Спосіб контролю вмісту метил-трет-бутилового ефіру у ґрунті

Спосіб контролю вмісту метил-третбутилового ефіру в ґрунті, що включає проведення концентрування та хроматографування, який відрізняється тим, що концентрування повітря з ґрунту проводять у водному розчині об'ємом 1 мл при температурі 45 °С протягом 20-30 хвилин, відбирають 1,0 мл повітряної фази і вводять у випарник хроматографу, виміряють і обчислюють середнє значення висоти піків та розраховують пошукову концентрацію за формулою: Корисна модель, що заявляється, належить до медицини, а саме до охорони здоров’я, і може використовуватися з метою профілактики патології у населення. Ґрунт, як невід'ємна складова Біосфери є складною багатокомпонентною системою, що відіграє ключову роль у житті людини, приймаючи участь у обміні енергії та формуванні поживних речовин. Нажаль у теперішній час техногенне та антропогенне навантаження на довкілля є чинником, який негативно впливає на екосистеми в цілому та стан ґрунтів зокрема [1]. Активне та повсюдне застосування в сільському господарстві засобів захисту рослин, стимуляторів їх росту, структуроутворювачів ґрунтів сприяє виснаженню останніх та накопиченню в них токсичних хімічних сполук таких як нітрати, фосфор- та хлорорганічні пестициди тощо. Загрозу ґрунтам несуть також важкі метали, що невпинно нагромаджуються на територіях промислових підприємств, зокрема в промислово розвинених регіонах України. Разом з тим вагоме місце у структурі полютантів довкілля займають бензин та його складові. У сучасних умовах автомобільне пальне містить велику кількість сполук, таких як ароматичні вуглеводні, сірка, сполуки свинцю та окремі присадки - покращувачі детонаційних властивостей - оксигенатори бензи ну (ОБ). Їх вміст у бензині в Україні та деяких інших країн досягає 15 % від його загального об'єму [2, 3]. До ОБ належать кисневмісні сполуки - ефіри та спирти, серед яких сьогодні використовують метил-трет-бутиловий ефір (МТБЕ), етил-третбутиловий ефір (ЕТБЕ), трет-амілметиловий ефір (TAME), діізопропіловий ефір (ДІПЕ), метанол та етанол. В Україні основним ОБ є МТБЕ, так як ця сполука вирізняється серед інших вищою рентабельністю. Використовується МТБЕ як ОБ із 1970-х років, проте з 2005 року був заборонений у ряді штатів США у результаті масштабного забруднення ґрунтів та ґрунтових вод. У країнах Європейського Союзу обсяги використання МТБЕ наразі також знижуються в більшості випадків завдяки активному просуванню біо-присадок - біо-етанолу та біоЕТБЕ. Україна споживає близько 200 тис. тон МТБЕ на рік (2009), проте існують прогнози, що обсяги споживання надалі будуть тільки зростати, так як оновлені державні стандарти вимагають підвищення якості бензину до відповідності європейським - Євро 4 та Євро 5 [4]. На теперішній час МТБЕ є вагомим забруднювачем довкілля, надходячи разом із бензином до ґрунтів та суміжних середовищ у результаті порушення герметичності та протікання підземних бен Cх  Сst  Hх  4 / Hst  3  103 мг / м3 , де Сst - (мкг/мл) концентрація стандартного розчину метил-трет-бутилового ефіру, (19) UA (11) 64175 (13) U Hst - (см) висота піка на хроматограмі стандартного розчину метил-трет-бутилового ефіру, Hх - (см) висота піка на хроматограмі пошукової концентрації метил-трет-бутилового ефіру в повітрі з ґрунту, C х - (мкг/мл) пошукова концентрація метил-третбутилового ефіру в повітрі з ґрунту. 3 зосховищ на автозаправних станціях. Фізикохімічні властивості МТБЕ сприяють його накопиченню, збереженню та міграції у підземному просторі, особливо у акватичному середовищі на значні відстані [5-7]. Звільнення ґрунту та води від МТБЕ з використанням традиційних методів очистки є малоефективним. Разом з тим, враховуючи високу легкість цієї сполуки (тиск насиченої пари МТБЕ в 3 рази вищий, ніж у бензолу) для видалення МТБЕ із ґрунту розроблено та ефективно застосовуються методи "ґрунтово-парової екстракції " (soil vapor extraction) для використання in situ та "низькотемпературної термальної десорбції" (low-temperature thermal desorption) для застосування ex situ [8]. В Україні проблема забруднення МТБЕ довкілля, зокрема ґрунтів, наразі тільки вивчається і на даний момент методу дослідження вмісту МТБЕ в ґрунті не існує. У зв'язку з цим, виправданий інтерес до створення високочутливого способу контролю вмісту метил-трет-бутилового ефіру у фунті з метою профілактики патології у населення. На даний час існують методи по визначенню МТБЕ у біологічних середовищах: у сечі, крові, сироватці, шкірі та жировій тканині, а також у об'єктах навколишнього середовища - атмосферному повітрі, повітрі робочої зони, воді питній таґрунтовій, стічній воді та осаді і в твердих відходах [9]. У дослідженні вмісту МТБЕ в твердих відходах застосовується аналітичний метод з використанням капілярної газової хроматографії із детектором мас-спектрометром [10], а в осаді - метод газової хроматографії з подвійним детектором: масспектрометром та полум'яно-іонізаційним детектором [11]. Найбільш близьким за технічним рішенням аналогом - прототипом до способу, що заявляється, є "Спосіб визначення метил-трет-бутилового ефіру в повітрі" [12]. Цим способом концентрування МТБЕ проводять у дистильованій воді в великих об'ємах (100, 200 мл), об'єм парової фази накопичення до 500 мл, але чутливість способу 3 складає 20 мг/м . Однак, цей спосіб має суттєві недоліки. Він не дозволяє здійснювати визначення МТБЕ з більш високою чутливістю. Задача, яка вирішується корисною моделлю, що заявляється, полягає у вирішенні контролю метил-трет-бутилового ефіру у ґрунті з метою розробки заходів профілактики несприятливої дії даної речовини на здоров'я населення. Досягнутий технічний результат від використання способу, що заявляється, полягає у своєчасній розробці цільових програм, спрямованих на попередження негативної дії метил-трет 64175 4 бутилового ефіру на організм людини та навколишнє середовище. Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі, що включає проведення концентрування та хроматографування, згідно з корисною моделлю, концентрування повітря з ґрунту проводять у воді, відбирають 1,0 мл повітряної фази і вводять у випарник хроматографу, виміряють і обчислюють середнє значення висоти піків та розраховують пошукову концентрацію за формулою: Cх  Сst  Hх  4 / Hst  3  103 мг / м3 , де Сst - (мкг/мл) концентрація стандартного розчину метил-трет-бутилового ефіру, Hst - (см) висота піка на хроматограмі стандартного розчину метил-трет-бутилового ефіру, Hх - (см) висота піка на хроматограмі пошукової концентрації метил-трет-бутилового ефіру в повітрі з ґрунту, Cх - (мкг/мл) пошукова концентрація метилтрет-бутилового ефіру в повітрі з ґрунту. Переваги цього способу: чутливість газорідин-12 ної хроматографії - 10 А, висока інформативність, швидкість аналізу, зручність у використанні, що дозволяє створити високочутливий спосіб контролю вмісту метил-трет-бутилового ефіру у ґрунті. Спосіб здійснювався наступним чином. Через ґрунт (у кількості 1 кг з визначеною вологістю) пропускають за допомогою повітродувки (швидкість 0,5 л /хв. протягом 6 хв.) повітря об'ємом 3 л через 2 поглиначі з пористою пластинкою, з'єднаних між собою гумовим шлангом (для усування проскоку МТБЕ) та наповнених 2 мл дистильованої води кожен, по закінченні концентрування дві частки зливають разом та відбирають 1 мл розчину з МТБЕ і вносять у флакон ємністю 10-12 мл, закривають щільною пробкою з кріпленням та залишають для термостатування на 15-20 хв. при температурі 45 °С. Потім з ємності відбирають медичним шприцом 1 мл повітряної фази і вводять у випарник хроматографу. Для кількісного визначення вихідної концентрації речовини у розчині по його вмісту в рівноважному газі використовують абсолютну калібровку. Калібровку по концентрації в рідині проводять за спеціально виготовленим стандартним розчином з відомими концентраціями речовини та постійним, але необов'язково точно відомим, співвідношенням об'ємів фаз у флаконі для встановлення рівноваги і кількості проб, що вводять у хроматограф. Результати порівняльних показників способів представлені у таблиці. 5 64175 6 Таблиця Показники Об'єм концентрованого розчину, мл Об'єм рівноважної парової фази, мл Концентрація МТБЕ в повітрі, мг/м Спосіб-аналог 100-200 Запропонований спосіб 2-4 500 10-12 20,0 0,5 На базі Інституту проблем патології і кафедри гігієни та екології НМУ імені О. О. Богомольця запропонованим способом було проведено дослідження вмісту МТБЕ у повітрі як результат його міграції із ґрунту. Чутливість способу склала 0,53 0,3 мг/м . Таким чином, даний спосіб досить точний для контролю вмісту МТБЕ у ґрунті і може бути рекомендованим для впровадження в практичну медицину. Джерела інформації: 1. Гончарук Є. Г., Бардов В. Г., Гаркавий С. І., Яворовський О. П. та ін. Комунальна гігієна / За ред. Є. Г. Гончарука. - К.: Здоров'я, 2003. - С. 355369. 2. ДСТУ 4063-2001 "Бензини автомобільні". 3. ДСТУ 4839:2007 "Бензини автомобільні покращеної якості". 4. Vagif Mirzoyev, Yevhen Pushchyk (2010) // Gasoline and its additives in Europe, Russia and Ukraine. 5. Jeffrey D (1997). Physical-chemical properties of MTBE and preferred environmental fate and compartmentalization. Paper ENVR 209. In: Proceedings of the 213th American Chemical Society National Meeting, Division of Environmental Chemistry, Environmental Fate and Effects of Gasoline Oxygenates. April 13 - 17. San Francisco, California. 37(1): 397399. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6. Howard PH ed. (1993). Handbook of Environmental Fate and Exposure Data for Organic Chemicals. Volume IV. pp. 71-75. Ann Arbor, Michigan: Lewis Publishers, Inc. 7. Howard PH, Boethling RS, Jarvis WF, Meylan WM, Michalenko EM (1991). Handbook of Environmental Degradation Rates, pp. 653-654. Chelsea, Michigan: Lewis Publishers, Inc. 8. USEPA. (1998). MTBE Fact Sheet #2: Remediation of MTBE Contaminated Soil and Groundwater (January 1998, EPA 510-F-97-015) 9. Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). 1996. Toxicological profile for Methyltert-butyl Ether (MTBE). Atlanta, GA: U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service. 10. USEPA. (2006). Method 8260 c. Volatile Organic Compounds By Gas Chromatography/ Mass Spectrometry (Gc/Ms)/, Office Of Research Development, Environmental Monitoring And Support Laboratory, Cincinnati. 11. Bianchi A, Vamey MS. (1989). Analysis of methyl tert-hutyl ether and 1,2-dihaloethanes in estuarine water and sediments using purge-and-trap/gaschromatography. Journal of High Resolution Chromatography 12(3): 184-186. 12. Методические указания по определению вредных веществ в воздухе. - М: Мед. - 1983. вып. XVIII. - С. 45-49. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601