Валидация методики определения приоритетных фталатов методом газовой хромато-масс-спектрометрии на следовом уровне концентраций в поверхностных водах с фоновым уровнем загрязнения

Валидирована методика определения следовых содержаний приоритетных фталатов в поверхностных водах с фоновым уровнем загрязнения. В качестве природной модели для исследования выбрано озеро Байкал, которое отличается минимальным содержанием взвешенного органического вещества, низкой степенью минерализации и фоновым уровнем концентраций органических поллютантов. В водах Байкала обнаружены четыре приоритетных фталата — диметилфталат, диэтилфталат ди-н-бутилфталат и ди-(2-этилгексил)фталат в диапазоне концентраций от 0,01 до 0,66 мкг/л. Методика определения фталатов включает однократную жидкость-жидкостную экстракцию аналитов (V_пробы = 1 л) и прямой анализ экстрактов методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС). Учитывая минимальное содержание взвешенных частиц в воде и высокую чувствительность метода масс-спектрометрии, стадии фильтрования проб и концентрирования экстрактов из методики исключены. В качестве суррогатных внутренних стандартов использовали дейтерированные фталаты. Лабораторный фон фталатов оценивали проведением контрольного опыта и многократной экстракцией. Оценены пределы определения фталатов (0,01 – 0,17 мкг/л), погрешность определения составила от 12 до 38 %. Методика валидирована в ходе мониторинга стойких органических веществ в водах Байкала в течение 2015 – 2023 гг.

1. Annual production of plastics worldwide. https://www.statista. com/statistics/282732/global-production-of-plastics-since-1950 (дата обращения 21 октября 2023).

2. Karim A. V., Krishnan S., Sethulekshmi S., Shriwastav A. Phthalate Esters in the Environment: An Overview on the Occurrence, Toxicity, Detection, and Treatment Options / S. P. Singh, A. K. Agarwal, T. Gupta, S. M. Maliyekkal (eds.). New Trends in Emerging Environmental Contaminants. Energy, Environment, and Sustainability. — Singapore: Springer, 2022. P. 131 – 160. DOI: 10.1007/978-981-16-8367-1_7

3. Benjamin S., Pradeep S., Josh M. S., Kumar S. A monograph on the remediation of hazardous phthalates / J. Hazard. Mater. 2015. Vol. 298. P. 58 – 72. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.05.004

4. Net S., Sempéré R., Delmont A., et al. Occurrence, fate, behavior and ecotoxicological state of phthalates in different environmental matrices / Environ. Sci. Technol. 2015. Vol. 49. N 7. P. 4019 – 4035. DOI: 10.1021/es505233b

5. Li P.-H., Jia H.-Y., Wang Y., et al. Characterization of PM 2.5-bound phthalic acid esters (PAEs) at regional background site in northern China: Long-range transport and risk assessment / Sci. Total Environ. 2019. Vol. 659. P. 140 – 149. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.246

6. Xie Z., Ebinghaus R., Temme C., et al. Occurrence and Air-Sea Exchange of Phthalates in the Arctic Environ / Sci. Technol. 2007. Vol. 41. P. 4555 – 4560. DOI: 10.1021/es0630240

7. Gao D.-W., Wen Z.-D. Phthalate esters in the environment: A critical review of their occurrence, biodegradation, and removal during wastewater treatment processes / Sci. Total Environ. 2016. Vol. 541. P. 986 – 1001. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.09.148

8. Zheng X., Zhang B.-T., Teng Y. Distribution of phthalate acid esters in lakes of Beijing and its relationship with anthropogenic activities / Sci. Total Environ. 2014. Vol. 476. P. 107 – 113. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2013.12.111

9. Chen C.-F., Chen C.-W., Ju Y.-R., Dong C.-D. Determination and assessment of phthalate esters content in sediments from Kaohsiung Harbor, Taiwan / Marine Pollut. Bull. 2017. Vol. 124. P. 767 – 774. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2016.11.064

10. Zhang Z.-M., Zhang H.-H., Zou Y.-W., Yang G.-P. Distribution and ecotoxicological state of phthalate esters in the sea-surface microlayer, seawater, and sediment of the Bohai Sea and the Yellow Sea / Environ. Pollut. 2018. Vol. 240. P. 235 – 247. DOI: 10.1016/j.envpol.2018.04.056

11. Lee Y.-M., Lee J.-E., Choe W., et al. Distribution of phthalate esters in air, water, sediments, and fish in the Asan Lake of Korea / Environ. Intern. 2019. Vol. 126. P. 635 – 643. DOI: 10.1016/j.envint.2019.02.059

12. Mondal T., Mondal S., Ghosh S.-K., et al. Phthalates — A family of plasticizers, their health risks, phytotoxic effects, and microbial bioaugmentation approaches / Environ. Res. 2022. Vol. 214. 114059. DOI: 10.1016/j.envres.2022.114059

13. Huang L., Zhu X., Zhou S., et al. Phthalic Acid Esters: Natural Sources and Biological Activities / Toxins. 2021. Vol. 13. 495. DOI: 10.3390/toxins13070495

14. IARC. Agents Classified by the IARC Monographs. — Geneva, Switzerland: IARC Monographs, 2011. Vol. 1 – 102.

15. Net S., Delmont A., Sempere R., et al. Reliable quantification of phthalates in environmental matrices (air, water, sludge, sediment, and soil): A review / Sci. Total Environ. 2015. Vol. 515. P. 162 – 180. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.02.013

16. Барам Г. И., Азарова И. Н., Горшков А. Г. и др. Определение бис-(2-этилгексил)фталата в воде методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с прямым концентрированием на хроматографической колонке / Журн. аналит. химии. 2000. Т. 55. № 8. С. 834 – 839.

17. Васильева И. А., Михеева А. Ю. Определение фталатов в водных образцах методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии / Масс-спектрометрия. 2008. Т. 5. № 2. С. 133 – 138.

18. Холова Ф. Р., Вождаева М. Ю., Кантор Л. И. и др. Определение эфиров фталевой кислоты в питьевой и природной воде методом газовой хроматографии с масс-селективным детектированием / Вода: химия и экология. 2012. № 5. С. 85 – 91.

19. Авдеева Н. М., Амелин В. Г. Определение фталатов в молоке, молочных продуктах, воде, соках и напитках методом ультравысокоэффективной жидкостной хроматографии/квадруполь-времяпролетной масс-спектрометрии высокого разрешения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 9. С. 21 – 27. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-9-21-27

20. Крылов В. А., Волкова В. В. Источники систематических погрешностей при газохроматографическом определении диалкил-о-фталатов в воде / Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 5. С. 510 – 516. DOI: 10.7868/S0044450215050084

21. Зенкевич И. Г., Ротару К. И., Селиванов С. И., Костиков Р. Р. Дискуссионные моменты определения диалкилфталатов в различных объектах / Вестн. СПбГУ. Сер. 4. 2015. Т. 2(60). № 4. С. 386 – 394.

22. Prokupkova G., Holadova K., Poustka J., Hajšlova J. Development of a solid-phase microextraction method for the determination of phthalic acid esters in water / Anal. Chim. Acta. 2002. Vol. 457. N 2. P. 211 – 223. DOI: 10.1016/S0003-2670(02)00020-X

23. Penalver A., Pocurull E., Borrull F., Marce R. M. Determination of phthalate esters in water samples by solid-phase microextraction and gas chromatography with mass spectrometric detection / J. Chromatogr. A. 2000. Vol. 872. P. 191 – 201. DOI: 10.1016/s0021-9673(99)01284-4

24. Lee M.-R., Lai F.-Y., Dou Ji., et al. Determination of Trace Leaching Phthalate Esters in Water and Urine from Plastic Containers by Solid-Phase Microextraction and Gas Chromatography-Mass Spectrometry / Anal. Lett. 2011. Vol. 44. N 4. P. 676 – 686. DOI: 10.1080/00032711003783077

25. Крылов В. А., Волкова В. В. Определение о-фталатов в воде с хромато-масс-спектрометрическим детектированием и концентрированием с ультразвуковым диспергированием экстрагента / Вестн. Нижегородского ун-та им. Н. И. Лобачевского. 2014. № 1(1). С. 119 – 125.

26. Yang Q., Huang X., Wen Z., et al. Evaluating the spatial distribution and source of phthalate esters in the surface water of Xingkai Lake, China during summer / J. Great Lakes Res. 2021. Vol. 47. P. 437 – 446. DOI: 10.1016/j.jglr.2021.01.001

27. Luo X., Shu S., Feng H., et al. Seasonal distribution and ecological risks of phthalic acid esters in surface water of Taihu Lake, China / Sci. Total Environ. 2021. Vol. 768. N 10. 144517. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144517

28. Le T. M., Nguyena H. M. N., Nguyen Vy. K., et al. Profiles of phthalic acid esters (PAEs) in bottled water, tap water, lake water, and wastewater samples collected from Hanoi, Vietnam / Sci. Total Environ. 2021. Vol. 788. N 20. 147831. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.147831

29. Yoshioka T., Ueda S., Khodzher T., et al. Distribution of dissolved organic carbon in Lake Baikal and its watershed / Limnology. 2002. N 3. P. 159 – 168. DOI: 10.1007/s102010200019

30. Домышева В. М., Сороковикова Л. М., Синюкович В. Н. и др. Ионный состав воды озера Байкал, его притоков и истока реки Ангара в современный период / Метеорология и гидрология. 2019. № 10. С. 77 – 86.

31. Gorshkov A. G., Kustova O. V., Izosimova O. N., Babenko T. A. POPs Monitoring System in Lake Baikal — Impact of Time or the First Need? / Limnol. Freshwater Biol. 2018. N 1. P. 43 – 49. DOI: 10.31951/2658-3518-2018-A-1-43

32. Кадис Р. Л. Метрологический и статистический смысл понятия «точность» в химическом анализе. ИСО 5725, показатели точности и неопределенность измерений / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. Т. 72. № 2. С. 53 – 60.

33. Горшков А. Г., Изосимова О. Н., Кустова О. В. Определение приоритетных полициклических ароматических углеводородов в воде на следовом уровне концентраций / Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 8. С. 580 – 587. DOI: 10.1134/S0044450219080085

34. Кустова О. В., Степанов А. С., Горшков А. Г. Определение индикаторных конгенеров полихлорированных бифенилов в воде на ультраследовом уровне концентраций методом газовой хроматографии — тандемной масс-спектрометрии / Журн. аналит химии. 2021. Т. 76. № 11. С. 1028 – 1037. DOI: 10.31857/S0044450221110074

35. Gorshkov A., Grigoryeva T., Bukin Y., Kuzmin A. Case study of Diesters of o-Phthalic Acids in Surface Waters with Background Level of Pollution / Toxics. 2023. Vol. 11. 869. DOI: 10/3390/toxics11100869