авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 13 |

«ORGANIC TRACE ANALYSIS Klaus Beyermann Institute of Inorganic and Analytical Chemistry Mainz University Translated from the German: Organische Spurenanalyse Published by ...»

-- [ Страница 9 ] --

Масс-спектрометрия с лазерной десорбцией В этом варианте исследуемое вещество, сконцентрированное в небольшом объеме, ионизируют сфокусированным лучом оптического квантового генератора [209]. Образующиеся ионы затем анализируют с помощью масс-спектрометра [210—212].

Другие методы ионизации Кроме перечисленных выше способов ионизации изредка применяются (или находятся в стадии разработки) и другие методы. Все большую популярность завоевывает комбинирова ние нескольких способов ионизации. Часто бывает необходимо вслед за масс-спектром электронного удара одного соединения зарегистрировать масс-спектр другого вещества при химической ионизации;

замена же одного источника на другой достаточно сложна и трудоемка. Иногда масс-спектры одного и того же соединения получают при различных способах ионизации. Так, масс-спектр химической ионизации или полевой десорбции мо жет дать информацию о молекулярном ионе изучаемого соеди нения, а картина фрагментации при электронном ударе — о де талях его строения [213].

Чувствительность масс-спектрометрии при различных спо собах ионизации зависит от экспериментальных условий. Как правило, ионизация электронным ударом и химическая иони зация позволяют зарегистрировать масс-спектр 1 —10 нг ве 294 6. Методы определения и обнаружения щества. Масс-спектры полевой десорбции или полевой иониза ции получали на пробах массой 15—100 нг. Сообщалось, что чувствительность масс-спектрометрического метода с иониза цией при атмосферном давлении в ряде случаев может дости гать 300 фг.

Предел обнаружения любого масс-спектрометрического мето да зависит и от способа регистрации масс-спектров. При конт роле ионов одного сорта (масс-фрагментографии, см. ниже) предел обнаружения как в случае ионизации электронным уда ром, так и в случае химической ионизации составляет несколько пикограммов.

В аналитической химии следовых количеств органических веществ очень большое значение имеют сочетания масс-спект рометрии с другими методами, главным образом с газо-жидко стной хроматографией. Ввод проб через колонку хроматографа, естественно, влияет и на функционирование ионного источника, поэтому в комбинированном методе очень большую роль играют конструкция и тип источника [214]. В газо-жидкостной хрома тографии— масс-спектрометрии применяются все упоминав шиеся способы ионизации, за исключением полевой десорбции, разработанной специально для изучения твердых веществ.

Разделение ионов Разделение ионов основывается на нескольких принципах.

В масс-спектрометрах по времени пролета образующиеся ионы ускоряются кратковременным импульсом напряжения и далее мигрируют в свободном от поля пространстве длиной около 1 м, где они разделяются в соответствии со скоростями мигра ции (которые определяются массой и зарядом ионов).

В фокусирующих масс-спектрометрах разделение ионов основано на зависимости радиального пробега заряженных ча стиц в магнитном поле от отношения их массы т к заряду г.

Благодаря этому обстоятельству ионы с данной величиной m/z могут быть сфокусированы на входной щели детектора пу тем изменения ускоряющего потенциала или магнитного поля.

Фокусирующие масс-спектрометры применяются гораздо чаще, чем приборы других типов.

В квадрупольных масс-спектрометрах разделение ионов осуществляется в продольном канале, образованном четырьмя электродами, причем диаметрально противоположные электро ды несут заряд одного знака. На это электростатическое поле накладывается высокочастотное переменное напряжение. В та ких условиях движущиеся в канале ионы осциллируют, так что амплитуда осцилляции возрастает по мере увеличения длины пробега иона. Когда амплитуда достигает определенной вели чины, ионы контактируют с электродами, образующими стенки 6. Методы определения и обнаружения канала, и, следовательно, уничтожаются. Таким образом, квадрупольный анализатор выполняет роль масс-фильтра, пройти который могут только те ионы, амплитуда осцилляции которых при данной частоте не превышает определенную вели чину.

Каждый из способов разделения ионов имеет свои преиму щества и свои недостатки. Так, квадрупольные анализаторы применяются предпочтительно в масс-спектрометрии низкого разрешения [215], а магнитные приборы незаменимы в тех случаях, когда требуется определить точную массу ионов с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения.

Регистрация ионов Существует несколько способов регистрации разделенных ионов. В настоящее время для этой цели почти всегда приме няются фотоумножители. В одном из вариантов в данной точке масс-спектрометра устанавливают один фотоумножитель, и то гда разделяемые путем сканирования электрического и (или) магнитного полей ионы будут последовательно попадать на него. Такой способ регистрации, позволяет получить информа цию о всех ионах масс-спектра. В альтернативном варианте используются несколько фотоумножителей, установленных в различных точках регистрирующей плоскости масс-спектромет ра, что позволяет одновременно регистрировать соответствую щее число видов ионов. Наконец, иногда устанавливают один детектор в определенном месте регистрирующей плоскости, отвечающем одному сигналу с заданным значением mfz. Этот метод иногда называют масс-фрагментографией. Способ реги страции определяет время, необходимое для записи масс-спект ра, и степень воспроизводимости результатов всей масс-спект рометрической системы. Естественно, метод масс-фрагменто графми менее информативен, чем регистрация всего масс спектра.

6.8.3. Дальнейшее совершенствование масс-спектрометрических методов Один из наиболее важных путей совершенствования кон струкции масс-спектрометров заключается в повышении разре шающей способности приборов, что приводит к повышению от ношения сигнал/шум и, таким образом, создает возможность для обнаружения меньших концентраций следовых компонен тов (рис. 6.9).

В аналитической химии следовых количеств органических веществ с большим уопехом применяется сочетание газо-жид костной хроматографии с масс-спектрометрией, когда разделе 296 6. Методы определения и обнаружения R = 1000 г- R = 1 - норадреналин 2 - айреналин з - изопреналин Старт 2 4 6 8 10 1 U 2 2 46811U 02 Время, мин Время, мин Рис. 6.9. Определение катехоламинов (0,2 нг адреналина и 0,7 нг норадренали лина в 1 мл раствора) методом газо-жидкостной хроматографии — масс-спект рометрии при низком разрешении (детектирование по иону с т/г 355) (а) и при высоком разрешении (детектирование по иону с т/г 355, 1568) (б). [Вос произведено с разрешения из работы: Jacob К., Vogt W., Knedel M., Schwert ferger G., J Chromatog., 146, 221 (1978). © Elsevier Science Publishing Co., Amsterdam.] ние смеси веществ осуществляется методом газо-жидкостной хроматографии, а масс-спектрометр выполняет роль высокоэф фективного детектора. Очевидно, что хромато-масс-спектромет рия применима для изучения только тех веществ, которые об ладают достаточно высокой летучестью или которые можно превратить в летучие производные. В свою очередь, необходи мость превращения определяемых веществ в летучие производ ные сама по себе является немаловажным ограничением, по скольку в этом случае возрастает вероятность дополнительных погрешностей и анализ продолжается более длительное время;

к тому же для получения производных необходим специальный, хорошо обученный персонал. Все эти недостатки и ограничения стимулировали разработку принципиально иных подходов к решению проблемы масс-спектрометрического определения ве 6. Методы определения и обнаружения ществ в сложных смесях. Один из таких подходов заключается в комбинировании двух масс-спектрометров, один из которых служит только для генерирования и разделения ионов, а вто рой— для их обнаружения и идентификации. Этот метод назы вается тандемной масс-спектрометрией (в англоязычной лите ратуре чаще употребляется сокращенное название MS—MS).

Опубликованы литературные обзоры, посвященные тандемной масс-спектрометрии [216—219]. Основное преимущество тан демной масс-спектрометрии заключается в возможности опре деления низких концентраций сравнительно нелетучих веществ в сложных смесях [220]. Примером потенциальных возможно стей тандемной масс-спектрометрии в анализе пищевых про дуктов может служить экспресс-метод определения компонен тов мускатного ореха без их выделения экстрагированием и без превращения в производные [221]. Однако наиболее инте ресным примером использования тандемной масс-спектромет рии в аналитической химии следовых количеств органических веществ является определение чрезвычайно малых концентра ций высокотоксичных веществ, например диоксинов [222, 223] и полициклических ароматических углеводородов [224].

Селективность масс-опектрометрических методов повышает ся, если удается осуществить фрагментацию ионов вне ионного источника. Для этой цели применяются масс-спектрометры с двойной фокусировкой, в которых магнитный сектор располо жен между ионным источником и электростатическим сектором.

В приборах такого типа можно отделить молекулярные ионы от всех осколочных ионов, образующихся в ионном источнике.

В свободной от поля области между секторами устанавливают небольшую реакционную камеру, заполненную газом-реагентом;

образовавшиеся ионы соударяются с молекулами (или атомами) газа-реагента, распадаясь при этом на новые специфические фрагменты, которые далее разделяются в электростатическом секторе. Этот метод называется спектрометрией масс и кинети ческих энергий ионов, активированных соударениями, или пря мым анализом дочерних ионов [225—227] (в англоязычной литературе для спектров масс и кинетических энергий ионов обычно употребляется сокращенное наименование MIKE spectra или MIKES, а для таких же спектров ионов, активиро ванных соударением, —СА MIKE (или CAD MIKE) spectra или СА MIKES (или CAD MIKES);

метод прямого анализа дочер них ионов часто обозначается DADI). Для таких спектров ха рактерен низкий уровень шума (фона).

В методах «связанного сканирования» электростатическое и магнитное поля масс-спектрометра изменяют одновременно по определенному закону, что позволяет идентифицировать только те ионы, которые претерпевают фрагментацию в сво 298 6 Методы определения и обнаружения бодной от поля облает» между ионным источником и первым анализатором [228, 229].

В заключение следует подчеркнуть присущую масс-спектро метрии высокую специфичность, позволяющую идентифициро вать как исходные соединения, так и продукты их фрагмента ции на уровне нанограммовых, а иногда даже пикограммовых или еще меньших количеств. Количественное определение ве ществ масс-спектрометрическим методом затруднительно, по скольку масс-спектрометрия в основном является методом об наружения Й идентификации веществ. При сочетании масс спектрометрии с другими методами масс-спектрометрия долж на быть последней стадией анализа. Определенные трудности могут возникнуть из-за помех со стороны матрицы и других компонентов пробы. Если последние по своей летучести отли чаются от определяемого соединения, то его часто удается отделить путем постепенного нагревания пробы. В любом слу чае наличие примесей ухудшает предел обнаружения.

Чрезвычайно полезно сочетание газо-жидкостной хромато графии (как метода разделения) с масс-спектрометрией. При менение капиллярных колонок открытого типа, имеющих эф фективность около 8-Ю4 теоретических тарелок на 1 м колон ки, позволяет регистрировать масс-спектры веществ при их концентрациях порядка млрд- 1. Здесь основная проблема свя зана с огромным количеством соединений, которое может быть обнаружено в одной пробе. Хорошая система, состоящая из газо-жидкостного хроматографа и масс-спектрометра, способна регистрировать полный масс-спектр в течение одной секунды, поэтому при анализе сложных проб накапливается огромное количество спектров, которые должны вводиться в систему сбора и обработки данных, обладающую большим объемом па мяти и хорошим быстродействием. Достаточно часто отдельные компоненты сложных смесей не удается надежно идентифици ровать, и тогда приходится либо прибегать к операциям разде ления и очистки, либо обращаться к масс-спектрометрии высо кого разрешения. Масс-спектрометрическое оборудование очень дорого и сложно в эксплуатации, поэтому даже из чисто эко номических соображений масс-спектрометры должны эксплуа тироваться постоянно, обслуживая несколько групп исследова телей. В аналитической химии следовых количеств органических веществ, однако, это обстоятельство может вызвать определен ные организационные трудности, особенно в тех случаях, когда существует опасность взаимного внесения загрязнений.

6. Методы определения и обнаружения 6.8.4. Сочетание масс-спектрометрии с другими методами В табл. 6.5 приведены данные, иллюстрирующие относи сительную частоту использования сочетаний масс-спектромет рии с различными методами разделения в анализе следовых количеств органических веществ. Чаще всего применяется ком бинированный метод газо-жидкостной хроматографии и масс спектрометрии, упоминающийся в 12% всех опубликованных в этой области работ.

6.8.5. Сочетание масс-спектрометрии с газо-жидкостной хроматографией Существует несколько способов сочетания газо-жидкостных хроматографов с масс-спектрометрами;

опубликованы обзоры, посвященные способам сочетания этих двух методов [230, 231].

Во всех способах основная проблема связана с тем обстоя тельством, что газо-жидкостные хроматографы функционируют при атмосферном давлении, в то время как масс-спектромет рия (за исключением метода ионизации при атмосферном дав лении) требует вакуума. Введение газообразных проб и газа нооителя в ионный источник очень часто совмещают с опера цией отделения большей части газа-носителя. Некоторые спо собы сочетания схематически показаны на рис. 6.10.

Наиболее важным элементом комбинированного прибора, состоящего из газо-жидкостного хроматографа и масс-спектро метра, является разделяющее устройство — сепаратор или ин терфейс. На допустимую скорость потока газа влияет тип при меняемой хроматографической колонки, а также конструкция Таблица 6.5. Тематическое распределение публикаций по применению масс спектрометрии в анализе следовых количеств органических веществ а Тема исследований Число работ, % Общие вопросы применения масс-спектрометрии в ана лизе следовых количеств органических веществ Сочетание газо-жидкостной хроматографии с масс спектрометрией Сочетание масс-спектрометрии с тонкослойной или жидкостной хроматографией 0, Непосредственный ввод проб в ионный источник Всего:

а Число работ, отнесенное к общему числу работ по аналитической химии следовых количеств органических веществ.

Скорость Эффективность, элюиро&анця, Tun сепаратора обогащение мл/мин (-90% гжх 1- мс цель ГЖХ Прямое Э мс -50% 10- гжх - Трубка из пористого стекла (5 ГЖХ — •мс 20- Вакуум Ю-100% 0- ГЖХ 10- Вакуум Силиконовая мембрана / t^i •90%,^-Газ-носитель Г Х —.

Ж (- Тонкостенная тефлоновая Капилляр. трубка капилляр из нержавеющей / из нерждьекнцеп стали Х^ [ ^ ^ г. » J*. ^, д ^ ~ ) | / стали его Ж ЦилинЗрическиц катоЭ из лаллаЗигеого сплава' -100% ю Трубчатый аноЭ из паллаЭиевого сплава Электролит 6. Методы определения и обнаружения сепаратора (одностадийный или двухстадийный). Выход ис следуемого следового компонента зависит от его молекулярной массы. В качестве материала для изготовления сепараторов рекомендовалась платина [232];

другие исследователи предпо читают стекло [233—235].

Полностью реализовать все преимущества комбинированного метода ГЖХ—МС можно только при условии обработки полу чаемых данных на ЭВМ [231]. Обычно наблюдают два сигна л а — полного ионного тока (отражающего ход хроматографиче ского разделения) и разделенных ионов отдельных хроматогра фических фракций (масс-спектров). Эти сигналы переносятся в запоминающее устройство и хранятся на магнитной ленте или на магнитных дисках, так что они могут быть воспроизве дены в любое время при первой необходимости. Это особенно существенно в тех случаях, когда по каким-либо причинам ана лиз нельзя повторить. Система обработки данных может дать информацию о полном ионном токе, масс-спектре элюата при любом времени удерживания, а также так называемую масс хроматограмму, отражающую изменение интенсивности пика с заданной величиной mjz в зависимости от времени удержи вания. Такая автоматизированная система обработки данных позволяет, кроме того, контролировать разрешающую способ ность хроматографической системы. Для этой цели в процессе элюирования одного пика регистрируется несколько масс-спект ров, картины фрагментации в которых затем сравниваются.

Из всего сказанного следует, что в процессе хроматографиро вания получают такое большое количество масс-спектров, что без помощи ЭВМ зарегистрировать их было бы невозможно.

Далее полученные масс-спектры могут быть уточнены по средством вычитания одного спектра из другого, с тем чтобы можно было учесть «ложные» ионы, появление которых обус ловлено, например, частичным перекрыванием хроматографиче ских пиков или фоном колонки.

Рис. 6.10. Схематическое изображение основных типов сепараторов, применяе мых в газо-жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии. (Воспроизведе но с разрешения из работы [231]. © Elsevier Science Publishing Co, Amster dam ) а — сепаратор с открытой щелью;

б — вакуумный сепаратор;

в — струйный се паратор, г — пористый стеклянный сепаратор;

д — щелевой сепаратор;

е — мем бранный сепаратор;

ж — тефлоновый сепаратор;

з — электролитический сереб ряно-палладиевый сепаратор.

302 6. Методы определения и обнаружения 6.8.6. Сочетание жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией Существует несколько способов сочетания жидкостной хро матографии с масс-спектрометрией [236, 237]. Чаще всего элюат (вводят непосредственно в ионный источник [238—241];

при необходимости элюат может быть обогащен [242, 243].

В последнее время все шире используется механический пере нос элюата движущейся проволокой или лентой [244—246].

Пока что реже применяются высокопроизводительные ионные источники, работающие при атмосферном давлении [247], полу проницаемые силиконовые мембраны [248] и способ химической модификации изучаемого вещества в интерфейсе, например пу тем восстановления до углеводорода [249]. Предлагалось так же полностью испарять элюат за счет энергии, излучаемой оптическим квантовым генератором, направлять образовавший ся молекулярный пучок в ионный источник и там ионизировать [250, 251].

6.8.7. Применение масс-спектрометрии для анализа воды, стоков и т. п.

Масс-спектрометрический метод удобен для определения следовых количеств органических веществ в водных системах;

в этих случаях масс-спектрометрию обычно применяют после выделения и концентрирования определяемого соединения. Ряд подобных примеров приведен в табл. 6.6.

В фекалиях человека и высших животных содержится харак терный стероид копростанол, который может выполнять роль индикатора, свидетельствующего о фекальном загрязнении вод ных объектов. Копростанол выделяют экстракцией я-гексаном,си лилируют, отделяют от других веществ газо-жидкостной хрома тографией и определяют масс-спектрометрически. Такая мето дика обеспечивает повышение чувствительности приблизительно на 6 порядков по сравнению с определением газо-жидкостной хроматографией с пламенно-ионизационным детектором. Пре дел обнаружения копростанола в воде составляет 1 нг/л [277].

Геосмин (1,10-диметил-гранс-декалол-9) является продук том метаболизма некоторых актиномицетов. Он придает воде характерный запах, причем пороговая концентрация обнаруже ния геосмина человеком по запаху составляет 10 нг/л.

Для определения геосмина к 1 л воды добавляют 300 г NaCl и раствор экстрагируют 50 мл СН2С12. Органический слой вы сушивают Na 2 SO 4, концентрируют (в испарителе Кудерны — 6. Методы определения и обнаружения Таблица 6.6. Примеры применения масс-спектрометрии в определении следо вых количеств органических веществ (после их выделения) в пробах воды Методы выделения, пред- Лите Концентрация Определяемый следовый шествующие масс-спектро- ратура или количество компонент метрии [252] ЖЭ/ГЖХ Углеводороды [253] АПР/ГЖХ Углеводороды жэ/гх/гжх [254] 0,1 млрд Терфенилы жэ/жх [255] 50 нг Полициклические аромати ческие углеводороды гжх [ Углеводороды [ Алканы ЖЭ/ГХ/ГЖХ [ 20 трлн 60 различных соединений Смола XAD 2/ГЖХ [ 0,5 нг Полициклические аромати жэ/жх/гжх ческие углеводороды [260] нг/л Полициклические аромати Смола XAD 2/ГЖХ ческие углеводороды [261] Винилхлорид мкг/л [262] Очистка/ГЖХ Простые Р-хлорэфиры [263] Галогенсодержащие органи- мкг/л ГЖХ ческие соединения ГЖХ [264] Пентахлорфенол 200 нг жэ/гжх [265] Галогенсодержащие органи- 1 млрд- ческие соединения ГЖХ [266] Хлорированные соединения 0,1—10 млрд'- жэ/гжх [267] Галогенированные соедине ния неизвестного строения ГЖХ Винилхлорид [268] 0,01—10 млрд- 1 Очистка Винилхлорид [269] трлн" 1 ГЖХ Полихлорнафталины [270] 130 мкг/кг жэ/жх/гжх Хлорированные пестициды 0,05 трлн- 1 [271] ДДТ Смола XAD 2/ГЖХ [ Полихлорбифенилы, ДДТ 20 пг Полиуретан/ГЖХ [ Кепон ГЖХ [ Акриламид 0,1 нг/мл ГЖХ жэ/гжх [ Алкилбензолсульфонаты мкг/л [276] Глутаминовая кислота ИОХ/ГЖХ Сокращения. ЖЭ— жидкостная экстракция;

ГЖХ — газо-жидкостная хроматография;

АПР —анализ пара над раствором;

ГХ — гель-хроматография;

ЖХ — жидкостная хрома тография;

ИОХ — ионообменная хроматография.

Даниша) и исследуют методом газо-жидкостной хроматогра фии— масс-спектрометрии. При концентрации геосмина в ис ходной пробе 30 нг/л его выход составляет 69% [278].

6.8.8. Применение масс-спектрометрии для определения следовых количеств органических веществ в воздухе, табачном дыме и в атмосферной пыли В табл. 6.7 приведены примеры масс-спектрометрического определения следовых количеств органических веществ в воз духе.

Таблица 6.7. Масс-спектрометрическое определение следовых количеств ор ганических веществ в воздухе и в табачном дыме Стадии выделения, Лите Концентрация или ратура Определяемое соединение количество предшествующие масс-спектрометрии гжх углеводоро- 0,02—1 мкг/м 55 ароматических [279] дов 30 млн- [280J Полициклические ароматиче ские углеводороды Полициклические ароматиче- 10 нг [281J тсх/вэжх/гжх ские углеводороды Полициклические ароматиче- нг [282J гжх ские углеводороды Полициклические ароматиче- нг/м [283J жэ/гжх ские углеводороды Полициклические ароматиче- жэ/х/гжх [284J ские углеводороды (около соединений) Полициклические ароматиче- жэ/х/гжх [285J ские углеводороды (около соединений) Полициклические ароматиче- жэ/х/гжх [286J ские углеводороды Полициклические ароматиче- [287J гжх ские углеводороды Полициклические ароматиче- [288J гжх ские углеводороды (около соединений Полициклические ароматиче гжх [289J ские углеводороды (около соединений) Полициклические ароматиче- гх/тсх/гжх [290J ские углеводороды Полициклические ароматиче- жэ/х/гжх [ ские углеводороды11 (около соединений) Полициклические ароматиче- гх/гжх [292J ские углеводородыа Производные нафталина нг — 2 мкг жэ/х/гжх [293} Хризен, бензопирен 0,1—50 нг [294} э Галогенуглероды Адсорбция на те- [295J наксе/ГЖХ 2 нг/м Метилбромид гжх Галогенуглероды 0,1 нг/л ГЖХ 3,05 млн- Винилхлорид гжх Хлорфторуглероды 220 трлн- ГЖХ Метилхлорид 500 трлн" ГЖХ 5 трлн- Хлорфторуглероды гжх а В табачном дыме;

во всех остальных случаях объектами анализа служили пробы воздуха.

ГЖХ — газо-жидкостная хроматография;

ТСХ — тонкослойная хрома Сокращения.

тография;

ВЭЖХ — высокоэффективная жидкостная хроматография;

Ж Э — ж и д к о с т н а я экстракция;

X — хроматографические методы;

ГХ — гель-хроматография;

Э — экстрагиро вание из твердой фазы.

S 6. Методы определения и обнаружения 6.8.9. Применение масс-спектрометрии в биологических исследованиях Газо-жидкостная хроматография — масс-спектрометрия при меняется для контроля за изменением концентраций различ ных органических соединений в жидкостях организма челове ка в зависимости от его состояния [302];

особое внимание при этом уделяется карбоновым кислотам. Этот современный метод позволяет выявить различные метаболические нарушения и тем самым способствует более надежной диагностике соответствую щих заболеваний.

Изучение природы клеточных жирных кислот дает воз можность идентифицировать микроорганизмы. Если жирные кислоты превратить в производные и для более надежной иден тификации использовать еще и инфракрасную спектроскопию, то таким путем удается различить Pseudomonas aeruginosa, P. cepacia и Р. maltophilia.

Грибы выделяют следовые количества летучих соединений, которые могут воздействовать на хемосенсорное поведение на секомых. Для выделения и изучения этих интересных соединений грибы мацерируют, летучие вещества выделяют методом ана лиза пара над раствором и адсорбируют на колонке с тенаксом.

Далее их десорбируют быстрым нагреванием колонки и ис следуют методом газо-жидкостной хроматографии — масс-спект рометрии [303].

В табл. 6.8 приведены примеры применения газо-жидкост ной хроматографии — масс-спектрометрии для определения следовых количеств органических веществ в пробах биологиче ского происхождения. Во всех случаях в целях превращения высокополярных определяемых соединений в производные, об ладающие необходимой летучестью, их приходилось подвергать по меньшей мере одной реакции. Приведенные в таблице дан ные показывают, кроме того, что в большинстве случаев для количественного определения веществ применяли внутренние стандарты, роль которых чаще всего выполняли меченные дей терием аналоги определяемых соединений (отмеченные симво лом D в колонке «внутренний стандарт» табл. 6.8). Реже в ка честве внутренних стандартов применялись вещества, содержа 14 1S щие С или N, и химические аналоги определяемых соеди нений.

6.8.10. Применение масс-спектрометрии в судебной химии Газо-жидкостная хроматография — масс-спектрометрия очень широко применяется в судебной химии [331]. Например, экс тракты марихуаны с трудом поддаются анализу. Достаточно 20— Таблица 6 8. Примеры Применения газО-жидкостной хроматографии — масс-спектрометрйи для определения следовых ко личеств природных органических соединений в пробах биологического происхождения (все соединения после их превраще ния в производные подвергались очистке газо-жидкостной хроматографией) Операции разделе Лите Концентрация или ния, предшествую- Внутренний Определяемое соединение Матрица ратура количество щие газо-жидкост- стандарт ной хроматографии э/жэ/тсх Циклический аденозин-3',5'-мо- Кукуруза [304] 0,1 мкмоль С нофосфат Сперма, плазма [305] 5а-Андростандиол-За, 17(3 0,03—2 нг/мл D ЖЭ/Х э [306] Сердце, плазма, моча пг Биогенные амины (8 соедине- D ний) э/жэ [307] 0,05—1 мкг Эйкозаполиеновые кислоты Сыворотка D э/жэ [308] Ткани лягушки Эйкозаполиеновые кислоты [309] Плазма Гистамин, N-метилгистамин 0,5—10 нг/мл ЖЭ/Х D, N жэ/тсх [310] Цереброспинальная жидкость Гомованилиновая кислота 0,5—500 нг D X Гомованилиновая и ванилил- Цереброспинальная жидкость 0, 5 нг D [ЗП] миндальная кислоты [312] Пробы биологических материа- 1 фг Жирные гидроксикислоты лов [313] ЖЭ/Х Моча 35^75 пг D 6-Гидроксимелатонин [314] 4-Гидрокси-З-метоксифенил- 3 пмоль/мл ЖЭ D Плазма этандиол э/жэ/тсх Биологические ткани 200 пг D [ Р-Гидроксифенилэтиламины М-(Индолил-3-ацетил)аспараги- Побеги сосны [316] 1 нг э/х/вэжх новая кислота X Норметанефрин, метанефрин Моча 10—2000 мкг/л [317] D жэ [318] Сыворотка Эстрон, 17р-эстрадиол, эстриол D жэ Моча, сыворотка [319] Карбоновые кислоты (50 со единений) X [320] Простагландины Плазма, моча D, Т [321] Простагландины Синтетическая смесь 1—100 млн- D Простагландины, Плевральная жидкость, плазма 10—100 пг [322] тромбоксан В э/х Простагландин Ез Мозговое вещество почек [323] D жэ/тсх 6-Кетопростагландин Fm Плазма, эксудаты 40—400 пг [324] Т жэ/х 6-Кетопростагландин Fia Секрет аорты 10—100 нг [325] Химический аналог 100 пг/мл [326] Плазма Триметильный аналог проста- ЖЭ D гландина Е 1 нг [327] Серотонин Цереброспинальная жидкость ЖЭ 30 пг [328] дегидроэпиандро- Слюна Тестостерон, ЖЭ стерон 1 пг [329] Бронхиальный секрет Туберкулостеариновая кислота ЖЭ [330] Химический Тирамин Мозг 1 нг/г Э аналог Сокращения. Э — экстрагирование из твердой фазы;

ЖЭ — жидкостная экстракция;

ГСХ — тонкослойная хроматография;

X — хроматогра фические методы;

ВЭЖХ — высокоэффективная жидкостная хроматография.

308 6 Методы определения и обнаружения надежно можно решить эту задачу с помощью газо-жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии [332]. Высокая разре шающая способность капиллярных колонок в сочетании со специфическими масс-спектрометрическими детекторами дает возможность получать сложные хроматограммы, характеризую щие любой данный образец марихуаны и, таким образом, по зволяющие разделять образцы в соответствии с их происхож дением.

Эторфин является очень эффективным анальгетиком.

При подкожном введении эторфин приблизительно в (1—8) • раз эффективнее морфина. Способность эторфина в самых ма лых дозах вызывать кататонию обусловила его применение для обездвиживания диких животных. Эторфин может вводиться и сублингвально (под язык), поэтому существует реальная опас ность того, что он в будущем станет распространенным неле гальным наркотическим средством. В этой связи была разра ботана методика количественного определения эторфина мето дом газо-жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии [333], позволяющая определять этот лекарственный препарат в моче в концентрации 2 нг/мл с относительным стандартным отклонением около 5%.

Для целей судебной экспертизы предложен быстрый метод анализа сложных смесей, основанный на регистрации упрощен ных масс-спектров, получаемых методом химической ионизации [334]. Таким путем можно определить около 48 лекарственных препаратов, вводя содержимое желудка человека или рвотную массу непосредственно в колонку газо-жидкостного хроматогра фа — масс-спектрометра.

Масс-спектрометрическим методом определяли примеси, на пример некоторые пиримидины, в нелегальном амфетамине после их выделения тонкослойной хроматографией;

таким пу тем можно получить известную информацию об источнике ам фетамина [335].

Как это ни прискорбно, но определение наркотических средств становится все более и более обычным делом для ана литических лабораторий. В связи с этим понятна потребность в соответствующих простых, надежных и нетрудоемких методи ках. Для этой цели может оказаться полезным прямой масс спектрометрический (с химической ионизацией) анализ мочи [336]. Если при этом в качестве газа-реагента применяется изобутан, то обычные компоненты мочи не мешают определению наркотиков;

в противном случае определяемые вещества могут быть предварительно выделены методами тонкослойной или газо-жидкостной хроматографии.

Методом газо-жидкостной хроматографии — масс-спектро метрии морфин (после его превращения в производное) может 6. Методы определения и обнаружения -быть определен в плазме крови в концентрации 5 нг/мл [337].

А9-Тетрагидроканнабинол определяли методом масс-спектро метрии отрицательных ионов с химической ионизацией в коли чествах около 10~18 г [338, 339], что, очевидно, является ре кордно низкой величиной в анализе следовых количеств орга нических веществ. В нелегальных препаратах определяли ЛСД в количествах около 15 мкг путем их облучения ультрафиоле том и масс-спектрометрического анализа продуктов фотолиза [340].

В тех случаях, когда подозревают умышленный поджог, из учают остатки пожара [341]. Летучие компоненты последних выделяют дистилляцией и перегонкой с паром и изучают мето дом газо-жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии.

6.8.11. Применение масс-спектрометрии для определения следовых количеств фармацевтических препаратов Наиболее широкое применение масс-спектрометрия (особен но в сочетании с газо-жидкостной хроматографией) находит в фармацевтическом анализе. Этой теме посвящены около 2% публикаций по органическому анализу. В соответствии с требо ваниями законодательных и административных органов очень часто этим методом изучают соединения, проходящие широкие испытания с целью определения возможности их использова ния в медицине.

Новые эффективные лекарственные препараты обычно вво дят в очень низких концентрациях. Очевидно, в еще более низких концентрациях приходится определять продукты мета болизма этих препаратов в пробах мочи или крови (которые, в свою очередь, обычно доступны в очень ограниченных коли чествах). Наилучшим методом изучения таких проб является масс-спектрометрия, обладающая высокой специфичностью и очень низким пределом обнаружения. В то же время масс спектрометрия требует очень тщательной подготовки пробы, включая отделение исходного соединения от продуктов его ме таболизма. В качестве методов разделения чаще всего приме няют колоночную хроматографию, жидкостную экстракцию и тонкослойную хроматографию.

Метаболиты лекарственных препаратов часто взаимодей ствуют с другими компонентами клетки, обычно с полярными соединениями (например, с остатками глюкуроновой кислоты, глицина, таурина или серной кислоты), образуя высокополяр ные конъюгаты. Для отделения последних от неконъюгирован ных препаратов применяют диализ, а затем жидкостную экс тракцию и хроматографию [342].

Si Таблица 6.9. Примеры применения газо-жидкостной хроматопрафин — масс-спектрометрии для определения следовых ко ° личеств лекарственных препаратов в пробах биологического происхождения Операции разделения, Лите Концентрация или Определяемое соединение Внутренний стандарт предшествующие газо-жид- ратура количество костной хроматографии [343] Анаболические стероиды 25 нг/мл ЖЭ/ТСХ/ППР [344] Химический аналог Апоморфин 0,05—4 мкг/мл ЖЭ/ППР [345] Атропин D 1—40 нг/мл ЖЭ/ППР [346] жэ Азеластин D 1—500 нг/мл [347] Бензбромарон, бромобензарон Химический аналог 0,01—2 мкг/мл ЖЭ/ППР [348] D Хлорамбуцил 10 нг/мл ЖЭ/ППР жэ [349] Химический аналог 2-Хлорпрокаин 5—100 нг/мл [350] жэ D Хлорфенирамин 4 нг/мл [351] Химический аналог ЖЭ/ППР Клебоприд 2—80 нг/мл [352] D Клонидин ЖЭ/ППР 0,1—1 нг/мл [353] D Кокаин и продукты его метаболизма 8—1000 нг/мл ЖЭ/ППР дп/жэ [354] Химический аналог Кодеин 5—50 нг/мл [355] Химический аналог ЖЭ/ППР Этамбутол 3 6 нг/мл [356] Обогащение хроматогра Этинилстероиды 5 пг/мл фией/Х/ППР жэ [357] D 0,5—100 нг/мл Фентанил [358] ЖЭ/ППР Химический аналог Фторурацил 1 0 нг/мл жэ [359] Химический аналог Глицеринтринитрат 50—1600 пг/мл D, 1 8 N [360] Х/обогащение/Х Глицеринтринитрат 20 нг/мл [361] ЖЭ/ППР 0,2—1,5 мкг/мл и-Гидроксифенобарбитон [362] Медроксипрогеетерон D ЖЭ/ППР 3—22 нг/мл жэ Химический аналог [363] Метадон и продукты его метаболиз- 20 нг/0,5 мл ма ЖЭ/ППР Метилфенидат 5—25 нг/мл Химический аналог [364] ЖЭ/ППР Химический аналог Метирапон и продукт его метаболи- 250 пг [365] ческого восстановления ЖЭ/ППР Антираковые препараты — производ- [366] 1,0—1000 нг/мл ные нитромочевины (ломустин, ссму стин) ЖЭ/ППР/ТСХ С [367] 19-Норандростерон 20 нг/мл ЖЭ/ППР [368] Пемолин, фенозолон, тозалинон 15 нг жэ D [369] Петидин 50—150 нг/мл 13 I С, N, D [370] Фенитоин и продукт его метаболиче ЖЭ/ППР ского га-гидроксилирования Химический аналог [371] Прокарбазин и продукты его метабо- 10—500 нг/мл ЖЭ/ППР лизма [372] Психотропные препараты (например, нг/л ЖЭ/ППР диазепам, метаквалон, амитрипти лин) э/жэ Сукцинилхолин [373] 25—5000 нг/г ЖЭ/ППР [374] Триметохинол 2—50 нг/мл жэ [375] Трициклические антидепрессанты 20—240 нг/мл (7 соединений) жэ [376] 0,5—200 нг/мл Трифлуоперазин жэ [377] Трифторперазин 80 пг/мл жэ [378] Хинин, хинидин 50 пг Сокращения. ЖЭ — жидкостная экстракция;

ТСХ — тонкослойная хроматография;

ППР —превращение определяемого соединения в со производное;

ДП — депротеинизация;

X — хроматографические методы;

Э — экстрагирование из твердой фазы.

312 6. Методы определения и обнаружения В табл. 6.9 приведены некоторые выборочные примеры ис пользования газо-жидкостной хроматографии — масс-спектро метрии для определения терапевтических лекарственных пре паратов в пробах биологического происхождения. Во всех при веденных в таблице случаях определение осуществлялось в про бах плазмы или мочи;

исключение составляет работа [373], в которой изучали бальзамированные ткани. Перечисленные & табл. 6 9, 6.13 и 6.17 примеры показывают, что чаще всего определяемый лекарственный препарат экстрагируют органиче ским растворителем, а экстракт затем вводят непосредственно в колонку газо-жидкостного хроматографа. Очень часто при меняют внутренние стандарты. Для этой цели при масс-спект рометрическом способе определения особенно удобны дейтери рованные соединения.

Выходы определяемых соединений и величины относитель ных стандартных отклонений находятся на том же уровне, что и в случае других методов определения, например 92'—95% при концентрации 2 мкг/мл [347], 105% при концентрации 4 нг/мл [350], 75—90% при концентрациях бензбромарона и продук тов его метаболизма порядка пикограммов на 1 мл [347], а так же хлорфенирамина [350] и этинилстероидов [356] на том же уров не концентраций. Относительные стандартные отклонения состав ляли 1—5% при определении 2 нг/мл атропина [345], 3% при определении 2 мкг/мл бензбромарона и продуктов его метабо лизма [347], 5% при определении 10 нг/мл хлорамбуцила [348] и 4 мкг/мл хлорфенирамина [350], 11 и 5% при определении клонидина в концентрациях 0,25 и 0,5 нг/мл соответственно [352], 6% при определении 1 нг/мл фентанила [357], 4% при определении глицеринтринитрата в концентрации 100 пг/мл [359], 7% при определении петидина в концентрации 70 нг/мл [369] и 3% при определении трифторперазина в концентрации 2 нг/мл [376].

6.8.12. Применение масс-спектрометрии для анализа пищевых продуктов и проб, представляющих интерес с экологической точки зрения Имеется много примеров использования масс-спектрометрии и ее сочетания с газо-жидкостной хроматографией для анали за пищевых продуктов [379]. Так, летучие N-нитрозамины опре деляли этим методом в количествах порядка нескольких пико граммов [380]. Для этой цели аликвотную порцию пробы ра створяли в СН 2 СЬ, помещали в капилляр (типа применяемых для определения температуры плавления) и в течение 60 мин облучали УФ-светом (366 им), вызывающим фотолиз N-нитро заминов. Затем регистрировали масс-спектры облученной и не 6. Методы определения и обнаружения облученной проб и сравнивали их, принимая, что различия в масс-спектрах обусловлены только наличием нитрозаминов.

N-Нитрозамины часто определяют методом газо-жидкостной хроматографии с хемилюминисцентным детектором (см. разд.

6.9.2 и табл. 6.18). Ввиду высокой токсичности этих канцеро генных веществ и экономической важности их идентификации (например, в копченых пищевых продуктах) целесообразно располагать другим методом их определения, который мог бы служить для контроля результатов, полученных с помощью хемилюминисцентных детекторов. Разработана, например, ме тодика определения N-нитрозо-З-гидроксипирролидина в кон центрациях 1—10 млрд" 1 в консервированных мясных продук тах методом газо-жидкостной хроматографии — масе-спектро метрии [381]. Опубликован литературный обзор методов опре деления N-нитрозаминов в пищевых продуктах в 'концентрациях ниже 1 мкг/кг (библиография 183 наименования) [382].

В случае летучих нитрозаминов достаточно надежные результа ты определения обеспечивает только газо-жидкостная хромато графия — масс-спектрометрия. Что касается нелетучих N-нитро заминов, то пока еще удовлетворительные общие методики их определения отсутствуют.

Методом газо-жидкостной хроматографии — масс-спектро метрии можно определять остаточные количества пестицидов, например хлорпроизводное норборнена в концентрации 50 млрД"1 в рыбе [383]. В литературе описаны многочисленные примеры идентификации остаточных количеств лекарственных препаратов в тканях животных с помощью этого же метода [384]. При разработке таких методик и перед тем, как реко мендовать их к широкому внедрению, следует учитывать все юридические, практические и аналитические аспекты задачи, сравнивая их с действующими требованиями и опытом преды дущих разработок. Методом газо-жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии определены компоненты, определяющие вкусовые качества хлеба [385], 'кофе [386] и жареных цыплят [387];

это привело к идентификации новых соединений (20 в хлебе, 30 в цыплятах) и к совершенствованию методологии определения такого рода веществ.

С целью изучения возможности образования хлороформа при контакте тушек домашней птицы с водой, содержащей примеси хлора и диоксида хлора, ткани птицы экстрагировали петролейным эфиром и экстракты изучали методом масс-фраг ментографии. Оказалось, что в этих условиях действительно образуется СНС13 [388].

Экстрагированием, жидкостной экстракцией, хроматогра фией и газо-жидкостной хроматографией — масс-спектрометрией определяли содержание хлорзамещенных дибензо-л-диоксинов Таблица 6.10. Примеры применения газо-жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии для анализа проб пищевых про J ** дуктов или других проб, представляющих интерес с точки зрения охраны окружающей среды Лите Операции разделения, Концентрация Определяемое соединение Матрица предшествующие ГЖХ—МС ратура или количество жэ/вэжх [390] 0, 3 млрд- Вода Альдикарб [391] 1—3 млрд- Вода Алифатические амины ППР/ЖЭ/Х [392] Мясо 1 млрд- Стероидные анаболические препара Э/ЖЭ/Х/ППР ты 0,02 млрд- 1 [393] Стероидные анаболические препара- Телятина Э/ППР ты [394] Хлорированные алканы, другие опас- Рыба Э/Х ные химикаты [395] Хлорированные углеводороды Жировая ткань челове млрд- 1 Э/Х ка Адсорбция/термическая десорб- [396] Хлорметан 20 нг/л Воздух ция [397] Хлорфеноксиалкановые кислоты (на- Э/ЖЭ/ППР Вода, почва 0, 2 млрд- пример, 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота) Гексахлорбензол [398] ЖЭ Молоко, питьевая вода 0, 8 нг/мл Гексахлорциклопентадиен [399] Питьевая вода ЖЭ 5 0 нг/л Гистамин [400] Тунец Э/ППР нг [401] Метиловый эфир 4-хлориндолил-З-ук- Консервированный горох 0,2 млн- 1 Методика выделения и очист сусной кислоты ки остаточных количеств различных пестицидов Ассо циации официальных хими ков-аналитиков США (АОАС) Ароматические нитросоединения Экстрагирование осадка на Твердые частицы вы- [402] фильтр е Д хлопных газов дизель ных двигателей N-Нитрозодиметиламин [403] Д/ЖЭ Пиво 0, 4 млрд Соединения фенольной природы [404] Вода ЖЭ 0, 5 мкг/л Кислоты фенольной природы Растения [405] 2 мкг 1 Э/ЖЭ/ППР Феноксиалкановые кислоты Фрукты, овощи 0,5 мли" [406] Э/ЖЭ/Х/ЖЭ/ППР 10] культу- 0,02—1 млн Сухие бобовые Пиримифос-метил ры [0] Почва 1 нг Полихлорбифенилы [0] Крабы Омыление (NaOH)/3/X Полициклическис ароматические уг леводороды [1] 0,2 млрд- Ткани рыб Омыление (КОН)/ЖЭ/Х Полициклические ароматические уг леводороды (47 соединений) [1] Отработанное машинное 1, 5 млн- ЖЭ Полициклические ароматические уг леводороды (150 соединений) масло 1] 0, 5 нг АПР Стирол Ткани и кровь мышей 1] 4—700 пг/г 2,3,7,8-Тетрахлорбензо-л- диоксин Рыба Омыление (КОН)/ЖЭ/Х 1] 30 нг/г 2,3,7,8-Тетрахлорбензо-/г-диоксин Кролики (из Севезо) Омыление (КОН)/ЖЭ/Х 1] 2,3,7,8-Тетрахлорбензо-п-диоксин Рыба Сравнение 6 методов разделе ния [1] Ткани (рыбы, животных 2,3,7,8-Тетрахлорбензо-п-диоксин пг Омыление/ЖЭ/Х/ВЭЖХ [1] Козье молоко, ткани ко- 1 трлн-' 2,3,7,8-Тетрахлорбензо-я-диоксин Омыление/ЖЭ/Х/ВЭЖХ зы [1] Материнское молоко трлн- Тетра-, гекса-, гепта- и октахлорди- ЖЭ/Х бензо-я-диоксины [1] э/х Почва Полихлордибензо-я-диоксины трлн [2] э Полихлордибензо-я-диоксины Летучая зола (из муни- 1 7 0 млрд- ципального мусоросжи (115 соединений) гателя) [2] э/х Воздушный фильтр Тетрахлордибензодиоксины 0,5 пг [2] э/жэ/х/ппр Кукуруза Токсин Т-2 5 млрд- [2] э/жэ Яичный желток 2 млрд- Ксилоидин (препарат, вызывающий линьку птиц) Сокращения. ГЖХ—МС — газо-жидкостная хроматография — масс-спектрометрия;

ЖЭ — жидкостная экстракция;

ВЭЖХ — высокоэффек тивная жидкостная хроматография;

ППР — превращение определяемых соединений в производные;

X — хроматографические методы;

Э — экс трагирование из твердой фазы;

Д — дистилляция;

АПР — анализ пара над раствором.

316 6. Методы определения и обнаружения в 58 различных пробах препаратов на основе 2,4-дихлорфенок сиуксусной кислоты [389]. В пробах собственно 2,4-дихлорфе ноксиуксусной кислоты не было обнаружено диоксинов (при пределе обнаружения 1 млрд" 1 ), в то время как 20 из 21 пробы эфиров 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты содержали от 5 млрд" 1 до 24 млн"' (!) диоксинов.

Другие примеры определения следовых количеств органиче ских веществ в пищевых продуктах и в пробах, представляющих интерес с точки зрения экологии, приведены в табл. 6.10.

6.8.13. Некоторые замечания к вопросу о возможностях и границах применения масс-спектрометрического метода Масс-спектрометрия представляет собой очень мощный ин струмент аналитической химии следовых количеств органиче ских веществ. Разработка метода газо-жидкостной хроматогра фии— масс-спектрометрии (наряду с высокоэффективной жид костной хроматографией) оказалась «самым полезным новше ством в фармацевтическом анализе и клинической химии»

[429], а также в анализе пищевых продуктов [425] за послед ние годы. Масс-спектрометрия, однако, имеет свои ограничения, обусловливающие в ряде случаев необходимость ее сочетания с другими методами или даже применения иных способов опре деления и обнаружения веществ.

Существенным затруднением может стать избыточный объем получаемой информации. Так, при определении органических кислот в моче (после их выделения, например, ионообменной и тонкослойной хроматографией, превращения в метиловые эфиры обработкой диазометаном и разделения смеси газо-жид костной хроматографией) масс-спектрометрическим методом удалось установить наличие в смеси около 500 компонентов;

из них только приблизительно 40% были идентифицированы [426].

К 1975 г. в питьевой воде, употребляемой в европейских странах, было идентифицировано более 360 различных соеди нений;

многие из них (и некоторые другие) были обнаружены и в питьевой воде американского континента [427]. Эти данные в основном были получены масс-спектрометрическим методом.

Поскольку, однако, только 10—20% присутствующих в питьевой воде органических примесей обладают достаточной летучестью и другими свойствами, необходимыми для их изучения методом газо-жидкостной хроматографии—масс-спектрометрии, то все эти данные практически ничего не говорят о природе основной массы органических веществ в питьевой воде. Это обстоятель ство подчеркивалось в докладе Всемирной организации здраво 6. Методы определения и обнаружения охранения [428], в котором, в частности, отмечалась также не обходимость разработки принципиально иных методов опреде ления органических веществ, не обнаруживаемых газо-жидкост ной хроматографией — масс-спектрометрией.

Масс-спектрометрический метод очень надежен. Он может использоваться для чрезвычайно специфичного детектирования в газо-жидкостной хроматографии, позволяя раздельно опреде лять соединения даже в тех редких случаях, когда их не удает ся разделить газо-жидкостной хроматографией (например, ди фенилгидантоин и пробенецид имеют одинаковое время удержи вания на SE30, SP2100, дексиле 300 и OV 17 [429]).

С другой стороны, известны случаи (хотя и крайне редкие), когда даже сочетание газо-жидкостной хроматографии с масс спектрометрией не дает положительных результатов. Так, вы сокотоксичный канцерогенный дихлорметиловый эфир опреде ляют в воздухе газо-жидкостной хроматографией (на SE) и масс-спектрометрией (методом масс-фрагментографии), одна ко 1-хлорпропанол-2 не удается отделить от дихлорметилового эфира даже на высокоэффективных капиллярных колонках, причем масс-спектры этих двух веществ (при химической иони зации) также идентичны [430].

При определении методом газо-жидкостной хроматогра ф и и — масс-спектрометрии полихлорированные метоксибифени лы могут быть ошибочно приняты за хлорированные дибензо и-диоксины, поскольку при масс-фрагментографии молекуляр ные ионы этих веществ совпадают. На этом основании предла галось пересмотреть результаты определения остаточных коли честв диоксинов, полученные этим популярным методом [431].

Для идентификации изомерных соединений, различить кото рые по их масс-спектрам не удается, целесообразно сочетать газо-жидкостную хроматографию и масс-спектрометрию с ин фракрасной спектроскопией [432] С другой стороны, сообщалось, что при определении поли хлорбифенилов газо-жидкостной хроматографией с детектиро ванием по захвату электронов необходимо контролировать по лученные результаты масс-спектрометрическим методом [433].

6.9. Хроматографические детекторы 6.9.1. Детекторы в жидкостной хроматографии В последнее время опубликованы две обзорные статьи, в ко торых рассмотрены возможности и границы применимости различных детекторов в жидкостной хроматографии [434, 435].

Очень часто детектирование осуществляют в проточной ячейке путем непрерывного контроля оптических (поглощение,.

6. Методы определения и обнаружения. Таблица 6.11. Примеры сочетания жидкостной хроматографии с системами детектирования посредством движущейся полосы или проволоки Концен трация Лите Метод обнару Определяемое соединение Примечания или коли- ратура жения чество Эффективность [ 4 4 2 ] Стероиды, лекарственные 50 иг МС препараты, кумарины, переноса 25— вкусовые вещества 40% Эффективность [443] Метилстеарат 1—100 нг МС переноса 25— 40% пид [444] Углеводы, липиды, холесте- нг Относительное рин стандартное отклонение 1,4% [445] •Фторорганические соедине- Фторселектив ния ный пламенный детектор [446] Радиоактивные соединения [447] Жиры, жирные кислоты пид [448] "Петропорфирины мкг МС [449, •Фосфорорганические соеди- Термоионный 450] нения детектор [451] Пестициды М,Р,С1-селек тивные детек торы [452].Азотсодержащие соедине- N-селективный ния детектор [453] Цитозин 1 ммоль МС Вторично-ион ная эмиссия [454] 'Кумарины, алкалоиды, ле- МС ~" карственные препараты [455] Ионные пары МС [456] Нелетучие, термически не- Вторично-ион чс стойкие соединения ная эмиссия [457] Соединения фенольной при мс ПО7ТЫ мс [458] 8 органических соединений [459] Пестициды карбаматной 2—30 нг мс природы [460] Кепон, келеван, мирекс 1 млн мс МС — масс-спектрометрия;

ПИД — пламенно-ионизационный детектор.

Сокращения.

-флуоресценция, показатель преломления) или электрохимиче ских (электропроводность, вольтамперометрическое поведение и т. д.) свойств элюата. Такие методы подробнее описаны в соответствующих главах этой книги и в монографии [436].

Имеются также критические статьи обзорного характера, в ко торых рассмотрены проблемы сочетания жидкостной хромато [графии с масс-спектрометрией и пути их решения [437—439].


6. Методы определения и обнаружения Элюат можно также направлять не в ячейку, а на движу щуюся ленту или проволоку, переносящую его в измерительное устройство. Обычно в процессе переноса элюата растворитель упаривают. Опубликованы обзоры и по таким системам детек тирования ("440, 441], а несколько примеров подобного типа приведены в табл. 6.11.

Близкий метод сочетания жидкостной хроматографии с де тектором электронного захвата основан на испарении элюата* в нагретой до 350 °С трубке из нержавеющей стали;

образую щиеся пары растворителей и определяемых следовых компонен тов вытесняются инертным газом в детектор [461—465].

Элюат жидкостного хроматографа вводили непосредственно»

в ионный источник масс-спектрометра в ходе определения до вольно труднолетучих веществ, например триптофана, адено зина, моно- и дисахаридов [466], компонентов нуклеиновых кислот, а также аминокислот, пептидов, Сахаров [467], фенил аланина, аргинина, аденозинмонофосфата [468], стероидов [469, 470], полициклических ароматических углеводородов [471], лекарственных препаратов полярной природы [472], аро матических аминокислот [473]. Предел обнаружения составлял несколько нанограммов [467, 469, 470, 472].

Описан нефелометрический детектор для определения липи дов после их разделения высокоэффективной жидкостной хро матографией [474]. В этом случае липиды элюируют неполяр ным растворителем, а элюат разбавляют водным буферным раствором и измеряют коэффициент непрозрачности (или све торассеяние) образовавшейся эмульсии. Таким путем могут быть определены микрограммовые количества липидов.

Разработаны некоторые новые типы детекторов, например пламенно-аэрозольный детектор [475], в котором элюат хрома тографической колонки распыляется до аэрозоля и последний вводится затем в турбулентное пламя, в котором как органиче ские, так и неорганические вещества подвергаются ионизации.

Возникающий при этом поток заряженных частиц измеряется электронными устройствами. При таком способе детектирова ния можно в качестве элюирующего растворителя применять и водные системы. Предел обнаружения пламенно-аэрозольного детектора находится на том же уровне, что и предел обнару жения многих других систем детектирования.

Из других детекторов следует упомянуть микрополяриметрг способный по изменению оптической активности обнаружи вать до 0,5 мкг вещества [476] и детектор по току течения, измеряющий потенциал течения и способный обнаруживать до 7 нг гептановой кислоты в метаноле [477], а также детектор по фотопроводимости, основанный на определении изменения* электропроводности после облучения элюата УФ-светом [478].

320 6 Методы определения и обнаружения На аналогичном принципе основано и детектирование по инду цированному УФ-светом изменению тока [479]. С колонками высокоэффективной жидкостной хроматографии можно комби нировать также пламенно-фотометрический детектор [480] и азот-селективный детектор [481];

здесь предел обнаружения составляет несколько нанограммов.

Иногда для контроля одного хроматографического процес са одновременно применяется несколько детекторов;

можно, например, параллельно или последовательно регистрировать спектр флуоресценции, поглощение в ультрафиолетовой обла сти и электрохимические свойства элюата [482].

Проведено сравнительное изучение нескольких вольтампе рометрических детекторов [483]. На примере адреналина пока зано, что наиболее низкий предел обнаружения обеспечивает струйный детектор с графитно-пастовым электродом.

i6.9.2. Детекторы в газо-жидкостной хроматографии Приблизительно в 39% всех публикаций по аналитической химии следовых количеств органических веществ описано при менение газо-жидкостной хроматографии. Из различных систем детектирования чаще всего упоминается масс-спектрометрия (около 10% всех работ);

только немного уступают ей детекто ры электронного захвата (9%) и пламенно-ионизационные де текторы (9%). 1М,Р-Селективный пламенно-ионизационный де тектор и S- или Р-селективные пламенно-фотометрические де текторы использовались в 3% публикаций каждый. Опублико ваны монографии и обзорные статьи, посвященные проблеме детектирования веществ в газо-жидкостной хроматографии Таблица 6 12 Некоторые характеристики 8детекторов, наиболее часто приме няемых в газо-жидкостной хроматографии Предел об- Диапазон линейной Детектор Специфич ность наружения, нг зависимости Нет По удельной теплопроводности 10 10 Пламенно-ионизационный Нет 0, По захвату электронов Селективный 0,001 10 Пламенно-ионизационный (с ще- Р, S, N, гало 0,01 (для Р) лочными металлами) гены Пламенно-фотометрический Р, S 0,1 (для Р) Нет Кулонометрический Галогены, S, N 1 10»

а Воспроизведено с разрешения из работы [487] National Bureau of Standards, "Washington, D С 6. Методы определения и обнаружения [484—486]. Некоторые характеристики систем детектирования приведены в табл. 6.12.

Как видно из данных, приведенных в табл. 6.12, предел об наружения всех систем детектирования достаточно низок и обеспечивает их успешное применение для определения следо вых количеств веществ. В то же время специфичность боль шинства методов детектирования очень низка или вообще рав на нулю. В связи с этим значительные усилия исследователей были направлены на повышение специфичности детектирова ния в газо-жидкостной хроматографии, главным образом пу тем разработки новых методов.

Детекторы электронного захвата Примеры применения этой популярной системы обнаружения приведены в табл. 6.13. Нетрудно видеть, что в большинстве случаев определяемые соединения приходилось превращать в те или иные производные.

Новый принцип идентификации бактерий и других микро организмов основан на поиске специфичных для них химиче ских соединений и на определении этих своеобразных индикато ров. Например, 3-гидроксидодекановая кислота специфична для Neiserria gonorrhoeae;

ее выделяют из изучаемой пробы, пре вращают в производное и определяют методом газо-жидкостной хроматографии с детектором электронного захвата в количе ствах до нескольких пикограммов, которые содержатся при близительно в 105 клеток [552].

Пламенно-ионизационные детекторы Некоторые примеры применения пламенно-ионизационных детекторов приведены в табл. 6.14.

К\) лоно метрические детекторы и детекторы по электропровод ности (детектор Коулсона, детектор Холла) Принцип действия жулонометрического детектора (часто на зываемого по имени его изобретателя детектором Коулсона [571]) основан на смешении элюата из хроматографической колонки с кислородом и сгорании смеси;

при этом из любых хлорсодержащих органических соединений образуется НС1. По следний определяют кулонометрически с помощью ионов Ag+.

В разработанном позднее модифицированном варианте хрома тографичеокий элюат окисляют или восстанавливают кислоро дом или водородом соответственно, продукты реакции погло щают водой и контролируют изменение ее электропроводности, обусловленное наличием кислот (образующихся при окислении галогенсодержащих органических соединений) или аммиака (получающегося при восстановлении азотсодержащих соедине 21— Таблица 6.13. Примеры применения детекторов электронного захвата в газо-жидкостной хроматографии N Превращение Относительное Операции раз определяе- Выход, стандартное Лите Концентрация деления, пред Определяемое соединение Матрица мых соеди или количество отклонение, ратура шествующие % нений в про ГЖХ % изводные [488] Синтетическая смесь Соли алкилбензиддиме- 15—20 нг + тиламмония [489] Альфадолон Плазма 10—600 нг/мл ЖЭ + [490] 4-Аминомасляная кисло- Цереброспинальная 0, 1 моль X + та жидкость [491] Амфетамин, метиламфе- Моча 10 нг/мл ЖЭ + тамин [ Биогенные амины Мозг крысы 20—30 пг + [ 1- Бретилиум Моча, плазма 4—100 нг/мл + жэ [ 1 млн- Кадаверин, путресцин Пищевые продукты э + [ 89 Камазепам, темазепам Плазма 1 нг/мл жэ [ Каннабидиол Плазма 5 0 нг/мл + жэ [497] Карбоновые кислоты, Вода 1—10 мкг/л + пп фенолы э/жэ Карбендазим [498] Грецкие орехи, фрукты 0,01 млн- 1 + [499] Катехоламины Мозг крысы 0,2—2 нг Э/адсорбция на + Д 1 Г\ A12W Костный мозг Хлоруглеводороды [500] э/жэ/х 4-Хлорфеноксиуксусные Побеги фасоли 5 0 млрд- э/жэ + [ кислоты Поверхностные воды 4-Хлорфеноксиуксусные жэ 2 0 пг + [ кислоты 503] 0,01 млн- Хлорпирифос Стебли гороха э/х + 4-7 504] Клоназепам Плазма 40 нг/мл жэ 80— 505] Клопидол Ткани цыпленка 2—20 млрд э/х + Цитокинины Растительные экстракты 1 пг + [507] 0, 5 млн" ДДТ, •у-гексахлорцикло- Ромашка, кассия э/х гексан 1,2-Дибромэтан пп/х Грейпфрут 508] 0,4 мкг/кг 0,05 млн- Дихлорбензиловая кис- Моча жэ лота Диклофоп, диклофоп-ме- Почва 0,05 млн- Э/ЖЭ тил Эксапролол Плазма 1 нг/мл жэ Взрывчатые вещества Экстракт ватного тампо- нг Э/очистка на на после протирания XAD рук 3— 100—500 пг Взрывчатые вещества Флунитразепам Плазма 0,5—5 нг/мл ЖЭ N- (Флуоренил-2) ацет- Препараты микросом 7—40 нг/мл жэ амид Обогащение i 1 — 2 нг/мл Плазма на Флуразепам YДГ) О жэ 15 нг/мл Гвайяфенезин Плазма Галогенированные угле- Питьевая вода 1 мкг/л водороды 93— З-Метокси-4-гидроксифе- Моча жэ нилэтандиол Метилбромид Грейпфрут 2 м кг/кг АПР 3- Метопролол Плазма 0—400 нг/мл жэ Мексилетин Плазма 20—1000 нг жэ Морфин Плазма, моча пг жэ Налтрексон Плазма, моча 1—10 нг/мл жэ Налоксон Плазма 5—200 нг жэ Нитроглицерин Плазма 0,1—100 нг/мл жэ Норфлуразон Фрукты, хлопок, почва 1 0 млрд-' э/жэ/тсх 0, 1 млрд- Пентахлар| енол Вода жэ Пентахлор )енол Моча 1 0 пг жэ Пентахлорс )енол Грибы, древесина 1—200 мкг/кг э/жэ 4 млрд- 1 ЖЭ/обработка Пентахлорс )енол Молоко H 2 SO жэ 1 — 2 млрд Плазма Пентахлорфенол Остаточные количества Растительные пищевые 1 млрд э/х пестицидов продукты 33 пестицида Почва, листья капусты э/жэ/х СО ю Продолжение табл. 6. Превращение Относительное Операции раз определяе- Выход, стандартное Лите Концентрация деления, пред мых соеди шествующие Определяемое соединение % отклонение, ратура Матрица или количество нений в про ГЖХ! % изводные Э/Х [535] Ткани тюленя 73— Пестициды э/жэ/х 1—1000 млрд- 1 [536) Яйца пингвина Хлорсодержащие пести циды э/жэ/х [537] 5—200 нг/г пести- Табак Хлорсодержащие циды 0,08—0,9 мг/л 5 [538] Алкогольные напитки + Фенолы ЛЁГ 1 Л. V V * - L * * \^ 1—1000 мкг/л 3-6 [539] жэ Вода + ( Ь р Н Г ) ТТТЧТ Ч г С Г1 v/ J l D жэ 2—30 нг/мл 6-12 [,540] Плазма, моча + Пиндолол v * * ^^ v • tin ч^ 1—30 нг/мл [541] жэ Плазма 2— + Пиндолол 1 0 нг [542] жэ/х Полихлор- и полибром- Сыворотка бифенилы жэ [543] 10—40 нг/мл Кровь + Примахин Плазма 1—10 мкг/мл 8 [544] жэ Пробенецид Плазма 5—400 нг/мл [545] жэ Пириметамик 1 0 млрд- Виноград 9 4 - 98 [546] э/х Ронилтан, роврал Корм для свиней 0, 2 млн- [547] э/х + Сульфаметазин Моча, сточные воды 1,0 млн- [548] жэ + Сульфаметазин 0, 5 млн- Растительные продукты 5 [549] э Тетрахлорвинфос млрд- Рыба [550] э/х Токсафен 0,2 нг/мл 5—6 [551] жэ Плазма Триазолам с паром;


Э — ГЖХ — газо-жидкостная хроматография;

Ж Э — жидкостная экстракция: X — хроматография;

ПП — перегонка Сокращения рагирование из твердой фазы;

АПР — анализ пара над раствором;

ТСХ — тонкослойная хроматография.

экстрагир' Таблица 6.14. Примеры применения лламенно-йонизационных детекторов в г азо-жидкостной хроматографии Относительное Операции разделе- Лите Выход, стандартное Концентрация Матрица Определяемое соединение ния, предшествую- ратура или количество отклонение, % щие ГЖХ % Акрилонитрил Атмосферный воздух Адсорбция на уг- [553] 0, 5 МЛН" ле/элюирование Амантадин Плазма, моча 500 нг/мл ЖЭ [554] 98 0, Эфир аповинкаминовой кисло- Плазма, моча 20—200 нг ЖЭ [555] ты жэ/х 2 млрд" Нефтяные продукты [556] 87— Бензо[а]пирен 100 млн" Бутилированный гидроксиани- Хлопковое масло 84— 8—10 [557] ЖЭ/ППР зол, г/?ег-бутилхинол, 2,6-ди- грег-бутил-и-нрезол Производные дибензазепина Кровь 0,5—5 мкг/мл ЖЭ [558] 79 1,2-Дихлорэтан Кровь 2 5 нг/мл АПР 559] Диметинден Сыворотка, моча 4—200 нг/мл ЖЭ 560] Глутетимид, фенацетин Трупные ткани 2—10 мкг/г э/жэ 561] 47— Фентанил и его аналоги Плазма 0,1—3 нг/мл 1 ЖЭ 84 562] Морфолин-4-карбоксальдегид Углеводороды 10—100 млн- 563] Налтрексон, 6|3-налтрексол Плазма, слюна, моча 1—20 нг/мл ЖЭ/ППР Токаинид, лигнокаин Плазма 0, 2 мкг/мл ЖЭ Транквилизатор Забитые свиньи 2—20 нг/г э/х [566] Полициклические ароматиче- Копченая рыба 1 мкг/кг Омыление/не- [567;

ские углеводороды (13 соеди- сколько ж э / х uuUTTti ^ Пропадиен, пропин Пропилен 1 МЛН"1 [568] Вальпроевая кислота, этосук- Сыворотка 1 нг/мл Адсорбция на уг- 3 [569] симид ле/элюирование Вальпроевая кислота, этосук- Сыворотка 1 нг — 200 мкг/мл ЖЭ 5-7 [570] симид Сокращения. Ж Э — жидкостная экстракция;

X — хроматография;

П П Р — превращение определяемого соединения в производное;

АПР — со анализ пара над раствором;

Э — э к с т р а г и р о в а н и е из твердой фазы.

ел.....

326 6. Методы определения и обнаружения Таблица 6.15. Примеры применения кулонометрических детекторов и детек торов по электропроводности Лите Концентрация Матрица Определяемое соединение ратура или количество [574] N-Нитрозамины •50 пг [575] 0,01—0,1 млн- Азотсодержащие гербициды [576] Карбаматные инсектициды Пищевые продук- 1 нг ты [577] 0,01 млн- Карбамидные гербициды Пищевые продук ты 1 млн- 1 Альдикарб, альдикарб-сульфон Почва, вода Диазепам Плазма 1 нг Винилхлорид Вода 0,1 мкг/л Хлоранилины, хлорнитроанили- Вода ны ний водородом). Детектирование по электропроводности осу ществляется большей частью детектором Холла [572, 573].

Примеры применения такого типа детекторов приведены в табл. 6.15.

Пламенно-фотометрические детекторы Пламенно-фотометрический детектор впервые применен в газо-жидкостной хроматографии в 1966 г. [582]'. Принцип его действия заключается в сжигании фосфор- я серусодержащих органических соединений в водородном пламени и регистрации эмиссии пламени, обычно с помощью фильтров (394 нм для серы, 562 нм для фосфора). Примеры использования пламен но-фотометрических детекторов приведены в табл. 6.16.

Опубликована обзорная статья, в которой рассмотрены гра ницы применимости пламенно-фотометрических детекторов при анализе проб воздуха [604]. Обсужден механизм отклика пла менно-фотометрических детекторов [605]. Предлагались неко торые пути решения проблемы «гашения пламени», вызывае мого иногда определяемыми соединениями [606]. Разработаны также двойные пламенно-фотометрические детекторы [607— 609].

Термоионные детекторы Термоионный детектор впервые описан в 1964 г. [610]. Се годня чаще используется модифицированный вариант этого детектора, разработанный в 1974 г. [611]. Основным рабочим элементом модифицированного термоионного детектора являет ся электрически нагреваемая бусина из силиката рубидия, во круг которой формируется облако горячей плазмы. Элюат из газо-жидкостного хроматографа (газ-носитель и определяемые соединения) направляют в пламя, расположенное под бусиной.

Над пламенем и бусиной находится коллекторный электрод, Таблица 6.16. Примеры применения пламенно-фотометрических детекторов Операции разделе- Концентрация или Лите Матрица Определяемое соединение ния, предшествую- количество ратура щие ГЖХ жэ Капуста, фасоль кустовая, тыква 0,1—0,7 млн- Ацефат [ [584] Спирты, фенолы (после превращения 10 НГ в производные реакцией с хлорфос фатом) 15 нг [585] Альдикарб, малатион 10 млн- 1 [586] Вторичные амины (после превраще- Рыба, колбаса, ветчина, шпинат жэ ния в производные) 587] Серусодержащие карбаматы 60—300 млрд- 1 Этилентиомочевина Картофель, шпинат 25 млрд- 1 Фамфур Ткани животных ЖЭ/КХ Фенамифос, фенсульфтион Табак 5 0 млрд-' жэ/х 0,01—1 млн- Фенамифос Растения, почва жэ/х млрд- 1 Серусодержащие вкусовые вещества Пиво Д/XAD [593] Химические стерилизаторы насеко- нг мых (19 соединений) 0,02—1 млн- Метиокарб Растения, животные, почва ЖЭ/Х [594] Этиловый эфир.и-аминобензойной Рыба 1—19 мкг/г жэ [595;

кислоты (в виде соли с метансуль фокислотой) 596] Метилтиоурацил Мясо 0,5 нг жэ/х 597г 3- (Метилтио) пропионовый альдегид Воздух 1—30 нг 598 i Паратион, малатион, диазинон жэ Паратион-метил Мед, пчелы 0,1—10 млн ЖЭ 599:

Фенотиазиновый транквилизатор Мясо забитого скота 1 нг 600:

ЖЭ Пиримифос-метил Вода, рыба, улитки 0,2—61 нг жэ 0,1 млн- Тебутиурон Травы, сахарный тростник жэ/х [602] 0,4 млн" Трихлорфон (диптерекс) Яйца, молоко [ 603] Ж Э — жидкостная экстракция;

КХ ~~ колоночная хроматография;

X — хроматография;

Д — дистилляция.

Сокращения.

Таблица 6.17. Примеры применения термоионных N- или Р-селективных детекторов Операции разделе- Концентрация или Определяемое соединение Матрица ния, предшествую- Литература количество щие ГЖХ Спаржа, форель, осадки 0,01 млн- Ацефат [613] Воздух, вода, пластиковая упа Акрилонитрил мг/кг [614—617] ковка Амины, аминокислоты 500 фг [618] Амитриптилин Плазма 1 нг/мл жэ [619] Амитриптилин, нортриптилин Плазма 10 нг/мл жэ [620] Антидепрессанты (28 соединений) Плазма 10 нг/мл жэ [621] Противомалярийные лекарственные Моча 0,2 нг жэ [622] средства (4 препарата) Аповинкаминовая кислота Плазма жэ [623] 2 нг/мл Ароматические амины Воздух 2—200 нг [624] 0,04—1 млн- Арилфосфаты Рыба жэ [625] Бромацил, ленацил Почва 0,2—5 мг/кг XD A2 [ Бромфенвинфос Молоко, ткани животных 2 млрд- XD A2 [ Бутаниликаин Моча 5—500 нг/мл жэ [ Карбаматные инсектициды Листва, почва, рыба 0,5—5 млн" жэ [ Карбаматные инсектициды Вода 0,5 млн"" XD A2 [ Карбамазепин Плазма жэ 631] Хлорохин Кровь жэ 20—300 нг/мл 632] Хлорфенирамин Плазма жэ 1 нг/мл 633] Хлорталидон Плазма, моча 10 нг Клофексамид Плазма ЖЭ 50—400 нг [ Клонидин Мозг крысы 10 нг/г жэ [ Кокаин Плазма ЖЭ 20 нг/мл [ Кокаин, бензоилэкгонин Плазма, моча ЖЭ 10 нг/мл [ Циклобензаприн Плазма жэ 5 нмоль/мл [639] Циклофосфамид Плазма жэ 10 нг/мл [640, 641] Цитокинины Виноград 1 0 пг жэ [ L J Декстраметорпан Плазма жэ 1 нг/мл [643 I Дилтиазем Плазма жэ 10 нг/мл [ Сукцинат доксиламина Корм для животных, моча ЖЭ, X 0,1 — 1 млрд- [645] 0,5—12 нг 646] ЖЭ Пшеница Фенитротион Флуфеназин Плазма 10 нг/мл 647] ЖЭ 800 млрд- 1 Гексаметилмеламин Плазма 648] жэ Индолы Слюна 1 млрд- 649] жэ Лигнокаин Плазма 0,5—20 мкг/мл 650] жэ Плазма 0,1—9 мкг/мл Лигнокаин жэ Мапротилин Кровь 20—400 нг/мл жэ Метапрамин Плазма 15 нг/мл жэ Метадон и продукты его метаболиз- Плазма, моча 5 нг/мл : жэ ма жэ Плазма крови Метатримепразин Метомил Растения нг XD A N-Метилкарбаматные инсектициды 1 нг — 5 мкг Морфин Моча 10 нг/мл жэ N-Метилимидазолилуксусная кислота Моча 1—40 мкмоль/л X Азотсодержащие соединения Разлитая по поверхности во- XD A доемов нефть жэ 661] 10—70 нг/мл Нефопам Плазма, слюна Никотин Плазма нг/мл 662] жэ Никотин, коти нин » 1—100 мкг/л 663] жэ Никотин, котинин 2—50 мкг/мл 664] жэ на уг- 1 трлн" N-Нитрозамины Вода Адсорбция 665] ле, экстрагирова НИ [ N-Нитрозамины 0,1—100 нг Пищевые продукты, пиво N-Нитрозамины Конденсат сигаретного дыма [ жэ Номифензин Плазма 2 нг/мл [ жэ Летучие пахучие вещества Воздух Адсорбция на ак- [ тивированном угле Фосфорорганические инсектициды Вода XAD2 10—100 нг/л Фосфорорганические инсектициды Пищевые продукты 0,5 мг/кг Фосфорорганические инсектициды 4—40 пг Орфенадрин Плазма 1 нг/мл ЖЭ Эксифенбутазон Плазма 0,5 мкг/мл ЖЭ Пестициды Моча ЖЭ Петидин, норпетидин Плазма, моча 50—1000 нг/мл 676] ЖЭ Продолжение табл. 6. Операции разделе- Концентрация или Определяемое соединение ния, предшествую- Литература Матрица количество щие ГЖХ жэ [677] Петидин, норпетидин Кровь 5 нг/мл жэ [678] Пемолин Моча жэ [679] Фенобарбитал, примидон Плазма 0,5 мг/л жэ [680] Фенотиазины 4 нг/мл Плазма [681] Фосфорорганические пестициды Растения 0,04 мг/кг жэ [682] Битартрат праймалия Плазма 10—200 нг/мл жэ [683] Проциклидин 2—160 нг Плазма жэ Пропранолол [684] Плазма 12 нг/мл жэ [685] 2 0 млрд- Пиразон Свекла сахарная жэ [686] 2—125 нг/мл Транилципромин Плазма, моча жэ [687] Плазма 50 мкмоль/л Теофиллин жэ 500 млрд- 1 [688—691] Почва, растения Триазиновые гербициды X [692] Зерновые культуры 10—40 пг Триазиновые гербициды жэ Моча 0,1 млн-' [693] Триазиновые гербициды и продукты их метаболизма жэ [694] Трициклические антидепрессанты Плазма 2 0 нг/мл жэ [695, 696] Плазма 25—175 мкг/л Трициклические антидепрессанты жэ 0,5—15 нг/мл [697] Трифторперазин Плазма жэ 9 0 млрд- Мясо, молоко [698] Ксилазин Сокращения. ЖЭ — жидкостная экстракция;

X — хроматография.

6. Методы определения и обнаружения который регистрирует изменения пламенно-ионизационных ха рактеристик, обусловленные наличием атомов азота или фосфо ра в определяемых следовых 'компонентах. Крльб [612] объяс нял функционирование детектора взаимодействием атомов ру бидия, испаряющихся с поверхности рубидиево-силикатной бу сины, со свободными радикалами пламени, в результате кото рого образуются ионы Rb+ и электроны. Последние захваты ваются определяемыми соединениями, а ионы Rb+ вновь адсор бируются бусиной (чем объясняют длительный срок эксплуа тации детектора). Другие авторы считают, что здесь имеет место каталитический процесс, в котором атомы рубидия вы полняют роль поверхностного катализатора процесса переноса электронов и не покидают поверхность бусины. Последнее объ яснение лучше согласуется с практически неограниченным сро ком службы детектора. Примеры применения термоионных де текторов приведены в табл. 6.17.

Хемилюминисцентные детекторы Хемилюминисцентные детекторы применяются главным об разом для определения нитрозаминов [699]1 При пиролизе последние претерпевают расщепление связи N—N0, приводя щее к образованию моноксида азота или нитрозильного ради кала N0* [700], последующее взаимодействие которых с озоном сопровождается люминисценцией. Хемилюминисцентные детек торы обладают высокой селективностью по отношению к нит розаминам, поскольку излучение, сопровождающее реакцию N0* с 0 3, сосредоточено в близкой инфракрасной области, а при других известных хемилюминисцентных реакциях с озо ном излучение концентрируется в видимой или близкой ультра фиолетовой областях спектра. Селективность хемилюминисцент ных детекторов может быть повышена еще больше, если между пиролитической ячейкой и реакционной камерой, в которой осу ществляется взаимодействие с озоном, поместить охлаждаемую ловушку. Хемилюминисцентный детектор может использоваться как в сочетании с газо-жидкостным хроматографом, так и са мостоятельно для непосредственного исследования проб. Из учена область применимости детектора, называемого также «термическим энергетическим анализатором» [701, 702]. Сооб щалось, что определению N-нитрозодиметиламина мешает эта нол [703]. N-Нитрозодиметиламин определяли в концент рациях 0,1—4 млн" в диметиламине с помощью газо жидкостной хроматографии при обнаружении масс-спектромет рией, термоионным и хемилюминисцентным детекторами;

ре зультаты этих трех определений хорошо согласуются [704].

Другие примеры применения хемилюминисцентных детекторов приведены в табл. 6.18.

Таблица 6.18. Примеры применения хемилюминисцентных детекторов в газо-жидкостной хроматографии Операции разделе- Лите Концентрация или Определяемое соединение Матрица ния, предшест- ратура количество вующие ГЖХ [705] N-Нитрозодиметиламин 125 нг/г Адсорбция/элюи Солодовые напитки п /~\ о о и тт о uxJaatitlC [706] N-Нитрозодиметиламин 3 млрд Осоложенный ячмень Д/ЖЭ [707] двига- 0, 1 мкг/м N-Нитрозодиметиламин Выхлопные газы дизельных Адсорбция/ЖЭ телей [708] Д/ЖЭ N-Нитрозодиметиламин Пиво, сусло, солод [ 0, 1 млрд- N-Нитрозодиметиламин Пиво д/жэ ] 0,1 млрд- N-Нитрозодиметиламин Пиво Д/ЖЭ [711] 1—67 млрд- N-Нитрозодиметиламин, Сухие пищевые продукты N-нитрозопирролидин [712] N-Нитрозодиметиламин Мясные продукты 2—7 мкг/кг N-Нитрозопирролидин Мясные продукты 0,5 мкг/кг N-Нитрозопиперидин Мясные продукты 0,5 мкг/кг 713[ N-Нитрозамины Амины 30—40 пг 714] N-Нитрозодиэтаноламин Косметические средства 5 млрд-' жэ/х 715[ 10 млрд- N-Нитрозодиэтаноламин Косметические средства X 716] 20—30 млрд- N-Нитрозодиэтаноламин Косметические средства э/х 717] N-Нитрозопролин Пищевые продукты 5 мкг/кг Э/ЖЭ/ППР Летучие нитрозамины Маринованная сельдь 0,3 мкг/кг д/жэ Летучие нитрозамины Пробы биологических материалов 3 нг э Летучие нитрозамины Жареный беконный жир 1 млрд- э/жэ Ч-Нитрозотиазолидин Жареный бекон 32 млрд- Д/ЖЭ/Х Сокращения. Д — дистилляция;

ЖЭ — жидкостная экстракция;

X — хроматография;

Э -• экстрагирование из твердой фазы;

ППР — пре вращение определяемого соединения в производное.

6. Методы определения и обнаружения Описано использование хемилюминисцентных реакций для определения других соединений, главным образом реакционно способных углеводородов [722]1. Озон реагирует с олефинами при комнатной температуре, а с алканами, спиртами, аромати ческими соединениями, винилхлоридом, ацетиленом, N 0 и H2S при температурах выше 150 °С. Предел обнаружения перечис ленных соединений этим методом часто не превышает несколь ких миллиардных долей. Таким путем после газо-жидкостной хроматографии можно обнаружить винилхлорид в концентра циях около 10 млн" 1 [723]. Осажденные на силикагеле полицик лические ароматические углеводороды, азотсодержание гетеро циклы и серусодержащие соединения также дают хемилюми нисцентную реакцию с озоном [724].

Хемилюминисцентная реакция атомарного азота с углеводо родами (насыщенными и ненасыщенными, содержащими или не содержащими атомы галогенов) может использоваться для их обнаружения в 'количествах вплоть до десятых долей нано грамма (в случае винилфторида) [725].

Молекулярно-эмиссионный анализ в полости Этот метод обычно применяется для определения неоргани ческих соединений [726];

в модифицированном варианте он пригоден для обнаружения нанограммовых количеств серу и фосфорсодержащих органических веществ после их выделе ния газо-жидкостной хроматографией [727].

Микроволновые плазменные детекторы Принцип действия микроволнового плазменного детектора описан в 1965 г. [728]. В этом детекторе элюат из газо-жидко стного хроматографа поступает в сильное микроволновое поле, в котором некоторые атомы.разделенных компонентов смеси возбуждаются;

переход возбужденных атомов в исходное со стояние сопровождается специфической эмиссией. Часто про цесс возбуждения осуществляют в атмосфере аргона. Детектор может быть отрегулирован таким образом, что он будет специ фически обнаруживать атомы С, Н, D(!), P, О, N, S, галогенов или металлов. Предел обнаружения составляет 0,1—1 нг. Мик роволновой детектор применялся для обнаружения пестицидов [729] и тригалогенметанов (в концентрациях ниже 1 млрд~') в пробах воды [730]. В последнее время появились сообщения о разработке более совершенных конструкций микроволновых плазменных детекторов [731—734];

с их помощью определяли трихлоруксусную кислоту в концентрациях порядка миллиард ных долей в воде [735] и полибромбифенилы в количествах более 1 нг [736].

334 6. Методы определения и обнаружения Фотоионизационные детекторы В этом детекторе элюат, выходящий из колонки, подвергают интенсивному облучению, которое приводит к ионизации моле кул определяемого вещества. Энергия ионизации может быть подобрана таким образом, что только вещества с малым потен циалом ионизации будут превращаться в ионы. Очень хорошие результаты получены в случае толуола, циклогептена и н-дека на [737]. Фотоионизационный детектор применялся для опреде ления бензола, толуола и ж-ксилола в воздухе в концентра циях порядка трлн~' [738], а также для определения хлорбен золов (в концентрациях 5 млрд- 1 —15 млн" 1 ) в пробах возду ха, мочи и крови [739]. Другими примерами использования фотоионизационных детекторов являются определение CF 4, C 3 F 8 и C4Fio в концентрациях 8 млрд - 1 — 0,3 млн- 1 (с лучшим по сравнению с детекторами электронного захвата отношением сигнала к шуму) [740], а также тиолов [741]| и масел [742] в воздухе в концентрациях порядка мкг/м3 и млрд~1 соответ ственно. Изучены явления гашения и усиления сигналов фото ионизационных детекторов [743].

Пьезокварце вые детекторы Пьезоэлектрический кристалл кварца, на который нанесена неподвижная фаза для газо-жидкостной хроматографии, может адсорбировать органические соединения из протекающего над ним газа-носителя. Соответствующее изменение массы покры тия обусловливает вариации в частоте осцилляции кристалла.

С помощью пьезокварцевых детекторов были обнаружены или количественно определены нитротолуол в концентрации 1 млрд- [744], толуол в воздухе в концентрации 30—• 300 млн" 1 [745]1, газообразные загрязняющие вещества [746] и толуолдиизоцианат в концентрации 0,02 млн- [747, 748].

6.10. Электрохимические методы Приблизительно в 4% всех публикаций по анализу следовых количеств органических веществ определение производилось электрохимическими методами.

6.10.1. Потенциометрические методы В аналитической химии следовых количеств органических веществ потенциометрическое титрование применяется гораздо реже, чем в неорганическом анализе, поскольку существует лишь очень ограниченное количество органических редокс-си стем, которые можно непосредственно изучать потенциометри 6. Методы определения и обнаружения ческими методами. Из органических реакций к числу послед них относятся только электрохимически обратимые.



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 13 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.