый “Кристаллюкс-4000М”, снабженный ЭЗД.
Колонка капиллярная ZB-5 длиной 30 метров и внутренним диаметром 0,35 мм фирмы Phenomenex (США).
t (испарителя) = 230°C,
t (колонки) = 220°C,
t (детектора) = 250°C.
Рабочая колонка №1 (ЭЗД)
Расход газа (мл/мин):
сброс 1=25;
сброс 2=10;
поддув 2=30.
Давление 1: 0,71 атм, давление 2: 1 атм.
Параметр обработки - площадь.
Абсолютное время удерживания ГХБ - 4,84 мин; окно времени - 0,1 мин.
Источники информации
1. АС №1285366 A1, G01N 30/00.
2. АС №1727053 A1, G01N 30/06.
3. АС №1821736 A1, G01N 30/06.
4. АС №1539654, G01N 30/02.