Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. Проблема анализа пробы неизвестного состава, в особенное в контексте органического анализа, п настоящее время привлекает внимание многих исследователей. Это обусловлено тем, что во многих областях, в первую очередь, связанных с определением состава органических компонентов в различных матрицах, традиционные методы анализа оказываются малоэффективными или непригодными. Таким образом, появляется необходимость в разработке методологических и методических подходов, позволяющих проводить исследование неизвестной пробы в условиях, когда информация о ее составе недоступна или ограничена.
Особое значение такие разработки приобретают при выполнении экоаналитических исследований. Как известно, в настоящее время и существующие, и вновь разрабатываемые методы контроля загрязнений окружающей среды ориентированы, как правило, на определение конкретных веществ с использованием регламентированных процедур анализа. Не отрицай определенной ценности получаемой таким образом информации, тем не менее следует учитывать ее ограниченность или неопределенность в решении многих экологических и гиі кенчческнх задзч. В свя-ш с этим пес ташс обсуждается вопрос о бесперспектипности экоапалитического контроля, базирующегося только на покомпонентном определении нормируемых соединений. Таким образом, работы, направленные на решение проблемы анализа пробы неизвестного состава, можно отнести к ралряду наиболее актуальньгх.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Определение границ и принципов надежного использования методов га зо иой хроматографии в сочетании с масс-снекгрометриен (ГХМС), инфракрасной Фурье спектроскопией (ГХИКФС) и компьютерным библиотечным поиском для решения проблемы идентификации органических соединений в пробе неизвестного состава и оценка эффективности использования разработанных подходов для задач экологической экспертизы.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На примере нескольких классов органических соединений изучены, систематизированы и статистически оценены ответы, получаемые при проведении библиотечного поиска в рамках как индивидуальных методов ГХМС и ГХИКФС, так и при их комбинированном использовании. Выработаны критерии, которые могут быть использованы при интерпретации результатов указанного выше поиска. На этой основе сформулированы принципы нового подхода к интерпретации результатов компьютерного библиотечного поиска при использовании масс-спектрометрических и ИК-спектроскопических баз данных и оценены на конкретны*
примерах возможности их применения для идентификации компонентов пробы неизвестного состава.
Для соединений, содержащих кислотные функциональные группы (карбоновые кислоты, фенолы) оценены возможности привлечения химических методов модификации СТРУКТУРЫ вещества (дериватизации) для увеличения надежности ГХМС и ГХИКФС идентификации. Показано, что метилирование кислот повышает, а ацилирование фенолов снижает надежность их структурной идентификации.
При исследовании содержания в воде некоторых сурфактангов (тио- и дитиокислот) и определении возможных продуктов их гидролиза установлено, что реакции метилирования также могут давать дополнительную существенную информацию о компонентах (нерегистрируемых в обычном режиме) пробы неизвестного состава. Полученные результаты явились основой для разработки новой процедуры анализа промышленных сурфактантов - тио- и дитиокислот.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработанные подходы могут быть использованы для оптимизации выбора методов исследований при идентификации органических соединений в анализе образцов различного происхождения. Предложенные схемы и алгоритмы интерпретации результатов апробированы в анализе реальных объектов, проводимом по типу «анализа пробы неизвестного состава» при выполнении различного рода экологических экспертиз и экспертиз состава различных продуктов и материалов (сточные и природные воды, промышленные газовые выбросы, илы систем водоочистки, фармпрепараты, продукты промышленного и полупромышленного синтеза).
Полученные результаты позволили принять ряд административных и технических решений и сформировать перечень мероприятий в области защиты окружающей среды (Новалипецкий металлургический комбинат, комбинат «Печенганикель», АО «Киришинефтеоргсинтсз», Приозерский ЦБК). В дальнейшем полученные данные могут быть использованы при выполнении аналитических исследований в различного рода экспертизах на основании которых будет возможно формирование объективных перечней приоритетных загрязнителей окружающей среды как для конкретных производств, так и для целых промышленных зон или районов.
1. Схема интерпретации результатов библиотечного поиска при использовании масс-спектромстричсских и ИК-спектроскопичсских баз данных для идентификации органических соединений в пробе неизвестного состава.
-
Сравнительная оценка возможностей комплекса ГХМС и ГХИКФС методов для анализа модельных и реальных объектов.
-
Формализованные показатели, позволяющие проводить оценку эффективности идентификации с помощью библиотечного поиска для соединений различных классов.
-
Обоснование принципов использования химических методов модификации соединений с «кислотными» функциональными группами для увеличения надежности их идентификации и (или) регистрации при анализе пробы неизвестного состава.
-
Результаты применения предложенных подходов в экспертизе различных реальных объектов, выполняемой по типу анализа пробы неизвестного состава.
АПРОБАЦИЯ. Основные результаты работы докладывались на международных симпозиумах «Хроматография и масс-спектрометрия п анализе объектов окружающей среды» (С.-Петербург, 1994), «Хроматографии и спектроскопия в анализе объектов икруж.-.ющеи среды и 'токсикологии» (С.-Петербург, 1996), на конференции «Диоксины: экологические проблемы и методы анализа» (Уфа, 1995), на симпозиуме «1AWQ Forest Industry Wastewaters» (Канада, Ванкувер, 1996) и конгрессе «ЭКВАТЭК-96» (Москва, 1У96).
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитированной литературы из 102 наименований и 3-х приложений. Работа изложена на 138 страницах, содержит 25 таблиц к 21 рисунок.
