Применение фотогенерированного йода для определения 1,1-диметилгидразина в объектах окружающей среды

Разработана фотохимическая методика определения 1,1-диметилгидразина (НДМГ), основанная на титровании аналита фотогенерированным йодом, который получали при облучении вспомогательного раствора йодида калия и смеси сенсибилизаторов (эозинат натрия: аурамин: флуоресцеин в молярном соотношении 1:1:1), в ацетатной среде (рН 6). При повышении кислотности наблюдается уменьшение скорости фотогенерации, что, скорее всего, связано с диспропорционированием образующегося титранта. Так как содержание титранта (йода) контролируют вольтамперометрическим методом, фотохимическое титрование НДМГ сопровождается уменьшением силы тока в цепи амперометрической установки, а стабилизация тока свидетельствует о полноте протекания реакции. Измерение времени фотогенерации, необходимого для восполнения убыли титранта в ячейке при дальнейшем облучении раствора в присутствии кислорода воздуха, позволяет количественно оценить содержание НДМГ в объектах окружающей среды. Поскольку аналит взаимодействует с титрантом в молярном соотношении 1:2, это позволило предположить возможность окисления НДМГ до нитрозодиметиламина. На основании проведенных исследований разработана фотохимическая методика определения НДМГ в растворе с пределами обнаружения и определения 0,49 и 1,62 мкг/мл соответственно. К сожалению, чувствительность предложенной методики не позволяет определять токсичный химический контаминант на уровне ПДК, в связи с чем возникает необходимость предварительного концентрирования подвижных форм НДМГ путем отгонки с водяным паром в среде 40 %-ного раствора гидроксида натрия. Разработанная методика удовлетворяет параметрам валидации по таким показателям, как линейность, прецизионность и правильность, и, следовательно, может быть рекомендована для определения НДМГ в любой контрольно-аналитической лаборатории. Апробацию фотохимической методики проводили при анализе образцов почвы, отобранной с фоновых и загрязненных территорий, а также природной воды. На основании полученных результатов установлено незначительное превышение содержания НДМГ в почве, отобранной с бывшего места дислокации воинской части.

1. Колумбаева С. Ж., Шалахметова Т. М., Бегимбетова Д. А. и др. Мутагенное действие компонента ракетного топлива несимметричного диметилгидразина на крыс разного возраста / Генетика. 2007. Т. 43. № 6. С. 742 – 746.

2. Carlsen L., Kenessov B. N., Batyrbekova S. Ye. A QSAR/ QSTR Study on the Environmental Health Impact by the Rocket Fuel 1,1-Dimethyl Hydrazine and its Transformation Products / Environ. Health Insights. 2008. Vol. 1. P. 11 – 20. DOI: 10.4137/EHI.S889.

3. Баранов М. Е. Определение загрязнения почвы ракетным топливом с помощью тест-объектов / Глобальная ядерная безопасность. 2018. № 1(26). С. 24 – 35.

4. Kao Y. H., Chong C. H., Ng W. T., Lim D. Hydrazine inhalation hepatotoxicity / Occup. Med. 2007. Vol. 57. N 7. P. 535 – 537. DOI: 10.1093/occmed/kqm077.

5. Панин Л. Е., Петрова А. Ю. Медико-социальные и экологические проблемы использования ракет на жидком топливе (гептил) / Бюллетень СО РАМН. 2006. Т. 26. № 1. С. 124 – 131.

6. Кулмагамбетов И. Р., Муравлева Л. Е., Абдрахманова Ю. Е. и др. Влияние несимметричного диметилгидразина на физико-химические свойства плазмы крови экспериментальных животных / Авиакосмическая и экологическая медицина. 2008. Т. 42. № 1. С. 32 – 35.

7. Лавриенко И. А., Батырбекова С. Е., Лавриенко В. А., Бабина А. В. Исследование токсичного воздействия ракетного топлива на периферическую нервную систему и функциональные показатели клеток крови лабораторных животных / Бюллетень СО РАМН. 2010. Т. 30. № 2. С. 60 – 64.

8. Ломакин А. И., Трикман О. П., Скрипкина Л. Э. и др. Токсическое воздействие несимметричного диметилгидразина (гептила) на организм человека / Вестн. клин. больницы № 51. Сентябрь 2012. С. 59 – 61.

9. Затираха А. В., Смоленков А. Д., Елфимова Я. А., Шпигун О. А. Высокочувствительное ионохроматографическое определение 1,1-диметилгидразина / Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9. Вып. 4. С. 545 – 556.

10. Юданов П. М. Перспективные методы анализа несимметричного диметилгидразина в окружающей среде / Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2013. № 2. С. 93 – 96.

11. Белозерцев А. И., Черемисина О. В., Эль-Салим С. З., Манойлов В. В. Количественное определение несимметричного диметилгидразина в растворах методом спектроскопии комбинированного рассеяния / Научное приборостроение. 2017. Т. 27. № 2. С. 47 – 56.

12. Сотников Е. Е., Московкин А. С. Газохроматографическое определение несимметричного диметилгидразина в воде / Журн. аналит. химии. 2006. Т. 61. № 2. С. 139 – 142.

13. Kosyakov D. S., Ul’yanovskii N. V., Pokryshkin S. A., et al. Rapid determination of 1,1-dimethylhydrazine transformation products in soil by accelerated solvent extraction coupled with gas chromatography-tandem mass spectrometry / Int. J. Environ. Anal. Chem. 2015. Vol. 95. N 14. P. 1321 – 1337. DOI: 10.1080/03067319.2015.1090569.

14. Абилев М. Б., Кенесов Б. Н., Батырбекова С. Е. Газохроматографическое определение 1,1-диметилгидразина в образцах воды методом твердофазной микроэкстракции с дериватизацией / Вестн. КазНУ. Серия химич. 2014. № 3. С. 93 – 102.

15. Смоленков А. Д., Чернобровкина А. В., Смирнов Р. С., Шпигун О. А. Определение гидразина методом жидкостной хроматографии с предварительной дериватизацией 2,3-нафталиндиальдегидом / Журн. аналит. химии. 2012. Т. 67. № 4. С. 404 – 408.

16. Смирнов Р. С., Смоленков А. Д., Болотник Т. А., Шпигун О. А. Предколоночная дериватизация с глиоксалем как новый подход к высокочувствительному ВЭЖХ-УФ-определению / Журн. аналит. химии. 2013. Т. 68. № 9. С. 923 – 930.

17. Смоленков А. Д., Пономаренко С. А., Шпигун О. А. Закономерности удерживания 1,1 диметилгидразина и продуктов его разложения на силикагелях с привитыми алкильными группами в режиме ион-парной хроматографии / Журн. физ. химии. 2009. Т. 83. № 3. С. 565 – 574.

18. Родин И. А., Москвин Д. Н., Смоленков А. Д., Шпигун О. А. Превращения несимметричного диметилгидразина в почвах / Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. № 6. С. 1039 – 1044.

19. Guo L., Matysik F. M., Gläser P., Engewald W. Determination of hydrazine, monomethylhydrazine, 1,1-dimethylhydrazine, and 1,2-dimethylhydrazine by nonaqueous capillary electrophoresis with amperometric detection / Electrophoresis. 2005. Vol. 26. N 17. P. 3341 – 3348. DOI: 10.1002/elps.200500188.

20. Пат. 122490 РФ. Анализатор фотохимический / Турусова Е. В., Лыщиков А. Н., Насакин О. Е. // ФГОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова». — N 2012124461/15; заявл. 13.06.2012; опубл. 27.11.2012, бюл. № 33.

21. Додин Е. И. Фотохимический анализ. — М.: Металлургия, 1979. — 174 с.

22. Ульяновский Н. В., Косяков Д. С., Боголицын К. Г. и др. Особенности пробоподготовки при хроматографическом определении 1,1-диметилгидразина и N-нитрозодиметиламина в торфяных почвах / Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2015. Т. 56. № 2. С. 78 – 84.

23. Кенесов Б. Н., Батырбекова С. Е. Актуальные направления изучения экологических последствий проливов ракетного топлива на основе высокотоксичного 1,1-диметилгидразина / Вестн. КазНУ. Серия химическая. 2012. № 2. С. 124 – 131.

24. ГОСТ ISO 11464–2015. Качество почвы. Предварительная подготовка проб для физико-химического анализа. — М.: Стандартинформ, 2015. — 10 с.

25. Р 52.24.353–2012. Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод. — Ростов-на-Дону: Росгидромет, ФГБУ «ГХИ», 2012. — 36 с.