Методические указания по определению 2М-4Х, 2М-4ХМ, 2М-4ХП в воде, почве и растительном материале методом газожидкостной хроматографии

(утв. Минздравом СССР 08.06.1987 № 4353-87)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ 2М-4Х, 2М-4ХМ, 2М-4ХП В ВОДЕ, ПОЧВЕ И РАСТИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ МЕТОДОМ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ <*>

<*> Разработаны В.Д. Чмилем (ВНИИГИНТОКС), А.Л. Перцовским, Ю.А. Присмотровым (БелНИСГИ).

Краткая характеристика препаратов. Характеристика препарата 2М-4Х приведена в Методических указаниях № 3161-84.

    2М-4ХМ  - гамма-(2-метил-4-хлорфенокси)масляная кислота. Брутто-формула
C  H  O Cl. Молекулярная масса 228,7. Белое кристаллическое вещество, почти

11 13 3 не имеющее запаха, т. пл. 100 — 101 °C. Плохо растворимо в воде (0,0044 г в 100 г H O при 20 °C) и хорошо — в спиртах, кетонах, ароматических 2 углеводородах. Выпускается в виде 80-процентного водорастворимого порошка. В воде ПДК 0,03 мг/л. В зерновых МДУ 0,1 мг/кг.

    2М-4ХП  (мекроп)  -  альфа-(2-метил-4-хлорфенокси)пропионовая  кислота.
Брутто  формула C  H  O Cl. Молекулярная масса 214,7. Белое кристаллическое

             10 11 3

вещество, т. пл. 94 — 95 °C. Плохо растворимо в воде (0,062 г в 100 г H O 2

при  20  °C)  и  хорошо - в спиртах, кетонах и ароматических углеводородах.
Выпускается   в   виде   50-процентного   водного   раствора.   В  водоемах

санитарно-бытового водопользования ПДК 2 мг/л. В зерновых МДУ 0,25 мг/кг.

Принцип метода. Метод основан на экстракции органическим растворителем или щелочном извлечении метилхлорфеноксиалканкарбоновых кислот (МХФАК) из анализируемых образцов, этерификации кислот 2,2,2-трихлорэтанолом или трехфтористым бором в метаноле и последующем газохроматографическом анализе трихлорэтиловых (ТХЭ) или метиловых (МЭ) эфиров МХФАК кислот с использованием ДЭЗ или ПИД.

Метрологическая характеристика метода приведена в таблицах 83, 84.

Таблица 83

(p = 0,95, n = 5)

Таблица 84

МХФАК КИСЛОТ ГЖХ В ВИДЕ МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ (p = 0,95, n = 5)

Избирательность метода. Определению не мешает присутствие других гербицидов группы хлорпроизводных феноксикислот, а также наполнители технических препаратов.

Реактивы, материалы. Азот газообразный особой чистоты. Ацетон х.ч. Бора трифторид, 15-процентный раствор в метаноле. Вода дистиллированная. Водород технический или электролитический, полученный с помощью прибора СГС-2. н-Гексан х.ч. Гидроксид калия ч. Диэтиловый эфир. Карбонат натрия ч.д.а. Метанол х.ч., свежеприготовленный. Инертон AW-DMCS (0,16 — 0,2 мм) с 10% апьезона L. Хлористый метилен ч., перегнанный. изо-Октан х.ч. Серная кислота ч.д.а, концентрированная. Хлороводородная кислота х.ч., 2 М водный раствор. Стандартные растворы 2М-4Х, 2М-4ХМ или 2М-4ХП в ацетоне или метаноле концентрацией 5; 10 и 50 мкг/мл. 2,2,2-Трихлорэтанол ч., 20-процентный раствор в трифторуксусном ангидриде. 2,4,5-Трихлорфеноксиуксусная кислота ч. Стандартный раствор 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты в ацетоне концентрацией 1 мкг/мл. Трифторуксусный ангидрид ч. Хлороформ х.ч. Хроматон N-AW-DMCS (0,16 — 0,2 мм) с 5% SE-30. Хромосорб N-AW-DMCS (0,16 — 0,2 мм) с 3% OV-17. Четыреххлористый углерод. Этанол х.ч. Фильтры бумажные «черная лента».

Приборы, аппаратура, посуда. Аппарат для встряхивания. Вакуумный водоструйный стеклянный насос. Весы ВЛР-200. Водяная баня. Газовый хроматограф с ДЭЗ и ПИД («Цвет-106» и т.п.). Микрокомпрессор АЭМ-2-4 «Скалярий». Микрошприц на 10 мкл. Колонки хроматографические, стеклянные, спиральные длиной 1 м и внутренним диаметром 3 мм. Ротационный вакуумный испаритель. Установка компрессорная УК 25-1,6. Сито с отверстиями 1 мм. Центрифуга ЦЛС-31М У4.2. Электроплитка. Шприц медицинский типа «Рекорд» на 20 мл. Воронки: Бюхнера для фильтрования под вакуумом; делительные на 100; 500; 1000 мл; фильтрующие ВФ, пористость 100. Колбы: конические ПКШ на 250; 500 мл; круглодонные на 1 л, 250 мл; мерные на 25; 50 мл. Пипетки мерные градуированные на 1 — 10 мл. Пробирки со шлифом 14/23. Холодильник лабораторный стеклянный ХПТ. Цилиндры мерные на 50; 100; 500 мл.

Подготовка к определению. Приготовление стандартных растворов МХФАК кислот. Стандартные растворы МХФАК кислот концентрацией 1 мг/мл готовят, растворяя 25 г кислот в 25 мл ацетона или метанола (раствор 1). Стандартные растворы концентрациями 5; 10; 50 мкг/мл готовят разбавляя 0,25; 0,5 и 2,5 мл растворов 1 в 50 мл ацетона или метанола соответственно. Эти растворы устойчивы при хранении в холодильнике в течение 1 года.

Подготовка хроматографической колонки. Высушенную стеклянную хроматографическую колонку, предварительно промытую хромовой смесью и дистиллированной водой, заполняют под вакуумом хроматографической насадкой и кондиционируют в течение 12 ч при температуре 220 °C. После продувки колонку подсоединяют к детектору и готовят прибор к работе согласно инструкции по его эксплуатации.

Ход анализа. Определение МХФАК кислот в виде ТХЭ эфиров. Пробу воды 250 мл помещают в делительную воронку на 500 мл, прибавляют 1 мл стандартного раствора 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4,5-Т), подкисляют хлороводородной кислотой до pH 1, тщательно перемешивают и извлекают МХФАК кислоты тремя порциями диэтилового эфира (100; 50 и 50 мл). Объединенный эфирный экстракт переносят в делительную воронку, промывают небольшими количествами (10 — 15 мл) дистиллированной воды до нейтральной реакции промывных вод и затем трижды экстрагируют 0,5 М водным раствором карбоната натрия порциями по 50 мл. Объединенный водный экстракт 2 раза промывают хлороформом по 20 мл и н-гексаном (20 мл), отбрасывая эти растворители, подкисляют хлороводородной кислотой до pH 1 и 3 раза экстрагируют диэтиловым эфиром порциями 50; 30 и 30 мл. Объединенный эфирный экстракт промывают дистиллированной водой порциями по 10 — 15 мл до нейтральной реакции промывных вод, упаривают растворитель на ротационном испарителе в колбе на 100 мл до объема 2 — 3 мл и затем досуха током сухого воздуха. К сухому остатку приливают 1 мл 20-процентного раствора 2,2,2-трихлорэтанола в трифторуксусном ангидриде и 5 мкл концентрированной серной кислоты, энергично встряхивают и нагревают на кипящей водяной бане с обратным холодильником 15 мин. По завершении этерификации растворитель испаряют током сухого воздуха до 0,1 мл, прибавляют 2 мл изо-октана, энергично встряхивают, добавляют 6 мл 0,5 М водного раствора гидроксида калия и вновь энергично встряхивают 2 мин. После расслоения фаз в хроматограф вводят 2 — 3 мкл изо-октанового слоя. Условия хроматографирования приведены в таблице 85.

Таблица 85

УСЛОВИЯ ХРОМАТОГРАФИРОВАНИЯ

Навеску сухой почвы (100 г), растертую и просеянную через сито с размером отверстий 1 мм, помещают в коническую колбу на 500 куб. см, приливают 25 - 35 мл дистиллированной воды, 1 мл стандартного раствора 2,4,5-Т, 5 мл концентрированной хлороводородной кислоты, тщательно перемешивают, прибавляют 150 мл ацетона и помещают на аппарат для встряхивания на 1 ч. Затем растворитель отфильтровывают под вакуумом на воронке Бюхнера через бумажный фильтр. Почву на фильтре трижды промывают ацетоном порциями по 20 мл.

Чтобы отделить почву от растворителя, можно также использовать центрифугирование. Для этого содержимое колбы переносят в центрифужный стакан и центрифугируют 5 мин. Растворитель сливают, а к остатку в стакане добавляют 30 мл ацетона, перемешивают и снова центрифугируют. Эту операцию повторяют еще один раз. Для дальнейшего определения берут 1/4 ацетоновой вытяжки. Ацетон из экстракта удаляют на ротационном испарителе, остаток из колбы переносят 100 мл дистиллированной воды, подкисленной хлороводородной кислотой до pH 1, в делительную воронку, трижды экстрагируют МХФАК кислоты диэтиловым эфиром порциями по 50 мл и далее поступают так, как это описано при определении в воде.

Навеску влажной почвы (100 - 150 г) помещают в коническую колбу на 500 куб. см, приливают 5 - 10 мл концентрированной хлороводородной кислоты, 150 - 300 мл ацетона, тщательно перемешивают и помещают на аппарат для встряхивания на 1 ч. Далее анализ проводят так, как это описано выше.

Тщательно измельченную навеску (25 г) растительного материала (трава, сено, солома, зерно) помещают в круглодонную колбу на 1 л, приливают 100 мл 85-процентного водного раствора этилового спирта, 1 мл стандартного раствора 2,4,5-Т, тщательно перемешивают, присоединяют к колбе обратный холодильник и помещают на кипящую водяную баню на 1 ч, периодически перемешивая содержимое колбы. После охлаждения содержимое колбы фильтруют через бумажный фильтр "черная лента" на воронке Бюхнера под вакуумом и промывают осадок на фильтре двумя порциями по 50 мл 85-процентного водного раствора этилового спирта. Затем этиловый спирт упаривают из фильтрата на ротационном испарителе, к остатку добавляют 12 мл концентрированной хлороводородной кислоты, 5 мл дистиллированной воды и нагревают на кипящей водяной бане с обратным холодильником в течение 1 ч для разрушения конъюгатов МХФАК кислот. После охлаждения гидролизат фильтруют через бумажный фильтр "черная лента" на воронке Бюхнера под вакуумом и промывают остаток на фильтре тремя порциями по 20 мл 2 М водного раствора хлороводородной кислоты. Объединенный фильтрат переносят в делительную воронку, трижды экстрагируют диэтиловым эфиром (100; 50 и 50 мл) и далее поступают так, как это описано при определении в воде.

Определение МХФАК кислот в виде метиловых эфиров. Пробу воды (500 мл), предварительно пропущенную под вакуумом через фильтр с пористой пластинкой, помещают в делительную воронку, подкисляют концентрированной серной кислотой до pH 1 и извлекают МХФАК кислоты двумя порциями хлористого метилена или хлороформа (50 и 25 мл) интенсивным встряхиванием в течение 5 мин. Объединенный экстракт собирают в круглодонную колбу и упаривают до 3 - 5 мл на ротационном испарителе. Остаток экстракта количественно переносят в пробирку и удаляют растворитель в токе воздуха на водяной бане при 30 - 35 °C. К сухому остатку прибавляют 2 мл 15-процентного раствора трифторида бора в метаноле, нагревают содержимое пробирки 10 мин. при 65 °C, охлаждают на ледяной бане реакционную смесь, добавляют 8 мл дистиллированной воды и 1 мл четыреххлористого углерода и извлекают полученные МЭ МХФАК кислот интенсивным встряхиванием в течение 3 мин. После расслоения фаз аликвоту (1 - 4 мкл) органического экстракта вводят в хроматограф.

Навеску (100 г) воздушно-сухой почвы, растертой и просеянной через сито с размером отверстий 1 мм, помещают в коническую колбу на 500 мл, прибавляют 100 мл 0,1 М водного раствора гидроксида калия и экстрагируют на аппарате для встряхивания 30 мин. Затем добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты (pH 1), прибавляют 100 мл диэтилового эфира и вновь помещают

на  аппарат  для  встряхивания  на  15 мин.  Содержимое  колбы  переносят в
центрифужный стакан на 250 мл и 5 мин.  центрифугируют при частоте оборотов

     -1

2500 мин. Нижний водный слой аккуратно удаляют с помощью медицинского шприца с длинной иглой, надосадочную жидкость количественно переносят 20 мл

диэтилового  эфира  из  центрифужного  стакана  в  делительную  воронку  на
500 куб. см  через  ватный  фильтр  и  дважды  экстрагируют  0,1 М   водным
раствором  гидроксида  калия  (50 и 25 мл)  в  течение 15 мин. Объединенный
щелочный  экстракт,  собранный в делительную  воронку на 100 мл, подкисляют
0,5 мл  концентрированной  серной  кислоты  и  вновь  1  раз   экстрагируют
хлористым  метиленом  или хлороформом порциями 10 и 5 мл по 5 мин., собирая
органический  экстракт  в  пробирку.  Далее  поступают так, как описано при

определении метиловых эфиров МХФАК кислот в воде.

Определение МХФАК кислот в виде метиловых эфиров. Навеску (25 г) тщательно измельченной зеленой или воздушно-сухой (10 г) растительной массы (трава, сено, солома, зерно) помещают в коническую колбу на 250 мл, заливают 150 мл 0,1 М водного раствора гидроксида калия и встряхивают 30 мин. Щелочную вытяжку (100 мл), отфильтрованную под вакуумом через стеклянный фильтр с пористой пластинкой, подкисляют 1 мл концентрированной серной кислоты и экстрагируют МЭ МХФАК кислоты 100 мл диэтилового эфира в течение 15 мин. Далее анализ ведут так, как это описано выше для почвы.

Условия хроматографирования МЭ и ТХЭ эфиров МХФАК кислот приведены в таблице 85. Хроматографирование одной пробы проводят трижды.

Обработка результатов анализа. Количественное определение 2М-4Х и 2М-4ХП при их ГЖХ в виде ТХЭ эфиров осуществляется методом внутреннего стандарта, в качестве которого используют 2,4,5-Т. Для построения градуировочных графиков к пробам прибавляют от 0,5 до 25 мкг соответствующей кислоты (в виде раствора в ацетоне), 1 мл стандартного раствора 2,4,5-Т и извлекают 2М-4Х, 2М-4ХП и 2,4,5-Т из проб так, как описано выше. Измеряют на хроматограммах высоты (площади) пиков ТХЭ эфиров 2М-4Х, 2М-4ХП и 2,4,5-Т. Вычисляют среднее значение этих высот (площадей) из параллельных определений и строят графики зависимости отношения высот (площадей) хроматографических пиков ТХЭ эфиров соответствующих кислот и 2,4,5-Т от отношения количеств соответствующих кислот и 2,4,5-Т к пробе. Полученные градуировочные графики обрабатывают по методу наименьших квадратов и получают уравнение калибровочных графиков в виде:

Y = A + Bx,

где:

Y — отношение высот (площадей) хроматографических пиков ТХЭ эфиров определяемой кислоты и внутреннего стандарта;

x — отношение количеств определяемой кислоты и внутреннего стандарта;

A, B — коэффициенты, полученные при обработке градуировочного графика методом наименьших квадратов.

Для определения содержания 2М-4Х и 2М-4ХП в пробах (X, мг/л или мг/кг) используют формулу:

                              (Y - A) C

X = ---------, BP

где:

C — содержание внутреннего стандарта в пробе, мкг;

P — объем или масса пробы, мл или г.

Содержание МХФАК кислот в пробах при их ГЖХ в виде МЭ, а также 2М-4ХМ в виде ТХЭ эфира определяют методом абсолютной калибровки по градуировочным графикам или по формуле, приведенной ниже.

Для построения градуировочных графиков серию стандартных растворов МХФАК кислот различных концентраций (5; 10; 50 мкг/мл) подвергают этерификации и хроматографируют полученные эфиры МХФАК кислот. Измеряют высоты (площади) хроматографических пиков ТХЭ эфира 2М-4ХМ и МЭ МХФАК кислот, вычисляют среднее значение этих высот (площадей) из параллельных определений и строят графики зависимости высоты (площади) пика от содержания соответствующей кислоты. При использовании таких градуировочных графиков для анализа проб, содержащих МХФАК кислоты, полнота этерификации кислоты не сказывается на получаемых конечных результатах, и для количественного определения нет необходимости в стандартных растворах чистых ТХЭ и МЭ МХФАК кислот.

Содержание 2М-4Х, 2М-4ХМ и 2М-4ХП в анализируемых пробах (X, мг/л или мг/кг) определяют по формуле:

                               1000CH
                                     2

X = -------, H VPR 1

где:

C — количество 2М-4Х, 2М-4ХМ или 2М-4ХП в хроматографируемом объеме стандартного раствора, нг;

    H ,  H   - высота (площадь) пика ТХЭ эфира или МЭ соответствующей МХФАК
     1    2
кислоты  соответственно  в  стандартном  растворе и в исследуемом экстракте

пробы, мм (кв. мм);

V — объем аликвоты экстракта пробы, введенной в хроматограф, мкл;

P — количество анализируемой пробы, мл, г;

R — процент определения, найденный предварительно.

Требования безопасности. Соблюдаются требования по технике безопасности при работе в химических лабораториях с органическими и токсичными веществами, при работе на хроматографах.