Применение метода в анализе

Определение фенолов в водах.

Наиболее часто для разделения фенолов в обращенно-фазовой ВЭЖХ используют смеси ацетонитрила или метанола с буферными растворами (ацетатными или фосфатными), успешное разделение фенолов различного состава может быть достигнуто, если в качестве водного компонента подвижной фазы используется вода, подкисленная уксусной, хлоруксусной или фосфорной кислотой. Чем больше в ПФ содержание ацетонитрила или метанола, тем меньше удерживание фенолов. Время удерживания фенолов определяется их гидрофобностью и увеличивается с ее ростом. Для наиболее значимых фенолов, загрязнителей окружающей среды, удерживание растет в ряду: катехол < фенол < 4-нитрофенол <гваякол < п-крезол < 2,4-нитрофенол < 2-нитрофенол < 2-хлорфенол < 4-хлорфенол < 3-хлорфенол < 2,4-диметилфенол < 4-хлор-3-метилфенол <2,4-дихлорфенол < 2,4,6- трихлорфенол < пентахлорфенол. Для разделения столь сложной смеси фенольных соединений не удается подобрать подвижной фазы определенного состава. В этом случае либо используют градиентное элюирование, либо разные фенолы делят с использованием различных подвижных фаз.

Низкие ПДК фенольных соединений в водах требуют чувствительных методов детектирования или предварительного концентрирования. Достаточно успешным является детектирование фенолов с использованием УФ-детектора, предел обнаружения фенола при длине волны 260 нм в этом случае достигает 1 мг/л. Еще большей чувствительностью и селективностью к фенолу и его производным обладает амперометрический детектор. Его использование позволяет определять фенолы на уровне ПДК даже в природных водах. В природных водах ПДК для фенола составляет 0,001 мг/л, п-хлорфенола – 0,002 мг/л, 2,4-дихлорфенола – 0,004 мг/мл, 2,4,6 – трихлорфенола – 0,006 мг/л и пентахлорфенола – 0,01 мг/л. Амперометрическое детектирование основано на окислении фенолов на поверхности твердого электрода, в качестве которого обычно используют стеклоуглеродный электрод. Установлено, что максимальный сигнал регистрируется при потенциале стеклоуглеродного электрода – +1300 мВ относительно стального или +1100 мВ относительно хлоридсеребрянного электродов сравнения. Важным является использование в качестве компонента подвижной фазы фосфорной кислоты, в этом случае минимальны флуктуации базовой линии сигнала амперометрического детектора, что позволяет уменьшить величину минимальной определяемой концентрации, которая соответствует сигналу, равному удвоенной “ширине” базовой линии. На рис. 7.13 дан пример хроматограммы смеси фенолов.

Рис. 7.13. Хроматограмма смеси фенолов [13]. Обозначены пики: 1 – системный пик; 2 – фенол; 3 – гваякол; 4 – п -крезол; 5 – о -крезол; 6 – хлоркрезол; 7 – п -хлорфенол. Колонка: (150х4,6) мм, Mightysil RP-18; Подвижная фаза: ацетонитрил:вода:фосфорная кислота (20,0:79,9:0,1)%об. Детектор амперометрический.

Определение пестицидов.

В современном сельском хозяйстве широко применяются химические соединения, используемые для борьбы с вредными организмами, грибами, сорняками, — пестициды. Пестициды попадают в организм людей, главным образом, с пищей и водой, поэтому необходима постоянно действующая система анализа качества сельскохозяйственной продукции, продуктов питания и воды. Наибольший интерес представляют методы анализа, которые можно было бы использовать не только в научных исследованиях, но и при широкомасштабном серийном аналитическом контроле. В последнее время для определения и разделения пестицидов все чаще используется ВЭЖХ.

Наиболее успешно ВЭЖХ используется для определения карбаматов, мочевин, гербицидов на основе феноксиуксусных кислот, триазинов и некоторых других соединений.

Популярными гербицидами являются триазины, большинство из которых являются производными s-триазина – шестичленного гетероцикла с симметрично расположенными атомами азота. Заместители располагаются в положении 2, 4 и 6. Наиболее известными являются три триазина: пропазин, атразин и симазин, два последних включены в список приоритетных загрязнителей для стран ЕС. Максимально допустимая концентрация триазинов в питьевой воде установлена на уровне 100 нг/л. При анализе вод триазины обычно предварительно концентрируют, а затем разделяют методом обращенно-фазовой ВЭЖХ. Неподвижной фазой служат гидрофобизированные силикагели, подвижной фазой – смеси ацетонитрила с водой или буферными растворами. Детектируют триазины с помощью спектрофотометра с диодной матрицей, УФ-фотометрического, амперометрического и масс-спектрометрического детекторов. Условия разделения и детектирования фенилмочевин, сульфонилмочевин и карбаматов близки к условиям для триазинов. Амперометрическое детектирование, как правило, дает выигрыш в чувствительности по сравнению со спектрофотометрией примерно в 10 раз. Например, предел обнаружения с использованием амперометрического детектора для аминокарба и карбендазима меньше 1 мкг/л, десмедифама и дихлорана меньше 5 мкг/л, метамитрона 10 нг/л, хлортолурона и изопротурона 20 нг/л.

Важной задачей является также разделение смесей, содержащих пестициды различных классов, так как в объектах окружающей среды они могут присутствовать одновременно. В зависимости от строения и полярности пестициды в различной степени удерживаются на гидрофобизированных силикагелях: полярные соединения элюируются уже при небольшом содержании ацетонитрила (20-30)% в подвижной фазе, более гидрофобные при большем содержании (до 70%), поэтому для разделения смесей используют градиентный режим элюирования. Пример разделения смесей пестицидов приведен на рис. 7.14.

Рис. 7.14. Хроматограмма воды с добавкой пестицидов (0,2 мг/л) после предварительного сорбционного концентрирования: 1 – дис-изопропилатразин; 2 – метамитрон; 3 – хлордиазон; 4 – дис-этилатразин; 5 – кримидин; 6 – карбетамид; 7 – бромацил; 8 – симазин; 9 – цианазин; 10 –

дис-этилтербутилазин; 11 – карбутилат; 12 – метабензтиазурон; 13 – хлортолурон; 14 - атразин; 15 – монолинурон; 16 – изопротурон; 17 – метазахлор; 18 – метапротрин; 19 – димефурон; 20 – себутилазин; 21 – пропазин; 22 – тетбутилазин; 23 – линурон; 24 – хлорхурон; 25 – прометрин; 26 – хлорпрофарм; 27 – тербутрин; 28 – метолахлор; 29 – пенцицурон; 30 – бифенокс; 31 – пердиметалин.

Колонка: LiChroCART (250x4 мм), Superspher 100 RP-18, 5 мкм; подвижная фаза ацетонитрил – 1 мМ ацетат аммония (градиентный режим - ацетонитрил 25–90%). Детектор спектрофотометрический, 220 нм [15].

Определение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Весьма часто для определения ПАУ в водах и почвах используют жидкостную хроматографию. При необходимости одновременного определения средне- и малолетучих ароматических углеводородов обычно выбирают обращенно-фазовую ВЭЖХ. В качестве элюентов используют водно-спиртовые смеси (вода-метанол) и водно-ацетонитрильные смеси. Относительные времена удерживания для индивидуальных ПАУ сильно отличаются, поэтому чаще используют градиентный режим элюирования. Детектирование осуществляется с применением: амперометрического, флуоресцентного или УФ-детекторов. ВЭЖХ в сочетании с флуоресцентным детектором является селективным и чувствительным методом определения ПАУ в природных образцах. Спектрофотометрический детектор в УФ и видимой области на диодной матрице полезен для количественного и качественного анализа ПАУ в почвенных образцах в нанограммовом диапазоне, в то время как флуоресцентный детектор рекомендован для анализа ПАУ в водных образцах в пикограммовой области.

Наивысшая чувствительность флуоресцентного детектора может быть получена только при оптимальных длинах волн возбуждения и флуоресценции индивидуальных ПАУ. Это возможно только при программировании этих длин волн во времени. После оптимизации всех индивидуальных параметров минимальный предел детектирования

отдельных ПАУ в питьевой воде достигает уровня 0,5 пикограмм. Широко распространенные методики ЕРА рекомендуют определять нафталин, аценафтилен, аценафтен и флуорен при помощи ультрафиолетового детектора и использовать флуоресцентный детектор для определения всех остальных ПАУ. На рис. 7.15 показано разделение смеси 16 приоритетных ПАУ.

Определение ПАУ в объектах окружающей среды, особенно в водах и почвах, является важной проблемой практической аналитической химии. Трудности при определении ПАУ связаны с необходимостью предварительной очистки экстрактов и принципиальными сложностями идентификации родственных по химической структуре изомерных соединений. Поэтому часто необходимо использовать нормально-фазовый метод ВЭЖХ, например, на аминопропилсиликагеле. Этот метод обеспечивает предварительную стадию отделения и концентрирования изомеров, которые сложно определить в общей фракции ПАУ из-за низких концентраций или из-за относительно низкой чувствительности и селективности флуоресцентного детектирования. Фракции изомерных ПАУ анализируют методом обращенно-фазовой ВЭЖХ с флуоресцентным детектором.

Таким образом, ВЭЖХ с использованием флуоресцентного и ультрафиолетового детекторов позволяет определять ПАУ в различных объектах. Успех анализа определяется, как условиями разделения и детектирования, так и грамотной подготовкой пробы к анализу.

Рис. 7.15. Хроматограмма стандартной смеси EPA полициклических ароматических углеводородов: 1 – нафталин; 2 – аценафтен; 3 – флуорен; 4 – фенантрен; 5 - антрацен; 6 – флуорантен; 7 – пирен; 8 – 3,4-дибенз-антрацен; 9 – хризен; 10 – 3,4-бензфлуорантен; 11 – 11,12-бензфлуорантен; 12 – 3,4-бензпирен; 13 – 1,2,5,6-дибензантраце и 1,12-бензперилен; 14 –2,3- о -фениленпирен.

Колонка (150х4,6мм) Mightysil RP-18; подвижная фаза: (75:25) ацетонитрил-вода: детектор ─ флуоресцентный, режим программирования по длинам волн флуоресценции [13].