Файл: УМКД-Токс.химия-2012-2013-рус.docx

2. Методы определения пестицидов

Широкий ассортимент различающихся по своим свойствам веществ делает задачу их определения чрезвычайно сложной. С этой целью применяют иммунохимические (см. гл. 6.2) и хроматографические методы. Объектами исследования являются различные коммерческие препараты, продукты домашнего приготовления, косметика, вода, напитки, пища, объекты окружающей среды, образцы биологических жидкостей и тканей. Разнообразие химических классов пестицидов и их свойств, характера объектов исследо­вания, особенности методов определения влияют на выбор способа пробоподготовки. Гидролиз конъюгатов пестицидов и их метаболитов с глюкуроновой, серной или другими кислотами (иными субстратами) часто является одной из стадий пробоподготовки биообразцов. Экстракция из биологических жидкостей осложнена тем, что некоторые пестициды лег­ко разрушаются кислотами или щелочами. Продукты разложения ряда пестицидов. Пестициды изолируют из водной среды, применяя жидкость-жидкостную (ЖЖЭ) пли твердофазную (ТФЭ) экстракции. ЖЖЭ расценивается как более универсальный способ для скрининга, в то время как ТФЭ предпочтительна, при проведении количественного определения ряда пестицидов в образцах крови или при извлечении пести­цидов определенного химического класса, таких как кумариновые антикоагулянты или четвер­тичные аммониевые основания. Для очистки экстрактов, содержащих пестициды, от балластных веществ, применяют раз­личные способы. Одним из простых способов очистки экстрактов от липидов на первом этапе очистки является вымораживание. На последующих этапах применяют экстракционную очис­тку, хроматографические методы: препаративную тонкослойную хроматографию, колоночную хроматографию, гельпроникаюшую или флеш-хроматографию. Для выделения пестицидов и удаления мешающих примесей также применяют ультразвуковую, микроволновую, сверхкри­тическую жидкостную (СЖЭ), сверхкритическую флюидную экстракцию и др. Некоторые пестициды (например, ГХЦГ) из тканей органов можно изолировать перегонкой с водяным паром.

Предварительное исследование пестицидов проводят хроматографическими методами (ТСХ и ГХ) или ИХМ. ТСХ применяют для скрининга и идентификации пестицидов в коммерчес­ких препаратах, добавленных к напиткам или пищевым продуктам, биологических жидкостях (содержимое желудка, моча) и тканях. Исследования образцов крови, объектов окружающей среды на наличие остаточных коли­честв пестицидов требуют применения более чувствительной техники ГХ. Наличие в молекулах пестицидов атомов фосфора, галогенов, сурьмы или мышьяка позволяет использовать возмож­ности селективных газохроматографических детекторов (АФД, ЭЗД, пламенно-фотометричес­кий — ПФД), а также газохроматографических систем. Арбитражным методом при определении пестицидов считают ГХ-МС. Однако с развитием аналитической техники все большее значение приобретает ВЭЖХ с масс-селективным детектированием (ВЭЖХ-МС), особенно при определении термолабильных водорастворимых вешеств. В последние годы разрабатывается скрининговый анализ пестицидов с использованием ИХМ. Лидирующее положение среди ИХМ определения пестицидов занимает гетерогенный твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА), технология ЕП5А. Метод поляризацион­ного флюоресцентного иммуноанализа (ПФИА) также успешно применяется для определения пестицидов.

---

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ЗАНЯТИЙ

(практические, семинарские, лабораторные)

Тема 2. - Группа веществ, изолируемых экстракцией водой. Методы ХТА минеральных кислот, едких щелочей и их солей.

Практическая часть: Овладение техникой изолирования и обнаружения нитритов и нитратов в растительных объектах.

Цель: Проверить исходный уровень знаний по теме и усвоение студентами техники изолирования и обнаружения минеральных кислот, едких щелочей и их солей.

Задачи обучения: научиться методам изолирования и обнаружения минеральных кислот, едких щелочей и их солей.

Форма проведения: групповое обсуждение теоретического материала и выполнение заданий парами студентов.

Задания по теме:

Задание 1 (групповое обсуждение теоретических вопросов по теме занятия)

1. Общая характеристика группы. Токсичность.

2. Обоснование выбора объекта исследования.

3. Способы определения рН среды объекта исследования. Мембранная фильтрация и диализ.

4. Особенности изолирования щелочей

5. Методы изолирование кислот.

6. Методы анализа отдельных веществ, входящих в данную группу.

7. Документация анализа. Составление заключения.

Задание 2 (для 2 студентов). Составить схему изолирования и обнаружения нитритов и нитратов в растительных объектах, демонстрировать практические навыки производства ХТА.

Литература

1. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

2. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

3. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989. – 272 с.

4. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия/ М.Д. Швайкова. - М., «Медицина», 1975. -376 с.

Контрольные вопросы:

1. Общая характеристика группы. Токсичность.

2. Обоснование выбора объекта исследования.

3. Особенности изолирования щелочей

4. Методы изолирование кислот.

5. Схема изолирования и обнаружения нитритов и нитратов в растительных объектах.

6. Методы анализа отдельных веществ, входящих в данную группу.

7. Документация анализа. Составление заключения.

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Изолирование нитритов

Для экспрессного определения в моче нитритов их превращают в нитромезитилен, который определяют на капиллярной колонке (15 мх0,55 мм) при 100—125 °С с использованием термоинного детектора (ТИД). Широко применяют методом ГХ-ЭЗД для определения нитритов и нитратов (после их превращения в нитробензол) в моче, крови, слюне и других биосредах.

Качественное обнаружение

1. Исследование водного извлечения:

а) Проводят реакцию диазотирования и получения азокрасителя. К части извлечения при­бавляют растворы сульфаниловой кислоты или п-нитроанилина, соляной кислоты и взбалты­вают. Спустя 10 мин жидкость подщелачивают и прибавляют свежеприготовленный щелочной раствор р-нафтола — появляется оранжево-красное окрашивание или осадок.

---

б) К части жидкости прибавляют реактив Грисса — появляется темно-красное, красное или розовое окрашивание с образованием осадка. Степень окраски позволяет приблизительно судить о количестве нитрита и в зависимости от этого подготовить к количественному опреде­лению стандартные растворы соответствующей концентрации.

2. Перегонка водного извлечения. В колбу, соединенную с нисходящим холодильником, ко­нец которого опущен в разбавленный раствор гидроксида натрия, помещают вытяжку, подкис­ляют разведенной уксусной кислотой и пропусканием из аппарата Киппа диоксида углерода собирают азотистую кислоту в виде натриевой соли. Дистиллят исследуют приведенными выше реакциями. Часть дистиллята подкисляют и прибавляют раствор йодида калия, подкисленного разведенной серной кислотой и смешанного с крахмальным клейстером, — при наличии азо­тистой кислоты тотчас наблюдается синее окрашивание.

Такой путь исследования является единственно возможным при анализе внутренних орга­нов трупа, так как более чувствительный способ привел бы к обнаружению следов нитритов, распространенных почти повсюду: в слюне, частях растений, земле, а следовательно, и в пыли. Следы азотистой кислоты (оксидов азота) всегда находятся и в воздухе лабораторий, поэтому необходимо соблюдать особую осторожность и наряду с основным исследованием ставить кон­трольный опыт.

2. Исследование вещественных доказательств — солей азотистой кислоты:

1. К соли прибавляют уксусную кислоту — выделяются оксиды азота в виде оранжевых паров, раздражающих слизистые оболочки.

2. Проводят реакции 1а или 16 (образование азокрасителя) и выделения йода.

3. Проводят реакции на ионы Na⁺ и К⁺ или определяют их физико-химическими методами.

Количественное определение. Небольшое количество азотистой кислоты удобно определять

колориметрическим методом. Для стандартных растворов используют нитрит серебра, приго­товленного специальным способом. Прибавляют определенное количество реактива Грисса. Окраску испытуемой жидкости сравнивают с окраской рабочих растворов.

Токсичность. Использование нитрита натрия для приготовления азокрасителей (диазотирование) делает его доступным. Такие отравления происходят при использовании в пище вместо хлорида натрия нитрита натрия. Поступление оксидов азота в воздух некоторых производственных помещений может вы­звать профессиональные отравления. При соприкосновении с водой (с влажными слизистыми оболочками) NO₂ превращается в азотную и азотистую кислоты.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ЗАНЯТИЙ

(практические, семинарские, лабораторные)

Тема 3. - Решение экспертной задачи по проведению ненаправленного, химико-токсикологического анализа на вещества, изолируемые экстракцией водой:

- выполнение предварительных испытаний анализируемой пробы;  

---

- проведение химико-токсикологического исследования;

- написание экспертного заключения (заключение химико-токсикологической экспертизы).

Цель: освоение студентами ненаправленного лабораторного поиска токсиканта: изолирование и обнаружение минеральных кислот, едких щелочей и их солей.

Задачи обучения: научиться проводить методы изолирования и обнаружения минеральных кислот, едких щелочей и их солей.

Форма проведения: групповое обсуждение теоретического материала и выполнение заданий парами студентов.

Задания по теме:

Задание 1 (групповое обсуждение теоретических вопросов по теме занятия)

1. Характеристика группы веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом. Токсичность.

2. Обоснование выбора объекта исследования.

3. Какие предварительные испытания проводят на анализируемую пробу.  

4. Особенности анализа и токсикологическое значение отдельных веществ, входящих в данную группу.

5. Написание экспертного заключения (акта химико-токсикологической экспертизы).

Задание 2 (для 2 студентов).

Токсикологическая химия. Ситуационные задачи и упражнения. Под ред. Н.И. Калетиной. –М. -2007. -С. 312.

Ситуационная задача № 8.

На ХТА доставлены: моча, кровь, рвотные массы пострадавшего; ос­татки жидкости во флаконе.

Обстоятельства дела.

В больницу г. Н. был доставлен пациент с явны­ми признаками ожога слизистой оболочки полости рта, пищевода и же­лудка. Пострадавшего нашли лежащим без сознания на улице. В кармане плаща обнаружили флакон с остатками бесцветной жидкости без запаха.

Информация

Со слов друга. Пострадавший последние 2 дня был в подавленном со­стоянии после ссоры с женой и утром не вышел на работу.

При анализе жидкости, содержащейся во флаконе, получены следую­щие результаты. Реакция с гексагидроксостибатом калия положительная: образуется белый микрокристаллический осадок. Реакция с цинкуранилацетатом положительная: образуются характерные желтые октаэдрические и тетраэдрические кристаллы.

При первичном исследовании содержимого желудка и рвотных масс было установлено,что:

• спиртовой раствор фенолфталеина дал малиновое окрашивание.

• лакмус посинел в парах исследуемых рвотных масс.

Цель исследования: провести ХТА представленных биообъектов.

Приведите схему химико-токсикологического анализа представленных биообъектов, опираясь на методологию системного химико-токсикологи­ческого анализа (СХТА).

Лаборатория работает согласно принципам GLP и оснащена аналити­ческим оборудованием в соответствии с современными рекомендациями TIAFT.

ПРИМЕЧАНИЕ

При решении задачи следует:

• представить информацию о выборе биообъекта, используя знание фи­зико-химических свойств токсикантов, их токсикокинетики и мета­болизма;

• представить информацию о способе пробоподготовки и изолирова­ния (выделения) токсикантов, используя знание физико-химических свойств токсикантов и учитывая Ваш выбор последующих методов анализа;

---

• выбрать методы идентификации и количественного определения ток­сикантов, учитывая их чувствительность и специфичность, преиму­щества и недостатки;

• обосновать выбор способа количественного определения, поэтапно изложить схему и процедуру его проведения, привести математичес­кие формулы; если необходимо, то произвести вычисления;

• представить интерпретацию полученных количественных резуль­татов;

• дать заключение об обнаружении токсикантов.

Задание 3 (для 2 студентов). Написание экспертного заключения по 2-му заданию (акта судебно-химического исследования).

Литература

1. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

2. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

3. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989. - 272с.

4. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия/ М.Д. Швайкова. - М., «Медицина», 1975. -376 с.

Контрольные вопросы:

1. Характеристика кислот, щелочей и солей щелочных металлов, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом. Токсичность.

2. Какие предварительные испытания проводят на анализируемую пробу.  

3. Особенности анализа и токсикологическое значение отдельных веществ, входящих в данную группу.

4. Написание экспертного заключения (акта судебно-химического исследования).

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Ненаправленный лабораторный поиск токсиканта с последовательным определением в биологическом материале веществ разных классов (например, барбитуратов, фенотиазинов, хлорированных углеводородов, опиатов и др.) занима­ет много времени. Чаще всего поступающие для исследования материалы не содержат указаний на направление поиска. В сопроводительных документах, как правило, пишут: «Отравление токсикантом неизвестной при­роды» - в таком случае требуется проведение не направленного ХТА.

2. Изолирование кислот, щелочей, солей Исследуемый объект смешивают с небольшим количеством дистиллированной воды до об­разования густой кашицы, способной фильтроваться, и смесь через 1—2 ч фильтруют. Для отделения белковых веществ смесь (даже до фильтрования) или фильтрат подвергают диализу. Диализ проводят 2—3 раза по 4—6 ч. Слитые вместе диализаты выпаривают на водяной бане до объема 5—10 мл и исследуют на наличие кислот, щелочей и солей. Перспективен для этих целей электродиализ.

3. Исследование веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом, на наличие этих веществ в биоматериале проводится тогда, ког­да предварительные испытания дают для этого основания или материалы дела указывают на возможность отравления указанными веществами.

Анионы неорганических и некоторых карбоновых кислот в биологических жидкостях и тканях в настоящее время определяют методами газовой хроматографии, ВЭЖХ, ион­ной хроматографии, капиллярного электрофореза, масс-спетрометрии с индуктивно-связанной плазмой, флюорометрии, электрохимическими, биохимическими и другими методами. Наиболее распространенным способом анализа смеси анионов, включающей бромид-, йодид-, цианид-, роданид-, нитрит- и сульфид-ионы, в биологических жидкостях является перевод их в летучие пентафторбензильные производные. Химические и биохимические методы также применимы в ряде случаев. Объектами исследования на наличие этой группы веществ являются содержимое желудка, рвотные массы, остатки пищи, части одежды и др. При исследовании на соли к перечислен­ным объектам следует отнести также печень.

---