Методические указания по определению хлорорганических пестицидов ("гамма"-изомера ГХЦГ, "альфа"-изомера ГХЦГ, гептахлора, альдрина, кельтана, ДДЭ, ДДД, ДДТ) при совместном присутствии в воде хроматографическими методами

Краткая характеристика препаратов. Альдрин - белое кристаллическое вещество. Растворимость при 20 °С в 100 мл растворителя (г): воде - 2·10, этиловом спирте - 9, ацетоне - 159, бензоле - 350, -гексане - 98, четыреххлористом углероде - 105. Стабилен к действию щелочей. Термически устойчив. Выпускается в форме 50%-ного смачивающегося порошка. Альдрин применяют за рубежом (в СССР применение запрещено) в качестве инсектицида для борьбы с саранчовыми и почвообитающими вредителями, а также с вредителями хлопчатника и в качестве протравителя семян.

-Изомер гексахлорциклогексана (линдан) - белое кристаллическое вещество без запаха. Растворимость при 20 °С в 100 мл растворителя (г): воде - 7·10, ацетоне - 43,5, бензоле - 28,9, этиловом спирте - 6,4, диэтиловом эфире - 20,8, петролейном эфире - 3,5. Стабилен к действию сильных кислот. Под действием щелочей превращается в трихлорбензол. Выпускается в форме смачивающегося порошка, концентрата эмульсии и гранулированного препарата. Линдан применяют в качестве инсектицида комплексного действия.

-Изомер гексахлорциклогексана - белое кристаллическое вещество, при 288 °С разлагается. Практически нерастворим в воде. Растворим в бензоле, хлороформе, этиловом спирте, этиловом эфире.

Гептахлор - белое кристаллическое вещество со слабым камфорным запахом. Практически нерастворим в воде. Хорошо растворим в бензоле, ксилоле, толуоле, этиловом спирте. Стабилен при воздействии влаги, света, высокой температуры. Выпускается в виде 25%-ного концентрата эмульсии. Применяют в качестве инсектицида при обработке семян.

Кельтан - бесцветное кристаллическое вещество. Практически нерастворим в воде. Растворим в бензоле, метиловом и этиловом спиртах, -гексане. В щелочной среде при нагревании разлагается. Устойчив к действию концентрированной серной кислоты. Выпускается в виде 20%-ного концентрата эмульсии и 18,5%-ного смачивающегося порошка. Применяют в качестве контактного акарицида.

ДДТ - белое кристаллическое вещество. Практически нерастворим в воде. Растворимость при 24 °С в 100 мл растворителя (г): ацетона - 40,3, бензола - 44, диэтилового эфира - 27,5, четыреххлористого углерода - 18, -гексана - 97, этилового спирта - 2,2. Стабилен в кислой среде, разрушается под действием щелочей.

ДДД - белое кристаллическое вещество без запаха. Практически нерастворим в воде, хорошо растворим в бензоле, ацетоне, метаноле, -гексане.

ДДЭ - белое кристаллическое вещество. Растворимость в воде 0,014 мг/100 мл. Хорошо растворим в ацетоне, -гексане, бензоле.

Характеристики препаратов приведены в таблице 1.     

Принцип метода. Метод основан на извлечении анализируемых соединений из воды -гексаном, очистке полученного экстракта концентрированной серной кислотой и определении с помощью последовательного сочетания ГЖХ и ТСХ. Сочетание хроматографических методов позволяет более надежно идентифицировать определяемые соединения в результате анализа аликвоты конечного экстракта пробы сначала с помощью ГЖХ, а затем ТСХ. Кроме того, для повышения надежности идентификации при определении с помощью ГЖХ используют анализ на двух неподвижных фазах различной полярности. Более точная идентификация при определении с помощью ТСХ достигается хроматографированием в системах подвижных растворителей: -гексан, гексан - ацетон (6:1), 1%-ный раствор ацетона в -гексане и при использовании различных проявляющих реагентов для обнаружения соединений на хроматограммах (нитрат серебра, -толуидин). Совпадение объемов удерживания и величин определяемых соединений с этими же показателями стандартных соединений позволяет повысить достоверность идентификации. Условия разделения при ГЖХ и при ТСХ позволяют провести раздельное определение восьми смешанных соединений в одной анализируемой пробе.

Для повышения представительности анализа и снижения пределов обнаружения (при определении хлорорганических пестицидов в подземных водах, водоемах рыбохозяйственного назначения и т.п.) анализируемые соединения концентрируют экстракционным извлечением из 5-10 л воды бензолом, находящимся в сополимере стирола с 2% дивинилбензола, помещенным в стеклянную колонку.

Метрологическая характеристика метода. Минимально детектируемые количества анализируемых соединений с помощью ГЖХ составляют: -изомер ГХЦГ, -изомер ГХЦГ, гептахлор, альдрин - 0,1 нг, кельтан, 4,4'-ДДТ, 4,4'-ДДД, 4,4'-ДДЭ - 0,02 нг. Линейный динамический диапазон детектирования находится в пределах 0,01-1,7 нг.

Минимально определяемые количества анализируемых соединений на пластинках с оксидом алюминия - 0,5-1,0 мкг, на пластинках "Силуфол" - 0,2-0,5 мкг. Прочие метрологические параметры метода приведены в таблице 2.

Реактивы и растворы. Ацетон ч.д.а. Аммиак водный ч.д.а. Оксид алюминия для хроматографии II степени активности ч. Азот особой чистоты. Сульфат кальция ч.д.а. Кислота серная ч. Сульфат натрия безводный ч. -Гексан ч. Пластинки для ТСХ "Силуфол" УФ. Силикагель ЛС 5/40 м для ТСХ с 13% гипса. Сополимер стирола с 2% дивинилбензола, размер гранул 0,5-1 мм (-) (промежуточный продукт при производстве ионообменных сорбентов).

Для отмывки сополимера от мономеров, не вошедших в реакцию сополимеризации, 20 г сополимера помещают в делительную воронку на 250 мл, заливают бензолом и оставляют на 2 ч, периодически встряхивая. Затем бензол сливают и заливают сополимер новой порцией растворителя. Отмывку продолжают до тех пор, пока в остатке после упаривания слитого бензола не появится характерный запах мономеров.

Кислота хлороводородная ч., водный раствор (1:1). Кислота азотная ч., водный раствор (1:1). Хроматон N (0,16-0,20 мм), промытый кислотой и силанизированный DMCS с 5% SE-30. Хромосорб W (80-100 меш), промытый кислотой и силанизированный DMCS с 3% OV-17. Нитрат серебра х.ч. 2-Феноксиэтанол х.ч. -Толуидин ч. Этиловый спирт 96%-ный. Пероксид водорода х.ч. (30%-ный водный раствор). Проявляющие реагенты N 1-3. Стандартные растворы пестицидов.

Приборы и посуда. Ротационный испаритель любого типа. Воронки делительные вместимостью 100 и 500 мл. Колбы мерные на 10; 50 и 100 мл. Пипетки вместимостью 1; 5 и 10 мл. Фильтры бумажные. Сито капроновое 100 меш (1600 отверстий на 1 см). Пластинки стеклянные размером 9х12 или 12х18 см. Пульверизатор стеклянный для обработки пластинок. Камера для опрыскивания пластинок. Камера хроматографическая. Шкаф сушильный. Газовый хроматограф с ДЭЗ ("Цвет-106" и др.). Водяная баня. Электроплитка. Аппарат для измельчения силикагеля любой марки. Стеклянный лабораторный холодильник. Вакуумный водоструйный стеклянный насос. Источник УФ-света. Аппарат для встряхивания любого типа.

Подготовка к определению. Приготовление проявляющих реагентов. N 1: 0,5 г нитрата серебра помещают в мерную колбу на 100 мл, приливают 5 мл дистиллированной воды, 7 мл аммиака и доводят до метки ацетоном. В готовый раствор можно добавить 0,2 мл пероксида водорода. Раствор следует хранить в колбе с притертой пробкой в темном месте. Годен для использования в течение трех дней. Для обнаружения определяемых соединений на пластинке размером 9х12 см расходуется 8-10 мл раствора.

N 2: 0,25 г нитрата серебра помещают в мерную колбу на 100 мл, приливают 2,5 мл дистиллированной воды, 5 мл 2-феноксиэтанола, доводят до метки ацетоном и добавляют 3 капли 30%-ного раствора пероксида водорода.

N 3: 0,5 г -толуидина помещают в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки этиловым спиртом.

Приготовление стандартных растворов. 10 мг соответствующего пестицида (х.ч. изомера ГХЦГ, гептахлор, кельтан, ДДТ, ДДД, ДДЭ) помещают в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки -гексаном. Хранят в склянках с притертыми пробками в холодильнике.

Приготовление пластинок для ТСХ с тонким слоем оксида алюминия. Смешивают 50 г просеянного через сито 100 меш оксида алюминия, 5 г сульфата кальция и 75 мл дистиллированной воды. Смесь размешивают в фарфоровой ступке или аппарате для встряхивания в течение 15 мин. Около 10 г сорбционной массы наливают на стеклянную пластинку размером 9х12 см или около 20 г на пластинку размером 13х18 см, покачивая, равномерно распределяют по поверхности. Сушат в горизонтальном положении при комнатной температуре в течение 18-20 ч или 20 мин при комнатной температуре, а затем 45 мин в сушильном шкафу при 110 °С. Хранят в эксикаторе.

Приготовление пластинок с тонким слоем силикагеля. Силикагель КСК (35 г), просеянный через сито 100 меш, смешивают с 2 г сульфата кальция и 90 мл дистиллированной воды в фарфоровой ступке или на аппарате для встряхивания в течение 15 мин. Наносят сорбционную массу на пластинку. Порция сорбционной массы рассчитана на 10 пластинок. Пластинки сушат при комнатной температуре 12 ч, затем активируют в сушильном шкафу при 110 °С в течение 30 мин. Хранят в эксикаторе.

Если пластинки с тонким слоем силикагеля КСК темнеют после облучения УФ-светом, силикагель перед измельчением следует очистить от примесей. Для этого его заливают на 18-20 ч водным раствором хлороводородной кислоты (1:1), затем кислоту сливают, промывают силикагель водой до нейтральной реакции промывных вод, заливают водным раствором азотной кислоты (1:1) и 2-3 ч кипятят в круглодонной колбе. Кислоту сливают, промывают силикагель водой до нейтральной реакции промывных вод, сушат в сушильном шкафу 4-6 ч при 130 °С, измельчают и просеивают через сито 100 меш.

При использовании для приготовления пластинок силикагеля ЛС 14 г этого вещества смешивают с 38 мл дистиллированной воды. На одну пластинку наносят 5-7 г сорбционной массы.

При использовании пластинок "Силуфол" их предварительно промывают аммиаком, помещая в хроматографическую камеру, на дно которой налит аммиак. После подъема фронта растворителя до конца пластинки ее вынимают из камеры и сушат в вытяжном шкафу до исчезновения запаха аммиака. Непосредственно перед использованием пластинку активируют в сушильном шкафу при 65 °С в течение 4 мин.

Ход анализа. Пробу воды (250 мл) помещают в делительную воронку и извлекают ХОП тремя порциями -гексана (по 30 мл). Продолжительность одной операции экстрагирования 3 мин. К объединенному гексановому экстракту приливают 10 мл серной кислоты, насыщенной безводным сульфатом натрия, и осторожно встряхивают несколько раз. Кислотный слой отбрасывают. Обработку гексанового слоя кислотой повторяют до тех пор, пока кислота не станет бесцветной. Очищенный гексановый экстракт промывают несколькими порциями дистиллированной воды (около 10 мл) до нейтральной реакции промывных вод, сушат безводным сульфатом натрия (10-15 г) и удаляют растворитель на ротационном испарителе до объема 0,3-0,5 мл, а затем досуха на воздухе. Сухой остаток растворяют в 1 мл -гексана и вводят в хроматограф 3-5 мкл.

При необходимости определения концентраций пестицидов менее 0,01-1,0 мкг/л пробу воды (5-10 л) пропускают со скоростью 80-100 мл/мин через колонку, подготовленную следующим образом. Сополимер стирола (20 г) с 2% дивинилбензола, предварительно отмытого бензолом от продуктов, не вошедших в реакцию сополимеризации, и набухшего в бензоле, переносят с водой в стеклянную колонку (длина 40 см, внутренний диаметр 2,15 см) с краном на конце. Для набухания сополимер помещают в делительную воронку на 250 мл и заливают большим объемом бензола на 1,5-2 ч. Высота слоя сополимера в колонке 21 см, количество бензола, связанное сополимером, 44-46 мл. Сверху и снизу слой сополимера ограничивают тампонами из стекловаты. После пропускания воды оставшуюся в колонке воду отсасывают вакуумным водоструйным насосом, затем колонку на 40-60 мин заливают чистым бензолом и элюируют пестициды 100 мл бензола со скоростью 2 мл/мин. С полученным бензольным элюатом поступают так же, как описано в предыдущем абзаце.

Условия хроматографирования. Хроматограф "Цвет-106" с ДЭЗ. Стеклянная спиральная колонка (длина 1 м, внутренний диаметр 3 мм), заполненная хроматоном N-AW-DMCS (0,16-0,20 мм), с 5% SE-30 (или хромосорбом W-AW-DMCS) (100-120 меш) с 3% OV-17. Скорость прохождения газа-носителя (азот особой чистоты) через колонку 60 мл/мин, скорость поддувочного газа (азот особой чистоты) 150 мл/мин. Температуры термостата колонок, детектора и испарителя 190; 230; 210 °С соответственно. Шкала электрометра 20·10 А. Скорость диаграммной ленты потенциометра 240 мм/ч. Параметры удерживания ХОП приведены в таблице 3. Количественное определение анализируемых соединений проводят по методу абсолютной калибровки из двух параллельных определений.

Обработка результатов анализа. Содержание ХОП в пробе (, мг/л) при определении методом ГЖХ рассчитывают по формуле

,

где - содержание в стандарте соответствующего препарата, введенного в хроматограф, нг; и - высоты пиков препаратов на хроматограммах стандартного раствора и пробы соответственно, мм; - объем экстракта пробы, введенный в хроматограф, мкл; - общий объем экстракта пробы, мл; - объем пробы, мл; - степень определения, найденная предварительно, %.

Оценку содержания хлорорганических пестицидов в пробе при определении методом ТСХ проводят, сравнивая размер пятен и интенсивность их окраски со стандартами. Количественное определение может быть проведено с использованием денситометра БИАН-170.

Содержание ХОП в пробе (, мг/л) рассчитывают по формуле

,

где - содержание препарата, найденное путем сравнения со стандартом или посредством денситометрирования, мкг; - объем анализируемой пробы, мл; - степень определения, найденная предварительно, %.

Требования безопасности. Соблюдают обычные правила безопасности, необходимые при работе с органическими растворителями, кислотами и щелочами.