Полициклические ароматические углеводороды в окружающей среде Прибайкалья

• Автор: Маринайте, Ирина Иозовна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Глава 1. ПАУ - свойства, источники, обнаруженные уровни концентраций

в объектах окружающей среды и превращения в атмосфере

Глава 2. Методы и объекты исследования

2.1 Краткий обзор методов определения ПАУ

2.2 Методики определения ПАУ в объектах окружающей среды

2.3 Оптимизация условий разделения ПАУ методом ВЭЖХ на коротких колонках с обрашенно-фазовым сорбентом

2.4 Объекты исследования

Глава 3. Характеристика источников ПАУ и климатических условий Прибайкалья

Глава 4. Приоритетные ПАУ в приземном аэрозоле Прибайкалья

Глава 5. ПАУ в снежном покрове

5.1 ПАУ в снежном покрове промышленных центров (г. Иркутск,

г. Шелехов)
5.2 ПАУ в снежном покрове Прибайкалья
5.3 Сравнительная оценка загрязнения снежного покрова и аэрозоля ПАУ
5.4 Идентификация источников по соотношению концентраций индивидуальных ПАУ
Глава 6. ПАУ в воде оз. Байкал и притоков его южного побережья
Выводы
Литература
Приложение
Приложение

Среди органических веществ, загрязняющих атмосферу, почвы и природные воды, особое место занимают полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Эти соединения - супер-экотоксиканты 1-го класса опасности, поскольку многие из них обладают мутагенными и канцерогенными свойствами. Систематических исследований загрязнения объектов окружающей среды Прибайкалья и акватории оз. Байкал полициклическими ароматическими углеводородами ранее не проводилось, несмотря на наличие мощных источников соединений этого класса: заводы по производству алюминия, предприятия нефтяной и химической промышленности, крупные ТЭЦ. К интенсивным источникам загрязнения приземного слоя атмосферы отнесены и выбросы котельных мощностью до 1 МВт, домовых печей в промышленных и административных центрах и прибрежных поселках Прибайкалья (Филиппов и др., 2000). Существенный вклад в загрязнение атмосферы Восточной Сибири вносят лесные пожары.
В атмосфере ПАУ преимущественно сорбированы на твердых частицах аэрозоля. Размеры частиц в значительной степени определяют дальнейшее их поведение, осаждение из атмосферного воздуха и перенос воздушными массами в направлении преобладающих ветров. Выпадение ПАУ при сухом осаждении с атмосферными осадками приводит к их накоплению в почвах и поверхностных водах. В зимнее время года происходит аккумуляция этих веществ в снежном покрове, который является удобной природной матрицей для исследования уровня загрязнения приземного слоя атмосферы и установления путей переноса ПАУ от их источников.
Из сотен ПАУ, обнаруженных в объектах окружающей среды, в список приоритетных включены 16 соединений: нафталин, аценафтилен, аценафтен, флуорен, фенантрен, антрацен, флуорантен, пирен, бенз(а)антрацен, хризен, бенз(Ь)флуорантен, бенз(к)флуорантен, бенз(а)пирен, дибенз(а,Ь)антрацен, 6eH3(g,h,i)nepmieH, индено( 1,2,3-с,с!)пирен (Keith, 1979).
Определение ПАУ в природных объектах относится к числу сложных аналитических задач, и для ее решения применяются современные методы анализа:

хромато-масс-спектрометрия (ГХ-МС) и высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Высокоэффективная жидкостная хроматография, использующая короткие колонки малого диаметра, в значительной степени отвечает требованиям серийного анализа благодаря, ее экспрессности и экономичности. Разработка и аттестация методик определения ПАУ в различных объектах окружающей среды, оценка уровня их загрязнения ПАУ имеют актуальное значение для Прибайкалья, где расположены мощные источники соединений этого класса поллютантов. Это требует создания современной системы мониторинга, тем более что Байкал включен в список “Участков мирового наследия” (ЮНЕСКО, 1996 г.).
Цель работы заключалась в разработке методик определения ПАУ в объектах окружающей среды, отвечающих требованиям серийного анализа, и проведении мониторинга снежного покрова, аэрозоля, вод оз. Байкал и притоков его южного побережья для оценки уровня их загрязнения.
Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:
- разработать унифицированные методики количественного определения приоритетных ПАУ на основе метода ВЭЖХ с короткими колонками малого диаметра с относительной погрешностью <10 %;
- определить уровни концентраций ПАУ в аэрозоле, снежном покрове, поверхностных и глубинных водах оз. Байкал и притоков его южного побережья в различных временных интервалах (суточных, сезонных, межгодовых) в зависимости от физико-географических и климатических условий региона.
В работе анализируются результаты оригинальных исследований автора на территории Прибайкалья, акватории оз. Байкал и притоков его южного побережья, проведенные в период с 1995 г.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработаны и апробированы методики определения ПАУ с применением метода ВЭЖХ на коротких колонках малого диаметра для анализа объектов окружающей среды;

с,б)пирена. В оптимальных условиях пики трудно разделяемых изомерных пар ПАУ (бенз(а)антрацен - хризен, бенз(Ь)флуорантен - бенз(к)флуорантен, бенз-(g,h,i)ncpnncH - индено(1,2,3-с,с1)пирен) характеризуются разрешением (R,,,+i) не менее, чем 1.2 при эффективности колонки 4000 т.т.; для остальных пиков ПАУ RM+, > 2.2.
Для мономерного сорбента Nucleosil 100-5 Cl8 и полимерного Nucleosil 100-5 Cl8 АВ отмечено уменьшение селективности разделения ПАУ. На сорбенте Nucleosil 100-5 С18 АВ не удается достичь разделения бенз(а)антрацена и хризена (Rljl+i < 0.66), а на сорбенте Nucleosil 100-5 С18 не делятся 4 изомерные пары соединений ацетонафтен - флуорен, бенз(а)антрацен - хризен, бенз(Ь)-флуоран-тен - бенз(к)флуорантен, бенз(§,Ь,і)псрилсн - индено(1,2,3-с,б)пирен (рис. 2.5 б-в).
Предложенные в данной работе условия хроматографического разделения позволяют анализировать ПАУ без предварительного отделения сопутствующих компонентов, но требуют замены неполярного экстрагента (гексана) на метанол или ацетонитрил.
Элюенты: А - МеОН : НгО = 65 : 35 ;
Б - MeCN : НгО = 85 : 15.
Градиент Б: 0% - 0-3 мин, от 0 до 100% за 15 мин, 100% -3 мин;
Скорость потока: 0.2 мл/мин;
Температура: 45°С;
Объем пробы: 10 мкл;
Детектор: УФ, 250 нм.
1 - нафталин, 2 - ацетонафтилен, 3 - ацетонафтен, 4 - флуорен, 5 - фенантрен, 6 - антрацен, 7 - флуорантен, 8 - пирен, 9 - бенз-(а)антрацен, 10 - хризен, 11 - бенз(Ь)флуо-рантен, 12 - бенз(к)флуорантен, 13- бенз-(а)пирен, 14 - дибеиз(а,1і)антрацен, 15 -6ein(g,h,i)nepi[jieH, 16- индено( 1,2,3-c,d)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 пирен, 77-бис-(2-этилгексил)фталат.
Время, мин
Рис. 2.5. Хроматограммы 16 приоритетных ПАУ на колонках с ОФ сорбентами: а - Nucleosil 100-5 CI8 РАН, б - Nucleosil 100-5 С18 АВ, в - Nucleosil 100-5 С18.