Н.Н. Роева
Экология
Учебно-практическое пособие. – М.: МГУТУ, 2005
Глава 7. Токсиканты и их специфические биогеохимические свойства
7.3. Химико-экологический анализ токсикантов
Объекты
экотоксикологических исследований чрезвычайно разнообразны. Это - воды, почвы,
фармацевтические препараты, биологические объекты животного происхождения,
пищевые продукты и напитки, пестициды, средства бытовой химии, растительность,
отходы и т.д. Поэтому комплекс прикладных задач, решаемых экотоксикологией,
далеко не прост и весьма специфичен. Наиболее приоритетные из них:
1) создание современной методологии экотоксикологических исследований,
позволяющей проводить достоверную оценку качества окружающей среды в условиях
природопользования и комплексного влияния основных ее экологических
составляющих на живые организмы;
2) осуществление ранней диагностики измерений в организме, выявляемых
до наступления морфологических гинетических, популяционных и других измерений;
3) разработка прикладных основ химико-токсикологического анализа приоритетных
загрязнителей, включающего разнообразные способы их обнаружения, изолирования и
количественного определения в объектах окружающей среды;
4) создание целенаправленного мониторинга токсикантов, вызывающих те
или иные отклонения в живых организмах, который позволит по-новому подойти к
идентификации наиболее активно действующего фактора, так как специфичность
биохимического ответа организма даст возможность проследить путь от следствия к
причине, т.е. выйти на соответствующего токсического агента или на узкую группу
агентов, выделяя их из общего массива веществ-загрязнителей.
Основная
задача химико-токсикологического анализа – установление характера объекта, его
консистенции и морфологического состава.
Чрезвычайно
большое разнообразие объектов химико-токсикологического анализа обусловливает
специфические его особенности, заключающиеся в изолировании (или извлечении из
достаточно большого количества исследуемого образца ничтожно малых количеств
токсиканта) и необходимости анализа в большинстве случаев не индивидуальных
веществ, а многокомпонентных смесей, в которых каждый определяемый компонент
может влиять на последующий. Стандартная схема выполнения
химико-токсикологического анализа включает методы выделения (или изолирования)
и очистки токсикантов, а также методы их качественного обнаружения и качественного
определения (рис.1). Среди этих методов особенное внимание, как правило,
уделяется методам выделения и очистки, поскольку анализируемые системы
представляют собой достаточно сложные неоднородные и многокомпонентные смеси,
анализ которых сопряжен с рядом трудностей, обусловленных селективностью определения,
достоверностью и воспроизводимостью получаемых аналитических данных.
В
зависимости от свойств и природы токсикантов для выделения веществ
органического происхождения применяют различные способы изолирования:
дистилляцией с воляным паром; подкисленным 96º- или 70º-ным этиловым
спиртом (алкалоиды, ряд синтетических веществ, гликозиды); подкисленной водой
(алкалоиды, синтетические лекарственные препараты и др.); подщелоченной водой
(некоторые органические кислоты, фенол и его производные); различными
органическими растворителями (остаточные количества пестицидов и др.).
Для
изолирования веществ неорганической природы используются минерализация
(соединения металлов и мышьяка), диализ (кислоты, щелочи, соли некоторых
ядовитых кислот), озоление (фториды, кремнефтористые соединения).
Основными
методами, применяемыми для очистки выделенных токсикантов, являются возгонка и
перекристаллизация; экстракция и реэкстракция; различные виды хроматографии
(газо-жидкостная, хроматография в тонком слое сорбента). Наиболее широко
применяются последние из описанных вследствие дуализма характерных для них
аналитических возможностей. Так, они позволяют не только определить и отделить
исследуемые соединения от сопутствующих компонентов, но и качественно
определить их структуры и количественное содержание. Например, газожидкостная
хроматография широко применяется для анализа спиртов (этилового, метилового и
др.), ацетальдегида, некоторых галогенопроизводных, а хроматография в тонком
слое сорбента – для анализа барбитуратов, алкалоидов, различных лекарственных
веществ, гликозидов, элементно-органических соединений.
Основные
требования к методам качественного обнаружения – достаточно высокая
чувствительность, характеризуемая низким пределом обнаружения, и специфичность.
В ряде случаев на практике применяют весьма традиционные аналитические методы
(гравиметрические и титриметрические), однако они не распространены широко
из-за недостаточной чувствительности (диапазон определяемых содержаний
токсикантов 0,1-1 г) при необходимости работы с недостаточно большими объемами
растворов (до 100 мл). Более чувствительными и экспрессными являются микрохимические
методы, например, капельный анализ и микрокристаллоскопический анализ с
элементами кристаллооптики, широко применяющиеся для анализа как органических,
так и неорганических соединений, позволяющие определять токсиканты в диапазоне
концентраций 0,001-0,01 г при анализе очень малых объемов анализируемых систем
(от 0,01 до 0,1 мл).
Для
обнаружения отдельных токсических соединений (хинина, стрихнина, никоглина, атропина
и др.) применяются хроматографические, полярографические, люминесцентные и
биологические методы.
Методы
количественного определения токсикантов представлены арсеналом различных
физических (нейтронно-активационный, рентгенофлуоресцентный, масс-спектрометрический)
и физико-химических методов (атомно-абсорбционный анализ, атомно-эмиссионный
метод с индуктивно связанной плазмой, хроматографические, электрохимические и
спектрофотометрические методы с использованием органических реагентов различных
классов). В последнее время активно применяются тест-методы на основе
классических цветных реакций, позволяющие определять токсиканты на уровне
эксперсс-анализа с достаточно высокой точностью и селективностью. Перспективны
в экотоксикологии комбинированные аналитические методы, сочетающие эффективные
приемы концентрирования с разнообразными способами детектирования и химическими
сенсорами.
Рис.1. Схема
химико-токсикологического анализа
|