Экология/6. Экологический мониторинг

К.х.н. Кенесов Б.Н.

Центр физико-химических методов исследования и анализа

Казахского национального университета им. аль-Фараби

Определение тетраметилтетразена в образцах воды методом ТФМЭ-ГХ-МС

Тетраметилтетразен (ТМТ) является одним из основных и наиболее опасных продуктов трансформации высокотоксичного компонента ракетного топлива 1,1-диметилгидразина (1,1-ДМГ) в объектах окружающей среды [1-2].

Определение ТМТ в объектах окружающей среды является достаточно сложной аналитической задачей ввиду его низкой устойчивости и высокой летучести. В Республике Казахстан и Российской Федерации внесены в Государственный Реестр методики определения ТМТ в образцах почвы и природных вод методом катионообменной жидкостной хроматографии с амперометрическим детектированием, разработанные специалистами МГУ им. М.В. Ломоносова [3-4]. Пробоподготовка для почвы основана на щелочном отгоне, а образцы воды не нуждаются в подготовке. Предел обнаружения для почв составляет 0,125 мг/кг, а для природных вод – 0,05 мг/дм³. К недостаткам данных методик можно отнести недостаточную чувствительность и низкую надежность электрохимического детектирования.

Последние исследования [5-7] показали высокую эффективность использования твердофазной микроэкстракции (ТФМЭ) в качестве метода пробоподготовки при определении 1,1-ДМГ и продуктов его трансформации в объектах окружающей среды в сочетании с газовой хромато-масс-спектрометрией (ГХ-МС). Кроме того, метод твердофазной микроэкстракции не требует использования растворителей, способен сочетать в себе стадии пробоотбора, экстракции, концентрирования и очистки, а также легко автоматизируем.

Целью данной работы было разработать методику определения тетраметилтетразена в образцах воды с использованием метода ТФМЭ-ГХ-МС.

В ходе работ проведены следующие эксперименты:

1) оптимизация стадии десорбции;

2) оптимизация условий экстракции – время и рН;

3) построение градуировочной зависимости.

Результаты экспериментов показали, что с повышением температуры испарителя от 160 до 200°С существенно снижает отклик ТМТ, что может быть вызвано его термодеструкцией, поэтому десорбцию ТМТ следует проводить при температуре 160°С либо в режиме программирования температуры испарителя, как показано в работе [7].

Для обеспечения наиболее быстрой десорбции ТМТ в качестве экстракционного покрытия был выбран полидиметилсилоксан/дивинилбензол толщиной пленки 65 мкм, высокая эффективность которого была показано в работе [7].

В работе установлено, что с увеличением рН отклик ТМТ увеличивается, что обусловлено его низкой устойчивостью в кислой среде, а также основными свойствами.

При изучении влияния времени экстракции на отклик ТМТ было установлено, что равновесие в системе достигается по истечении 45 с.

С использованием установленных оптимальных параметров определения ТМТ была получена градуировочная зависимость, линейная в интервале концентраций 1-5000 мкг/л, и описываемая уравнением S_TMT=6,96*C_TMT.

Таким образом, результаты исследований показали высокую эффективность метода ТФМЭ-ГХ-МС для определения ТМТ в образцах воды. Чувствительность разработанного метода на порядок превышает чувствительность ранее разработанных методов.

Работа выполнена в рамках проекта МНТЦ К-1482.

Литература:

1. Кенесов Б.Н. Идентификация продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина в почвах методом твердофазной микроэкстракции в сочетании с хромато-масс-спектрометрией // Доклады НАН РК. - №2. - С.53-57;

2. Carlsen L., Kenessov B.N., Batyrbekova S.Ye. A QSAR/QSTR Study on the Environmental Health Impact by the Rocket Fuel 1,1-Dimethyl Hydrazine and its Transformation Products // Environmental Health Insights. – 2008. – No.1. – P.11-20;

3. МВИ 4-02. Методика выполнения измерений массовой концентрации тетраметилтетразена в образцах природных вод методом ионной хроматографии с амперометрическим детектированием. – Введ. 2002-05-01. – М., 2002. – 10 с;

4. МВИ 2-02. Методика выполнения измерений массовой концентрации тетраметилтетразена в образцах почвы методом ионной хроматографии с амперометрическим детектированием. – Введ. 2002-05-01. – М., 2002. – 13 с;

5. Кенесов Б.Н. Идентификация продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина в почвах методом твердофазной микроэкстракции в сочетании с хромато-масс-спектрометрией // Доклады НАН РК. – 2009. -№2. - С.53-57;

6. Кенесов Б.Н. Использование твердофазной микроэкстракции в качестве пробоподготовки для определения N-нитрозодиметиламина в воде, загрязненной в результате проливов гидразинового ракетного топлива // Вестник КазНУ. Серия химическая. – 2009. - №2(54). – С.92-97;

7. Kenessov B.N., Koziel J.A., Grotenhuis T., Carlsen L.Screening of Transformation Products in Soils Contaminated with Unsymmetrical Dimethylhydrazine // Analytica Chimica Acta. – 2008. – DOI: 10.1016/j.aca.2010.05.040