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.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует заключения комитета по биомедицинской этике и иных документов.

Участие авторов:
Бехтерев В.Н. – концепция и дизайн исследования, планирование и проведение экспериментальных исследований, статистическая обработка массива результатов, анализ данных литературы, обсуждение результатов, написание и утверждение окончательного варианта текста статьи;
Мищенко И.В. – обсуждение результатов, редактирование, утверждение окончательного варианта текста;
Комарова Н.С. – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

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

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 18.03.2024 / Принята к печати: 09.04.2024 / Опубликована: 17.06.2024

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