10.6. Методы определения пестицидов, выделенных из биоматериала или экологических проб

Для достоверного определения выделенных из биоматериала ядохимикатов в основном применяют два метода - один для обнаружения (например, ТСХ, холинэстеразная проба, иммуноферментный анализ), второй - для подтверждения и количественного определения. Второй метод должен быть более селективным и чувствительным, чем первый. Это чаще всего ГЖХ с селективными детекторами, ГХ/МС, реже фотометрия и ВЭЖХ. При анализе технических жидкостей используют также химический метод - элементный анализ и качественные реакции.

Химические методы анализа ядохимикатов. Эта группа методов включает элементный анализ (обнаружение атомов галогена, серы, фосфора или азота в органических веществах) и реакции качественного обнаружения (реакции на функциональные группы, реакции окрашивания с концентрированными кислотами или щелочами, реакции, используемые для проявления пестицидов после ТСХ-разделения). Химические методы чаще всего используют при анализе неизвестных образцов технических препаратов ядохимикатов, значительно реже – при судебно-химическом исследовании органов трупа (очевидно, из-за невысокой чувствительности и селективности этих методов).

Элементный анализ основан на разрушении молекулы органического (или элементорганического) вещества при действии различных химических (щелочные металлы, оксиды металлов, концентрированные кислоты и др.) и физических (нагревание) воздействий с последующим обнаружением соединения, содержащего анализируемый элемент.

По результатам элементного анализа можно определить групповую принадлежность пестицида. Например, если обнаружено наличие фосфора и доказано отсутствие хлора, то можно сделать вывод, что данный ядохимикат не относится к хлорорганическим соединениям, а относится к органическим соединениям фосфора.

Соединения, которые подвергаются элементному анализу должны быть достаточно чистыми, перед проведением анализа их следует освободить от примесей.

Обнаружение фосфора: обнаружение складывается из двух этапов: минерализация (разрушение молекулы исследуемого вещества и переведение фосфора вPO₄^3-) и обнаружениеPO₄^3-в минерализате.

Известно несколько способов минерализации, используемых при обнаружении фосфора:

• минерализация с СаО:в платиновый тигель вносят немного СаО и несколько капель раствора исследуемого вещества. Смесь нагревают до выпаривания жидкости. Если анализируют твёрдое вещество, то его вносят в тигель и прибавляют СаО. После этого тигель постепенно нагревают на небольшом пламени газовой горелки, затем увеличивают пламя и продолжают нагревать до красного каления тигля. Затем тигель охлаждают и его содержимое растворяют в нескольких мл 2 М раствора азотной кислоты.

• минерализация с карбонатом и пероксидом натрия:в платиновый или никелевый тигель вносят немного смеси, приготовленной из 0,2 г безводногоNa₂CO₃ и 0,5 гNa₂O₂, и небольшое количество исследуемого вещества (либо несколько капель раствора или вытяжки). Тигель осторожно нагревают до испарения жидкости. Затем увеличивают пламя и нагревают до расплавления смеси. Затем тигель охлаждают, его содержимое переносят в небольшую фарфоровую чашку, прибавляют немного карбоната натрия, 10 мл воды. Смесь тщательно растирают.

Перед обнаружением фосфат – ионов в минерализате из него необходимо предварительно удалить ионы AsO₄^-, которые дают сходные реакции и мешают проведению анализа. Для этого минерализат подкисляют хлороводородной кислотой до рН~0,5 и пропускают сероводород. Выделившийся осадок (As₂S₃+S) отфильтровывают. Арсенат-ионы можно также перевести в арсенит-ионы (добавлением сульфита натрия), которые не мешают обнаружению фосфата.

Для обнаружения фосфат-ионов используют реакцию образования молибденовой сини:

H₃PO₄ + 12(NH₄)₂MoO₄ + 21HNO₃ → (NH₄)₃[PMo₁₂O₄₀]∙6H₂O↓ + 21NH₄NO₃ + 6H₂O

К образовавшемуся осадку жёлтого цвета добавляют восстановитель (бензидин, аскорбиновая кислота и т.п.). Появляется синее окрашивание.

Обнаружение азота:исследуемое соединение минерализуют сплавлением с металлическим натрием или калием по Лассеню. Цианид-ионы обнаруживают по реакции образования берлинской лазури или бензидиновой сини.

Если в молекуле вещества присутствуют одновременно азот и сера, то при минерализации образуются роданид-ионы, которые можно обнаружить по реакции образования красного роданида железа (III).

Обнаружение серы:при сплавлении исследуемого вещества со щелочными металлами образуется ионыS^2-, которые затем обнаруживают реакциями с хлоридом кадмия, нитропруссидом.

При сплавлении исследуемого вещества со смесью карбоната и пероксида натрия сера, входящая в состав его молекулы, окисляется до сульфат-иона, который можно затем обнаружить с солями бария.

Обнаружение хлора: органически связанный хлор переводят с помощью различных реагентов в ионное состояние и затем обнаруживают его в минерализате реакцией с нитритом серебра.

Для перевода хлора, содержащегося в молекуле исследуемого вещества, в хлорид-ион используют:

- сплавление с металлическим натрием или калием;

- взаимодействие с натрием и этанолом;

- нагревание со смесью азотной и серной кислот;

- нагревание со смесью дихромата калия и серной кислотой и др.

Химические реакции качественного обнаружения ядохимикатов в настоящее время актуальны при визуализации разделенных соединений на пластинах ТСХ. Среди наиболее употребляемых реактивов следует отметить о-толидиновый реактив (проявление ФОС), аммиачный раствор нитрата серебра с последующим облучением УФ-светом (проявление ХОС, синтетических пиретроидов, группы 2,4-Д и др.).

Широкое использование хроматографических методов в анализе пестицидов требует более подробного их рассмотрения.

1. ТСХ-анализ состоит изследующих этапов: нанесение пробы и стандартных веществ на пластину, элюирование (разделение) в камере с подвижной фазой, высушивание пластины, проявление разделенных компонентов, расчет величин удерживания (R_f), идентификация веществ. В качестве подвижных фаз для разделения ядохимикатов в тонких слоях силикагеля используют смеси органических растворителей - гексан-ацетон в различных соотношениях, толуол-ацетон, смеси хлороформа, гексана, ацетонитрила и др. Как уже отмечалось, для проявления ХОС, пиретроидов используют раствор нитрата серебра с последующим облучением УФ-светом. Для проявления ФОС используют обработку бромфеноловым синим и раствором лимонной кислоты, а также о-толидиновый реактив.

2. ГЖХ. Ядохимикаты в большинстве своем являются высококипящими жидкостями или твердыми веществами, поэтому для их разделения в ГХ используют термостойкие НЖФ - силиконовые фазы, реже - эфиры полиэтиленгликоля или ПЭГ-20000. В таблице1приведены некоторые типичные условия ГХ-определения некоторых ядохимикатов.

Таблица. Условия газохроматографического определения некоторых пестицидов