Определение полихлорированных бифенилов в водах методом газовой хромато-масс-спектрометрии с экстракционным вымораживанием аналитов

Разработана методика определения полихлорированных бифенилов (ПХБ) в водах с предварительным концентрированием аналитов путем экстракционного вымораживания под действием центробежных сил (ЭВЦ). В соответствии с построенной математической моделью экстракции с использованием трехфакторного плана Бокса – Бенкена значимым фактором является содержание ацетонитрила в экстракционной смеси, а незначимыми — степень хлорированности ПХБ и концентрация аналитов. Анализ площади поверхности данной модели позволил установить область оптимальных значений концентрации ацетонитрила в диапазоне от 14 до 21 %. Содержание ацетонитрила в экстракционной смеси 15 % обеспечивало максимальные степени извлечения 7 различных ПХБ (>92 %) в широком диапазоне их концентраций (1,0 – 5000 нг/л). Относительные стандартные отклонения повторяемости и воспроизводимости результатов анализа находились в диапазоне 4,2 – 6,8 % и 5,3 – 8,1 % соответственно при погрешности определения аналитов 10 – 15 %. Нефтяные углеводороды не извлекались в ацетонитрильный экстракт и не мешали определению ПХБ, что также обеспечивало более продолжительную работу детектора без потери чувствительности. Соэкстрагирование полиароматических углеводородов и хлорорганических пестицидов не влияло на извлечение ПХБ из вод (95 – 100 %) и не сказывалось на метрологических показателях методики определения.

1. Jiang S., Wan M., Lin K., et al. Spatiotemporal distribution, source analysis and ecological risk assessment of polychlorinated biphenyls (PCBs) in the Bohai Bay / Mar. Pollut. Bull. 2024. Vol. 198. 115780. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2023.115780

2. Unyimadu J. P., Benson N. U. Polychlorinated biphenyls (PCBs) in intertidal sediment and water from Lagos lagoon: Baseline report on occurrence, distribution and ecotoxicological risk assessment / J. Hazard. Mater. Adv. 2023. Vol. 12. N 2. 100372. P. 1 – 11. DOI: 10.1016/j.hazadv.2023.100372

3. Mourier B., Desmet M., Van Metre P. C., et al. Historical records, sources, and spatial trends of PCBs along the Rhône River (France) / Sci. Total Environ. 2014. Vol. 476 – 477. P. 568 – 576. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2014.01.026

4. Liu Y., Wang S., McDonough C. A., et al. Gaseous and Freely-Dissolved PCBs in the Lower Great Lakes Based on Passive Sampling: Spatial Trends and Air – Water Exchange / Environ. Sci. Technol. 2016. Vol. 50. N 10. P. 4932 – 4939. DOI: 10.1021/acs.est.5b04586

5. Hannah T. J., Megson D., Sandau C. D. A review of the mechanisms of by-product PCB formation in pigments, dyes and paints / Sci. Total Environ. 2022. Vol. 852. 158529. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.158529

6. Mackay D., Shiu W. Y., Lee S. C. Handbook of Physical-Chemical Properties and Environmental Fate for Organic Chemicals. — Boca Raton, FL, USA: Taylor & Francis Group, 2006. — 4216 p. DOI: 10.1201/9781420044393

7. Zaghden H., Barhoumi B., Jlaiel L., et al. Occurrence, origin and potential ecological risk of dissolved polycyclic aromatic hydrocarbons and organochlorines in surface waters of the Gulf of Gabès (Tunisia, Southern Mediterranean Sea) / Mar. Pollut. Bull. 2022. Vol. 180. 113737. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2022.113737

8. Güzel B., Çetintürk K., Canlı O., Karademir A. Spatial distribution, source identification, and risk assessment of polychlorinated organic pollutants (PCDD/Fs and DL-PCBs) in the sediments of the largest urban water supply area (Iznik lake) in the Marmara region, Bursa, Türkiye / Catena. 2024. Vol. 234. 107566. DOI: 10.1016/j.catena.2023.107566

9. Liu C., Li K., Yu L., et al. POPs and their ecological risk in sewage sludge of waste water treatment plants in Beijing, China / Stochastic Environ. Res. Risk Assess. 2013. Vol. 27. N 7. P. 1575 – 1584. DOI: 10.1007/s00477-013-0693-2

10. Reddy A. V. B., Moniruzzaman M., Aminabhavi T. M. Polychlorinated biphenyls (PCBs) in the environment: Recent updates on sampling, pretreatment, cleanup technologies and their analysis / Chem. Eng. J. 2019. Vol. 358. P. 1186 – 1207. DOI: 10.1016/j.cej.2018.09.205

11. Xu W., Wang X., Cai Z. Analytical chemistry of the persistent organic pollutants identified in the Stockholm Convention: A review / Anal. Chim. Acta. 2013. Vol. 790. P. 1 – 13. DOI: 10.1016/j.aca.2013.04.026

12. Su L., Zhang N., Tang J., et al. In-situ fabrication of a chlorine-functionalized covalent organic framework coating for solid- phase microextraction of polychlorinated biphenyls in surface water / Anal. Chim. Acta. 2021. Vol. 1186. 339120. DOI: 10.1016/j.aca.2021.339120

13. Zhu S., Mu M., Gao Y., et al. Three-dimensional rose-like zinc oxide fiber coating for simultaneous extraction of polychlorinated biphenyls and polycyclic aromatic hydrocarbons by headspace solid phase microextraction / J. Chromatogr. A. 2023. Vol. 1711. 464450. DOI: 10.1016/j.chroma.2023.464450

14. Темердашев З. А., Мусорина Т. Н., Червонная Т. А., Арутюнян Ж. В. Возможности и ограничения методов твердофазной и жидкостной экстракции при определении полуциклических ароматических углеводородов в объектах окружающий среды / Журн. аналит. химии. Т. 76. № 12. С. 1059 – 1076. DOI: 10.31857/S0044450221120136

15. Пат. РФ № 2303476 / Бехтерев В. Н. Способ извлечения органических веществ из водных сред экстракцией в сочетании с вымораживанием. Опубл. 27.07. 2007, бюл. № 21.

16. Бехтерев В. Н. Экспрессное газохроматографическое определение фенола и крезолов в воде методом экстракционного вымораживания / Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 6. С. 538 – 545. DOI: 10.31857/S0044450223040059

17. Темердашев З. А., Червонная Т. А., Мусорина Т. Н., Бехтерев В. Н. Пробоподготовка почв и донных отложений с использованием техники экстракционного вымораживания при хроматомасс-спектрометрическом определении ПАУ / Аналитика и контроль. 2020. Т. 24. № 4. С. 287 – 297. DOI: 10.15826/analitika.2020.24.4.003

18. Afful S., Awudza J. A. M., Twumasi S. K., Osae S. Determination of indicator polychlorinated biphenyls (PCBs) by gas chromatography-electron capture detector / Chemosphere. 2013. Vol. 93. N 8. P. 1556 – 1560. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2013.08.001

19. Nikonova A. A., Gorshkov A. G. Rapid Chromatography for the Determination of Polychlorinated Biphenyls by GC-MS in Environmental Monitoring / Anal. Lett. 2011. Vol. 44. N 7. P. 1290 – 1300. DOI: 10.1080/00032719.2010.546024

20. Hill T., Lewicki P. Statistics. Methods and Applications: a Comprehensive Reference for Science, Industry, and Data Mining. — Tulsa, OK, USA: StatSoft, 2007. — 832 p.

21. Yuan L., Qi S., Wu X., et al. Spatial and temporal variations of organochlorine pesticides (OCPs) in water and sediments from Honghu Lake, China / J. Geochem. Explor. 2013. Vol. 132. P. 181 – 187. DOI: 10.1016/j.gexplo.2013.07.002

22. Liu X., Dong Z., Baccolo G., et al. Distribution, composition and risk assessment of PAHs and PCBs in cryospheric watersheds of the eastern Tibetan Plateau / Sci. Total Environ. 2023. Vol. 890. 164234. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.164234

23. Zhi H., Zhao Z., Zhang L. The fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and organochlorine pesticides (OCPs) in water from Poyang Lake, the largest freshwater lake in China / Chemosphere. 2015. Vol. 119. P. 1134 – 1140. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.09.054

24. Кленкин А. А., Корпакова И. Г., Павленко Л. Ф., Темердашев З. А. Экоисистема Азовского моря: антропогенное загрязнение. — Краснодар: ФГУП «АзНИИРХ», 2007. — 324 с.

25. Темердашев З. А., Овсепян С. К., Мусорина Т. Н. и др. Извлечение ПАУ из почв и донных отложений различного состава по технике QUECHERS с последующим хроматографическим определением / Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 9. С. 821 – 836. DOI: 10.31857/S0044450223090177

26. Павленко Л. Ф., Короткова Л. И., Кораблина И. В. и др. Практическое руководство по химическому аанлизу элементов водных экосистем. Приоритетные токсиканты в воде, донных отложениях и гидробионтах. — Ростов-на-Дону: Мини Тайп, 2018. — 436 с.