Полициклические ароматические углеводороды - проведение контроля окружающей среды

С точки зрения разделительного потенциала наиболее выгодно использование метода капиллярной газовой хроматографии. Количество соединений, которое теоретически может быть разделено в единицу времени в капиллярной газовой хроматографии в 5, а может быть и в 10 раз больше, чем с использованием ВЭЖХ. Это не означает однозначного преимущества анализа методом ГХ над ВЭЖХ так, например, разделение т

аких пар соединений как бензо/б/флуорантрен-бензо/к/флуорантрен, а также (1.2.3-с.д)пирен-дибензо(а,х)антрацен легче осуществляются методом ВЭЖХ, нежели капиллярной ГХ.

Количество вещества, вводимого в детектор МС или ФДЛ и дающее возможность получения спектров, должно быть как правило, в 5 .10 раз выше уровня обнаружения детектора. Спектры получаемые для проб природных объектов могут быть дополнительно деформированы в зависимости от количества и состава сопутствующих субстанций.

Масс-спектры ПАУ с данной массой молекулы мало характеристичны. На рис. 1, представлены масс-спектры трех соединений с массой молекулы 252: бензо/б/флуорантена, бензо/к/флуорантена, а также бензо/а/пирена. Спектры практически идентичны несмотря на то, что соединения принципиально отличаются строением. Идентификация отдельных ПАУ в технике ГХ-МС требует соответствия масс-спектра и времени выхода. Попытка однозначной идентификации соединений, опирающаяся только на масс-спектры, может оказаться ошибочной. В то же время оптические спектры поглощения представленных соединений имеют существенные различия. По-видимому "незначительная" разница в расположении одного кольца наблюдаемая между бензо/б/флуорантеном и бензо/к/флуорантеном сильно влияет на вид спектра поглощения (рис. 2).

Предел обнаружения того или иного соединения в растворе зависит от объема пробы, который может быть введен в систему. В случае стандартных систем ГХ-МС с дозаторами типа сплит-сплитнесс, объем вводимой пробы не превышает 1 .2 мкл., в то время как для систем ВЭЖХ количество вводимой пробы составляет от 10 до 20 мкл - отсюда становится понятной разница определительной способности в растворе, а также в степени концентрирования необходимого для определения, например, минимального количества на уровне 1 ppt. Уровень обнаружения системы ГХ-МС может быть повышен за счет управления величиной вводимой пробы при использовании дозаторов делающих возможным ввод пробы с объемом в несколько десятков микролитров например, дозаторов типа PTV.

Неочищенные экстракты ПАУ из природных проб и фракции, содержащие ПАУ после очистки методом колоночной жидкостной хроматографии, как правило, растворяются в известном количестве полярных растворителей например, в метиленхлориде. При использовании техники ВЭЖХ с обращенной фазой, когда проба вводится в полярном растворителе (метанол, ацетонитрил, THF) как правило, конечной является так называемая операция смены растворителя, которая может быть основным источником ошибки. Этих проблем нет в случае газовой хроматографии. Полициклические ароматические соединения являются термически неустойчивыми соединениями и результат их разделения в системах ГХ не всегда адекватен исходному состоянию. В исследованных пробах могут сопутствовать как соединения термически лабильные, так и термически разлагающиеся при повышенной температуре. В случае разложения, протекающего в дозаторе и колонке, могут возникать иные соединения, регистрирующиеся в анализах. В крайних случаях дело может доходить до полного искажения хроматограммы. Эта проблема является главной в газовой хроматографии, где температура дозатора и колонки доходит до 300-350 оС.

Последовательные этапы анализа, а именно экстракция, очистка, концентрирование проб сопровождаются ошибками, влияющими на конечный результат количественных определений. Особенно важный этап - экстракция аналита из матрицы. Изменчивость состава почв, аэрозолей или осадков затрудняет установление однозначных условий экстракции ПАУ этого типа проб и установление однозначного выхода экстракции. Контроль этапа экстракции и других аналитических этапов проводится методом добавок внутреннего стандарта. внутренним стандартом может быть определяемая субстанция либо иная с подобными свойствами.

В случае добавки известного количества определяемой субстанции появляется проблема идентичности отбора и определения нескольких проб при одновременной обработке, состоящая в том, что состав одинаково отобранных и обработанных проб будет адекватен. Во многих случаях выполнение этого постулата невозможно.

Дополнение в качестве эталонной субстанции иной, нежели определяемая требует, чтобы в пробе не присутствовали вещества с тем же временем выхода, что и внутренний стандарт. Для проб сложного состава, как например, почва, сточные воды, промвыбросы выполнение этого условия может быть затруднено, исключая добавки с использованием изотопных образцов. Для однозначного определения изотопного состава добавленного образца желательно одновременное использование масс-спектрометрии.

Все представленные выше методы имеют свои достоинства и недостатки, которые надлежит досконально обдумать перед принятием решения, например о приобретении данной системы, и применении ее для определенного круга исследований.

Принимая во внимание возможности разделения, однозначность качественного анализа, возможность контроля аналитического процесса через соотношение внешнего изотопного спектра, оптимальной техникой для исследования ПАУ будет капиллярная газовая хроматография, сопряженная с масс-спектрометром.

ВЭЖХ с детектором, регистрирующим спектры в УФ и видимой части спектра делает возможным идентификацию исследуемого соединения. Однако вообще-то возможности разделения и идентификации этой аппаратуры значительно ниже, чем у ГХ-МС.

Идентификация ПАУ, основанная только на совпадении времени выхода может быть ошибочной. Таким образом, использование даже очень селективного флуориметрического детектора может приводить к получению неоднозначных результатов.

Использование техники ГХ-ПИД может допускаться только для количественного анализа проб с хорошо известным составом (предварительно установленным при помощи других методов анализа). В сомнительных случаях результаты анализов (ГХ-ПИД) могут быть сравнительно легко оспорены.

Выделение полициклических ароматических углеводородов из образцов почв

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) представляют собой высокомолекулярные органические соединения, основным элементом структуры которых является бензольное кольцо. Известны несколько сотен индивидуальных ПАУ, различающихся по числу бензольных колец и особенностям их присоединения друг к другу. Это кристаллические соединения (за исключением ряда производных нафталина) с высокой температурой плавления и кипения. Растворимость ПАУ в воде сравнительно невелика.

Почвы играют роль своеобразного «депо», куда ПАУ попадают в результате антропогенных выбросов и природных поступлений. Их наличие в почвах может играть индикаторную роль, отражая наличие источника загрязнения. Исследования генезиса, превращений и особенностей поведения ПАУ в почвах, особенно охватывающие широкую гамму этих соединений, пока еще не многочисленны. Буквально единичные публикации посвящены анализу распределения гаммы ПАУ по генетическому профилю почв в связи с почвообразовательными процессами и характером техногенного воздействия на почвенный покров. Между тем система ПАУ–почва очень информативна. С одной стороны, почвы представляют собой достаточно устойчивую среду, в которой можно вполне корректно осуществлять наблюдение за эволюцией состава ПАУ и использовать их как маркеры почвообразовательного процесса. С другой стороны, изучение молекулярного состава данных соединений перспективно для получения информации о путях образования каждого молекулярного типа, особенностях их накопления и распределения в почвах фоновых и техногенных территорий и о функциональном состоянии почв. В этом плане важное диагностическое значение имеет количество ароматических колец в молекуле ПАУ, характер их присоединения, наличие или отсутствие алкильных замещений различной степени сложности в боковых звеньях молекул и др.

 Скачать реферат