medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2025-104-4-510-517uyfzmsmedlit-4833Research ArticleМЕТОДЫ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙMETHODS OF HYGIENIC AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONSМетодическое обеспечение контроля техногенного загрязнения питьевой воды бензолом и этилбензоломMethodological support for monitoring technogenic pollution of drinking water with benzene and ethylbenzenehttps://orcid.org/0000-0002-2344-3037НурисламоваТатьяна ВалентиновнаNurislamovaTatyana V.

Доктор биол. наук, зав. отделом химико-аналитических методов исследований ФБУН «ФНЦ МПТ и УРЗН», 614045, Пермь, Россия

e-mail: nurtat@fcrisk.ru

Doctor of Biological Sciences, Head of Laboratory of Gas Chromatography Methods of the Department of Chemical and Analytical Research Methods, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: nurtat@fcrisk.ru

nurtat@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9730-9092ПоповаНина АнатольевнаPopovaNina A.

Ст. науч. сотр. лаб. методов газовой хроматографии отд. химико-аналитических методов исследований ФБУН «ФНЦ МПТ и УРЗН», 614045, Пермь, Россия

e-mail: popova@fcrisk.ru

Senior Researcher at the Laboratory of Gas Chromatography Methods, Department of Chemical and Analytical Research Methods, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: popova@fcrisk.ru

popova@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7664-3270МальцеваОльга АндреевнаMaltsevaOlga A.

Канд. биол. наук, науч. сотр. лаб. методов газовой хроматографии ФБУН «ФНЦ МПТ и УРЗН», 614045, Пермь, Россия

e-mail: malceva@fcrisk.ru

PhD, Researcher at the Laboratory of Gas Chromatography Methods, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: malceva@fcrisk.ru

malceva@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5669-1689ЧинькоТатьяна ВикторовнаChinkoTatiana V.

Мл. науч. сотр. лаб. методов газовой хроматографии отд. химико-аналитических методов исследований ФБУН «ФНЦ МПТ и УРЗН», 614045, Пермь, Россия

e-mail: chinko@fcrisk.ru

Junior Researcher at the Laboratory of Gas Chromatography Methods, Department of Chemical and Analytical Research Methods, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: chinko@fcrisk.ru

chinko@fcrisk.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровья населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management TechnologiesRussian Federation2025300420251044510517Copyright © Нурисламова Т.В., Попова Н.А., Мальцева О.А., Чинько Т.В., 20252025Нурисламова Т.В., Попова Н.А., Мальцева О.А., Чинько Т.В.Nurislamova T.V., Popova N.A., Maltseva O.A., Chinko T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/4833Введение

Введение. Обеспечение населения чистой питьевой водой нормативного качества, доступности водопользования и его безопасности для населения относится к приоритетам социальной политики России как основа здоровья и благополучия человека.

Цель работы – разработка, оптимизация и валидация высокочувствительной хромато-масс-спектрометрической методики количественного определения потенциально опасных соединений (бензол, этилбензол) для контроля техногенного загрязнения питьевой воды.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследования выполняли с помощью газового хроматографа серии «Хроматэк-Кристалл» с масс-селективным детектором. Для построения градуировочной характеристики бензола и этилбензола использовали стандартный раствор (для бензола 0,0088 мкг/см3, для этилбензола 0,0087 мкг/см3), реактивами служили метанол, сульфат натрия.

Результаты

Результаты. Эффективное разделение бензола и этилбензола стандартного образца установлено на капиллярной колонке ZB-624 для газовой хроматографии. Для обеспечения наиболее полного извлечения бензола и этилбензола из образцов воды экспериментально обоснованы параметры анализа равновесной паровой фазы. Изучено влияние температуры и времени установления межфазового равновесия на чувствительность парофазного анализа. Высокой полноты извлечения бензола и этилбензола из образцов воды (97,7–100%) достигали при следующих параметрах метода анализа равновесной паровой фазы: температура нагрева пробы в ДРП плюс 80 °C, время установления межфазового равновесия 20–30 мин, использование сульфата натрия в количестве 2 г. Метрологическая оценка методики выполнена в соответствии с требованиями ОФС.1.1.0012.15 Валидация аналитических методик.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. В данных исследованиях отсутствуют ограничения.

Заключение

Заключение. Разработанная хромато-масс-спектрометрическая методика для контроля техногенного загрязнения питьевой воды моноциклическими ароматическими углеводородами (бензол и этилбензол) позволила расширить диапазон измеряемых концентраций (с 0,0005 до 0,1 мг/дм3).

Участие авторов

Участие авторов: Нурисламова Т.В. – концепция, научное консультирование, актуальность, заключение; Попова Н.А. – материалы и методы, результаты; Мальцева О.А. – актуальность, результаты, обсуждение, заключение; Чинько Т.В. – материалы и методы, результаты. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 07.02.2025 / Поступила после доработки: 28.03.2025 / Принята к печати: 08.04.2025 / Опубликована: 30.04.2025

Introduction

Introduction. Provision of the country population with qualitative drinking water, safety and availability of water resources for all section of the population are among top priorities of social policy and a solid ground for people’s welfare and health.

The aim of this study

The aim of this study. To develop, optimize, and validate a high-sensitive chromato-mass-spectrometry method for quantification of potentially hazardous chemicals (benzene and ethylbenzene) to be used within activities aimed at control of human-induced contamination in drinking water.

Materials and methods

Materials and methods. The study was accomplished with using a gas chromatographer of Chromatek-Kristall series with mass selection detector. A standard solution (for benzene 0.0088 µg/cm3 and ethylbenzene 0.0087 µg/cm3) was used to create calibration characteristics of benzene and ethylbenzene; methanol and sodium sulfate were used as reagents.

Results

Results. Effective division of benzene and ethylbenzene in the standard sample was achieved at the capillary column ZB-624 for gas chromatography.

To fully extract benzene and ethylbenzene from water samples, we tested parameters of a method which could be used to prepare analysis of the equilibrium vapour phase. We investigated influence of temperature and time required for achieving inter-phase equilibrium of benzene and ethylbenzene form a water sample on sensitivity of vapour phase analysis. Highly effective extraction of benzene and ethylbenzene form water samples (97.7–100% respectively) was achieved by using the method for equilibrium vapour phase analysis: sample heating temperature in the vapour feeder is 80 °C; the time required to reach inter-phase equilibrium is 20–30 minutes and 2 grams of sodium sulfate were used in the process.

Metrological assessment of the method was carried out in accordance with the requirements of OFS.1.1.0012.15 Validation of analytical methods.

Limitations

Limitations. There are no limitations in these studies.

Conclusion

Conclusion. The developed chromatograph mass spectrometric method for monitoring technogenic pollution of drinking water with monocyclic aromatic hydrocarbons (benzene and ethylbenzene) made it possible to expand the range of measured concentrations (from 0.0005 to 0.1 mg/dm3).

Contribution

Contribution: Nurislamova Т.В. – study concept, research advice, relevance and conclusions; Popova N.А. – data collection and analysis, writing the section ‘results’; Maltseva О.А. – relevance writing the sections ‘results and discussion’, ‘conclusion’; Chinko Т.V. – data collection and analysis, writing the section ‘results’. All authors bear full responsibility for the integrity of all parts of the manuscript and approval of its final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received

Received: February 07, 2025 / Revised: March 28, 2025 / Accepted: April 8, 2025 / Published: April 30, 2025

бензолэтилбензолпитьевая водамасс-селективный детекторпарофазная газовая хроматографияbenzeneethylbenzenedrinking watermass selection detectorvapor-phase chromatographyReferencesГостева С.Р., Провадкин Г.Г. Сохранение здоровья нации как важнейший фактор национальной безопасности России. Социальная политика и социология. 2010; (9): 14–37. https://elibrary.ru/ojoxypGosteva S.R., Provadkin G.G. Preserving the health of the nation as the most important factor in Russia’s national security. Sotsial’naya politika i sotsiologiya. 2010; (9): 14–37. https://elibrary.ru/ojoxyp (in Russian)Зайцева Н.В., Сбоев А.С., Клейн С.В., Вековшинина С.А. Качество питьевой воды: факторы риска для здоровья населения и эффективность контрольно-надзорной деятельности Роспотребнадзора. Анализ риска здоровью. 2019; (2): 44–53. https://doi.org/10.21668/health.risk/2019.2.05 https://elibrary.ru/ebsbcsZaitseva N.V., Sboev A.S., Kleyn S.V., Vekovshinina S.A. Drinking water quality: health risk factors and efficiency of control and surveillance activities by Rospotrebnadzor. Health Risk Analysis. 2019; (2): 44–55. https://doi.org/10.21668/health.risk/2019.2.05.eng https://elibrary.ru/sqdkxnВалеев Т.К., Рахманин Ю.А., Сулейманов Р.А., Малышева А.Г., Бакиров А.Б., Рахматуллин Н.Р. и др. Опыт эколого-гигиенической оценки загрязнения водных объектов на территориях размещения предприятий нефтеперерабатывающих и нефтехимических комплексов. Гигиена и санитария. 2020; 99(9): 886–93. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-9-886-893 https://elibrary.ru/vrzzalValeev T.K., Rakhmanin Yu.A., Suleimanov R.A., Malysheva A.G., Bakirov A.B., Rakhmatullin N.R., et al. Experience on the environmental and hygienic assessment of water pollution in the territories referred to oil refining and petrochemical complexes. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2020; 99(9): 886–93. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-9-886-893 https://elibrary.ru/vrzzal (in Russian)Smith M.T. Advances in understanding benzene health effects and susceptibility. Annu. Rev. Public Health. 2010; 31: 133–48. https://doi.org/10.1146/annurev.publhealth.012809.103646Smith M.T. Advances in understanding benzene health effects and susceptibility. Annu. Rev. Public Health. 2010; 31: 133–48. https://doi.org/10.1146/annurev.publhealth.012809.103646Methoden der Organischen Chemie (Houben-Weyl); 2001. Available at: https://thieme-connect.de/products/ebooks/lookinside/10.1055/b-0035-113681Methoden der Organischen Chemie (Houben-Weyl); 2001. Available at: https://thieme-connect.de/products/ebooks/lookinside/10.1055/b-0035-113681EPA United States Environmental Protection Agency Toxic and Priority Pollutants Under the Clean Water Act; 2015. Available at: https://epa.gov/eg/toxic-and-priority-pollutants-under-clean-water-actEPA United States Environmental Protection Agency Toxic and Priority Pollutants Under the Clean Water Act; 2015. Available at: https://epa.gov/eg/toxic-and-priority-pollutants-under-clean-water-actEPA. Priority Pollutant List; 2014. Available at: https://epa.gov/sites/default/files/2015-09/documents/priority-pollutant-list-epa.pdfEPA. Priority Pollutant List; 2014. Available at: https://epa.gov/sites/default/files/2015-09/documents/priority-pollutant-list-epa.pdfРахманин Ю.А., Малышева А.Г. Концепция развития государственной системы химико-аналитического мониторинга окружающей среды. Гигиена и санитария. 2013; 92(6): 4–9. https://elibrary.ru/ruhbtpRakhmanin Yu.A., Malysheva A.G. The concept of the development of the state of chemical-analytical environmental monitoring. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2013; 92(6): 4–9. https://elibrary.ru/ruhbtp (in Russian)Сотников Е.Е., Загайнов В.Ф., Михайлова Р.И., Милочкин Д.А., Рыжова И.Н., Корнилов И.О. Парофазный анализ летучих органических соединений в питьевой воде методом газовой хроматографии. Гигиена и санитария. 2014; 93(2): 92–6. https://elibrary.ru/sbkjlzSotnikov E.E., Zagaynov V.F., Mikhaylova R.I., Milochkin D.A., Ryzhova I.N., Kornilov I.O. Headspace analysis of volatile organic compounds (VOC) in drinking water by the method of gas chromatography. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2014; 93(2): 92–6. https://elibrary.ru/sbkjlz (in Russian)Сотников Е.Е., Московкин А.С. Определение хлорпикрина в питьевой воде методом статического парофазного анализа. Журнал аналитической химии. 2005; 60(2): 171–3. https://elibrary.ru/hrysytSotnikov E.E., Moskovkin A.S. Determination of chloropicrin in drinking water using static headspace gas-chromatographic analysis. Zhurnal analiticheskoi khimii. 2005; 60(2): 171–3. https://elibrary.ru/hrysyt (in Russian)Przyjazny A., Kokosa J.M. Analytical characteristics of the determination of benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes in water by headspace solvent microextraction. J. Chromatogr. A. 2002; 977(2): 143–53. https://doi.org/10.1016/s0021-9673(02)01422-xPrzyjazny A., Kokosa J.M. Analytical characteristics of the determination of benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes in water by headspace solvent microextraction. J. Chromatogr. A. 2002; 977(2): 143–53. https://doi.org/10.1016/s0021-9673(02)01422-xМалышева А.Г., Топорова И.Н. Газохроматографическое определение толуола и этилбензола в воде. Гигиена и санитария. 1998; (5): 73–5. https://elibrary.ru/vzzxufMalysheva A.G., Toporova I.N. Gas chromatographic determination of toluene and ethylbenzene in water. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 1998; (5): 73–5. https://elibrary.ru/vzzxuf (in Russian)Gerbino T.C., Castello G., D’Amato G. Gas chromatographic identification of halogenated hydrocarbons by using the correlation between their retention and boiling points. J. Chromatogr. A. 1992; 609(1–2): 289–96. https://doi.org/10.1016/0021-9673(92)80172-QGerbino T.C., Castello G., D’Amato G. Gas chromatographic identification of halogenated hydrocarbons by using the correlation between their retention and boiling points. J. Chromatogr. A. 1992; 609(1–2): 289–96. https://doi.org/10.1016/0021-9673(92)80172-QВиттенберг А.Г. Статический парофазный газохроматографический анализ. Физико-химические основы и области применения. Российский химический журнал. 2003; 47(1): 7–22.Wittenberg A.G. Static vapor-phase gas chromatographic analysis. Physico-chemical fundamentals and areas of application. Rossiiskii khimicheskii zhurnal. 2003; 47(1): 7–22. (in Russian)Zwiener C., Kronberg L. Determination of the strong mutagen 3-chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone (MX) and its analogues by GC-ITD-MS-MS. Fresenius J. Anal. Chem. 2001; 371(5): 591–7. doi: 10.1007/s002160100979Zwiener C., Kronberg L. Determination of the strong mutagen 3-chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone (MX) and its analogues by GC-ITD-MS-MS. Fresenius J. Anal. Chem. 2001; 371(5): 591–7. doi: 10.1007/s002160100979Fang C., Xiong Y., Liang Q., Li Y., Peng P. Optimization of head-space single-drop microextraction technique for extraction of light hydrocarbons (C6–C12) and its potential applications. Org. Geochem. 2011; 42(4): 316–22. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2011.01.009Fang C., Xiong Y., Liang Q., Li Y., Peng P. Optimization of head-space single-drop microextraction technique for extraction of light hydrocarbons (C6–C12) and its potential applications. Org. Geochem. 2011; 42(4): 316–22. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2011.01.009Журба О.М., Шаяхметов С.Ф., Алексеенко А.Н. Химико-аналитические подходы определения содержания хлоруглеводородов и их метаболитов в биосредах. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; (2–1): 118–23. https://elibrary.ru/pcjmgfZhurba O.M., Shayakhmetov S.F., Alexeyenko A.N. Chemical analytical approaches of determination of content of chlorohydrocarbons and their metabolites in biological matrixes. Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiiskoi akademii meditsinskikh nauk. 2012; (2–1): 118–23. https://elibrary.ru/pcjmgf (in Russian)Лещев С.М., Михнюк О.Н., Немкевич А.В., Фурс С.Ф. Экстракция органических неэлектролитов н-гексаном из водных растворов гидрофосфата и ацетата калия. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2019; 55(2): 149–55. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-2-149-155 https://elibrary.ru/aozshbLeshchev S.M., Mikhniuk O.N., Nemkevich A.V., Furs S.F. Extraction of organic non-electrolytes with n-hexane from aqueous solutions of dipotassium phosphate and potassium acetate. Izvestiya Natsional’noi akademii nauk Belarusi. Seriya khimicheskikh nauk. 2019; 55(2): 149–55. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-2-149-155 https://elibrary.ru/aozshb (in Russian)Хомутова Е.Г., Колотилина Е.Ю. Метрология химического анализа: методические указания по выполнению лабораторных работ. М.; 2021.Khomutova E.G., Kolotilina E.Yu. Metrology of Chemical Analysis: Guidelines for Performing Laboratory Work [Metrologiya khimicheskogo analiza: metodicheskie ukazaniya po vypolneniyu laboratornykh rabot]. Moscow; 2021. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.