Высокоэффективная жидкостная хроматография загрязнителей атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны (стр. 4 из 6)

Колонки (4) для ВЭЖХ представляют собой толстостенные трубки из нержавеющей стали, способные выдержать высокое давление. Большую роль играет плотность и равномерность набивки колонки сорбентом. Для жидкостной хроматографии низкого давления с успехом используют толстостенные стеклянные колонки. Постоянство температуры обеспечивается термостатом (5).

Детекторы (6) для жидкостной хроматографии имеют проточную кювету, в которой происходит непрерывное измерение какого-либо свойства протекающего элюента. Наиболее популярными типами детекторов общего назначения являются рефрактометры, измеряющие показатель преломления, и спектрофотометрические детекторы, определяющие оптическую плотность растворителя на фиксированной длине волны (как правило, в ультрафиолетовой области). К достоинствам рефрактометров (и недостаткам спектрофотометров) следует отнести низкую чувствительность к типу определяемого соединения, которое может и не содержать хромофорных групп. С другой стороны, применение рефрактометров ограничено изократическими системами (с постоянным составом элюента), так что использование градиента растворителей в этом случае невозможно.

Регистрирующая (7) система в простейшем случае состоит из дифференциального усилителя и самописца. Желательно также наличие интегратора, позволяющего рассчитывать относительные площади получаемых пиков. В сложных хроматографических системах используется блок интерфейса, соединяющий хроматограф с персональным компьютером (8), который осуществляет не только сбор и обработку информации, но и управляет прибором.

Детекторы для ВЭЖХ

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) используется для детектирования полярных нелетучих веществ, которые по каким-либо причинам не могут быть переведены в форму удобную для газовой хроматографии, даже в виде производных. К таким веществам, в частности, относят сульфоновые кислоты, водорастворимые красители и некоторые пестициды, например производные фенил - мочевины.

Детекторы:

УФ - детектор на диодной матрице. «Матрица» фотодиодов (их более двухсот) постоянно регистрирует сигналы в УФ- и видимой области спектра, обеспечивая таким образом запись УФ-В-спектров в режиме сканирования. Это позволяет непрерывно снимать при высокой чувствительности неискаженные спектры быстро проходящих через специальную ячейку компонентов.

По сравнению с детектированием на одной длине волны, которое не дает информации о «чистоте» пика, возможности сравнения полных спектров диодной матрицы обеспечивают получение результата идентификации с гораздо большей степенью достоверности.

Флуоресцентный детектор. Большая популярность флуоресцентных детекторов объясняется очень высокой селективностью и чувствительностью, и тем фактором, что многие загрязнители окружающей среды флуоресцируют (например, полиароматические углеводороды).

Электрохимический детектор используются для детектирования веществ, которые легко окисляются или восстанавливаются: фенолы, меркаптаны, амины, ароматические нитро- и галогенпроизводные, альдегиды кетоны, бензидины. [7-9]

Индикат

орные трубки для тест-определения ароматических аминов в воздухе рабочей зоны[12]

Ароматические амины обладают высокими токсичными свойствами и характеризуются низкими значениями предельно допустимых концентраций в воздушной среде. Склонность к окислительной деградации этих загрязнителей в объектах окружающей среды ограничивает возможность оперативного контроля их содержания в местах локальных выбросов. Это определяет актуальность использования для оценки загрязнения различных сред аналитических систем, основанных на тест-определениях веществ. Тест-методы, к которым относят аналитические устройства с прямым, без дополнительных операций пробоотбора и пробоподготовки анализируемых образцов детектированием аналитического сигнала позволяют наиболее экономично и объективно получать информацию о состоянии окружающей среды.

Цель работы - разработка индикаторных трубок для тест-определения амино соединений в воздухе на основе нового, перспективного класса реагентов для молекулярного органического анализа хлординитрозамещенных бенз-2,1,3-оксадиазола и их N-оксидов.

Окраска образующихся производных зависит от природы определяемого соединения и наблюдаемый батохромный сдвиг полос поглощения определяется степенью замещения аминогруппы и наличием заместителей. Это позволяет использовать в основе тест-метода прямое визуальное детектирование аналитического сигнала. Пределы визуального обнаружения токсикантов достигают 0.05 мг/м3.

Разработанные индикаторные трубки использованы как эффективные хемосорбционные пробоотборники (химические дозиметры) для анализа воздуха, содержащего смесь аминосоединений. Экспериментально была установлена скорость пробоотбора по степени поглощения токсикантов селективным слоем. Состав и количество, например, замещенных анилинов можно определить после элюирования продуктов хемосорбции с силикагеля методом ВЭЖХ. При этом широкий круг потенциальных компонентов промышленных экосистем не влияет на результаты определений.

ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Аналитические системы ВЭЖХ Varian основаны на полностью интегрированных автоматизированных модулях ProStar, которые могут работать как самостоятельная система. Фактически, любой из модулей ProStar может быть легко внедрен в уже работающую ВЭЖХ-систему, что очень удобно для создания на базе простой ВЭЖХ станции исследовательского комплекса.

Основные преимущества ВЭЖХ модулей Varian:

- Все основные блоки хроматографов ProStar (автосэмлеры, автоинжекторы, насосы, колонки, блоки термостатирования колонок, распределительные краны, детекторы) производятся на заводах Varian.

- Автоcэмплеры с функцией перемешивания, термостатирования, для работы с обычными количествами пробы и микрообъемами, планшетный автосэмплер вместимостью до 384 проб.

- Перистальтические насосы высочайшей стабильности, от простых изократических до градиентных насосов 4 уровня, не требуют дегазации.

- Лучшие на сегодня хроматографические колонки Chrompack Varian.

- Прецизионные системы термостатирования колонок (от минусовых температур до +99⁰С), распределения потоков.

- Все наиболее распространенные в жидкостной хроматографии детекторы (6 типов), включая самый чувствительный в мире СФ детектор ProStar 325 производства оптического отделения фирмы Varian.

- Удобное программное обеспечение, позволяющее работать как с ВЭЖХ, так и с газовыми хроматографами и хромато-масс-спектрометрами Varian, полностью совместимо с требованиями GLP и протоколами QC/QA.

Ниже приведены наиболее типичные конфигурации, на основе которых, меняя те или иные модули, можно создать системы, максимально удовлетворяющие поставленным задачам.

Изократическая система для рутинных задач

· ProStar 340 UV/Vis детектор, 1 длина волны (опция: 310 или 320 UV/Vis)

· ProStar 210 насос: аналитический - полупрепаративный (опция: 220 cо скоростью потока от микроколичеств до аналитических)

ProStar 410 автосэмплер

QA/QC система бинарного градиента

· ProStar 310 UV/Vis детектор (опция: 320 UV/Vis, 330 диодная матрица, или 345 UV/Vis, две длины волны)

· Два ProStar 210 насоса: аналитических – полупрепаративных.

ProStar 410 автосэмплер с переменным объемом ввода (опции: 400 рутинный или 430 многопланшетный от 96 проб).

R&D система тройного градиента (исследования и анализ)

· ProStar 330 диодная матрица (опции: 310 UV/Vis, 320 UV/Vis, or 345 UV/Vis, две длины волны)

· ProStar 230 насос тройного градиента cо скоростью потока от микроколичеств до аналитических (опция: Три 210 насоса: аналитических - полупрепаративных )

ProStar 410 автосэмплер с переменным объемом ввода (опция: 420 с переменным объемом и разными виалами или 430 многопланшетный от 96 проб)

Профессиональная исследовательская система

· ProStar 330 диодная матрица (опция 310 UV/Vis)

· ProStar 230 насос тройного градиента cо скоростью потока от микроколичеств до аналитических (опция: Два 215 насоса: аналитических - полупрепаративных)

ProStar 430 автосэмплер многопланшетный от 96 проб с разными планшетами (опция: 420 с разными виалами)

PrepStar 218: бюджетная препаративная система

· 50-% мощность работы при использовании насоса мощностью 50 или 100 мл/мин

· Максимальная производительность с насосом на 200 мл/мин при 3500 psi

Обработка данных и составление отчетов с помощью ПО Galaxie ^TMПриложение МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. ИЗМЕРЕНИЕ МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ АВЕРСЕКТИНА (СМЕСИ ИЗОМЕРОВ) В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 1. Подготовлены НИИ медицины труда РАМН (Макеева Л.Г., Муравьева Г.В.).2. Разработаны ООО НБЦ "Фармбиомед" (В.Т. Тер-Симонян, Е.Б. Кругляк), Российским государственным медицинским университетом (Е.Б.Гугля).3. Рассмотрены на совместном заседании группы Главного эксперта. Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию по проблеме "Лабораторно-инструментальное дело и метрологическое обеспечение" и метод бюро подсекции"Промышленно-санитарная химия" Проблемной комиссии "Научные основы гигиены труда и профпатологии".4. Рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Министерстве здравоохранения Российской Федерации (протокол N 18 от 27 марта 2003 года).5. Утверждены и введены в действие Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации 16 мая 2003 года.6. Введены впервые.1. Общие положения и область применения Настоящие Методические указания устанавливают количественный хроматографический анализ воздуха рабочей зоны на содержание аверсектина C в диапазоне массовых концентраций от 0,025 до 0,5 мг/куб. м.Методические указания разработаны и подготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ "Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования", ГОСТ Р 8.563-96 "Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений", МИ 2335-95 "Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа", МИ 2336-95 "Характеристика погрешности результатов количественного химического анализа. Алгоритмы оценивания".Методические указания предназначены для санитарных лабораторий промышленных предприятий, организаций и учреждений, где возможен контакт работающих с аверсектином C, и других лабораторий, аккредитованных в установленном порядке на право проведения таких исследований. 2. Характеристика вещества2.1. Структурная формула Аверсектин C представляет собой смесь восьми близких в химическом отношении природных 16-членных макроциклических лактонов, продуктов жизнедеятельности культуры Streptomycis avermitilis (табл. 1). Компоненты A1 и B1 имеют двойную связь в положении 22 - 23 (см.рисунок <*>), у компонентов A2 и B2 эта связь восстановлена. Основные компоненты - авермектины B1 и B2, причем содержание компонента B1a ( 10E,14T,16E,2Z)- (1R,4S,S`,6S,6`R,8R,12S,20R,21R,24S) -6`-[(S)]-sec-бутил ]- 21, 24- гидрокси -S`,11,13,22- тетраметил -2- окс о- 3,7,19 - триоксатетрацикло =[16,6-1]-4,8O,22,24-пентакоза-0,14,16,22-тетраен-6- спиро -2`(5`,6`- дигидро -2Н- пиран )-12- ил --2,6- дидеокси -4-2-(2,60-дидеокси-3-0-метил-альфа-1- арабино= гексапиранозил)-3=0- метил-альфаарабиногекса-пиранозида) в смеси составляет не менее 40%. 2.5. Физико-химические свойстваАверсектин C - порошок белого или желтовато-белого цвета, легко растворим в хлорированных углеводородах, ацетоне, бензоле, растворим в низших спиртах, практически нерастворим в воде, петролейном эфире. Температуры плавления авермектинов (с разложением) составляют около 150 ёC. Агрегатное состояние в воздухе - аэрозоль. 2.6. Токсикологическая характеристика Аверсектин C - противопаразитарный препарат, обладает нервно-паралитическим действием.Предельно допустимая концентрация (ПДК) аверсектина C в воздухе 0,05 мг/куб. м. Класс опасности - первый.3. Погрешность измеренийМетодика обеспечивает выполнение измерений массовых концентраций аверсектина C с погрешностью не более +/- 24% при доверительной вероятности 0,95.4. Метод измеренийИзмерение массовых концентраций аверсектина C основано на получении флюоресцирующих производных авермектинов путем их дериватизации 1-метилимидазолом и трифторуксусным ангидридом.Последующее количественное определение авермектина B1a, одного из компонентов аверсектина C, проводят методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии с применением флюоресцентного детектора при длинах волн возбуждения и испускания 365 и 470 нм соответственно.Отбор проб проводится с концентрированием на фильтр.Нижний предел измерения содержания авермектина B1a в хроматографируемом объеме раствора 0,004 мкг.Нижний предел измерения концентрации аверсектина С в воздухе 0,025 мг/куб. м (при отборе 140 куб. дм воздуха).Определению не мешают другие авермектины. 5. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы 5.1. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы 5.1.1 Хроматограф жидкостной Du Pont 8800 (США) с флюоресцентным детектором.5.1.2 Колонка хроматографическая стальная длиной 250 мм и внутренним диаметром 4 мм, заполненная сорбентом Диасорб-130-С16Т сразмером частиц 5 мкм (фирма БиоХимМак, Россия).5.1.3 Аспирационное устройство ПУ-3Э, ТУ 4215-000-11696625-95.5.1.4 Весы аналитические ВЛА-200, ГОСТ 24104-88Е.5.1.5 Меры массы, ГОСТ 7328-82Е.5.1.6 Фильтродержатель, ТУ 95.72.05-77.5.1.7 Набор для фильтрации жидкостей, производство НПФ"Биохром".5.1.8 Колбы мерные вместимостью 25 и 100 куб. см, ГОСТ 1770-74Е.5.1.9 Пипетки вместимостью от 1, 2, 5 и 10 куб. см, ГОСТ29227-91.5.1.10. Цилиндр мерный со шлифом вместимостью 100 куб. см, ГОСТ1770-74Е.5.1.11 Бюксы 50/30, ГОСТ 25336-82Е.5.1.12 Пробирки с пришлифованными пробками вместимостью 10 куб.см, ГОСТ 25336-82Е.5.1.13 Воронка фильтровальная ВФ-20/16, ГОСТ 25336-82.5.1.14 Центрифуга низкоскоростная ЦЛС-3, ТУ 5-375-4170-73.5.1.15. Центрифужные пробирки стеклянные вместимостью 5 куб. см сполиэтиленовыми пробками.5.1.16. Ультразвуковой диспергатор УЗДН-А, ТУ 25-7401.0127-88.5.1.17. Холодильник бытовой, ГОСТ 16317-87.5.1.18. Вакуумный испаритель ротационный ИР-1М, ТУ 25-11-917-76.5.1.19. Фильтры АФА-ВП-10, ТУ 95-743-80.5.2. Реактивы5.2.1. Авермектин B1, РСО 9340-201-00-494189-99, содержаниеавермектина B1a 88,88%.5.2.2. Аверсектин C, ТУ 9383-009-17266133-97, содержаниеавермектина B1a не менее 40%.5.2.3. Ацетонитрил "для жидкостной хроматографии",ТУ-6-09-14-2167-84.5.2.4. Спирт этиловый, х.ч., ТУ 6-0951710-72.5.2.5. 1-Метилимидазол импортный, фирма Мерк.5.2.6. Трифторуксусный ангидрид импортный, фирма Мерк.5.2.7. Спирт метиловый, х.ч., ГОСТ 6995-77.5.2.8. Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72. 5.3. Допускается применение иных средств измерения, вспомогательных устройств, реактивов и материалов, обеспечивающих показатели точности, установленные для данной МВИ. 6. Требования безопасности 6.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности,установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТ 12.1.005-88. 6.2. При проведении анализов горючих и вредных веществ соблюдают меры противопожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-76. 6.3. При выполнении измерений с использованием хроматографа соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации прибора. 7. Требования к квалификации оператора К выполнению измерений и обработке результатов допускают лиц с высшим и средним специальным образованием, имеющих навыки работы на жидкостном хроматографе. 8. Условия измерений 8.1. Приготовление растворов и подготовку проб к анализу проводят в нормальных условиях при температуре воздуха (20 +/- 5) ёC, атмосферном давлении 84 - 106 кПа и влажности воздуха не более 80%. 8.2. Измерения на жидкостном хроматографе проводят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору. 9. Подготовка к выполнению измерения 9.1. Приготовление растворов 9.1.1. Стандартный раствор N 1 авермектина B1a для градуировки с концентрацией 88,8 мкг/куб. см готовят путем растворения точной навески 10 мг авермектина B1 в этиловом спирте в мерной колбе объемом 100 куб. см. Раствор хранят не более 2-х месяцев в холодильнике.9.1.2. Стандартный раствор N 2 авермектина B1 с концентрацией авермектина B1а 3,52 мкг/куб. см готовят путем разведения 4 куб. см стандартного раствора N 1 в мерной колбе на 100 куб. см этиловым спиртом. Раствор хранят не более 2-х недель в холодильнике.9.1.3. Раствор элюента готовят смешиванием в мерном цилиндре 98куб. см метилового спирта и 2 куб. см дистиллированной воды. Непосредственно перед измерением раствор фильтруют с помощью набора для фильтрации.9.1.4. Реакционную смесь готовят из трифторуксусного ангидрида и ацетонитрила в соотношении 1:2 и помещают ее в холодильник при 0 ёC (смесь готовят в день работы и не хранят). 9.2. Подготовка прибора Общую подготовку прибора осуществляют согласно инструкции по эксплуатации. 9.3. Установление градуировочной характеристики Градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пика авермектина B1a (в условных единицах) от количества массы (мкг) авермектина B1а в хроматографируемом объеме пробы, устанавливают по методу абсолютной градуировки с использованием градуировочных растворов. Градуировочные растворы устойчивы в течение недели при хранении в холодильнике. Для построения градуировочного графика отбирают по 2,0 куб. см каждого градуировочного раствора, помещают в центрифужные пробирки и упаривают досуха на вакуумном испарителе. В каждую пробирку с сухим остатком вносят по 0,5 куб. см ацетонитрила, пробирку энергично встряхивают и обрабатывают ультразвуком в течение 30 с. Затем пробирку повторно встряхивают и повторно обрабатывают ультразвуком. В каждую пробирку вносят по 0,05 куб. см 1-метилимидазола. Пробирку закрывают, тщательно перемешивают содержимое в течение 5 - 10 с, обрабатывают ультразвуком, центрифугируют и помещают в холодильник при 0 ёC на 10 минут. После охлаждения в пробирку с образцом вносят 0,15 куб. см охлажденной реакционной смеси. Пробирку закрывают и выдерживают в холодильнике в течение 1 часа. Общий объем раствора пробы после проведения реакции - 0,7 куб. см. Растворы помещают в пробоотборное устройство хроматографа. Условия хроматографирования градуировочных смесей и анализируемых проб:состав элюента метиловый спирт: дистиллированная вода, 98:2скорость потока элюента 2,0 куб. см/мин.объем вводимой пробы 10 куб. ммдлины волн флюоресцентногодетектора 365/470 нмВремя удерживания авермектина B1в 9,7 мин. B1a12,2 мин.На полученной хроматограмме измеряют площадь пика с помощью интегратора хроматографа (в условных единицах) при анализе 6-и растворов разных концентраций и растворителя, проводя не менее 5-и параллельных определений для каждого раствора, и строят градуировочную кривую зависимости площади пика авермектина B1a от количества компонента в пробе (в мкг). Проверку градуировочного графика проводят при изменении условий анализа, но не реже 1 раза в неделю. 9.4. Отбор проб воздуха Воздух с объемным расходом 20 куб. дм/мин. аспирируют через фильтр АФА ВП-20. Для измерения 1/2 ПДК достаточно отобрать 140 куб. дм. Пробы можно хранить не более десяти суток в защищенном от света месте. Отбор проб сопровождается составлением акта отбора с указанием, при какой температуре и давлении он проводился.10. Выполнение измерений Фильтр с отобранной пробой помещают в бюкс и приливают пипеткой 10 куб. см раствора этанола. Периодически встряхивая, выдерживают раствор в течение 10 мин. Экстракт фильтруют через воронку с пористой пластинкой N 1 или N 2 и сливают в пробирку с притертой пробкой.Степень экстракции с фильтра 93%. Отбирают 2 куб. см раствора, помещают в центрифужную пробирку и упаривают досуха. Далее проводят химическую трансформацию и хроматографический анализ аналогично тому,как описано в п. 9.3 для градуировочных растворов. Количественное определение содержания анализируемого авермектина B1a в растворе проводят по предварительно построенному градуировочному графику. 11. Вычисление результатов измерений Концентрацию аверсектина C "C" (в мг/куб. м) в воздухе вычисляют по формуле: а x в x гC = -------------,К x б x V x д где:а - содержание вещества в хроматографируемом объеме пробы, найденное по градуировочному графику, мкг;б - объем пробы, взятый для хроматографирования, куб. см;в - общий объем раствора пробы после проведения химическойреакции, куб. см;г - объем жидкой пробы после экстракции с фильтра, куб. см;д - объем жидкой пробы, взятый для упаривания, куб. см;V - объем воздуха, отобранный для анализа и приведенный кстандартным условиям, куб. дм (см. приложение 1);К = 0,4 - массовая доля авермектина B1a в аверсектине C согласноТУ 9383-009-17266133-97. 12. Оформление результатов анализа Результат количественного анализа представляют в виде C +/- ДЕЛЬТА мг/куб. м, Р = 0,95, где ДЕЛЬТА - характеристика погрешности, ДЕЛЬТА = 0,20C + 0,0006. 12.1. Оперативный контроль воспроизводимостиОперативный контроль воспроизводимости выполняют в одной серии с анализом рабочих проб. Отбирают реальные пробы воздуха из одного традиционного места отбора двумя пробоотборниками одновременно.Анализируют в соответствии с прописью методики, привлекая различных исполнителей и максимально варьируя условия проведения анализа (партии реактивов, набора мерной посуды и т.д.), и получают два результата C1 и C2 анализов. Результаты не должны отличаться друг от друга на величину большую, чем норматив оперативного контроля воспроизводимости D: |C1 - C2| <= D. При превышении расхождения между двумя результатами норматива оперативного контроля воспроизводимости эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их. Внутренний оперативный контроль воспроизводимости проводят не реже чем 1 раз в неделю.
12.2. Оперативный контроль точностиОперативный контроль точности выполняют в одной серии с анализом рабочих проб. Отбирают реальные пробы воздуха из одного традиционного места отбора двумя пробоотборниками одновременно. Затем к одной пробе,отобранной на фильтр, делают добавку анализируемого компонента дельта C из раствора, нанося его на фильтр. Результаты анализа C1 без добавки и C2 с добавкой получают по возможности в одинаковых условиях: одним аналитиком, с одной партией реактивов, с одним набором посуды и т.д. Величина добавки дельта C должна соответствовать 50 - 150% от содержания компонента в пробе, а величина C2 не должна выходить за верхнюю границу диапазона измерения. Погрешность процедуры отбора проб контролируют путем поверки используемых пробоотборников. Расчет норматива оперативного контроля погрешности К проводят по характеристике погрешности методики за вычетом характеристики погрешности пробоотборника. Решение об удовлетворительной погрешности принимают при выполнении условия: |C2 - C1 - дельта C| <= К. 13. Нормы затрат времени на анализДля проведения серии анализов из 6-и проб при последовательномпроведении анализов воздуха требуется 9 часов.
Литература

1. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В двух книгах: кн..1 – М.: Химия, 1990,-480с.