Способ определения 3,4-бензпирена в водной среде Советский патент 1983 года по МПК G01N21/33 

СП

ю

Изобретение относится к физикохимическим способам определения 3,4-бензпирена и может быть использовано при анализе непосредственно водных растворов, атмосферных осадков, природных,сточных и морских вод на. содержание в них полициклических ароматических .углеводородов (ПАУ).

В связи с проблемой охраны окружающей среды экспрессное определение 3,4-бензпирена, являющегося индикатором присутствия канцерогенньах полициклических ароматических углеводородов в объектах биосферы, весьма актуально.

Для определения 3,4-бензпирена используются различные методы моле кулярно-спектрального анализа:УФспектрометрия с пределом обнаружения до Cl Зг спектрофлуоресцентный метод с пределом обнаружения до 10 -10- % 2. .

Однако электронные спектры многоатомных молекул вследствие внутри- и межмолекулярных взаимодействий, представляют собой широкие диффузные полосы и лишены специфичности.

Наиболее близким к изобретению является люминесцентный способ определения 3,4-бензпирена, основанный на использовании структурных спектров люминесценции 3,4-бензпирена в органической матрице при температуре жидкого азота.

Способ заключается в следующем. Пробу анализируемого раствора экстрагируют органическим растворителем циклогексаном, от высушенного экстракта отгоняют растворитель, сухой остаток растворяют .в смеси органических растворителей, охлаждают до температуры жидкого азота и регистрируют спектр люминесценции.

Глубокое охлаждение, уменьшающее меж- и внутримолекулярное взаимодействие, способствует выявлению структуры спектра. Для уменьшения мёжмолекулярных взаимодействий помещают молекулы 3,4-бензпирена на больших расстояниях друг о.т друга жестко, без существенных деформаций, но и без излишней свободы в специально подобранную матрицу-растворитель, достаточно синморфную молекулам примеси, ;кристаллизующуюся при низкой температуре, не взаимодействующую с молекулой примеси и оптически прозрачной в области поглощения и изучения молекулы. В этих условиях (условия эффекта Шпольского) спектр люминесценции 3,4-бензпирена приобретает структурный характер. Способ обладает высокой чувствительностью () и специфичностью L33.

Однако известный способ лишен экспрессности, громоздок, не дает

возможности определения 3,4-бензпирена непосредственно в водных растворах. Требуется длительная предварительная большого количества анализируемой пробы - зкстракция 2,5-5 л водного раствора

0,125-0,25 л перегнанным циклогексаном в течение 10 мин, отстаивание в течение 1 ч, разделение слоев в делительной воронке, промывка делительной воронки 3 порциями циклогексана, объединение циклогексановых растворов, высушивание циклогексанового раствора безводным прокаленым Na2S04, упаривание высушенного циклогексанового раствора до малого объема на ротационном вакуумном испарителе при 30°С, перенесение концентрированного раствора в 10-миллилитровую мерную пробирку, упаривание досуха с помощью тока сухого очищенного азота, раст орение сухого остатка в очищенной смеси н-октана и циклогексана (9:1 по объему) . Лишь после такой длительной обработки, занимающей более ;2 ч, регистрируют спектр люминесценции при 77 К, используя для возбуждения длину волны 375 нм. В качестве й алитической линии выбрана SIH0 ния 403 нм.

Цель изобретения - упрощение спо-;

соба и повышение его экспрессности.

Поставленная цель достигается тем,

с что в анализируемую пробу вводят октан, или гексан или метилциклогексан при объемном соотношении , и октана, равном Is (0,01-0,05) или при объемном соотношении анализируемой пробы и гексана или метилциклогексана, равном 1: (О,01-0,02), эмульгируют пробу до образования в ней устойчивой эмульсии, охлаждают до температуры жидкого азота и регистРИРУ.ЮТ структурный спектр люминесценции.

Органический растворитель должен быть хорошим экстрагентом 3,4-бензпирена-, давать довольно устойчивую эмульсию, служить в то же время удобной матрицей для 3,4-бензпирена в отношении получения структурных спектров люминесценции при низкой температуре (условия эффекта Шпольского).

5 Из ряда исследованных растворителей (пентан, гексан, октан, декан, циклогексан, метилциклогексан, бензол, тоЛуол) наиболее у добной матрицей для получения структурных

0 спектров люминесценции 3,4-бензпирена являются октан, гексан и метилциклогекс&н.

При встряхивании смеси происходит экстракция 3,4-бензпирена в мик5 рообъем органической матрицы, эмульгированной непосредственно в водном растворе. Количество органического растворителя-матрицы должно быть до статочно велико для экстракции молекул 3,4-бензпирена, но в то же время достаточно мало для сконцентр рования примеси (для получения jtaиболее интенсивной люминесценции). Вода, в которой эмульгирован органический растворитель с молекулам 3,4-бенэпирена, не является помехой для получения структурных ров люминесценции 3,4-бензпирена в органической матрице при температуре жидкого азота. Так, спектры люминесценции, полученные для 3,4-бензпире на непосредственно в водном растворе с введением микроколичеств окта на и в самом октане, идентичны как по интенсивности, так и по разрешенности спектра. Тонкость, многочисленность, индивидуальное расположени полос (403, 408 и 426 нм) в спектре люминесценции 3,4-бензпирена свидете льствуют о специфичности способа. Для подтверждения чувствительноети проведено количественное определе ние 3,4-бензпирена в насыщенном водном растворе как путем простого срав нения с эталонными растворами, так и методом добавок. Оба метода дают близкие результаты содержания 3,4бенэпирена в насыщенном водном растворе, причем предел обнаружения () взят с .большим запасом. В результате исследования выявлено, что соотношение оптимального количества растворителя к анализируемой пробе для октана равно 0,02:1 (по объему), для гексана и метилциклогексана - 0,01:1 (по объему). Для проведения анализа требуется незначительное количество исследуемого водного раствора (2 мл). Время встряхивания смеси 10-20 с. | Следовательно, время проведения анализа 10-15 мин. Данный метод опробован как на модельных растворах 3,4-бензпирена () , так и на природной и морской воде () .. Предел обнаружения . Стандартное отклонение в области предела обнаружения 0,3. Пример. Определение проводят по методу добавок. При выполнении определения 3,4-бензпирена .в водном растворе в кварцевую пробирку к 2 мл исследуемого раствора добавляют 0,04 мл октана, смесь энергично встряхивают в течение 10-20 с до образования эмульсии, быстро замораживают при температуре жидкого азота. Спектр люминесценции регистрируют на спектрометре.СДЛ-1 в области 400-600 нм при температуре жидкого азота.. Возбуждение проводят УФ-светом ртутнокварцевой лампы ДРШ-250 (фильтр УФС-2),Л 313 нм. В качестве аналитической линии для малых концентраций 3,4-бензпирена была выбрана линия с Л 403 нм. Строят градуировочный график, где на оси абсцис откладывают количество добавленного 3,4-бензпирена, а на оси ординат - интенсивность флуоресценции аналитической линии. Пересечением градуировочной прямой с осью абсцисс на;;)Дят содержание 3,4-бензпирена ванализируемом растворе. Предел обнаружения , стандартное отклонение 0,3. В faблицe приведены результаты определения при использовании различных растворителей, взятых в разном соотношении.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 3,4-БЕНЗПИРЕНА В ВОДНОЙ СРЕДЕ, включающий введение в анализируемую пробу орга-. нического растворителя, охлаждение ее до температуры жидкого азота, и регистрацию спектра лйминесценции, от л и ч а ю щ и и с я ,тем, что, с целью упрощения способа и повыше-. НИН его экспрессности, в качестве . органического растворителя используют- октан, или гексан, или метилциклогексан при объемном соотноиюнии анализируемой пробы и октана 1:

0,005 0,01 0,02 0,05

2

80 44

1

1010522

Таким же способом в водных раство-10 8 м, образцы лучше анализировать pax определены следующие трУднораст-в течение дня. воримые ПАУ: перилен, коронен, антрацен. Следует отметить, что, как и Таким образом, предлагаемый метод для других методов, количественноепрост, экспрессен, требует для анаопределение 3,4-бензпирена зависит 5лиза незначительных количеств анаот времени хранения и концентрациилизируемой пробы и растворителя, обраЬтвора. Линейная зависимость на-ладает высокой чувствительностью и блюдается при онЦеНтрвцин 10 6-специфичностью.