Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Газохроматографическая идентификация загрязнений воздуха, воды, почвы и биосред : практическое руководство

2. Определение загрязнений воздуха, воды и почвы методом газовой хроматографии

Современный вариант газо-жидкостной хроматографии (с использованием газа в качестве подвижной фазы), впервые реализованный Мартином и Джеймсом в 1952 г. [38], положил начало революционным изменениям в органическом анализе, расширил границы применимости метода от неорганических газов до труднолетучих органических, неорганических и металлорга- нических соединений. Выполненная ими работа по разделению примесей жирных кислот на диатомитовом носителе, пропитанном парафиновым маслом с добавкой стеариновой кислоты, показала, что газовую хроматографию характеризует высокая степень разделения, малая продолжительность анализа и возможность качественного и количественного анализа сложных смесей химических соединений различной природы.

Через несколько лет газовую хроматографию использовали для определения вредных веществ в объектах окружающей среды [39], а в 60-е годы («золотой век» газовой хроматографии) она стала одним из основных методов определения в воздухе, воде и почве микропримесей токсичных летучих органических соединений и многих неорганических газов [9—12]. Сейчас с помощью газовой хроматографии выполняют определение подавляющего большинства приоритетных загрязняющих веществ, попадающих в окружающую среду из антропогенных источников [1, 12, 16, 17, 33, 37].

Чрезвычайно низкое значение нижнего предела обнаружения Сн (от пикограммов до фемтограммов), высокая селективность и возможность разделения сложных смесей вредных веществ, насчитывающих сотни компонентов, сделали газовую хроматографию незаменимой при контроле качества воздуха, воды и степени загрязнения почвы. Во многих странах газовая хроматография стала основой стандартных методик, утвержденных на федеральном уровне и предназначенных для контроля качества воды [8, 12, 17], атмосферного воздуха населенных мест [7,8,40] и воздуха рабочей зоны промышленных предприятий (табл. 1.3.) и почвы [8, 10, 11].

Таблица 1.3. Методы определения вредных веществ в воздухе рабочей зоны, утвержденные в качестве стандартных в России и в США |7, 8, 411

Методы

Доля метода в общем количестве используемых методик, %%

Все

Неорганические

Органические

соединения

соединения

соединения

Спектральные

23

40

15

Электрохимические

7

30

5

Хроматографические*

20

10

10

Г азохроматографические

50

20

70

*ВЭЖХ, тонкослойная хроматография (ТСХ), ионная хроматография (ИХ), бумажная хроматография (БХ)._

Как видно из табл. I.3., половина всех стандартных методик определения в воздухе примесей промышленных ядов принадлежит газовой хроматографии, причем 20% из них применяют при определении неорганических газов (и металлов в виде хелатов) и 70% — для определения ЛОС.

Таблица 1.4. Стандартные хроматографические методики определения вредных веществ в воздухе* (10, 11, 37,411

Метод анализа

1970

1974

1980

1985

1990

1998

2003

Газовая хроматография

22

36

44

50

55

59

70

Реакционная газовая хроматография**

0,8

6

20

30

36

40

48

  • * В процентах от всех стандартных методик определения примесей промышленных ядов в воздухе рабочей зоны.
  • **В процентах от числа газохроматографических методик

Интересна и динамика роста количества стандартных газохроматографических методик, вычисленная на основе числа публикаций в реферативном журнале «Химия» в течение 1970—2003 гг. (табл. I.4.). Из табл. 1.4. следует, что доля газовой хроматографии среди основных методов исследования загрязнений воздуха (спектральные, электрохимические и хроматографические) неуклонно растет. Количество газохроматографических методик, используемых в качестве стандартов качества воздуха, в 1990 г. превысило половину общего количества методик, применяемых при контроле загрязнений воздуха рабочей зоны. За последние 25 лет число стандартных газохроматографических методик выросло в 3 раза, и нет в России химической лаборатории, в которой выполняются анализы воздуха и воды, где не было бы газового хроматографа.

Похожая картина наблюдается и среди методик контроля загрязнений атмосферного воздуха [10, 11, 37]. Примечательно, что постоянно растет и доля газохроматографических методик, основанных на реакционной газовой хроматографии (табл. 1.4.). Они более надежны (качественный и количественный аспект), часто не требуют идентификации целевых компонентов, а величина С„ у них ниже, чем у традиционных газохроматографических методик.

Развитие и совершенствование метода газовой хроматографии применительно к определению примесей токсичных химических соединений в воздухе, воде и почве (на уровне нг — пг) связано с решением целого ряда проблем этого раздела аналитической химии. В первую очередь, необходимы достаточно надежные способы идентификации компонентов сложных смесей загрязнений различной природы (и токсичности), относящихся к органическим и неорганическим соединениям. Существуют и определенные ограничения, связанные с селективностью и эффективностью извлечения примесей из матрицы; проблема приготовления стандартных (аттестованных) смесей газов, паров и аэрозолей с содержанием целевых компонентов в интервале ppb—ppt для калибровки хроматографических детекторов; проблема извлечения сконцентрированных примесей из ловушки с сорбентом; вопросы детектирования низких содержаний неорганических газов и определения реакционноспособных и высокополярных соединений и др.

Главные из этих проблем — вопросы идентификации загрязнений и возможности эффективного извлечения примесей токсичных веществ из загрязненного воздуха, природных и сточных вод, почвы и донных осадков.

Первоначальным условием корректной идснтификациии является «доведение» в неизменном виде пробы загрязняющих веществ до хроматографического детектора, поочередно фиксирующего индивидуальные токсичные соединения после их хроматографического разделения.

Однако на всех этапах этой аналитической процедуры (извлечение примесей в ловушках с сорбентом или в абсорбере с растворителем, извлечение сконцентрированных примесей из ловушки, хроматографирование контролируемых компонентов и т. д.), особенно при высокой температуре термодесорбции (200—250°С), могут происходить различного рода процессы адсорбции и хемосорбции, а также химические реакции (разложения, конденсации, полимеризации, циклизации и др.), существенно изменяющие не только количественный, но (и это особенно важно) и качественный состав смеси загрязнений и искажающие результаты идентификации [42].

Эти процессы происходят на всех без исключения этапах аналитической процедуры хроматографического анализа, однако наиболее вероятны они на стадии пробоотбора. Возникновение подобных «артефактов», изменяющих состав пробы и искажающих результаты идентификации загрязнений воздуха, воды и почвы, следует рассмотреть подробнее.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы