zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2022-88-9-23-27zldm-1745Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISОпределение зарина и зомана в промышленных выбросах газохроматографическим методом с применением пульсирующего пламенно-фотометрического детектораDetermination of sarin and soman in industrial emissions by gas-chromatographic method using pulsating flame-photometric detectorРастегаевО. Ю.RastegaevO. Yu.

Олег Юрьевич Растегаев

410054, г. Саратов, Политехническая ул., д. 77

Oleg Yu. Rastegaev

77, Politechnicheskaya ul., Saratov, 410054

ЧерниковС. Н.ChernikovS. N.

Сергей Николаевич Черников

410054, г. Саратов, Политехническая ул., д. 77

Sergey N. Chernikov

77, Politechnicheskaya ul., Saratov, 410054

chernikosga@yandex.ruСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.РоссияYuri Gagarin State Technical University of SaratovRussian Federation2022210920228892327Copyright © Растегаев О.Ю., Черников С.Н., 20222022Растегаев О.Ю., Черников С.Н.Rastegaev O.Y., Chernikov S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1745

Разработаны методики газохроматографического определения микроколичеств зарина и зомана в промышленных выбросах на уровне 1,0 · 10–6 мг/м3. Улавливание и концентрирование целевого аналита проводили с помощью специально разработанного пробоотборного фторопластового патрона, заполненного предварительно подготовленным сорбентом Tenax TA с зернением 60/80 меш и объемом 8 см3. Сконцентрированные вещества из пробоотборного патрона извлекали усовершенствованным методом термодесорбции, суть которого заключается в том, что помимо инертного газа-носителя, в десорбции участвуют горячие пары растворителя, образующиеся в результате введения в полость пробоотборного патрона жидкого растворителя и его последующего нагреве до 200 °C. Экспериментально доказана бóльшая эффективность модифицированного метода термодесорбции по сравнению с классическими методами извлечения целевых веществ из сорбентов. Содержание зарина и зомана определяли газохроматографически с использованием газового хроматографа Varian CP-3800, оснащенного пульсирующим пламенно-фотометрическим детектором, разделение смеси проводили на капиллярной колонке VF-5ms. Исследована чувствительность классического пламенно-фотометрического детектора и пульсирующего пламенно-фотометрического детектора к зарину и зоману. Разработанные методики имеют относительную погрешность определения 27 %, а продолжительность анализа одной пробы составляет 3 ч 30 мин. Методики были апробированы при анализе реальных объектов контроля, соответствующим образом аттестованы и внедрены в практическую работу.

Methods of gas chromatographic determination of trace amounts of sarin and soman in industrial emissions at a level of 1.0 × 10–6 mg/m3 have been developed. The capture and concentration of the target analyte was carried out using a specially designed sampling fluoroplastic cartridge filled with a pre-prepared sorbent Tenax TA with a grain size of 60/80 mesh and a volume of 8 cm3. The extraction of concentrated substances from the sampling cartridge was carried out using a modified and improved method of thermal desorption which consists in involving hot vapors of the solvent (resulted from the introduction of a liquid solvent into the cavity of the sampling cartridge with subsequent heating to 200°C) into desorption process in addition to the inert carrier gas. The substantially higher efficiency of the modified method of thermal desorption compared to the classical methods of extracting target substances from sorbents has been experimentally proved. Data on the quantitative content of sarin and soman were obtained by gas chromatographic method using a Varian CP-3800 gas chromatograph equipped with a pulsating flame-photometric detector, the mixture was separated on a VF-5ms capillary column. The sensitivity of a classical flame photometric detector and a pulsed flame photometric detector to sarin and soman has been studied. The developed methods have a relative error of determination about 27 %, and the duration of analysis of one sample is 3 h 30 min. The methods were tested on the real objects of control, appropriately certified and implemented in practice.

воздухоохранапульсирующий пламенно-фотометрический детекторхроматографический методгазожидкостная термодесорбциязарин и зоманметодика анализаair protectionpulsed flame photometric detectorchromatographic methodgas-liquid thermal desorptionsarin and somanmethod of analysisReferencesРыбальченко И. В. Идентификация токсичных химикатов / Росс. хим. журн. 2002. Т. 46. № 4. С. 64 – 70.Rybalchenko I. V. Identification of toxic chemicals / Ros. Khim. Zh. 2002. Vol. 46. N 4. P. 64 – 70 [in Russian].Растегаев О. Ю., Чупис В. Н., Марьин В. И. и др. Фосфорорганические отравляющие вещества. Свойства и методы определения. — Саратов: ООО «Фиеста-2000», 2009. — 219 с.Rastegaev O. Yu., Chupis V. N., Mar’in V. I., et al. Phosphororganic toxic substances. Properties and methods of determination. — Saratov: OOO «Fiesta-2000», 2009. — 219 p. [in Russian].Popiel S., Sankowska M. Determination of chemical warfare agents and related compounds in samples by solid-phase microextraction with gas chromatography environmental / J. Chromatogr. A. 2011. Vol. 1218. N 47. P. 8457 – 8479. DOI: 10.1016/j.chroma.2011.09.066Popiel S., Sankowska M. Determination of chemical warfare agents and related compounds in samples by solid-phase microextraction with gas chromatography environmental / J. Chromatogr. A. 2011. Vol. 1218. N 47. P. 8457 – 8479. DOI: 10.1016/j.chroma.2011.09.066Terzic O., Swahn I., Cretu G., et al. Gas chromatography — full scan mass spectrometry determination of traces of warfare agents and their impurities in air samples by inlet based thermal desorption of sorbent tubes / J. Chromatogr. A. 2012. Vol. 1225. P. 182 – 192. DOI: 10.1016/j.chroma.2012.01.003Terzic O., Swahn I., Cretu G., et al. Gas chromatography — full scan mass spectrometry determination of traces of warfare agents and their impurities in air samples by inlet based thermal desorption of sorbent tubes / J. Chromatogr. A. 2012. Vol. 1225. P. 182 – 192. DOI: 10.1016/j.chroma.2012.01.003Новиков С. В. Аналитическое сопровождение работ по ликвидации химического оружия / Рос. хим. журн. 2007. Т. LI. № 2. С. 109 – 118.Novikov S. V. Analytical support of works on elimination of chemical weapons / Ros. Khim. Zh. 2007. Vol. LI. N 2. P. 109 – 118 [in Russian].Станьков И. Н., Сергеева А. А., Деревягина И. Д., Коновалов К. В. Газохроматографическое определение микроколичеств зарина, зомана и O-изобутилового-S-2-(N,N-диэтиламино)-этилового эфира метилтиофосфоновой кислоты (вещества типа VX) в воде / Журн. аналит. химии. 2003. Т. 58. № 2. С. 182 – 186.Stan’kov I. N., Sergeeva A. A., Derevyagina I. D., Konovalov K. V. Gas-chromatographic determination of sarin, soman and O-isobutyl S-2-(N,N-diethylamino)-ethyl methylphosphonothioate (a VX-like compound) traces in water / Anal. Chem. 2003. Vol. 58. N 2. P. 160 – 164. DOI: 10.1023/A:1022362206338Игнатьев В. А., Петракова Л. В., Понсов М. А., Родионов А. А. Поиск оптимальных параметров газохроматографического комплекса при определении зарина в пробах воды пламенно-фотометрическим детектированием / Вест. войск РХБ защиты. 2019. Т. 3. № 3. С. 203 – 216. DOI: 10.35825/2587-5728-2019-3-3-203-216Ingatyev V. A., Petrakova L. V., Ponsov M. A., Rodionov A. A. Search for Optimal Parameters for Gas Chromatographic Complex When Determining Sarin in Water Samples by Flame Photometric Detection Method / Vest. Voisk PKhB Zashchity. 2019. Vol. 3. N 3. P. 203 – 216 [in Russian].Eden Joy Pacsial-Ong, Zoraida P. Aguilar. Chemical warfare agent detection: a review of current trends and future perspective / Front. Biosci. (Schol Ed) 2013. Vol. 5. N 2. P. 516 – 543. DOI: 10.2741/S387Eden Joy Pacsial-Ong, Zoraida P. Aguilar. Chemical warfare agent detection: a review of current trends and future perspective / Front. Biosci. (Schol Ed) 2013. Vol. 5. N 2. P. 516 – 543. DOI: 10.2741/S387Уткин А. Ю., Ситников В. Б., Станьков В. Б. и др. МВИ № 031-01-132-05. Методика выполнения измерений массовой концентрации зарина в атмосферном воздухе населенных мест газохроматографическим методом.Utkin A. U., Sitnikov V. B., Stankov I. N., et al. MVI N 031-01-132-05. Measurement procedure of mass concentration of sarin by gas-chromatographic method in the atmospheric air of populated areas [in Russian].Уткин А. Ю., Ситников В. Б., Сергеева А. А. и др. МВИ № 031-01-133-05. Методика выполнения измерений массовой концентрации зомана в атмосферном воздухе населенных мест газохроматографическим методом.Utkin A. U., Sitnikov V. B., Sergeeva A. A., et al. MVI N 031-01-133-05. Measurement procedure of mass concentration of zoman by gas-chromatographic method in the atmospheric air of populated areas [in Russian].Valdez C. A., Leif R. N. Analysis of Organophosphorus-Based Nerve Agent Degradation Products by Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS): Current Derivatization Reactions in the Analytical Chemist’s Toolbox / Molecules. 2021. Vol. 26. N 15. 4631. DOI: 10.3390/molecules26154631Valdez C. A., Leif R. N. Analysis of Organophosphorus-Based Nerve Agent Degradation Products by Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS): Current Derivatization Reactions in the Analytical Chemist’s Toolbox / Molecules. 2021. Vol. 26. N 15. 4631. DOI: 10.3390/molecules26154631Kelly J. T., Qualley A., Hughes G. T., et al. Improving Quantification of tabun, sarin, soman, cyclosarin, and sulfur mustard by focusing agents: A field portable gas chromatography-mass spectrometry study / J. Chromatogr. A. 2021. Vol. 1636. 461784. DOI: 10.1016/j.chroma.2020.461784Kelly J. T., Qualley A., Hughes G. T., et al. Improving Quantification of tabun, sarin, soman, cyclosarin, and sulfur mustard by focusing agents: A field portable gas chromatography-mass spectrometry study / J. Chromatogr. A. 2021. Vol. 1636. 461784. DOI: 10.1016/j.chroma.2020.461784Barr J. R., Driskell W. J., Aston L. S., Martinez R. A. Quantitation of metabolites of the nerve agents sarin, soman, cyclohexylsarin, VX, and Russian VX in human urine using isotope-dilution gas chromatography-tandem mass spectrometry / J. Anal. Toxicol. 2004. Vol. 28. N 5. P. 372 – 378. DOI: 10.1093/jat/28.5.372Barr J. R., Driskell W. J., Aston L. S., Martinez R. A. Quantitation of metabolites of the nerve agents sarin, soman, cyclohexylsarin, VX, and Russian VX in human urine using isotope-dilution gas chromatography-tandem mass spectrometry / J. Anal. Toxicol. 2004. Vol. 28. N 5. P. 372 – 378. DOI: 10.1093/jat/28.5.372Akinori Yamaguchi. Development of Analytical Technology to Improve the Ability to Detect and Identify Toxic Substances Used in Terrorism and Crime / Hokkaido University Graduate School of Chemical Sciences and Engineering, Bioanalytical Chemistry Laboratory, Doctoral Theses, 2022. DOI: 10.14943/doctoral.k14920Akinori Yamaguchi. Development of Analytical Technology to Improve the Ability to Detect and Identify Toxic Substances Used in Terrorism and Crime / Hokkaido University Graduate School of Chemical Sciences and Engineering, Bioanalytical Chemistry Laboratory, Doctoral Theses, 2022. DOI: 10.14943/doctoral.k14920Растегаев О. Ю. Общие принципы обоснования диапазонов измерений аналитических методик для использования в экологической сфере / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2011. № 4. Т. 77. С. 73 – 76.Rastegaev O. Yu. General principles of substantiation of measurement ranges of analytical techniques for use in the environmental sphere / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2011. Vol. 77. N 4. P. 73 – 76 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.