Обнаружение F-,Cl-,Br- и S-содержащих органических соединений на уровне следов в сельскохозяйственной продукции и лекарственных средствах, основанное на сочетании высокотемпературной окислительной конверсии и ионной хроматографии тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

005538933

На правах рукописи

иир

НИКОШИНА АННА ВАЛЕНТИНОВНА

Обнаружение Р-, С1-, Вг- и Э-содержащих органических соединений на уровне следов в сельскохозяйственной продукции и лекарственных средствах, основанное на сочетании высокотемпературной окислительной конверсии и ионной хроматографии

02.00.02 - аналитическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

г 1 ноя 2013

Москва-2013

005538933

Работа выполнена на кафедре аналитической химии Химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Ревельский Игорь Александрович

Официальные оппоненты:

доктор фармацевтических наук, доцент

Эпштейн Наталья Борисовна (ГТУ атомной энергетики, г. Обнинск)

доктор химических наук, профессор

Яшин Яков Иванович (НПО «Химавтоматика», г. Москва)

Ведущая организация:

Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского Российской Академии Наук (ГЕОХИ РАН)

Защита состоится 18 декабря 2013 г. в 15 часов 00 минут в ауд. 446 на заседании диссертационного Совета Д 501.001.88 по химическим наукам при Московском Государственном Университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3, МГУ, Химический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу: г. Москва, Ломоносовский проспект, д.27. Автореферат диссертации размещен на сайте ВАК http://vak.ed.qov.ru

Автореферат разослан 15 ноября 2013 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат химических наук

Торочешникова И.И.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время актуальной проблемой является идентификация и обнаружение на уровне следов веществ, опасных для здоровья людей. Большая часть всех загрязнителей поступает в человеческий организм с продуктами питания (в основном это пестициды), а также в виде незаявленных токсичных примесей при приеме различных лекарственных средств и фармпрепаратов. Все это может стать причиной тяжелых последствий, поэтому необходим контроль за содержанием опасных соединений в продуктах питания, сельскохозяйственной продукции и лекарственных средствах.

Наиболее опасными соединениями (чаще всего - пестицидами), встречающимися в пищевой продукции, являются фтор-, хлор-, бром-, серо- и фосфорсодержащие органические соединения. Большое число работ в настоящее время посвящено анализу пестицидов в пищевых продуктах и сельскохозяйственной продукции, в которых чаще всего проводится определение небольшого числа заданных, т.е. заранее известных пестицидов, в исследуемых образцах с использованием газовой или жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС или ЖХ-МС). Часто это лишь несколько пестицидов, но так же встречаются работы по совместному определению нескольких сотен пестицидов (известное на сегодня число пестицидов, в состав молекул которых входят Р, С1, Вг, N. Р и Э, превышает 1000 соединений). Сложность определения в этом случае связана с необходимостью проведения длительной специфической пробоподготовки, построением градуировочной зависимости для каждого пестицида и длительностью самого анализа. Проблема существенно усложняется, когда не известен состав пестицидов, присутствующих в исследуемом образце. Действенный контроль за загрязнением продуктов питания пестицидами возможен только в том случае, если обеспечивается быстрое их обнаружение, а именно осуществляется быстрый скрининг проб на содержание всех пестицидов (известных в настоящее время), содержащих в молекуле указанные элементы, при отсутствии информации о них. Однако в настоящее время такой скрининг не проводится. В то же время известны случаи, когда проявляются негативные воздействия соединений, концентрация которых на порядки ниже ПДК. С накоплением информации о пагубном влиянии даже следовых количеств опасных веществ, все более актуальным является снижение пределов обнаружения примесей, особенно Р-, С1-, Вг-, Б- и Р-содержащих органических соединений.

Обнаружение примесей, особенно неизвестных, на уровне следов в таких высокочистых веществах, как фармсубстанции и фармпрепараты на их основе, представляет большие трудности и даже невозможно в связи с тем, что отделение таких примесей от основного компонента, особенно если они неизвестны, является часто неразрешимой задачей, т.к. концентрация определяемого компонента на многие порядки превышает концентрацию примесей. В этом случае актуальным является быстрый скрининг

проб лекарственных средств на содержание Р-, С1-, Вг-, Б- и Р-органических примесей. Актуальным также является обнаружение загрязнения лекарственных трав такими соединениями. Как и в случае продуктов питания, такой скрининг проб лекарственных средств в настоящее время не проводится.

В связи с этим целью настоящей работы являлась разработка новых подходов к обнаружению Р-, С1-, Вг- и Б-органических соединений в сельскохозяйственной продукции (растительных маслах, винах, чае) и лекарственных средствах на уровне следов, основанных на высокотемпературной окислительной конверсии и регистрации образующихся анионов методом ионной хроматографии. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи;

• разработать способ определения анионов Г, СГ, Вг", 5042" на уровне близком к пределу детектирования и соответствующих продуктов конверсии Р-, С1-, Вг- и Э-содержащих органических соединений, которым соответствуют эти анионы;

• изучить условия, необходимые для минимизации пределов обнаружения продуктов конверсии, соответствующих определяемым элементам, при анализе органических растворов, экстрактов и твердых матриц;

• изучить распределение пестицидов, применяемых при производстве различных продуктов питания (растительные масла, чаи, вина) и опасных веществ (ОВ) в зависимости от состава элементов в их молекуле;

• разработать способы определения общего содержания На1- и Э-органических соединений на уровне следов в органических растворах и различных матрицах (растительные масла, чаи, вина, фармацевтические препараты, лекарственные травы);

• изучить возможность определения общего содержания броморганических примесей в фармпрепарате, активное вещество которого содержит один из определяемых элементов (фтор), концентрация которого на многие порядки превосходит концентрацию примеси(ей), основанного на окислительной конверсии и анализе всего абсорбата или его части: методом ионной хроматографии (ИХ), методом масс-спекгрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС), методом рентгенофлуоресцентного анализа с полным внешним отражением (РФА ПВО);

• определить общее содержание На1- и Э-органических соединений в различных образцах растительных масел, чая, вин, фармпрепаратов и лекарственных трав на уровне следов при сочетании окислительной конверсии и анализа всего абсорбата методом ионной хроматографии.

Научная новизна работы: 1. Изучено распределение по группам органических пестицидов и опасных

веществ (ОВ) (присутствующих в базах данных) в зависимости от элементов, входящих в

состав молекул, и молекулярной массы. Показано, что регистрация таких элементов, как

Р, 01, Вг, в и Р, в анализируемой смеси и молекулярной массы компонентов этой смеси в ряде случаев позволяет провести быструю и однозначную идентификацию (если в пробе присутствует одно соединение, содержащее эти элементы), а в большинстве случаев -провести дифференциацию по группам. Это позволяет осуществить быстрый скрининг проб на пестициды, а в случае ОВ - ускорить принятие решений в чрезвычайных ситуациях и в токсикологической медицине, когда необходимо быстрое выявление класса ОВ, присутствующего в пробе.

2. В результате проведенного исследования показано, что фон по определяемым анионам (Р", СГ, БОд2") в деионизованной воде, помещенной в контейнеры, изготовленные из полимера (полипропилена), стекла и кварца, превышает на 1-2 порядка и более пределы детектирования и общепринятая промывка контейнеров не снижает фон, в связи с чем соответственно возрастают пределы обнаружения.

3. Предложен новый подход к быстрому определению анионов в деионизованной воде, помещенной в контейнер, обеспечивающий возможность селективного их определения на уровне пределов детектирования, основанный на минимизации фона по анионам, связанного с контейнером и деионизованной водой, и анализе всего объема пробы раствора. Пределы обнаружения составляют Ю"10 - 10"9% при пробе водного раствора 10 мл.

4. Предложен способ обнаружения Р-, С1-, Вг- и Э-органических примесей в органических растворах и сложных матрицах, основанный на высокотемпературной окислительной конверсии таких соединений вместе с матрицей (либо концентрата из нее) и анализе всего абсорбата продуктов конверсии в деионизованной воде.

5. Предложены новые подходы к характеристике качества с/х продукции и лекарственных средств, основанные на обнаружении Р-, С1-, Вг- и Б-содержащих примесей на уровне следов в растительных маслах, фармпрепаратах, лекарственных растениях и чае при использовании разработанного способа.

6. Предложены новые подходы к определению общего содержания броморганических примесей в фармпрепарате, активное вещество которого содержит один из определяемых элементов (фтор), концентрация которого на порядки превышает концентрацию определяемых броморганических примесей, основанный на окислительной конверсии и анализе абсорбата методами ИСП-МС и РФА ПВО. Показана возможность определения суммарного содержания броморганических соединений в фторсодержащем фармпрепарате на уровне Ю^-КГЧб предложенным способом в сочетании с ИСП-МС и РФА ПВО, что на 2-3 порядка ниже пределов обнаружения стандартных методов. Оценены пределы обнаружения по другим определяемым элементам, достоинства и ограничения каждого из методов.

Практическая значимость работы:

В результате проведенного исследования разработан новый подход к контролю загрязнения сельскохозяйственной продукции, продуктов питания и фармпрепаратов опасными для здоровья человека веществами, содержащими в молекуле фтор, хлор, бром либо серу, основанный на одновременном определении общего содержания галоген- и сераорганических соединений на уровне следов. Такой подход может быть использован для быстрого контроля за содержанием всех нормируемых и ненормируемых соединений в сельскохозяйственной продукции и лекарственных средствах. Определено общее содержание фтор-, хлор-, бром- и серосодержащих органических соединений в образцах растительных масел, чая, вин, лекарственных трав и фармпрепаратов. При сочетании окислительной конверсии и ИСП-МС и РФА ПВО изучена возможность определения суммарного содержания фтор-, хлор-, бром- и серосодержащих органических примесей в образцах различных фармпрепаратов и определено суммарное содержание броморганических примесей в фармпрепаратах, активное вещество которых содержит один из определяемых элементов (фтор). Предложенный подход помогает осуществлять быстрый скрининг проб на содержание опасных токсикантов в с/х продукции и лекарственных средствах и организовать экспрессный и действенный контроль качества этой продукции, связанного с обнаружением F-, CI-, Вг- и S-содержащих примесей.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Способ подготовки контейнеров для хранения деионизованной воды.

2. Подход к быстрому определению анионов в деионизованной воде, помещенной в контейнер, обеспечивающий возможность селективного их определения на уровне пределов детектирования, основанный на минимизации фона по анионам, связанного с контейнером и деионизованной водой, и анализе всего объема пробы раствора.

3. Способ определения общего содержания Hal- и S-органических соединений в органических растворах и различных матрицах на уровне следов, основанный на прямой окислительной конверсии пробы, абсорбции продуктов конверсии в контейнере с деионизованной водой и анализе всего абсорбата (а не малой его части) методом ионной хроматографии. Способ позволяет снизить пределы обнаружения более чем на 2 порядка.

4. Новые подходы к характеристике качества с/х продукции и лекарственных средств, основанные на обнаружении таких примесей на уровне следов в растительных маслах, фармпрепаратах, лекарственных растениях и чае при использовании разработанного способа.

5. Подход к проведению быстрого скрининга проб на пестициды, с использованием распределения по группам органических пестицидов в зависимости от элементов, входящих в состав молекул, и молекулярной массы.

6. Подход к быстрому выявлению класса опасных веществ (OB), присутствующего в пробе, с использованием распределения OB по группам в зависимости от молекулярной массы и элементов, входящих в состав молекулы.

7. Способ определения общего содержания органических примесей, содержащих элемент, регистрируемый методами ИСП-МС и РФА ПВО, в твердых органических веществах, содержащих в молекуле не регистрируемый этими методами элемент, основанный на окислительной конверсии пробы, абсорбции продуктов конверсии деионизованной водой и анализе всего объема абсорбата (ИСП-МС) или его части (РФА ПВО).

Апробация работы:

Результаты работы были представлены в виде докладов на Всероссийской конференции «Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии» (Самара, Россия, 2009 г.), на Восьмой всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «ЭКОАНАЛИТИКА-2011» (Архангельск, Россия, 2011 г.), на Четвертой Всероссийской конференции с международным участием «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы», (Москва, Россия, 2011), на Третьем всероссийском симпозиуме «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии» с международным участием (Краснодар, Россия, 2011 г.), на Тринадцатой международной конференции «European Meeting on Environmental Chemistry» (Москва, Россия, 2012 г.), на Втором Съезде Аналитиков России (Москва, Россия, 2013 г.), на Втором Международном Конгрессе «Food Science and Technology» (Ханчжоу, Китай, 2013 г.).

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 14 работ в виде статей и тезисов докладов.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка литературы. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и задачи, которые необходимо было решить для достижения поставленной цели.

Первая глава представляет собой литературный обзор. В ней рассмотрены методы определения и контроля стойких органических загрязнителей, в частности пестицидов, в пищевой и сельскохозяйственной продукции, а также методы контроля качества и подлинности фармацевтических препаратов. Дополнительное внимание уделяется способам подготовки пробы.

Во второй главе описаны оборудование, исходные вещества и приведено описание методики эксперимента.

В третьей главе представлены результаты исследования распределения органических пестицидов и опасных веществ (OB) по группам, в зависимости от элементов, присутствующих в молекуле, и молекулярной массы. В этой же главе представлены результаты исследования влияния материала контейнера для деионизованной воды на

уровень содержания анионов в ней, условий его подготовки, позволяющих снизить содержание анионов до уровня пределов их детектирования, и условий ионнохроматографического разделения, минимизирующего другие фоновые пики воды. Благодаря этому возможно обеспечить обнаружение анионов в воде на уровне 10"9 - 10"8% и анализ всего абсорбата продуктов окислительной конверсии. Далее в этой главе представлены результаты исследования по разработке нового подхода к обнаружению галоген- и сераорганических соединений на уровне следов в сельскохозяйственной и лекарственной продукции (вина, растительные масла, чаи, лекарственные травы и фармацевтические препараты), основанного на прямом сожжении пробы образца либо соответствующего экстракта, и анализе продуктов конверсии методом ионной хроматографии.

В четвертой главе представлены результаты исследования по разработке подхода к обнаружению примесей в фармацевтических препаратах (содержащих или не содержащих в молекуле активного вещества определяемые элементы), основанного на окислительной конверсии навески образца и анализе абсорбата методами ИСП-МС и РФА ПВО. Этот подход позволил исключить необходимость в стандартных образцах анапитов и снизить пределы обнаружения.

В заключении проводится обобщение полученных результатов и рассматриваются возможности дальнейшего развития предлагаемых подходов.

Диссертация изложена на 150 страницах, содержит 26 рисунков, 35 таблиц и список литературы из 206 наименований.

Основное содержание работы.

Оборудование, исходные вещества, методика эксперимента.

При выполнении данной работы использовали следующее оборудование:

• ионные хроматографы модели «881 Compact IC Pro» и «MIC-2 Advance» (Metrohm, Швейцария) с системой подавления «MSM» с переключаемыми подавительными колонками и детектором по электропроводности с применением системы дегазации элюента;

• разделительные колонки «Star-lon-АЗОО» фирмы Phenomenex США (100x4.60 мм), «Metrosep A Supp 5» фирмы Metrohm Швейцария (50x4.0 мм), «Metrosep A Supp 4» фирмы Metrohm Швейцария (250x4.0 мм);

• кварцевый реактор и высокотемпературная трубчатая электропечь;

• спектрометр РФА ПВО модели «S2 PICOFOX» (Bruker Nano GmbH, Германия);

• масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой модели «7500С» (Agilent, Япония);

• система для получения деионизованной воды модели «Водолей М» («Химэлектроника», Россия).

Ионохроматографические исследования проводили в изократических условиях при

использовании в качестве элюента растворов: 1) 3.60 мМ МаНСОз/3.75 мМ Ма2СОз, 2)

8

1.7 мМ 1ЧаНСОз/1.8 мМ Na2C03, 3) 10 мМ NaHC03, скорость потока элюента через разделительную колонку составляла 1 мл/мин.

Для приготовления стандартных растворов анионов, элюента и регенерирующего раствора использовали неорганические соли Na2C03, NaHC03, NaF, NaCI, KN02, NaBr, KBr, KN03, KH2P04, Na2S04 (все соли «чда», Россия) и кислоту H2S04 («осч», Россия). Соотношение концентраций ионов F" и Вг" составляло от 1:1 до 105:1. Содержание анионов в анализируемой пробе составляло п-Ю^-тЮ"8, a F - до 10"5 г. Для приготовления органических растворов были использованы различные фтор-, хлор-, бром-, серо- и фосфорсодержащие соединения и растворители (ацетонитрил, МТБЭ, гексан, метанол).

В методе РФА ПВО для возбуждения рентгеновской флуоресценции использовали излучение Мо Ка, напряжение - 50KV, ток бООмкА, скорость счета - 1257 имп/сек. Время набора спектра 250 с. Пробы воды или водного раствора наносили пипеткой на кварцевую подложку-отражатель. Объем пробы составлял от 1 мкл до 500 мкл.

Определение 8 методе ИСП-МС проводили при следующих условиях: мощность генератора 1500 Вт, скорость плазмообразующего газа (аргон) — 15 л/мин, скорость подачи пробы 1.05 мл/мин, разрешение масс-анализатора - 0.7 а.е.м., вакуум без плазмы 4 • 10"4 торр, время измерения при выбранной m/z - 0.05-0.1 сек, три точки на пик.

Высокотемпературную окислительную конверсии проводили в кварцевом реакторе при температуре 950°С с использованием медицинского кислорода, степень чистоты которого составляла 99.999%. Ввод пробы растворов осуществляли микрошприцем или с помощью кварцевых лодочек, твердых веществ - с помощью кварцевых лодочек.

Распределение пестицидов по группам в зависимости от элементов, входящих в состав молекул, и молекулярной массы.

Чтобы оценить уровень, на котором необходимо регистрировать изучаемые элементы, в начале нашего исследования по обнаружению пестицидов в сельскохозяйственной продукции нами был проведен анализ максимально допустимых уровней (МДУ) содержания пестицидов в пищевых продуктах. Показано, что для подавляющего числа определяемых пестицидов диапазон МДУ в различных пищевых продуктах составляет 0.01-1.0 мг/кг. В зависимости от среды (овощи, фрукты, масла, табак, мед, чай, детская продукция и т.д.) приведенные максимально допустимые уровни различны.

В связи с этим разрабатываемые нами способы определения общего содержания F-, CI-, Вг- и S-органических соединений в сложных матрицах должны были обеспечить возможность обнаружения соответствующих пестицидов на уровне МДУ (10"8-10'4%) и ниже.

Представляло интерес изучение возможности использования полученной информации об элементах, присутствующих в анализируемой пробе, для дифференциации пестицидов и их отнесения к определенным группам. В связи с этим был составлен список всех органических пестицидов, приведенных в справочнике пестицидов «The Pesticide Manual, 9th ed., 1991», в состав молекул которых входили F, CI, Вг, N, Р и S. Такие

9

соединения составляют большинство от приведенных в различных справочниках и базах данных, в которых описано более 1000 таких пестицидов.

Было посчитано число пестицидов, имеющих в своем составе элементы F, CI, Br, N, S, Р в различной комбинации этих элементов в молекуле, а также процентное содержание таких пестицидов от общего числа рассматриваемых соединений. Пестициды были поделены на группы1 в соответствии с наличием элементов в молекуле, и для каждой такой группы был выделен диапазон соответствующих молекулярных масс.

Показано, что в случае присутствия в объекте исследования только одного пестицида, регистрируя соответствующие элементы при использовании разрабатываемого в работе способа определения суммарного содержания соответствующих соединений, можно осуществлять быстрый скрининг проб на содержание пестицидов, в состав молекулы которых входят F, CI, Br, Р, S (в пересчете на элемент). Благодаря чему можно судить о типе пестицида (отнести его к определенной группе, либо даже провести однозначную идентификацию), присутствующего в пробе, и об уровне загрязнения пробы по элементу. А при одновременной регистрации молекулярной массы с помощью метода газовой хроматографии-масс-спектрометрии с химической ионизацией (ГХ-МС с ХИ), круг возможных пестицидов, присутствующих в пробе, дополнительно сужается.

Предложенный подход позволяет ускорить идентификацию пестицидов в образцах сельскохозяйственной и пищевой продукции (в частности растительных маслах, винах и чаях) и увеличить ее достоверность. Для селективного и высокочувствительного обнаружения фосфора и азота целесообразно использование газового хроматографа с беспламенным термоионным детектором, обладающим наибольшей чувствительностью и селективностью по отношению к N-, Р-органическим соединениям.

Распределение опасных веществ (ОВ) по группам в зависимости от молекулярной массы и элементов, входящих в состав молекулы.

С необходимостью быстрого и надежного обнаружения следов опасных соединений связаны не только такие области как контроль качества сельскохозяйственных и пищевых продуктов, но и экология, медицинская токсикология и, конечно же, химический терроризм. Поэтому аналогично распределению пестицидов по группам в зависимости от состава элементов в молекуле и от молекулярной массы, было изучено распределение опасных органических веществ (ОВ) из базы данных OCAD v.10 «Analytical database, 2007».

Показано, что при условии, что использовалось только одно ОВ, такое распределение позволяет упростить и ускорить идентификацию опасных соединений, сокращая число потенциальных кандидатов для обнаружения, а в ряде случаев (205 веществ) сокращает

1В тексте диссертационной работы приводятся таблицы дифференциации пестицидов и ОВ на группы, а также таблицы с дифференциацией пестицидов, применяемых при выращивании конкретных сельскохозяйственных культур, на группы.

поиск до 1-2 соединений. Благодаря этому возможно принятие быстрых мер помощи в медицинской токсикологии и в случаях химического терроризма.

Выбор условий, обеспечивающих возможность минимизации пределов обнаружения

анионов Р, СГ, ВГ и ЭОД

Для разработки способа высокочувствительного обнаружения суммарного содержания На1- и Б-органических соединений в органических матрицах (с/х продукции, лекарственных средствах), органических и водных растворах было необходимо обеспечить высокочувствительное обнаружение в абсорбате продуктов окислительной конверсии, соответствующих определяемым элементам, а именно анионов Р, СГ, Вг", вО«2".

Пределы обнаружения зависят от уровня фона деионизованной воды по определяемым анионам, который определяется как выбранными условиями анализа (разделительная колонка, элюент, детектор, наличие фоновых пиков, регистрируемых при анализе поглощающего раствора), так и фоном, обусловленным материалом контейнера деионизованной воды и, возможно, кварцевым реактором.

Минимальные пределы обнаружения анионов и, соответственно, элементов, по концентрации могут быть достигнуты при концентрировании анионов из больших проб абсорбатов в условиях, обеспечивающих возможность анализа всего объема абсорбата при использовании концентрирующей колонки. Это возможно только в случае использования деионизованной воды и отсутствия на хроматограмме, полученной при ее анализе, фоновых пиков, мешающих определению анионов (которые регистрируются при использовании общепринятых колонок и элюентов).

В качестве контейнера поглощающего раствора при проведении исследования использовали полипропиленовые одноразовые шприцы, приобретаемые в аптеках. В течение длительного времени использовали шприцы, поставляемые одной фирмой. Фон в шприцах по определяемым анионам, при заполнении их деионизованной водой, был ниже уровня пределов детектирования, которые составляли 10"11 - Ю"10 г (в пересчете на элемент) в зависимости от элемента.

При анализе 4-5 мл проб воды (соответствовавшей объему абсорбата) на хроматограмме регистрировались отрицательные пики: пик воды (до пиков всех анионов) и неизвестный пик, близкий по времени удерживания к пику СГ. В связи с этим была изучена возможность исключения либо минимизации этих пиков за счет вытеснения элюентом остатков воды из концентрирующей колонки. Исследование показало низкую воспроизводимость ввода пробы вытеснителя, что было связано с трудностями выбора объема вытесняемой воды, которая присутствовала не только в концентрирующей колонке (свободном объеме), но и в подводящей линии. Поэтому в тех случаях, когда это было возможно, для лучшего разделения второго отрицательного пика и пика СГ, объем анализируемой пробы был уменьшен до 200 или даже до 20 мкп. Такой подход был

использован при разработке способа обнаружения общего содержания галоген- и сераорганических соединений в винах и растительном масле.

В процессе исследования выяснилось, что в аптеках Москвы сменился поставщик одноразовых пластиковых шприцев. Анализ деионизованной воды, помещенной в шприцы, отобранные из одной и той же партии, и из разных партий, показал, что фоновое содержание таких анионов, как F", СГ, Вг", S042", в новых шприцах могло составлять от 10"11 до 10"8 г/мл. Было проведено обширное исследование партий полимерных шприцев, выпускаемых различными фирмами, и показано, что наиболее подходящими шприцами были полипропиленовые шприцы фирмы «B|Braun» (Германия), но и для них наблюдалась низкая воспроизводимость фона анионов. Кроме того, в ряде случаев регистрировался широкий пик неизвестного происхождения высокой интенсивности и определяемые анионы регистрировались на его фоне.

Было проведено исследование уровня фона по анионам при анализе элюента, помещенного в одноразовый шприц. Среднее значение уровня фона, полученного для десяти одноразовых шприцев, заполненных элюентом, составили для F, CI, Вг и S (объем анализируемой пробы 200 мкл) 2-Ш9 г/мл, 4-10 9 г/мл, <2-10~юг/мл и 5-10 "9г/мл, соответственно, относительное стандартное отклонение составляло около 50%. Пределы обнаружения, рассчитанные как среднее значение фонового сигнала плюс его утроенное стандартное отклонение в случае шприцев составил бЮ^г/мл, 1-Ю"8 г/мл, <2-1СГ10г/мл и 1-10"® г/мл (проба 200 мкл) для F, CI, Вг и S. Одноразовый шприц обладает существенными достоинствами - исключена необходимость его мойки и удобство сбора продуктов конверсии на выходе из реактора. Однако при использовании изученных нами шприцев предел обнаружения был на 1-2 порядка выше, чем в случае чистых шприцев. Подход, основанный на использовании в качестве поглощающего раствора элюента, был использован при изучении возможности обнаружения суммарного содержания галоген- и сераорганических соединений в растительных маслах.

Актуальным являлось достижение минимальных пределов обнаружения, соответствующих деионизованной воде, помещенной в чистый абсорбер, и обеспечение возможности анализа всего абсорбата, а не малой его части, с использованием концентрирующей колонки. В связи с этим, прехеде всего, было проведено исследование условий ионнохроматографического разделения, которые бы обеспечивали исключение при анализе водных растворов анионов второго отрицательного пика, мешавшего определению СГ, и в то же время обеспечивали бы возможность быстрого определения состава смеси анионов F, СГ, ВГ, IM02", N03", S042' и НР042".

Была изучена возможность использования в качестве элюента раствора 10 тМ NaHCOa и разделительных колонок, которые были использованы в наших предыдущих исследованиях для разделения анионов с элюентом МаНСОз/№2СОз, («Star-lon-АЗОО» фирмы Phenomenex США (100x4.60 мм), «Metrosep A Supp 5» фирмы Metrohm,

12

Швейцария (50x4.0 мм), «Ме^оэер А вирр 4» фирмы Ме^оИт Швейцария (250x4.0 мм). Показано, что использование этого элюента позволило исключить регистрацию второго отрицательного пика на хроматограмме, мешавшего обнаружению СГ. Оптимальное время анализа менее 15 мин было достигнуто при использовании колонки «Ме^оэер А Бирр 5» (50 х 4.0 мм).

Решение этой задачи позволило перейти к изучению возможности минимизации пределов обнаружения анионов (и соответствующих элементов) за счет минимизации фона контейнеров с деионизованной водой, используемых в качестве абсорберов.

Для этого были изучены различные условия промывания контейнеров из полимера (одноразовые полипропиленовые пробирки, используемые в ИСП-МС, одноразовые полипропиленовые шприцы), кварца (специально изготовленные ловушки), стекла (пробирки, колбы, виалы) деионизованной водой (3-х кратная промывка, воздействие УЗ поля с последующей многократной промывкой).

Показано, что общепринятое ополаскивание контейнера не решает задачи. Воздействие УЗ поля с последующей многократной промывкой деионизованной водой позволило снизить уровень фона по анионам К", СГ и 3042" до уровня пределов детектирования практически во всех контейнерах. Однако в случае полимерных контейнеров (шприцев) для некоторых из них на хроматограммах регистрировался широкий и интенсивный пик, а аналиты регистрировались на его фоне. Кроме того, при хранении деионизованной воды в таких контейнерах во времени наблюдалось увеличение фона для анионов СГ и ЭО^'. Для кварцевых ловушек на хроматограммах, зарегистрированных после отмывки ловушек, широкий пик не регистрировался и уровень фона по этим анионам был ниже пределов детектирования. Недостатком кварцевых ловушек являлись трудности их отмывки и дороговизна самих ловушек (изготавливаются вручную).

В результате проведенного исследования выявлено, что общепринятый в аналитических лабораториях подход к использованию в ионной хроматографии стеклянной посуды для приготовления водных растворов анионов не обеспечивает возможность их обнаружения на уровне, близком к пределам детектирования. Показано, что наиболее оптимальными контейнерами являлись стеклянные малого объема (виалы). Для них было возможно наиболее быстрое снижение фона до минимальных пределов. Показано, что контейнер большего объема для хранения деионизованной воды должен быть изготовлен из кварца, а не полимера - как общепринято.

Предложен подход, позволяющий снизить уровень фона деионизованной воды, помещенной в стеклянный контейнер, по аналитам на 1-2 порядка (до уровня пределов детектирования) и, соответственно, снизить пределы обнаружения анионов в водных растворах по концентрации, благодаря обеспечению возможности концентрирования аналитов из больших проб водных растворов. Кроме того, этот подход обеспечивает возможность и соответствующего снижения пределов обнаружения продуктов конверсии Р-.

13

CI-. Br- и S-органических соединений (в пересчете на элемент в них) за счет возможности использования в качестве поглощающего раствора деионизованной воды, снижения уровня её фона по аналитам и другим фоновым пикам и анализа всего объема абсорбата.

Результаты проведенного исследования позволили приступить к разработке способов определения суммарного содержания F-. CI-. Вг- и S-органических соединений на уровне следов в различных сложных по составу органических матрицах (винах, растительных маслах, чаях, фармпрепаратах, лекарственных травах). Необходимо отметить, что как состав аналитов, так и состав матрицы, в которой они определялись, не были известны.

Быстрый скрининг проб вин на общее содержание F-, Cl-, Вг-, S-органических соединений (поглощающий раствор — деионизованная вода в чистом контейнере).

Одной из задач нашего исследования являлась разработка способа определения общего содержания F-, CI-, Вг- и S-органических соединений на уровне следов, который мог бы обеспечить проведение быстрого скрининга проб вин на такое содержание.

Обычно методы определения содержания пестицидов в винной продукции многоступенчатые, основаны на использовании ГХ или ЖХ и предназначены для определения ограниченного набора заданных пестицидов.

Исследования возможности определения общего содержания Hal- и S-органических соединений проводили при использовании ионного хроматографа «MIC-2 Advanced», в качестве разделительной колонки использовали «Star Ion А 300», элюент 3.60 мМ №НСОз/3.75 мМ Na2C03. Пробу абсорбата продуктов конверсии вводили в хроматограф с помощью петли-дозатора объемом 20 мкл. Такой объем пробы абсорбата обеспечивает лучшее отделение отрицательного пика воды от пика СГ. Общее время анализа вместе с вводом образца было не более 15 мин. Пределы детектирования в зависимости от элемента составляли 1-Ю"11 г, 1-10"11 г, 3-Ю"11 г, 2-Ю"11 г, соответственно для F, CI, Вги S. В качестве абсорбера использовали полипропиленовые шприцы2. Объем поглощающего раствора - деионизованной воды - 5 мл. Время разложения образца и сбора в абсорбер полученных продуктов конверсии составляло около 5 мин.

Для определения общего содержания Hal- и S-органических соединений в винах было изучено выделение таких соединений из водных растворов с помощью жидкостной экстракции с предварительным высаливанием. Экстракцию образца объемом 1 мл, насыщенного хлоридом натрия, проводили 300 мкл метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ). Степень извлечения исследуемых модельных органических соединений (гексахлорбензол, 5,5,6-трифтор-6-трифторметил-2,3-диоксибицикло [1,2,2], тетрабромэтан, тиофен) из водных растворов была близка к 100%. Такая же степень извлечения была получена и из образца сухого вина.

7. Использовали полипропиленовые шприцы из одной партии, при заполнении которых деионизованной водой фон по анионам был ниже пределов детеетирования.

14

Правильность определения содержания была показана для двух фтор- и бромсодержащих органических соединений в метанольных растворах методом «введено-найдено». Количество каждого из добавленных элементов составляло (2.3 - 4.5)- 10д г/мл, а объем пробы метанольного раствора - 1 и 10 мкл. Результаты определения содержания соответствующих элементов были правильными независимо от объема пробы.

Был предложен способ определения общего содержания галоген- и сераорганических соединений в вине. Предложенный способ основан на жидкостной экстракции изучаемых соединений из матрицы с использованием высаливания, сожжении малой части экстракта в потоке кислорода и определении продуктов конверсии методом ионной хроматографии. Пределы обнаружения способа составили Ю^-Ю"4 % (объем пробы вина 1 мл) и Ю^-Ю"5 % (объем пробы вина 10 мл) в зависимости от элемента. Объем анализируемой пробы экстракта -1 мкп.

При необходимости дальнейшее снижение пределов обнаружения возможно (как было показано) при сожжении всего концентрата аналитов (после удаления экстрагента вне реактора).

На основании предложенного способа был проведен анализ различных образцов сухих вин на общее содержание хлор- и сераорганических соединений. Объем анализируемой пробы вина составлял 1 мл. В связи с тем, что содержание аналитов в вине, как показали предварительные эксперименты, было много больше пределов обнаружения, в реактор вводили 1 мкл экстракта, а объем абсорбата, подаваемый на колонку - 20 мкл (т.е. 1/250 часть исходного объема). Было исследовано 6 образцов сухих вин (из США, Испании, Чили, Италии, Германии и России). Уровень содержания С1-органических соединений (в пересчете на элемент), составил (1 - 7) -10"3 % и Э-органических (2- 10) -10"4 %. Р- и Вг-органические соединения не были обнаружены. Общее содержание рассматриваемых соединений в винах ранее не определялось.

Таким образом, в результате проведенного исследования предложен способ, позволяющий осуществить быстрый скрининг проб вин на общее содержание Г-, С1-, Вг- и Б-органических соединений на уровне следов. Способ позволяет также ускорить идентификацию пестицидов в винной продукции и увеличить ее достоверность.

Изучение возможности быстрого определения общего содержания Р-, С1-, Вг- и в-органических соединений в растительных маслах (поглощающий раствор -

элюент).

При использовании в качестве поглощающего раствора деионизованной воды на хроматограмме регистрировались отрицательные пики, которые мешали обнаружению малых количеств Р" и СГ. Однако фоновое содержание анионов в деионизованной воде при заполнении шприцев из новых закупленных партий изменялось от шприца к шприцу, как отмечалось выше. Такое наблюдалось для сотен шприцев, изученных нами и выпущенных различными фирмами. Для исключения мешающего влияния этих отрицательных пиков,

15

регистрируемых в воде при заполнении ею шприца, было решено использовать в качестве поглощающего раствора элюент.

Определение суммарного содержания F-, CI-, Вг- и S-органических соединений в растительных маслах никем ранее не проводилось.

После выбора условий ионнохроматографического определения анионов на уровне 10"9-10'7 з и материала одноразового шприца (полипропилен) была изучена конверсия нескольких отличающихся по строению, летучести и элементному составу соединений (ряд пестицидов), содержащих в молекуле определяемые элементы, в ацетонитрильных растворах. Для этого ацетонитрильные растворы (1, 10 и 100 мкл) наносили в кварцевую лодочку, после выпаривания растворителя ее вводили в реактор. Показано, что в выбранных условиях степень конверсии составляла, с учетом погрешности эксперимента, около 100% и не зависела от природы и строения вещества. Ввод в реактор проб большего объема (с предварительным удалением растворителя в лодочке) позволяет снизить концентрационный предел обнаружения. При вводе 100 мкл ацетонитрильного раствора в кварцевую лодочку с предварительным удалением ацетонитрила и с вводом в реактор всего концентрата анапита без растворителя предел обнаружения составил 2- 107 г/мл, 4-10" 7 г/мл, 8 • 10"9 г/мл, 4- 10"7 г/мл ацетонитрила, для F, Cl, Br, S, соответственно. Дополнительным достоинством такого способа является возможность анализа больших по объему проб и исключается возможность сажеобразования в реакторе, которое случается при быстром вводе даже 1 мкл растворителя, либо другого вещества.

Исследовалась возможность анализа 1 мг пробы масла без какой-либо предварительной подготовки - проба вводилась в реактор с помощью кварцевой лодочки с последующим ионнохроматографическим анализом 1/20 части абсорбата. Предел обнаружения по концентрации составил (в пересчете на элемент) 2 • 10"3%, 8 -10"5%, 4-10" 3% для F, Вг, S соответственно (проба масла - 1 мг). В связи с тем, что при анализе продуктов конверсии на хроматограмме регистрировался отрицательный пик очень близкий по времени удерживания к пику СГ (но несколько большим, чем у СГ), хлорорганическое соединение в масло не добавляли. Количество каждого из элементов, добавленного в масло, составляло 5- 10"* -103 г/мл, а количество, введенное на разделительную колонку (1/20 часть абсорбата) - 2.5- 10"8 - 6- 10"8 г, что превышало уровень фона по определяемым элементам в 50-100 раз. Был проведен анализ 2* искусственных смесей и показана правильность анализа.

Дальнейшее исследование было посвящено изучению возможности определения суммарного содержания фтор-, хлор-, бром- и сераорганических соединений в маслах с проведением жидкостной экстракции из масел ацетонитрилом и анализом концентрата.

Изучение возможности определения общего содержания Р-, С1-, Вг- и Э-органических соединений в растительных маслах, основанного на жидкостной экстракции и анализе всего концентрата аналитов (поглощающий раствор - элюент).

Возможность проведения экстракции различных пестицидов из масел ацетонитрилом, последующей очистке экстракта и анализа малой его части методом ГХ-МС и ВЭЖХ-МС была описана в литературе. С целью увеличения производительности анализа при определении суммарного содержания рассматриваемых соединений была изучена возможность экстракции аналитов ацетонитрилом и анализа экстракта без его дополнительной очистки. Было проведено изучение степени и условий извлечения ряда На1-и Э-органических соединений из масла в зависимости от объема пробы и экстрагента, количества экстракций и показана возможность их количественного извлечения. Были подтверждены литературные данные о переходе некоторой доли жирной матрицы в экстракт, о чем свидетельствовало образование сажи при сжигании концентрата, полученного из большой пробы экстракта (400 мкл). В качестве модельных соединений, добавленных в масло использовали трифлурапин, хлорбромурон, хлорпирифос и фозалон. Их концентрация в масле (в пересчете на элемент) составляла (4-5) ■ 10"5 г/мл. Были выбраны оптимальные условия пробоподготовки, исключавшие сажеобразование при сжигании концентрата аналитов, свободного от экстрагента. В этом случае в виапу помещали 0.1 г масла, добавляли 400 мкл ацетонитрила. Интенсивно встряхивали в течение 5 минут. Затем 10 минут центрифугировали при 5000 об/мин для ускорения расслоения образовавшейся эмульсии. Переносили верхний ацетонитрильный слой в отдельную виалу. Затем отбирали 100 мкл ацетонитрильного раствора в кварцевую лодочку, испаряли досуха при комнатной температуре и концентрат аналитов вводили в кварцевый реактор, с последующим ИХ определением продуктов конверсии, соответствующих определяемым элементам. Описанным способом был проведен анализ ряда растительных масел (Табл. 1).

Таблица 1. Общее содержание галоген- и сераорганических соединений в различных образцах масел, определенное при использовании предложенного способа анализа (п=5, Р=0.95, 3,^0.1)._____

Образец масла Содержание фтора, % Содержание хлора, % Содержание брома, % Содержание серы,%

Оливковое масло «1Ьепса»(Испания) <8- Ю'5 5- Ю-4 5- 10" 5- 10"

Оливковое масло «Олимлик Фудс» (Греция) <8•10s 2- 10" <3 ■ ю-" 7-10"

Оливковое масло «Terra Creta» (Греция) <8- 10~5 5-10" 2 • 10"5 4-10"

Оливковое масло «Taste of life» (Греция) <8■10s 1 • 10J 7 • Ю-0 <2 ■ 10"

Льняное масло 1 (Россия) <8- 10"5 <2-10" <3- 10"° 4- 10*

Льняное масло 2(Россия) <8 • 10"4 <2 ■ 10" <3- 10"° 2- 10*

В этом случае (при сожжении концентрата аналитов) на хроматограмме не регистрировался отрицательный пик, мешавший обнаружению СГ.

Предел обнаружения был рассчитан, исходя из холостых опытов. Он составил, в пересчете на элемент, 8 - 10"5%, 2 ■ 10^ %, З-Ю^й, 2-10"% для Р, С1, Вг, Э,

соответственно, при анализе 100 мет экстракта. Таким образом, достигнуты более низкие пределы обнаружения, по сравнению с прямым вводом 1 мкл масла, и рассчитаны содержания элементов в маслах, не обнаруженных при прямом вводе масла в реактор.

С целью дальнейшего снижения пределов обнаружения в маслах при прямом определении было проведено исследование возможности минимизации фона анионов в поглощающем растворе - деионизованной воде - до уровня пределов детектирования анионов в такой воде за счет отмывки абсорберов, изготовленных из разных материалов (и минимизации фоновых пиков воды за счет выбора новых условий ИХ анализа). Результаты этого исследования описаны в разделе «Выбор условий, обеспечивающих возможность минимизации пределов обнаружения анионов Р, СГ, ВГ и ЭО/'». Изучение возможности снижения пределов обнаружения при прямом определении суммарного содержания Я-, С1-, Вг- и Э-органических соединений в растительных маслах (поглощающий раствор - вода, в условиях минимизации фона). Результаты определения суммарного содержания Я-, С1-, Вг- и Э-органических соединений в пересчете на элемент в растительных маслах в условиях, обеспечивающих минимизацию фона анионов до уровня пределов детектирования и минимизацию других фоновых пиков (поглощающий раствор - деионизованная вода, элюент 10 тМ №НСОз, абсорбер - тщательно отмытый многократной промывкой стеклянный контейнер объемом 1.8 мл), представлены в Табл. 2.

Таблица 2. Общее содержание галоген- и сераорганических соединений в различных образцах масел, определенное при использовании предложенного способа анализа в условиях минимизации фона деионизованной воды, в пересчете на элемент (п=3,

Р=0.95, Sr50.20).

Образец масла Содержание фтора, % Содержание хлора, % Содержание брома, % Содержание серы, %

Соевое масло «Olitalia»( Италия) <2 1СГ 6- Ю* <5 10"° 3-10"

Оливковое масло «Terra Delyssa» (Тунис) 1 ■ 10"3 1 • 10"3 <5 10"° 8-Ю"3

Хлопковое масло (Германия) 1 • 10" 6- 10" <5 10" 3-10J

Подсолнечное масло «Затея» (Россия) 2 • 10 2 4- 10"2 <5 10* 2 • 10"2

Исследование возможности определения суммарного содержания Р-, С1-, Вг- и 5-

органических примесей неизвестного состава в фармпрепаратах, активное вещество которых не содержит в молекуле определяемых элементов и азот.

Проведенные исследования по снижению пределов обнаружения анионов и продуктов конверсии позволили приступить к изучению возможности определения общего содержания галоген- и серосодержащих органических соединений в различных образцах фармпрепаратов на более низком уровне, чем в работе Федосеевой М.В., которая была единственной в этой области. В оптимизированных условиях, исключающих образование сажи, был проведен прямой анализ образцов ряда фармпрепаратов. Масса анализируемой

пробы фармпрепарата, подаваемой в реактор с помощью лодочки, с последующим анализом полученного абсорбата методом ионной хроматографии, составила 1 мг.

Были изучены фармпрепараты, не содержащие в молекуле определяемых элементов (Р, С1, Вг, Э) и не содержащие азота. Исследование показало, что при наличии азота в молекуле активного вещества на хроматограмме продуктов конверсии регистрируется пик N03', мешающий определению аниона СГ. Данные анализа ряда препаратов представлены ниже (Табл. 3).

Таблица 3. Суммарное содержание Р-, С1-, Вг- и Э-органических примесей (при пересчете на элемент) в препаратах, не содержащих в молекуле определяемые элементы и азот (п=3, Р=0.95, 3,^0.15). ___

Препарат Содержание фтора, % Содержание хлора, % Содержание брома, % Содержание серы,%

Метандростенолон (С2оН«02) <2 10"° 4-10"° <5 ■ 10"" <5 10"°

Нипагин (СвНаОз) ею3 5-10"° <5 10* <5 ■ 10"°

Кортизона ацетат (С2,НгаО,) 9-10"* 1 ■ Ю" <5 ■ 10"° <5- 10"°

Цитрат натрия (МазСвН507) <2 10"° <2 10* <5 • 10"° <5 10"°

В результате проведенного исследования предложен подход к обнаружению На1- и в-органических примесей в твердых фармпрепаратах, основанный на гомогенизации образца препарата, окислительной конверсии пробы, абсорбции продуктов конверсии деионизованной водой и анализе всего абсорбата продуктов конверсии. Предел обнаружения по элементам — 10"® — 10"5 % (проба 1 мг) и 10"7 -10"6 % (проба 10 мг).

Исследование возможности определения суммарного содержания Р-, С1-, Вг- и Э-органических примесей неизвестного состава в фармпрепаратах, активное вещество которых содержит в молекуле азот.

Была изучена возможность определения суммарного содержания Р-, С1-, Вг- и Э-органических соединений в фармсубстанциях, содержащих в молекуле активного вещества азот. Было показано, что при окислительной конверсии таких соединений на хроматограмме регистрируется пик нитрата, который может мешать определению хлора (происходит перекрывание пиков). В случае такого вещества как кофеин (%М=29), наблюдалось полное перекрывание пиков нитрата и хлора. В тоже время, как показало исследование, в фармсубстанциях, содержащих в молекуле азот, возможно обнаружение таких примесей как Р-, Вг- и Б-содержащие, обнаружению которых азот не мешает.

Исследование возможности обнаружения Я-, С1-, Вг- и Э-органических примесей в образцах чая.

До начала настоящего исследования никто не изучал суммарное содержание Р-, С1-, Вг-, Э-органических примесей в чае. Состав примесей полностью не известен.

При использовании подхода, предложенного для обнаружения На1- и Э-органических примесей в твердых фармпрепаратах была изучена возможность определения суммарного содержания Р-, С1-, Вг- и Б-органических соединений в чаях различного происхождения. Полученные данные для нескольких образцов представлены в Табл. 4.

Таблица 4. Общее содержание галоген- и сераорганических соединений в различных

образцах чая (п=3, Р=0.95, вг^0.20).

Образец чая Содержание фтора, % Содержание хлора, % Содержание брома, % Содержание серы, %

«Ахмад» (Россия) 7-10-* 8 • 10"* <5 • 10"6 9-10^

«Гринфилд» (Россия) 5 ■ 10"3 2- Ю ""' <5 • 10"° 5- 10"^

«Лисма» (Россия) 5- Ю "* 2 • 10^ <5 • 10* 3-10^

Броморганические соединения не обнаружены ни в одном из образцов чая на уровне пределов обнаружения Полученные данные позволяют судить о загрязненности чая галоген- и сераорганическими соединениями. Пределы обнаружения те же, что и в случае твердых фармпрепаратов - 10"6 - 10"5 % при пробе 1 мг и 10"7 -10"6 % - при пробе 10 мз.

Исследование возможности обнаружений Р-, С/-, Вг- и в-органических примесей в лекарственных травах.

Присутствие в окружающей среде стойких органических загрязнителей сказывается на загрязнении всей растительности, в частности, лекарственных трав. До начала настоящего исследования не было известно работ по обнаружению этих элементов в лекарственных травах. Проведено исследование возможности использовать подход, разработанный для фармпрепаратов, и для определения суммарного содержания галоген- и сераорганических примесей в лекарственных травах. Состав присутствующих в них примесей полностью неизвестен. Выбирали оптимальную навеску пробы, которая бы исключала образование сажи - она составила 1 мг. Навеску лекарственной травы из пакетика, купленного в аптеке, после гомогенизации помещали в кварцевую лодочку и вносили в кварцевый реактор в поток кислорода. Весь объем абсорбата анализировали методом ионной хроматографии в выбранных условиях. Показано, что содержание азота в исследованных образцах было много меньше, чем в азотсодержащих фармпрепаратах, что позволило регистрировать Р, С1, Вг и Э.

В результате проведенных исследований предложен подход к контролю загрязнения лекарственных трав На1- и Э-органическими соединениями, включающий те же операции, что и подход, предложенный для обнаружения примесей в фармпрепаратах. Предел обнаружения элементов (при навеске 1 мг) составляет 10"6 - 10~5 %, в зависимости от элемента. Содержание Я, Вг и Б в изученных образцах лекарственных трав было меньше предела обнаружения ((2-5)-10"® %), а С1 - (2-3)-10"6 %.

Предложенный подход может быть использован для быстрого скрининга лекарственных трав на загрязненность такими соединениями и может служить критерием их качества и безопасности, т.к. определяемые элементы входят в состав соединений, которые относятся к наиболее опасным. В случае необходимости установления природы загрязняющих веществ, соответствующие образцы трав, отобранные в результате скрининга, могут быть проанализированы методами ГХ-МС и ВЭЖХ-МС. Благодаря этому может быть организованна система действенного экологического контроля лекарственных трав.

Таким образом, в результате проведенных исследований предложен новый подход к характеристике качества лекарственных средств (фармпрепаратов и лекарственных трав) и с/х продукции такой, как чай и растительные масла. Подход основан на высокотемпературной окислительной конверсии навески образца, поглощении продуктов конверсии деионизованной водой в условиях минимизации ее фона и анализе всего абсорбата (а не малой его части) методом ионной хроматографии. Пределы обнаружения (при навеске 1 мг) составили 10"6 - 10"5 % (из расчета на элемент), при этом проводится прямое и одновременное определение общего содержания соответствующих элементорганических примесей, состав которых полностью не известен. Предлагаемый подход открывает новые возможности для осуществления быстрого скрининга проб на содержание элементов, характеризующих качество и безопасность исследуемой продукции, без выделения аналитов из матрицы и их разделения. Проведение жидкостной экстракции с последующим сожжением концентрата анионов, свободного от экстрагента, может позволить снизить пределы обнаружения более, чем на порядок.

Исследование возможности определения суммарного содержания броморганических примесей в фармпрепаратах, основанного на высокотемпературной окислительной конверсии навески пробы и анализе всего абсорбата методом ИСП-МС и РФА ПВО.

Существуют задачи, в которых необходимо определение суммарного содержания примесей, содержащих один из определяемых элементов в фармпрепаратах, в молекулу активного вещества которого входит другой из определяемых элементов, концентрация которого на порядки превышает концентрацию элемента, входящего в состав молекул примесей.

В качестве объекта исследования были выбраны два твердых коммерческих фармпрепарата (условно названных «А» и «Б»), нерастворимых в воде, активное вещество которых содержало в молекуле фтор и было необходимо провести сопоставление обоих препаратов по суммарному содержанию броморганических примесей неизвестного состава. (Ожидаемое содержание Вг могло быть в 105-106 раз меньше, чем фтора.)

Были изучены три подхода: сочетание высокотемпературной окислительной конверсии с ионной хроматографией, ИСП-МС и РФА ПВО.

Исследование, проведенное с использованием ионной хроматографии (концентрация Р в водном растворе была в 105 раз больше концентрации Вг"), показало, что определение Вг" в продуктах окислительной конверсии в этом случае невозможно в связи с недостаточной селективностью и чувствительностью определения ВГ.

В связи с этим была изучена возможность решения задачи с использованием ИСП-МС и РФА ПВО. Достоинством этих методов является возможность одновременного, быстрого и селективного определения С1, Вг, Б и Р в присутствии избытка фтора, который не

регистрируется, высокая производительность анализа и низкие пределы детектирования (особенно в случае РФА ПВО). Существенные ограничения обоих методов - не применимы к прямому анализу твердых органических веществ на примеси, требуется растворение в органических растворителях, и наличие стандартных образцов аналитов. В случае ИСП-МС необходимо разбавление органических растворов в 50-100 раз деионизованной водой.

В результате проведенного исследования предложен подход к определению суммарного содержания броморганических примесей в фармпрепаратах, основанный на высокотемпературной окислительной конверсии и анализе всего абсорбата методом ИСП-МС. Предел обнаружения брома в изученных препаратах составил около 2 • 10"*%. Этот подход позволяет снизить предел обнаружения таких соединений в органических растворах на 2 порядка, а в фармпрепаратах - еще более (ввиду исключения необходимости растворения). Кроме того, исключается необходимость наличия стандартных образцов аналитов.

В результате проведенного исследования предложен новый подход к определению суммарного содержания броморганических соединений в твердых фармпрепаратах, основанный на окислительной конверсии и анализе части абсорбата (1/50) методом РФА ПВО. Предел обнаружения броморганических соединений в препарате (навеска 6-7 мг) составил около З-Ю^А. Этот подход позволяет исключить необходимость наличия стандартных образцов аналитов и снизить предел обнаружения на 1-2 порядка и более за счет исключения необходимости растворения образца.

Рассмотрены возможности и ограничения обоих методов при одновременном определении таких элементов, как С1, Э, и Р (наряду с Вг) при использовании предложенных подходов.

Выводы

1. Изучено распределение по группам большинства органических пестицидов и опасных веществ (присутствующих в соответствующих базах данных) в зависимости от элементов, входящих в состав молекул, и молекулярной массы. Показано, что регистрация элементов в анализируемой смеси таких, как Я-, С1-, Вг-, Э и Р наряду с молекулярными массами обеспечивает возможность быстрого скрининга проб на присутствие соединений, содержащих такие элементы, и их классификации.

2. Установлено, что фон деионизованной воды, при помещении ее в контейнеры, изготовленные из различных материалов (стекло, полипропилен, кварц) возрастает на 1-2 порядка по ряду анионов и общепринятая промывка контейнеров не снижает его.

3. Разработан новый подход к быстрому определению анионов в деионизованной воде, обеспечивающий возможность селективного их определения на уровне пределов детектирования, основанный на минимизации фона, связанного с контейнером и деионизованной водой, и анализе всего объема пробы раствора.

4. Предложен способ обнаружения Р-, С1-, Вг- и Б-органических примесей в органических растворах и сложных матрицах на уровне следов, основанный на высокотемпературной окислительной конверсии таких соединений вместе с матрицей (либо концентрата из нее) и анализе всего абсорбата продуктов конверсии в деионизованной воде и определении их суммарного содержания (в пересчете на элемент). Этот способ обеспечил возможность снижения предела обнаружения продуктов конверсии таких соединений на 2 порядка и более по сравнению с известными.

5. Предложен подход к обнаружению загрязнения с/х продукции (растительные масла, чай) и лекарственных средств, Р-, С1-, Вг- и Э-содержащими веществами, основанный на определении их суммарного содержания (в пересчете на элемент) на уровне следов при использовании предложенного способа их обнаружения. Показана возможность обнаружения таких соединений на уровне 10"8 - 10"5% при прямом определении.

6. Предложен подход к определению суммарного содержания броморганических соединений в фармпрепаратах, основанный на окислительной высокотемпературной конверсии навески образца и анализе всего абсорбата методом ИСП-МС. Этот подход позволяет снизить предел обнаружения таких соединений в органических растворах на 2 порядка, а в твердых фармпрепаратах - еще более (ввиду исключения необходимости растворения). Кроме того, исключается необходимость наличия стандартных образцов аналитов.

7. Предложен подход к обнаружению следов броморганических соединений в твердых фармпрепаратах, основанный на окислительной конверсии и анализе части абсорбата методом РФА ПВО, позволяющий снизить предел обнаружения на 1-2 порядка и исключить необходимость стандартных образцов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Леднева (Никотина) A.B.. Федосеева М.В., Голубева A.B., Ревельский А.И., Чепелянский Д.А., Ревельский И.А. Быстрый скрининг проб растительных масел на содержание F-, Cl-, Br-, S-органических соединений. // Зав. Лаб: Диагностика материалов. 2012. №3. С.19-21.

2. Федосеева М.В., Ревельский И.А., Капинус E.H., Никотина A.B.. Бурмыкин O.A., Самохин A.C., Чепелянский Д.А., Голубееа A.B., Ревельский А.И. Быстрый скрининг вин на общее содержание F-, Cl-, Вг- И S-органических соединений. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.2. Химия. 2013. Т. 54. С. 257.

3. Леднева (Никотина) A.B.. Федосеева М.В.,Облезова A.B., Ревельский А.И., Чепелянский Д.А., Ревельский И.А. Быстрый скрининг проб сельскохозяйственной продукции на содержание F-, Cl-, Вг-, S-органических пестицидов. // Сборник трудов молодых ученых. Всероссийская научная школа. Аналитическая химия. 2011. С. 5056.

4. Федосеева М.В., Афанасьева Е.Л., Леднева (Никотина) A.B.. Ревельский И.А. Изменение содержания анионов в деионизованной воде во времени в зависимости от материала контейнера. / Всероссийская конференция «Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии». Самара, Россия. 6-10 июля 2009. С. 137.

5. Леднева (Никотина) A.B.. Ревельский А.И.,. Чепелянский Д.А, Самохин A.C., Бурмыкин Д. А., Ревельский И.А. Новый подход к быстрой идентификации пестицидов в сельскохозяйственной продукции, основанный на использовании базы данных по брутто-формулам пестицидов и определении таких элементов, как галогены, фосфор и сера. / VIII Всероссийская конференция по анализу объектов окружающей среды «ЭКОАНАЛИТИКА-2011». Архангельск, Россия. 26 июня -2 июля 2011. С. 165.

6. Леднева (Никотина) A.B.,. Федосеева М.В, Облезова A.B., Ревельский А.И., Чепелянский Д.А., Ревельский И.А. Быстрый скрининг проб растительных масел на содержание галоген- и серосодержащих пестицидов. / VIII Всероссийская конференция по анализу объектов окружающей среды «ЭКОАНАЛИТИКА-2011». Архангельск, Россия. 26 июня-2 июля 2011. С. 166.

7. Ревельский И.А., Самохин A.C., Леднева (Никотина) A.B.. Чепелянский Д.А., Бурмыкин Д.А., Ревельский А.И. Достоверное установление молекулярной массы -необходимое условие надежной идентификации следов компонентов смесей. / IV Всероссийская конференция с международным участием «Масс-спекгрометрия и ее прикладные проблемы». Москва, Россия. 5-9 сентября 2011. С. 58.

8. Леднева (Никотина) A.B.. Федосеева М.В., Чепелянский ДА., Облезова A.B., Ревельский А.И., Ревельский И.А. Быстрый скрининг проб растительных масел на содержание F-, Cl-, Br-, S- органических пестицидов. / III Всероссийский симпозиум с

международным участием «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии». Краснодар, Россия. 2-8 октября 2011. С. 83.

9. Федосеева М.В., Обпезова А.В., Леднева (Никотина) А.В.. Капинус Е.Н., Чепелянский Д.А., Ревельский И.А. Определение содержания пестицидов, в состав молекул которых входят F-, CI-, Br-, S-, в сухих винах. / III Всероссийский симпозиума с международным участием «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии». Краснодар, Россия. 2-8 октября 2011.. С. 133.

10. Nikoshina A.V.. Fedoseeva M.V., Golubeva A.V., Revelsky A.I., Chepelyansky D.A., Revelsky I.A. Fast plant oils screening for total content of F-, CI-, Br- and S-organic compounds. / 13th European Meeting on Environmental Chemistry «ЕМЕС13». Moscow, Russia. 2012, December 5-8. P. 42.

11. Никошина А.В.. Серегина И.Ф., Ревельский И.А., Чиварзин М.Е., Ревельский А.И., Большое М.А. Определение в фармпрепаратах бромсодержащих органических примесей на уровне следов методом ИСП-МС в сочетании с высокотемпературной окислительной конверсией. / Второй Съезд Аналитиков России. Москва, Россия. 23-27 сентября 2013. С. 232.

12.Никошина А.В.. Ревельский И.А., Алов Н.В., Шарапов П.Ю., Чиварзин М.Е., Чепелянский Д.А. Определение суммарного содержания CI-, Br-, Р- и S-содержащих органических примесей в фармпрепаратах методом РФА ПВО в сочетании с окислительной конверсией. / Второй Съезд Аналитиков России. Москва, Россия. 2327 сентября 2013. С. 231.

13. Чиварзин М.Е., Никошина А.В.. Ревельский И.А. Обнаружение F-, CI-, Вг- и S-содержащих органических соединений в лекарственных средствах на уровне следов, основанное на окислительной конверсии и анализе всего абсорбата продуктов конверсии методом ионной хроматографии. / Второй Съезд Аналитиков России. Москва, Россия. 23-27 сентября 2013. С. 359.

14. Revelsky I.A., Nikoshina А. V., Chivarzin М.Е., Golubeva A.V., Fedoseeva M.V., Chepeliansky D.A., Revelsky I.A. New approach to fast screening of plant oil samples for F-, CI-, Br- and S-organic compounds on trace level. / 2"1 World Congress of Food Science and Technology. Hangzhou, China. 2013, September 23-25. P. 81.

Автор выражает искреннюю благодарность:

• своему научному руководителю И. А. Ревельскому;

• И.Ф. Серегиной и Н.В. Алову за совместное проведение эксперимента и обсуждение полученных результатов по определению броморганических примесей в фармпрепаратах методами ИСП-МС и РФА-ПВО;

• A.B. Затирахе за обсуждение результатов, полученных в работе.

Подписало в печать 15 ноября 2013 г. Объем 1,0 усл. п. л. Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии «Реглет». Заказ № 201 119526 г. Москва, пр-т Вернадского, д. 39 www. reglet. Ru, тел. +7 495 363 78 90

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

Химический факультет

Кафедра аналитической химии

На правах рукописи

04201450275

Никошина Анна Валентиновна

Обнаружение Г-, С1-, В г- и Б-содержащих органических соединений на уровне следов в сельскохозяйственной продукции и лекарственных средствах, основанное на сочетании высокотемпературной окислительной конверсии и ионной хроматографии

(02.00.02. - аналитическая химия)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель: д.х.н., профессор И.А. Ревельский

Москва -2013

Содержание

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..............................................................................................5

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................6

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.........................................................................13

1.1. Основные проблемы анализа пищевых продуктов,

сельскохозяйственных культур и фармацевтических препаратов.................13

1.2.Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве.........................................15

1.2.1. Методы извлечения пестицидов из с/х продукции и продуктов питания.......21

1.2.2. Методы определения пестицидов в сельскохозяйственной продукции и продуктах питания.......................................................................................................34

1.3. Состояние вопроса с определением микропримесей в фармпрепаратах........................................................................................................42

1.3.1. Определение органических примесей в фармпрепаратах.............................43

1.4. Определение суммарного содержания галоген- и серосодержащих органических соединений в водных и органических растворах......................46

1.4.1. Способы предварительного разложения пробы.............................................47

1.4.2. Методы определения Р-, С1-, Вг- и Э-органических соединений в различных матрицах (в пересчете на элемент)........................................................48

ГЛАВА 2. ОБОРУДОВАНИЕ, ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА........................................................................................................52

2.1. Оборудование.....................................................................................................52

2.2. Исходные вещества и материалы...................................................................55

2.3. Методика эксперимента....................................................................................57

2.3.1. Приготовление растворов модельных соединений........................................57

2.3.2. Высокотемпературное разложение в потоке кислорода (окислительная конверсия)....................................................................................................................57

2.3.3. Жидкостная экстракция (изучение возможности извлечения элементорганических соединений из вин и масел)..................................................58

2.3.4. Обнаружение неорганического брома в коммерческих препаратах «А» и «Б»................................................................................................................................59

2.3.5. Ионнохроматографический анализ..................................................................59

2.3.6. Анализ методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой......60

2.3.7. Анализ методом рентгенофлуоресцентного анализа с полным внешним отражением..................................................................................................................61

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА НОВОГО ПОДХОДА К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ HAL- И S-ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ МАТРИЦАХ, ОСНОВАННОГО НА ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОНВЕРСИИ И ПОСЛЕДУЮЩЕМ АНАЛИЗЕ ПРОДУКТОВ КОНВЕРСИИ МЕТОДОМ ИОННОЙ

ХРОМАТОГРАФИИ.....................................................................................................62

3.1. Распределение пестицидов по группам в зависимости от

элементов, входящих в состав молекул, и молекулярной массы...................62

3.2. Дифференциация опасных веществ (ОВ) по группам в зависимости от молекулярной массы и элементов, входящих в

состав их молекулы..................................................................................................69

3.3. Выбор условий, обеспечивающих возможность минимизации пределов обнаружения анионов СГ, Вг" и БОд2"..............................................71

3.3.1. Минимизация отрицательных пиков при анализе водных растворов...........72

3.3.2. Изучение хранения деионизованной воды в контейнерах из различных материалов..................................................................................................................77

3.3.3. Минимизация фона деионизованной воды, помещенной в различные контейнеры...................................................................................................................80

3.4. Быстрый скрининг проб вин на общее содержание Р-, С1-, Вг-, Б-органических соединений........................................................................................85

3.5. Изучение возможности быстрого определения общего содержания С1-, Вг- и Б-органических соединений в растительных маслах.........................................................................................................................90

3.5.1. Поглощающий раствор - деионизованная вода.............................................90

3.5.2. Поглощающий раствор - элюент.....................................................................92

3.6. Изучение возможности определения общего содержания Р-, С1-, Вг- и Б-органических соединений в растительных маслах, основанного на жидкостной экстракции и анализе концентрата аналитов из экстракта, свободного от матрицы и экстрагента (поглощающий раствор - элюент).........................................................................96

3.7. Изучение возможности снижения пределов обнаружения при прямом определении суммарного содержания Р-, С1-, Вг- и Б-органических соединений в растительных маслах, благодаря минимизации фона анионов и анализу всего объема абсорбата (а не

малой его части)......................................................................................................100

3.8. Исследование возможности определения суммарного содержания Р-, С1-, Вг- и Б-органических примесей неизвестного

состава в фармпрепаратах на уровне следов...................................................102

3.8.1. Активное вещество фармпрепаратов не содержит определяемых элементов и азот.......................................................................................................103

3.8.2. Активное вещество фармпрепаратов содержит азот...................................105

3.9. Исследование возможности обнаружения Р-, С1-, Вг- и Б-органических примесей в образцах чая..............................................................106

3.10. Исследование возможности обнаружения Р-, С1-, Вг- и Э-органических примесей в лекарственных травах.............................................108

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ НА1-- И Э-СОДЕРЖАЩИХПРИМЕСЕЙ В ФАРМПРЕПАРАТАХ, ОСНОВАННОГО НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОНВЕРСИИ НАВЕСКИ ПРОБЫ И АНАЛИЗЕ ВСЕГО АБСОРБАТА МЕТОДОМ ИСП-МС И РФА ПВО.................................................................................................110

4.1. Исследование возможности определения суммарного содержания броморганических примесей в фармпрепаратах, основанного на высокотемпературной окислительной конверсии навески пробы и анализе всего абсорбата методами ИХ, ИСП-МС и

РФА ПВО...................................................................................................................110

4.1.1. Исследование возможности обнаружения брома в промывных водах и абсорбате продуктов высокотемпературной окислительной конверсии изучаемых препаратов при использовании метода ионной хроматографии........111

4.1.2. Исследование водных экстрактов из препаратов «А» и «Б» и абсорбата продуктов высокотемпературной окислительной конверсии навесок этих препаратов методом ИСП-МС..................................................................................115

4.1.3. Исследование водных экстрактов из препаратов «А» и «Б» и абсорбата продуктов высокотемпературной окислительной конверсии навесок этих препаратов методом РФА ПВО................................................................................117

4.2. Исследование возможности определения суммарного содержания С1-. Вг- и Б-органических примесей в фармпрепаратах, активное вещество которых не содержит определяемые элементы, методами ИСП-МС и РФА ПВО в сочетании с окислительной

конверсией...............................................................................................................120

4.2.1. Окислительная конверсия в сочетании с ИСП-МС.......................................120

4.2.1. Окислительная конверсия в сочетании с РФА ПВО.....................................121

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................................................124

ВЫВОДЫ...................................................................................................................127

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................129

Список сокращений

ЕРА Environmental Protection Agency (Агентство по охране окружающей среды)

ESI Electrospray ionization (Ионизация элекгрораспылением)

FDA Food and Drug Administration (Управление no контролю качества продуктов

питания и лекарственных препаратов)

ISO International Organisation for Standartization (Международная организация по стандартизации)

MSPD Microsolid Phase Dispersion (Метод дисперсии матрицы на твердом сорбенте)

PSA Primary Secondary Amine (Первично-вторичный амин)

QuEChERS Quick Easy Cheap Effective Rugged Safe (Быстрый Простой Дешевый

Эффективный Надежный Безопасный)

SBSE Stir bar sor ptive extracti on ( Сорбционная экстракция с использованием палочки

магнитной мешалки)

АФД Азотно-фосфорный детектор

ВЭЖХ Высокоэффективная жидкостная хроматография

ВЭЖХ-МС Высокоэффективная жидкостная хроматография в сочетании с масс-спекгрометрией

ВЭТСХ Высокоэффективная тонкослойная хроматография

ГПХ Гель-проникающая хроматография

ГХ Газовая хроматография

ГХ-МС Газовая хроматография в сочетании с масс-спектрометрией

ДМД Детектор с диодной матрицей

ДЭЗ Детектор электронного захвата

ЖЖМЭ Жидкость-жидкостная микроэкстракция

ЖЖЭ Жидкость-жидкостная экстракция

ЖХ Жидкостная хроматография

ЖЭ Жидкостная экстракция

ИСП-МС Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой

ИХ Ионная хроматография

МВЭ Микроволновая экстракция

МДУ Максимально допустимый уровень

ММ Молекулярная масса

MC Масс-спектрометрия

МС/МС Тандемная масс-спектрометрия

МТБЭ Метилтретбутиловый эфир

OB Опасные вещества

ОФЖХ Обращенно-фазовая жидкостная хроматография

ПДК Предельно допустимая концентрация

ПИД Пламенно-ионизационный детектор

ПФД Пламенно-фотометрический детектор

РФА ПВО Рентгенофлуоресцентный анализ с полным внешним отражением

СВЭЖХ Сверхвысокоэффекгивная жидкостная хроматография

СОЗ Стойкие органические загрязнители

ТФМЭ Твердофазная микроэкстракция

ТФЭ Твердофазная экстракция

УФ Ультрафиолетовый

ФМД Флуориметрический детектор

ХИ Химическая ионизация

ХИАД Химическая ионизация при атмосферном давлении

ЭИ Электронная ионизация

Введение

Актуальность темы. В настоящее время актуальной проблемой является идентификация и обнаружение на уровне следов веществ, опасных для здоровья людей. Большая часть всех загрязнителей поступает в человеческий организм с продуктами питания (в основном это пестициды), а также в виде незаявленных токсичных примесей при приеме различных лекарственных средств и фармпрепаратов. Все это может стать причиной тяжелых последствий, поэтому необходим контроль за содержанием опасных соединений в продуктах питания, сельскохозяйственной продукции и лекарственных средствах.

Наиболее опасными соединениями (чаще всего - пестицидами), встречающимися в пищевой продукции, являются фтор-, хлор-, бром-, серо- и фосфорсодержащие органические соединения. Большое число работ в настоящее время посвящено анализу пестицидов в пищевых продуктах и сельскохозяйственной продукции, в которых чаще всего проводится определение небольшого числа заданных, т.е. заранее известных пестицидов, в исследуемых образцах с использованием газовой или жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС или ЖХ-МС). Часто это лишь несколько пестицидов, но так же встречаются работы по совместному определению нескольких сотен пестицидов (известное на сегодня число пестицидов, в состав молекул которых входят Р, 01, Вг, N. Р и Э, превышает 1000 соединений). Сложность определения в этом случае связана с необходимостью проведения длительной специфической пробоподготовки, построением градуировочной зависимости для каждого пестицида и длительностью самого анализа. Проблема существенно усложняется, когда не известен состав пестицидов, присутствующих в исследуемом образце. Действенный контроль за загрязнением продуктов питания пестицидами возможен только в том случае, если обеспечивается быстрое их обнаружение, а именно осуществляется быстрый скрининг проб на содержание всех пестицидов (известных в настоящее время), содержащих в молекуле указанные элементы, при отсутствии информации о них. Однако в настоящее время такой скрининг не проводится. В то же время известны случаи, когда проявляются негативные воздействия соединений, концентрация которых на порядки ниже ПДК. С накоплением информации о пагубном влиянии даже следовых количеств опасных веществ, все более актуальным является снижение

пределов обнаружения примесей, особенно Р-, С1-, Вг-, Б- и Р-содержащих органических соединений.

Обнаружение примесей, особенно неизвестных, на уровне следов в таких высокочистых веществах, как фармсубстанции и фармпрепараты на их основе, представляет большие трудности и даже невозможно в связи с тем, что отделение таких примесей от основного компонента, особенно если они неизвестны, является часто неразрешимой задачей, т.к. концентрация определяемого компонента на многие порядки превышает концентрацию примесей. В этом случае актуальным является быстрый скрининг проб лекарственных средств на содержание Р-, С1-, Вг-, Б- и Р-органических примесей. Актуальным также является обнаружение загрязнения лекарственных трав такими соединениями. Как и в случае продуктов питания, такой скрининг проб лекарственных средств в настоящее время не проводится.

В связи с этим целью настоящей работы являлась разработка новых подходов к обнаружению Р-, С1-, Вг- и Б-органических соединений в сельскохозяйственной продукции (растительных маслах, винах, чае) и лекарственных средствах на уровне следов, основанных на высокотемпературной окислительной конверсии и регистрации образующихся анионов методом ионной хроматографии. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• разработать способ определения анионов Р", СГ, Вг", БО/" на уровне близком к пределу детектирования и соответствующих продуктов конверсии Р-, С1-, Вг- и Б-содержащих органических соединений, которым соответствуют эти анионы;

• изучить условия, необходимые для минимизации пределов обнаружения продуктов конверсии, соответствующих определяемым элементам, при анализе органических растворов, экстрактов и твердых матриц;

• изучить распределение пестицидов, применяемых при производстве различных продуктов питания (растительные масла, чаи, вина) и опасных веществ (ОВ) в зависимости от состава элементов в их молекуле;

• разработать способы определения общего содержания На1- и в-органических соединений на уровне следов в органических растворах и

различных матрицах (растительные масла, чаи, вина, фармацевтические препараты, лекарственные травы);

• изучить возможность определения общего содержания броморганических примесей в фармпрепарате, активное вещество которого содержит один из определяемых элементов (фтор), концентрация которого на многие порядки превосходит концентрацию примеси(ей), основанного на окислительной конверсии и анализе всего абсорбата или его части: методом ионной хроматографии (ИХ), методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС), методом рентгенофлуоресцентного анализа с полным внешним отражением (РФА ПВО);

• определить общее содержание Hal- и S-органических соединений в различных образцах растительных масел, чая, вин, фармпрепаратов и лекарственных трав на уровне следов при сочетании окислительной конверсии и анализа всего абсорбата методом ионной хроматографии.

Научная новизна работы:

1. Изучено распределение по группам органических пестицидов и опасных веществ (ОВ) (присутствующих в базах данных) в зависимости от элементов, входящих в состав молекул, и молекулярной массы. Показано, что регистрация таких элементов, как F, CI, Br, S и Р, в анализируемой смеси и молекулярной массы компонентов этой смеси в ряде случаев позволяет провести быструю и однозначную идентификацию (если в пробе присутствует одно соединение, содержащее эти элементы), а в большинстве случаев - провести дифференциацию по группам. Это позволяет осуществить быстрый скрининг проб на пестициды, а в случае ОВ - ускорить принятие решений в чрезвычайных ситуациях и в токсикологической медицине, когда необходимо быстрое выявление класса ОВ, присутствующего в пробе.

2. В результате проведенного исследования показано, что фон по определяемым анионам (F", СГ, S042") в деионизованной воде, помещенной в контейнеры, изготовленные из полимера (полипропилена), стекла и кварца, превышает на 1-2 порядка и более пределы детектирования и общепринятая промывка контейнеров не снижает фон, в связи с чем соответственно возрастают пределы обнаружения.

3. Предложен новый подход к быстрому определению анионов в деионизованной воде, помещенной в контейнер, обеспечивающий возможность селективного их определения на уровне пределов детектирования, основанный на минимизации фона по анионам, связанного с контейнером и деионизованной водой,