Экспресс-определение хлорорганических пестицидов в воде методом экстракционного вымораживания в комбинации с газовой хроматографией

Введение. Контролю чистоты водных ресурсов уделяется особое внимание. Загрязнение водной среды хлорорганическими пестицидами (ХОП),
их метаболитами до сих пор остаётся серьёзной проблемой. Определение токсикантов в воде, особенно загрязнённой бытовыми, промышленными стоками, осложнено необходимостью дополнительной предварительной подготовки пробы к этапу физико-химического исследования.
Цель исследования – разработка быстрого метода определения ХОП с использованием инновационной технологии выделения органических соединений.
Материалы и методы. Объекты экспериментального изучения – модельные водные растворы ДДТ, ДДД, ДДЭ, ГХБ и изомеров ГХЦГ и реальные объекты. Определение токсикантов в питьевой, морской и канализационной бытовой воде вели методом экстракционного вымораживания (ЭВ)
в этоксиэтан в комбинации с газовой хроматографией.
Результаты. Изучена и подтверждена эффективность извлечения ХОП методом ЭВ из воды на этапе подготовки пробы к газохроматографическому исследованию. Получены результаты, подтверждающие точность и низкую погрешность определения токсикантов.
Ограничения исследования. Диапазон рН исследованных водных смесей составлял от 3,0 до 7,0. Предварительно установлено, что в щелочной среде происходит снижение концентрации ряда аналитов во времени, что требует дополнительного изучения.
Заключение. Создана методика с предварительным выделением аналитов экстракционным вымораживанием для последующего газохроматографического определения. Областью применения разработки является санитарно-гигиенический контроль качества воды. Метод обеспечивает определение ХОП в объёме пробы 10 мл на уровне ниже установленных ПДК с относительной погрешностью, не превышающей 20%. Пробоподготовка осуществляется в одну стадию при отрицательных температурах, что благоприятно для улучшения условий труда и техники безопасности, поскольку значительно уменьшается летучесть растворителей и компонентов исследуемого образца. Процедура проста, не предполагает дополнительных требований к квалификации оператора, обладает низкой стоимостью, расходом реактивов, материалов. Продолжительность этапа подготовки пробы не превышает 30 мин.

вода, питьевая, морская, сточная, контроль, ДДТ, ДДД, ДДЭ, ГХБ, изомеры ГХЦГ, экстракционное вымораживание, криоэкстрактор, хроматография

1. Кузьмин С.В., Добрева Н.И., Федорова Н.Е. Безопасность пищевой продукции, предназначенной для детей: остаточные количества пестицидов (Обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(9): 985–90. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-9-985-990 https://elibrary.ru/xthywo

2. Рахманин Ю.А., Онищенко Г.Г. Гигиеническая оценка питьевого водообеспечения населения Российской Федерации: проблемы и пути рационального их решения. Гигиена и санитария. 2022; 101(10): 1158–66. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-10-1158-1166 https://elibrary.ru/hkiarc

3. Ежегодник «Мониторинг пестицидов в объектах природной среды Российской Федерации в 2010 году». Обнинск: Тайфун; 2011.

4. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. М.: Химия; 1987.

5. Лаврик Е.П., Трухина Г.М., Кравченко А.Г., Высотин С.А., Высотина А.Т., Дмитриева Н.А. Санитарно-эпидемические особенности рекреационного водопользования Туапсинского района Краснодарского края. Гигиена и санитария. 2021; 100(9): 910–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-9-910-916 https://elibrary.ru/casufe

6. Koning S., Janssen H.G., Brinkman U.A.Th. Modern methods of sample preparation for GC analysis. Chromatographia. 2009; 69(1): 33–78. https://doi.org/10.1365/s10337-008-0937-3

7. Matkovich C.E., Christian G.E. Salting-out of acetone from water-basis of a new solvent extaction system. J. Anal. Chem. 1973; 45(11): 1915–21. https://doi.org/10.1021/ac60333a023

8. Dmitrienko S.G., Apyari V.V., Gorbunova M.V., Tolmacheva V.V., Zolotov Yu.A. Homogeneous liquid microextraction of organic compounds. J. Anal. Chem. 2020; 75(11): 1371–83. https://doi.org/10.1134/s1061934820110052

9. Dmitrienko S.G., Apyari V.V., Tolmacheva V.V., Gorbunova M.V. Liquid extraction of organic compounds into a drop. Review of reviews. J. Anal. Chem. 2021; 76(8): 907–19. https://doi.org/10.1134/s1061934821080049

10. Raynie D.E. Modern extraction techniques. J. Anal. Chem. 2010; 82(12): 4911–6. https://doi.org/10.1021/ac101223c

11. Ballesteros-Gomez A., Rubio S. Recent advances in environmental analysis. J. Anal. Chem. 2011; 83(12): 4579–613. https://doi.org/10.1021/ac200921j

12. Tsizin G.I. Development of methods of concentration of microcomponents in Russia (1991–2010). J. Anal. Chem. 2011; 66(11): 1020–8. https://doi.org/10.1134/s1061934811110141

13. Fedotov P.S., Malofeeva G.I., Savonina E.Yu., Spivakov B.Ya. Solid-phase extraction of organic substances: non-traditional methods and approaches. J. Anal. Chem. 2019; 74(3): 205–12. https://doi.org/10.1134/s1061934819030043

14. Клисенко М.А., Калинина А.А., Новикова К.Ф., Хохолькова Г.А. Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: Справочник. Том 1. М.: Колос; 1992: 11–25.

15. Руденко Б.А., ред. 100-лет хроматографии. М.: Наука; 2003.

16. Бехтерев В.Н. Способ извлечения органических веществ из водных сред экстракционным вымораживанием в поле центробежных сил. Патент РФ № 2564999; 2015.

17. Bekhterev V.N. A method of recovery of organic substances from aqueous media by freeze-out extraction under the action of centrifugal force. Patent EPO No. 3357873; 2019.

18. Bekhterev V.N. Extractive freezing-out with centrifugation is a new technology of sample preparation in chemical analysis using the example of organic bases. J. Anal. Chem. 2021; 76(9): 1106–10. https://doi.org/10.1134/s1061934821090021

19. Бехтерев В.Н. Экстракционное вымораживание карбоновых кислот из водного раствора в ацетонитрил в условиях действия поля центробежных сил. Сорбционные и хроматографические процессы. 2015; 15(5): 683–92. https://elibrary.ru/uqexub

20. Bekhterev V.N. Extractive freezing-out of caffeine from aqueous solutions under the action of a field of centrifugal forces. J. Anal. Chem. 2020; 75(9): 1103–7. https://doi.org/10.1134/s1061934820090051

21. Bekhterev V.N. Freeze-out extraction of monocarboxylic acids from water into acetonitrile under the action of centrifugal forces. Russian J. Physical Chem. A. 2016; 90(10): 2055–9. https://doi.org/10.1134/s0036024416100046

22. Bekhterev V.N. Express gas chromatographic determination of phenol and cresols in water by extractive freezing-out. J. Anal. Chem. 2023; 78(6): 776–82. https://doi.org/10.1134/s1061934823040056