Способ количественного определения фосфорорганических пестицидов Советский патент 1984 года по МПК A01K61/00 G01N33/18 

изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к аналитической химии и может быть использовано в санитарно-химическом контроле за содержанием в воде, почзе, кормах Фосфорор1 анических пестицидс)в, таких как дихлорофос и бутифос. Иззестен способ количественного определения фосфорорганического пестицкда - дихлорофоса в воде путем экстракции его из воды хлористым меткленом, отгонки растворителя и последующего спектрофотометрированйя продукта конденсации резорцина с дихлорацетальдегидом, вьщелившимся в результате щелочного гидролиза lj Но известный способ не обладает высокой чувствительностью, так как нижний предел обнаружения потенциала составляет у него 0,06 иг/л, а полнота ньделения равна 80-93%. Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому зффекту является способ количественного определения фосфороргани ческих пестицидов, предполагающий помещение в раствор с анализируемой пробой в качестве тест-объектов дафний (Daphnia magna) и учет продол житепьности их вьживания при темпер туре 34-36 С с последующим определением количества пестицида по калибровочному графику 2J . Известный способ основан на непос редственном биотестировании пестицида (дифлорофоса) в воде и его применение невозможно при определени пестицидов в таких сложных аналитических объектах, как почва или кожа Кроме того, известный способ не поз воляет значительно снизить предел обнаружения пестицида. Цель изобретения заключается в снижении пределов обнаружения пести цидов и в обеспечении определения их малых количеств в сложных аналитических пробах таких, как корм и поч Для достижения зтой цели пестицид предварительно извлекают из пробы экстракцией, после чего проводят полное удаление экстрагента из проб испарением, при этом испарение осуществляют в два этапа, на первом из которых испарение ведут в потоке воздуха, в конце добавляют 1-1,5 мл природной чистой воды для улавливания пестицида. Дальнейшее испарение проводят на водяной бане при температуре 54-56 С в течение 25-30 мин. Предлагаемый способ определения фосфорорганических пестицидов (ФОП) осуществляют следующимобразом. Проводят экстракцию пестицидов из пробы подходящими экстрагентами в малых объемах, которые количественно и достаточно быстро извлекают пестициды из анализируемых проб и не мешают дальнейшему их определению биологическим способом. Таким экстрагентом в сочетании с биологическим способом является химически чистый хлороформ. Одновременно с извлечением препаратов из воды достигается концентрация их в малых объемах органического растворителя, вследствие чего сокращается время проведения анализа. Затем проводят удаление токсичного для биотестов зкстрагента из анализируемой пробы, исключакяцее потери низких концентраций фосфорорганических соединений. В связи с невозможностью проведения биотестирования в среде органического растворителя и использования стандартного приема отгонки растворителя из-за разложения низких концентраций ФОП при достижении температуры отгонки растворитель удаляют в два этапа (в.начале испарением в потоке воздуха в вытяжном шкафу хлороформа) 1-1,5 мл чистой природной воды для улавливания пестицида, а в дальнейшем испарение ведут на водяной бане при температуре 54-56 С в течение 20- . 30 мин. В ходе испарения добавляют еще 0,5-1 мл воды с таким расчетом, чтобы дно стакана, из которого ведут испарение, всегда было покры- о водой. Вследствие опасности потерь низ.ких концентраций : пестицидов при выдерживании анализируемых проб на водяной бане при температуре 5456 0 более 30 мин не следует добавлять воды более указанного объема. Повышение же температуры сверх 5456 0 приводит к потере пестицидов из анализируемых проб, а снижение температуры относительно 54-56 С х риводит к необходимости длительного вьиерживания на водяной бане, что удлиняет время проведения анализа. Выбор временного режима испарения экстрагента на водяной бане 25-30 югн обусловлен тем, что он достаточен для полного удаления остатков экстрагента из анализируемой пробы, в то время как выдерживание на бане менее 25 мин не обеспечивает удалени следов экстрагента токсичного для биотестов и искажает результаты определения или делает невозможным проведение анализа. Увеличение Бремени испарения более 30 мин не является целесообразным, так как увеличивается опасность потерь или разложения пестицида. После удаления экстрагента осуществляет количественное определение пестивдздов с помощью биологических индикаторов (Daphnia map,na) . Для этой цели в стаканы с пробами добавляют 10 мл природной воды, не содержащей токсическ1гх веществ, куда помеп ают 10 экземпляров дафний в возрасте не более суток,при этом поддерживают постоянную температуру ЗА-Зб С и фиксируют время 100% иммобилязащ1и (потери поступательного движения) дафний. Содержание ФОП находят по предварительно построенному калибровочном графику: g времени 100%-ной иммоби лизации - g концентрации пестицида. Данные для его построения получают в условиях, аналогичных определен1{ю пестицидов в исследуемы образцах воды. Для получения калибровочного графика в пробу чистой природной воды добавляют стандарт-ны растворы фосфороргакических пестицидов в интервале концентраций 5 tO -1 -10 мг/л для дихлорофоса, мг/л для бутифоса. Предел обнаружения дихлорофоса (ДЦВФ -С помощью дафний составляет 510 мг/ бутифоса - 5 iO мг/л, наибольшая продолжительность выполнения анализ низких концентраций дихлорофоса 3,5 ч, бутифоса - 7,5 ч. Пример . Пробу природной воды объемом 0,5 л, содержа цую неиз вестное количество дихлорофоса подкис ляют 1М раствором соляной кислоты до рН А,5. Затем растворяют 150гхимичес ки чистого хлористого натрия, прилива 25 мл хлороформа и экстрагируют в течение 10 мин. Экстракт фильтрую через бумажный фильтр. Экстракцию повторяют 20 МП хлороформа в течени 5 мин. Объединенный экстракт сушат безводным сульфатом натрия и вновь фильтруют. Осушитель промывают хлор формом (3x5 мл). Экстракт переводят в стакан на 50 мл и испаряют растворитель в потоке в вытяжном шкафу, В конце испарения последшпс капель хлороформа добавляют 1,5 мп чистой природной воды для улавливания пестицида и дальнейшее испарение растворителя проводят на водяной бане при температуре в течение 30 . После зДаления токсичного растворителя из анализируемой пробы воды в стакан добавляют 10 мл природной воды, не содержащей токсичных примесей и вводят 10 дафнш в возрасте до суток, после чего термостатируют пробу при 35 С и фиксируют время 100%-ной иммобилизации дафний. Количественное содержаште дихлорофоса в воде определяют по калибровочному графику. Для его получения к пробе чистой природной воды добавляют стандартные растворы дихлорофоса в интервале концентрации от 5-10 до 1 .10 мг/л. Исходные растворы 1000 мг/л и 100 мг/л готовят в этил- вом спирте (хранят в течение недели при температуре +5°С). Дальнейшее разведение выполняют в дистиллированной воде, а в работе используют свежеприготовленные растворы. Проводят экстракцию, как описано выше, для пробы воды с неизвестным содержанием дихлорофоса. По полученным данным строят калибровочный график. На фиг. 1 изображен калибровочный график зависимости логарифма времени 100%-ной иммобилизации от логарифма концентрации дихлорофоса. Найденная концентрация дихлорофоса - 1 . мг/л, продолжительность анализа 1,5 ч, минимальная определяемая концентрация дихлсрофоса 5 -10 мг/л. В табл. 1 и в последующих таблицах, приведены результаты, доказывающие .правильность способа определения фосфорорганических пестицидов. С этой целью в модельные образцы, например, воды, почвы, кормов вводят известные концентрации определяемого вещества. После проведения всех необходимых операций, описываемьк в данном способе, по калибровочному графику находят эти концентрации. В графе таблиц найдено приведены средние результаты определения концентраций

осфорорганических пестицидов из шести параллельных опытов ( И 6.). . Приводятся также гракищ, доверительного интервала (i6:fc), где s относительное стандартное отклонение от среднего результата, а - коэффициент, который находят по таблице Hopt poBaHHbJX отклонений распределения Стьюдента при заданной доверительной вероятности еб 0,95,. СЕИдетельствующей о том, что с вероятностью 95% результат определения будет находится в доверительном интервале.

Пример 2. Как в примере 1, но в качестве анализируемого пестицида используют бутифос. .

Для построения калибровочного графика в пробу чистой природной воды добавляют стандартные растворы бутифоса в интервале концентраций от 510 мг/л до 1«1СГ- мг/л. .

На фиг. 2 изображен калибровочньш график зависимости логарифма времени 100%-ной иммобилизации дафний от логарифма концентраций бутифоса.

В табл. 2 представлены некоторые результаты количественного определения бутифоса предложенным способом.

Продолжительность определения самой низкой концентрации бутифоса в воде 7,5 ч, нижний предел обнаружения бутифоса мг/л.

Пример З.Б образец почвы массой 1 г, содержащей неизвестное количество дихлорофоса, добавляют хлороформ в количестве 20 мЛ. Экстракцию пестицида из образца почвы проводят дважды, вначале 10 мл экстрагента, затем еще 10 мл в течение 10 и 10 мин. Экстракты фильтруют через бумажный фильтр и объединяют. Объединенный экстракт переводят в стакан на 50 мл и испаряют хлороформ в потоке воздуха в вытяжном шкафу. В койце испарения последних капель хлороформа в пробу добавляют 1,5мл чистой природной воды для предотвращения потерь пестицида и дальнейшее испарение растворителя проводят на водяной бане при температуре 55 С в течение 30 мин. После полного удаления токсичного для дафний растворителя из анализируемой пробы проводят биотестирование пестицида. Для этого в стакан добавляют 10 мл природной воды, не содержащей токсичных примесей, и вводят 10 дафний э возрас те

до суток. Пробы термостатируют при 35°С и фиксируют время 100%-ной иммобилизации дафний.

Количественное содержание дихлофоса в почве определяют по калибровочному графику с учетом разбавления анализуемой пробы.. Для построения калибровочного графика к пробе чистой природной воды добавляют стандартные

растворы пестицвдов в интервале концентраций от 0,1-5-10 мг/л для дихлорофоса (2,0-0,1 мг/л для бутифоса) и затем биотестируют пестициды как описано вьпие. По полученным данным строят калибровочный график в координатах; Ig времени 100%-ной иммобилизации дафний - Ig концентра1ЩИ пестицида (см.фиг. 3).

Найденная с помощью калибровочного

графика концентрация дихлорофоса в почве - 510 мкг/г, продолжительность биотестирования этих концентраций составляет 3ч.

Правильность предлагаемого способа определения дихлорофоса и бутифоса в почве проверялась по методу Введено-найдено, где п - число параллельных опытов для данной концентрации, 00 - доверительная вероятность. В графе найдено приведены средние результаты определения концентраций пестицида из.6 параллельных опытов границы доверительного интервала.

П р и м е р 4. То же, что в примере 3, но используют образец почвы, содержащей бутифос. Количественное содержание бутифоса в почве определяют по калибровочному графику с учетом

разбавления анализируемой пробы. Для построения графика к пробе Ч1у:той воды добавляют стандартные растворы пестицидов в интервале концентрации 2,0-0,1 мг/л, а затем биотестируют,

как указано выше, и по полученным данным строят график (см. фиг. 4).

Найденная с помощью графика концентрация составляла 1,0 мкг/г, продолжительность биотестирования 3 ч.

.Как видно из данных табл. 3 и 4, погрешность определения находится в«интервале значений 1-8%. Диапазон определяемых содержаний дифлорофоса

1-5.10 мкг/г, бутифоса 20-1 мкг/г.

Пример 5. Количественное определение дихлорофоса к комбикорме. Для анализа берут пробу комби , IIII2 корма массой 1 г. В состав комбикорма входят до 10-12 сложн&к органических я минеральных компонентов. К анали- зируемому образцу добавляют 20 мл хлороформа и проводят экстракционное 5 извлечение дихлорофоса из комбикорма, полностью удаляя затем экстрагент из анализируемой пробы, как описано в примере 1. Количественное содержание дихлоро-tO фоса в комбикорме находят по калибровочному графику (фиг. 3). Диапазон определяемых содержаний ДЦВФ.10,075 мкг/г комбикорма, погрешность определения 3-18%..15 Описанный способ характеризуется высокой чувствительностью по сравненим с прототипом, так как одновремен. но с экстракционным извлечением пестицида происходит концентрирование его 20 из больших объемов (масс) в меньшие. Изменяя начальньй объем (массу) пробы в сторону увеличения, иожно снизить предел обнаружения пестициНекоторые результаты количественного определения дихлорофоса в воде (п 6, л 0,95)

-Таблица 708 дов. Кроме того, увеличивая время наблюдения за анализируемыми пробами .более 2,5 ч (это время иммобилизации дафний в растворах с концентрацией дихлорофоса ЗЧСГ мг/л до 3 ч), .обнаруживают дихлорофос з воде при концентрации его 2,5-10 мг/л, а более 5 часов определяют концентрадию 1-10 мг/л. Таким образом, чувствительность описанного способа повьпиается в 2-5 раз по сравнению с известным. Предложенный способ является и более избирательньп-1, так как при экстракционном извлечении пестицида некоторые токсичные примеси, которые могут присутствовать в анализируемой пробе (воде), например, катионы тяжелых металлов, в данном случае из анализируемой пробы не извлекаются и вследствие этого не оказывают мешанщего влияния на определение пестицида, что возможно при использовании известного способа„ Некоторые в почве с IIIII270 . О результаты количественного определения ДЦВФ помощью дафний как аналитических индикаторов т а б л и ц а 3 ( h 6, 04 0,95)

СПОСОБ KOJnf4ECTBEKHOrO ОПРЕДЕЛЕЕ Ш ФOCФOPOPГAHИЧECK iX ПЕСТИ11ИЛОВ, предусматривающий помещение . л . - 1 J S|{bj№ JiH A в раствор с анализируемой пробой в качестве тест-объектов дафний (Daphnia magna) ,. учет продолжительности их вьсеивання при температуре 34-36 С к последукнцее определение количества пестицида по калибровочному графику, отличающийся тем, что, с целью снижения пределов обнаружения пестицидов и обеспечения определения их малых количеств в таких сложных аналитических пробах, как корм и почва, пестицид предварительно извлекают из пробы экстракцией, а затем проводят полное удаление экстрагента из пробы испарением, при этом испарение осуществляют в два этапа, на первом из которых испарение экстрагента ведут в потоке воздуха, в конце этого этапа добавляют t-1,5 мл природной чистой воды для улавливания пестицида, а дальнейшее испарение проводят на водяной бане при температзфе 54-56 с в течение 25-30 мин. tOBci.

Найдено, мкг/г почвы

Введено ДДВФ, мкг/г почвы 0,9 ± 0,08 (5,0±0,1)- 10 (1,010,08)40 (4,7 ±0,1) 10 (0,9 to,012)-10 (4,91 0,14) -10 Некоторые результаты количественного бутифоса в почве с помощью дафний как

Введено бутифоса, мкг/г почвы

20 10 5,0 1,0

Погрешность, % индикаторов

Найдено, мкг/г почвы

Погрешность, %

1,0

0,8 1,6 3,6 8,8 2,0 8,0 2,1 1,3 3,0 Таблица4 определения аналитических