Спосіб визначення залишкових кількостей гербіциду стомп у об’єктах довкілля та продукції сільськогосподарського виробництва

Спосіб визначення залишкових кількостей гербіциду стомп в об'єктах довкілля та продукції сільськогосподарського виробництва, який полягає у газохроматографічному визначенні залишків діючої речовини гербіциду стомп - пеноксаліну з детектором по рекомбінації електронів (ДПР) на нерухомій фазі SE-30 або ХЕ-60 після вилучення пеноксаліну з проби розчином сірчаної кислоти, який відрізняється тим, що на стадії підготовки зразків до аналізу пеноксалін екстрагують двічі 1822% розчином сірчаної кислоти протягом 30-60 хвилин, нейтралізують кислі екстракти розчином NaOH до рН=7, реекстрагують гексаном та випарюють гексанові екстракти до об'єму 1 мл. Ю (13) 34515 (11) UA підготовані зразки, у великій мірі залежить якість аналізу, помилки на цьому етапі можуть призвести до некоректних результатів, а іноді не дають можливість провести визначення вмісту залишків пестицидів. Тому при підготовці зразків бажано обирати способи максимального вилучення залишків пестицидів і, при цьому, мінімального вилучення органічних складових об'єкту, що аналізується. У тому випадку, коли екстракція пестицидів супроводжується вилученням великої органічної матриці, проводять очистку екстрактів, але кожна додаткова операція дає можливість внести похибку в кінцевий результат аналізу. Відомо декілька способів визначення пеноксаліну у об'єктах довкілля методом газової хроматографії. Так, спосіб, розроблений Т.А. Пережогиною для визначення стомпу у тютюні, оснований на газохроматографічному визначенні пеноксаліну з детектором по рекомбінації електронів (ДПР) на нерухомій фазі ECSS-X після екстракції сумішшю вода - хлористоводнева кислота - етанол, очистці екстракту перерозподілом між двома рідинами, що не змішуються в гексан та наступній очистці на колонці з силікагелем. Недоліком цього методу є те, що при екстракції зразків запропонованою сумішшю розчинників відбувається вилучення, крім цільового продукту, великої кількості органічних речовин, що заважають хроматографічному визначенню стомпу. Тому зразки необхідно піддавати двостадійній очистці. Але ускладнення (19) Винахід відноситься до області аналітичної хімії пестицидів, а саме, до нового способу визначення залишкових кількостей гербіциду стомп (синоніми: пендиметалін, провал, АС 92553). Може бути використаний для аналізу об'єктів довкілля та продукції сільського господарства. Технічна назва діючої речовини гербіциду стомп - пеноксалін, хімічна назва: 3,4-диметил-2,6динітро-N-(пентил-3)-анілін-кристалічна речовина оранжово-жовтого кольору. Брутто-формула С13Н19N3 О4. Молекулярна маса 281.3 в.о. У чистому вигляді - темно-оранжеві кристали, температура топлення 54-58°С, температура кипіння 330°С, тиск насиченої пари 3 х 10-5 мм рт.ст. при 25°С. Стійкий у кислому та лужному середовищі. Розчинність у воді 0,5 мг/л при 23°С, в ацетоні 699 г/л при 26°С, розчиняється в гексані, бензолі, толуолі, хлороформі, етанолі. Випускається у формі концентрата емульсії 33% д.р., 50 % змочувального порошка і 3 % гранульованого препарату. ЛД50 для щурів 2700-2930 мг/кг. МДУ в сої, часнику, хмелі, соєвій і кукурудзяній олії - 0,1 мг/кг, в овочах (томати, морква, капуста, огірки, петрушка) - 0,05 мг/кг, в бавовниковій олії та цукрових буряках < 0,001 мг/кг (не допускається), ДДД 0,25мг/кг. Процес визначення залишкових кількостей пестицидів у різних об'єктах методами газової хроматографії можна розділити на два основних етапи: підготовку зразків та аналіз екстрактів за допомогою приладів. Від того, як старанно C2 ______________________________ 34515 процесу за рахунок збільшення кількості операцій підготовки зразків може призвести до втрати діючої речовини і заниження результатів аналізу. Найближчим до запропонованого способу визначення пеноксаліну є спосіб, розроблений Ю.С. Барановим для визначення цього препарату у ефірних оліях та ефіроолійних рослинах, оснований на газохроматографічному визначенні пеноксаліну з детектором по рекомбінації електронів (ДПР), на нерухомій фазі SE-30 та ХЕ-60 після вилучення пеноксаліну з рослин ацетоном, очистці рослинних екстрактів спочатку за допомогою перерозподілу між двома розчинниками, що не змішуються, а потім на колонці з силікагелем. Недоліком цього методу є те, що при екстракції зразків ацетоном відбувається вилучення, крім цільового продукту, великої кількості органічних речовин, що заважають хроматографічному визначенню стомпу. Тому зразки необхідно піддавати двостадійній очистці. А збільшення кількості операцій підготовки зразків може призвести до втрати діючої речовини і заниження результатів аналізу. У випадку ефірних олій запропоновано вилучення діючої речовини з розведеної гексаном олії концентрованою сірчаною кислотою, розведенням сірчанокислого екстракту у 14 разів, реекстракції діючої речовини гексаном. Недоліком цього методу, по-перше, є те, що при змішуванні олії з концентрованою сірчаною кислотою відбувається гідроліз ефірів жирних кислот і в результаті цього утворюються стійкі емульсії, це ускладнює проведення аналізу, і також відбувається екстракція органічних складових проби, це може викликати помилки у визначенні залишків пеноксаліну. По-друге, запропоновано реекстрагувати пеноксалін гексаном з сірчанокислих екстрактів, розведених приблизно до концентрації 10% Н2SO4 без попередньої нейтралізації кислоти. Як відомо, у сірчанокислому розчині аміни знаходяться у вигляді солей, і екстракція відбуватись не буде, у цьому випадку екстрагуються речовини, що заважають визначенню пеноксаліну газохроматографічним методом. Завданням нашого винаходу є спрощення процедури аналізу та підвищення точності і достовірності визначення пеноксаліну у продукції сільськогосподарського виробництва та об'єктах довкілля. Поставлена задача вирішується у нашому винаході таким способом. Метод грунтується на газохроматографічному визначенні стомпу з детектором по рекомбінації електронів на нерухомій фазі SE-30 або ХЕ-60 після вилучення з подрібненої проби залишкових кількостей діючої речовини гербіциду Стомп - пеноксаліну [хімічна назва 3,4-диметил-2,6-динітро-N-(пентил-3)анілін], що належить до класу вторинних амінів. Вторинні аміни здатні утворювати з мінеральними кислотами солі, що добре розчиняються у воді і не розчиняються у неполярних органічних розчинниках. При взаємодії водних розчинів таких солей з розчинами лугів, аміни виділяються у молекулярній формі і їх можна екстрагувати гексаном, хлороформом або іншим розчинником, що нe змішується з водою. 3,4-Диметил-2,6-динітро-N(пентил-З)-анілін стійкий до дії кислот та лугів і здатний утворювати розчинні у воді солі з сірчаною кислотою. Екстракцію проводили розчинами сірчаної кислоти різної концентрації від 98% до 10%. Найбільш повне вилучення гербіциду з проби при мінімальній екстракції речовин, що заважають визначенню цільового продукту відбувається при застосуванні сірчаної кислоти концентрації 18-22%. Нейтралізували кислий екстракт розчином лугу до рН=7,0. Для нейтралізації екстрактів використовували розчини лугу концентрації від 18 до 22%, така концентрація є оптимальною. Застосування менш концентрованих розчинів призводить до втрат цільового продукту за рахунок збільшення об'єму проби, а збільшення концентрації лугу викликає розпад та екстракцію побічних продуктів, які можуть заважати визначенню пеноксаліну. З нейтральних розчинів реекстрагували молекулярну форму аміна гексаном. Отримані гексанові екстракти не вміщують домішок здатних негативно вплин ути на якість аналізу, тому не потребують очистки, випарюють їх до oб'єм у 1 мл. 2 34515 Метрологічна характеристика запропонованого способу не поступається метрологічним характеристикам раніше описаних методик, його застосування значно спрощує процес виконання хімічного визначення пеноксаліну за рахунок зменшення кількості операцій очистки розчинів, має меншу ймовірність отримання некоректних результатів за рахунок зменшення впливу сторонніх домішок та помітно зменшує витрату органічних розчинників, що дасть можливість знизити вартість аналізу. Приклад: Спосіб визначення пеноксаліну у гр унті, волокні, олії та насінні бавовника методом газорідинної хроматографії. Мінімальна кількість, що детектується методом ГРХ: детектор ДПР-0,0001 мкг. Вибірковість метода. Інші пестициди, що належать до класу ароматичних амінів визначенню не заважають. Реактиви та розчини: • н-гексан, ч. • сульфат натрію безводний, ч. • 20% розчин сірчаної кислоти • 20% розчин гідроксиду натрію • азот марки ОСЧ • хроматон N-супер (0,16-0,20 меш) 5% SE-30 • хроматон N-супер (0,16-0.20 меш) 5% ХЕ-60 • пеноксалін, аналітичний стандарт фірми Ціанамід з вмістом діючої речовини 99,6%. Стандартні розчини пеноксаліну в гексані містять 100,0; 10,0; 1,0 і 0,1 мкг/мл. Для приготування стандартного розчину беруть на аналітичних терезах наважку пеноксаліну 10 мг ± 0,2 мг і вміщують її в мірну колбу місткістю 100 мл. Наважку спочатку розчиняють у 10-15 мл гексану, а потім доводять до мітки тим же розчинником. В розчині міститься 100 мкг/мл пеноксаліну. Із колби переносять піпеткою 10 мл розчину в іншу мірну колбу на 100 мл і знову доводять до мітки гексаном. Концентрація пеноксаліну в даному розчині становить 10,0 мкг/мл. Розчини з концентраціями 1,0 і 0,1 мкг/мл готують відпо відно із ви хі дни х розчині в з концентраціями 10 і 1,0 мкг/мл, ві дбираючи по 10 мл розчину в мірн у колбу на 100 мл і доводя ть до мітки гексаном. Роз чини пеноксаліну стабільні при зберіганні в холоди льнику на протязі 6 місяці в. Прилади і пос уд: • хроматограф газовий з детектором ДПР, колонки скляні розміром 1000 х 3 мм, заповнені хроматоном N-AW-HMDS (0,16-0,20 мм) с 5% SE30 і 5% ХЕ-60 • апарат для струшування • терези аналітичні, 2-й клас точності • терези технічні, 4-й клас точності • ротаційний вакуумний випарювач IP-1М • ділильні воронки тип ВД • воронки лабораторні тип В • колби плоскодонні конічні тип КНКШ • колби грушовидні гостродонні тип ОКШ • мірні колби на 100 мл • мензурки на 50 і 100 мл • піпетки на 1 і 10 мл • мікро шприци н а 1 мкл (МШ-1) і 10 мкл (МШ-1 0) Відбір зразків. Відбір зразків для аналізу проводять у відповідності з "Уніфікованими правилами відбору проб сільськогосподарської продукції, продуктів харчування і об'єктів навколишнього середовища для визначення мікрокількостей пестицидів" № 2051-79. Проведення визначення. Грунт. Наважку проби повітряно сухого грунту масою 20 г вміщували у конічну колбу і екстрагували пеноксалін 20 мл сірчаної кислоти концентрації 18-22%, у апараті для струшування на протязі 1 години. Розчин декантували через фільтр, процедуру екстракції повторили ще один раз 10 мл сірчаної кислоти такої ж концентрації. Залишок промили 10 мл дистильованої води. Об'єднані кислотні екстракти нейтралізували 1822% розчином NaOH до рН=7. Нейтралізований розчин перенесли у ділильну воронку і екстрагували 20, 15 та 10 мл гексану 5, 3 та 3 хвилини, відповідно. Сушили відстоюванням над 15 г MgSО4 . Висушений гексановий екстракт поміщали у круглодонну колбу і випарювали до об'єму 1 мл, 2 мкл вводили у хроматограф. Волокно бавовника. Наважку проби подрібненого повітряно-сухого волокна масою 10 г поміщали у конічну колбу і екстрагували пеноксалін 20 мл 18-22% сірчаної кислоти 30 хвилин при постійному перемішуванні. Екстракт декантували у колбу, процедуру екстракції повторили ще один раз 10 мл сірчаної кислоти такої ж концентрації, волокно промивали 10 мл дистильованої води, промивний розчин декантували також, волокно ретельно віджимали. Об'єднані кислотні екстракти нейтралізували 18-22% розчином NaOH до рН=7. Нейтралізований розчин перенесли у ділильну воронку і екстрагували 20, 15 та 10 мл гексану 5, 3 та 3 хвилини, відповідно. Сушили відстоюванням над 15 г MgS04. Висушений гексановий екстракт поміщали у круглодонну колбу і випарювали до об'єму 1 мл, 2 мкл вводили у хроматограф. Насіння ба вовника. Наважку проби насіння масою 15 г ретельно розтирали у ступі, вміщували у конічну колбу і екстрагували пеноксалін 20 мл 18-22% сірчаної кислоти на протязі 1 години. Суміш відфільтрували через скляний фільтр під вакуумом, процедуру екстракції повторили ще один раз 10мл сірчаної кислоти такої ж концентрації, залишок промили 10мл дистильованої води, ретельно віджимали. Об'єднані кислотні екстракти нейтралізували 18-22% розчином NaOH до рН=7. Нейтралізований розчин перенесли у ділильну воронку і екстрагували 20, 15 та 10 мл гексану 5, 3 та З хвилини, відповідно. Сушили відстоюванням над 15 г MgSО4. Висушений гексановий екстракт поміщали у круглодонну колбу і випарювали до об'єму 1 мл, 2 мкл вводили у хроматограф. Бавовникова олія. Наважку олії 10 г поміщали у конічну колбу і екстрагували пеноксалін 20 мл 18-22% сірчаної кислоти 30 хвилин при постійному перемішуванні на апараті для струшування. Після 20 хвилинного відстоювання суміш поміщали у ділильну воронку і відділяли водний шар, процедуру екстракції повторили ще один раз 10 мл сірчаної кислоти такої ж концентрації, олію промивали двічі по 10 мл дистильованої води. Об'єднані кислотні екстракти нейтралізували 1822% розчином NaOH до рН=7. Нейтралізований 3 34515 розчин перенесли у ділильну воронку і екстрагували 20, 15 та 10 мл гексану 5, 3 та 3 хвилини, відповідно. Сушили відстоюванням над 15 г MgSО4 . Висушений гексановий екстракт поміщали у круглодонну колбу і випарювали до об'єму 1 мл, 2 мкл вводили у хроматограф. Умови хроматографування Детектор по рекомбінації електронів рідка фаза - 5% SE-30 1 рідка фаза -5% ХЕ-60 2 Розмір колонки,мм Матеріал колонки Форма колонки Витрата газа-носія, мл/хв Температура випарювача,°С Температура термостата колонок, °С Температура термостата детекторів, °С 3 1000х3 скло спіраль 45 230 180 250 2 Час утримання пеноксаліну, хв. Лінійний динамічний діапазон, нг 2 4,61 0,1-10 Об'єм,що хроматографується, мкл 1000х3 скло спіраль 45 230 180 250 2,69 0,1-10 Обробка результатів аналізу Метрологічна характеристика методу визначення пеноксаліну в насінні та волокні бавовника Об’єкт, що аналізується Параметри грунт волокно насіння олія 00,2-0,2 00,2-0,2 00,2-0,2 00,2-0,2 0,002 0,001 0,002 0,002 91 97 93 92 Стандартне відхилення S, ±% 8,22 6,41 11,54 10,21 Відносне стандартне відхилення, ± 0,09 0,07 0,11 0,13 Довірчий інтервал середнього при р=0,95, n=5, ±% 8,94 6,88 10,05 10,39 Діапазон концентрацій, що визначаються, мг/кг Нижня границя визначення, мг/кг Середнє значення визначення стандартних кількостей (с) при n=5, % Визначення кількості пеноксаліну (Х, мг/кг) у зразку, що аналізується, проводять за наступною формулою: X= Р - наважка, г. Вміст стомпу в пробах рахують як середню величину трьох паралельних визначень. Отже, запропонований спосіб дозволяє: 1. Значно спростити процедуру проведення аналізу, проминути стадію очистки екстрактів. 2. Підвищити повноту вилучення пеноксаліну, і тим самим підвищити якість результатів аналізу, середнє значення визначення становить у олії 92% (прототип 72%). 3. Зменшити кількість вилучених органічних речовин. 4. Знизити вартість аналізу, наприклад: на один зразок бавовникової олії витрачають 45 мл гексану, 30 мл 20% Н2SO4, 60 мл 20% NaOH та 15 г осушувача, тоді як за прототипом на один зразок олії витрачають 80 мл гексану, 1,2 мл ацетону, 20 мл концентрованої Н 2SO4, 6 г Аl2 О3 для хроматографії та 100 г осушувача. 1000AH2 V2 1000AS 2 V2 , або X = H1V1P S1V1P де Х - кількість пеноксаліну в зразку, мг/кг; А - кількість пеноксаліну у стандарті,мкг; Н1 - висота піка стандартного розчину пеноксаліну, мілівольт; Н2 - висота піка препарата в пробі, що аналізується, мілівольт; S1- площа піка стандартного розчину пеноксаліну, мілівольт-секунда, V1 - об'єм екстракту введеного в хроматограф, мкл; V2 - загальний об'єм екстракта; 4 34515 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 5