CC BY
91
УДК 504.4.054.
Д.А. Крамер, К. В. Федорова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
КАЧЕСТВЕННАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАУ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ГОРОДСКИХ РЕК
В данной работе была проведена качественная идентификация ПАУ в донных отложениях малых рек г. Москвы. Идентификация проводилась методом ВЭЖХ с флуориметрическим детектированием. В результате проведенной работы в донных отложениях городских рек было подтверждено присутствие 8 различных ПАУ, включая сильно канцерогенные бенз(Ь)флуорантен и бенз(а)пирен.
(In this work qualitative identification of PAHs in the sediments of small rivers of Moscow was carried out. Identification was carried out with the help of HPLC with fluorimetric detection. As a result of the work done the presence of 8 different PAHs was confirmed in the sediments of urban rivers, including the highly carcinogenic benzo(b)fluoranthene and benzo(a)pyrene.)
Донные отложения являются наиболее консервативным компонентом природных водных объектов и содержат информацию о загрязненности и особенностях водосборного бассейна. Тем самым донные отложения могут выступать в качестве индикатора для выявления состава, интенсивности и масштаба техногенного загрязнения, т.к. их состав отражает биогеохимические особенности водосборных территорий [1-2]. Определение загрязняющих веществ в верхнем (1 см) слое донных отложений служит (с учетом особенностей осадконакопления) характеристикой годового процесса их накопления [3].
Целью нашей работы была идентификация ПАУ в донных отложениях 5 малых рек города Москвы с различной антропогенной нагрузкой: сильно загрязненные Нищенка, Таракановка и Бусинка; слабо загрязненная Котловка; фоновая - Лось. В городах основным источником ПАУ является автотранспорт, использующий в качестве топлива продукты нефтепереработки. Особое внимание уделялось выявлению приоритетных ПАУ - сильно канцерогенных бенз(Ь)флуорантена и бенз^пирена, слабо канцерогенных бенз^,Ид)перилена и индено (1,2,3^)пирена, неканцерогенных, но токсичных флуорантена и бенз(к)флуорантена.
Пробы донных отложений массой 200 г отбирали из русловой (пес-чано-глинистой и илисто-глинистой) фации аллювия на глубину 0 - 5 см. Процедура пробоподготовки для анализа выбранных проб методом ВЭЖХ
была следующей: раствор пробы в метиленхлориде наносили на сульфат натрия и последовательно элюировали через колонку, заполненную активированным силикагелем, 3 элюентами: гексаном, смесью гексан:бензол = 1:1, смесью бензол: метанол = 1:1. Целью последовательного элюирования было разделение органических соединений пробы по полярности.
Рис. 1. Хроматограмма пробы Лось 2. Фракция: гексан:бензол
Идентификация ПАУ была выполнена методом ВЭЖХ с флуоримет-рическим детектированием на колонке Luma 3и С-18, 3 мкм, 150*3,0 мм. Для предварительной идентификации ПАУ в качестве элюента использовали смесь ацетонитрил:вода = 80:20. Расшифровка хроматограмм элюатов производилась по относительным временам удерживания ПАУ (по антрацену), а также исходя из литературных данных [1]. На рис. 1 представлена хроматограмма пробы Лось 2, фракция гексан:бензол. В таблице 1 представлена расшифровка данной хроматограммы.
Табл.1. Расшифровка хроматограммы пробы Лось 2 (фракция:гексан:бензол)
Вещество № пика Время удерживания, мин Площадь пика, мВ*сек
Флуорен 5 6,606 1064,46
Флуорантен 6 9,731 172,03
Бенз(а)антрацен 7 12,84 109,05
Хризен 8 13,34 1724,04
Бенз(Ь)флуорантен 9 15,26 293,79
Бенз(к)флуорантен 10 15,58 339,70
Бенз(а)пирен 11 16,21 776,34
Дибенз(а^)антрацен 12 19,17 62,29
Индено(1,2,3^)пирен 13 21,64 116,61
Для подтверждения проведенной идентификации мы использовали в качестве элюента смесь ацетонитрил:вода = 75:25, которая обеспечивала лучшее разделение анализируемых соединений. После получения и обработки хроматограмм проб при данном элюенте, нами были введены добавки различных ПАУ в пробы. Количество вводимой добавки подбиралось таким образом, чтобы не учитывать разбавление пробы при ее введении. Критерием подтверждения идентификации ПАУ считалось значимое увеличение площади пика интересующего вещества. На рис. 2 представлены хроматограммы пробы Лось 2, фракция гексан:бензол (элюент - ацетонит-рил:вода = 75:25) без добавок (верхняя) и с добавками флуорантена, бенз(Ь) и бенз(к)флуорантена, а также бенз^^Д)перилена. В таблице 2 представлены данные расшифровки этих хроматограмм. Концентрации добавок подбирались исходя из площадей пиков интересующих ПАУ, полученных при использовании элюента ацетонитрил:вода = 75:25.
Рис. 1. Хроматограммы пробы Лось 2. Элюент: ацетонитрил:вода = 75:25.
Фракция: гексан:бензол
Табл.2. Расшифровка хроматограмм пробы Лось 2. Элюент: ацетонитрил:вода =
75:25. (фракция:гексан:бензол)
Вещество Без добавки С добавкой
№ пика й", мин S, мВ*сек № пика Й", мин S, мВ*сек
Флуорен 4 9,047 939,04 4 8,965 773,03
Флуорантен 5 13,61 114,89 5 13,40 169,57
Бенз(Ь)флуорантен 6 15,26 222,70 6 24,96 711,81
Бенз(к)флуорантен 7 15,58 172,43 7 26,06 431,62
Бенз(а)пирен 8 16,21 972,44 8 27,63 855,12
Бенз(^ЬД)перилен 9 39,03 129,39 9 37,96 219,83
Как видно из представленных данных в пробе Лось 2, фракция гек-сан:бензол подтвердилось присутствие всех интересующих ПАУ.
В целом исходя из всех проанализированных проб можно сделать следующие выводы:
1. Подтверждена идентификация следующих ПАУ: антрацен, флуоран-тен, бенз(Ь)флуорантен, бенз(к)флуорантен, бенз^,ИД)перилен, пи-рен, бенз(а)пирен.
2. Идентификация бенз(а)антрацена и хризена спорна в связи с небольшой разницей во временах удерживания этих веществ.
3. Идентификация дибенз(а,И)антрацена, флуорена и фенантрена не подтверждена ни в одной пробе. Это может быть связано со слабым сигналом данных веществ и, таким образом, сложностью подбора концентрации добавок (особенно в случае флуорена).
Библиографический список
1. Папина Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в ряду «вода-взвешенные вещества-донные отложения» речных экосистем // Аналитический обзор речных экосистем. - Новосибирск, Изд. ГПНТБ СО РАН. - Сер.Экология. - 2001. - Вып. 62. - 58 с.
2. Янин Е.П. Техногенные геохимические ассоциации в донных отложениях малых рек (состав, особенности, методы оценки). - М.: ИМГРЭ, 2002. - 52 с.
3. Патеев М.Р. Межфазный и трансграничный перенос тяжелых металлов в прибрежных и устьевых зонах южных морей России: дисс. ... к.г.н. - М., 2009. - 253 с.
4. Р. Сониясси, П. Сандра, К. Шлетт. Анализ воды: органические микропримеси. Практическое руководство. «Теза», Санкт-Петербург. - 1995.
