ХТА пестицидов. Химикотоксикологический анализ пестицидов
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
Методологический подход к проведению экспертизы на пестициды. (сопроводительные документы, определение круга анализируемых веществ, объекты анализа, изолирование, предварительный анализ, основное исследование, количественное определение). 1. Исследование на группу пестицидов проводится только по специальному заданию, если обстоятельства дела указывают на возможность отравления ядохимикатами (в отличие от «летучих», «металлических» ядов и лекарственных веществ). 2. Первый этап в проведении химико-токсикологического анализа – знакомство с сопроводительными документами: - данными судебно-медицинской экспертизы. Например, при отравлении кремнефторидами на вскрытии могут наблюдаться некроз миокарда, печени; при отравлении солями ртути – наблюдаются точечные кровоизлияния в почках – «сулемовая» почка. - клиническими данными. Например, уменьшение количества эритроцитов в крови может быть вызвано отравлением этилмеркурхлоридом, угнетение активности ацетилхолинэстеразы – фосфорорганическими пестицидами или севином. Такие признаки, как светобоязнь, шумобоязнь, судороги, косвенно могут указывать на отравление фосфорорганическими и хлорорганическими препаратами. Предварительный диагноз отравления, а, следовательно, и определение круга анализируемых веществ осуществляется на основании обстоятельств дела и клинических проявлений. 3. Объектами исследования могут быть почва, воздух, вода, растения, пищевые продукты растительного и животного происхождения, биологический материал (внутренние органы трупов, кровь, моча). В этих объектах пестициды находятся в небольших количествах, поэтому для обнаружения и количественного определения ядохимикаты необходимо выделить из объектов и сконцентрировать. 12 4. Изолирование: так как пестициды относятся к различным классам химических соединений, методы изолирования зависят от физико- химических свойств: - для неорганических пестицидов – минерализация; - для большинства органических пестицидов (фосфорорганических, хлорорганических, севина) – экстракция органическим растворителем (бензолом, гексаном, эфиром) - некоторые пестициды (этилмеркурхлорид, хлорофос) экстрагируют хлороформом из водных растворов с рН2 - гексахлорциклогексан, глифтор - изолируют перегонкой с водяным паром. 5. В извлечениях из различных объектов находятся небольшие количества пестицидов, поэтому для обнаружения и количественного определения используют чувствительные химические реакции и физико-химические методы. Состоит исследование из предварительного анализа, которому придается отрицательное судебно-химическое значение, и основного исследования. Предварительный анализ: Использование тонкослойной хроматографии. Техника - стандартная, системы растворителей – общие, важно запомнить реагенты-проявители, с помощью которых можно обнаружить ту или иную группу веществ: - на хлорорганические пестициды (ХОП) – аммиачный раствор нитрата серебра в ацетоне; - на фосфорорганические соединения (ФОС) – орто-толидин и пероксид водорода; - на севин – диазотированная сульфаниловая кислота; - на этилмеркурхлорид – обнаружение в виде дитизоната. Кроме хроматографии, возможно также применение реакций, позволяющих установить групповую принадлежность, либо исключить эти вещества при отрицательном результате. 13 Например, положительный результат в реакцииотщепления органически связанного хлорапозволяет предположить наличиехлорорганических пестицидов и хлорофоса, отрицательный результат - исключить их. Реакции, доказывающие наличиефосфорной кислоты, позволяют установить принадлежность пестицида к группефосфорорганических соединений. Установление серыпозволяет предположить наличиеметафоса, трихлорметафоса или карбофоса, так как они являются производными тиофосфорной кислоты. Важное значение в предварительном анализе играют биохимические испытания, например, холинэстеразная проба. Так как фосфорорганические соединения ингибируют холинэстеразу, при добавлении к крови пострадавшего ацетилхолина и индикатора, окраска последнего не изменится, так как не произойдет расщепления ацетилхолина до холина и уксусной кислоты. АХ+ фермент АХЭ холин + СН 3 СООН + БТС (бромтимоловый синий - индикатор) индикатор изменяет окраску с синей на желтую. Если в извлечении содержатся ФОС, то ФОС+ АХ + фермент АХЭ ФОС-АХЭ + АХ + БТС - индикатор не изменяет цвет Подтверждающие реакции: 1) Использование цветных реакций: гептахлор - с диэтиламином, гидроксидом калия, метанолом – зеленое окрашивание - с диэтаноламином, гидроксидом калия, метанолом – фиолетовое окрашивание карбофос - с реактивом Марки – оранжевое окрашивание - с диазотированной сульфаниловой кислотой – вишнево-красное окрашивание хлорофос - с резорцином и гидроксидом натрия – розовое окрашивание - с 2,4-динитрофенилгидразином – сине-фиолетовое окрашивание севин - с купробромидом натрия – красно-фиолетовое окрашивание 2) Использование реакций осаждения 14 Гексахлорциклогексан - отщепление органически связанного хлора и осаждение хлорид-иона нитратом серебра Карбофос - микрокристаллические реакции: с иодмонохлоридом, реактивом Драгендорфа, хлоридом ртути Для количественного определения пестицидов используют фотометрические методы, основанные на цветных реакциях, и газожидкостную хроматографию, позволяющую сочетать идентификацию и количественное определение. 15 ХИМИКО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕСТИЦИДОВ ГРУППЫ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДНЫХ (ГЕКСАХЛОРЦИКЛОГЕКСАН, ГЕПТАХЛОР) И ПРОИЗВОДНЫХ КАРБАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ (СЕВИН). Хлорорганические пестициды Гексахлорциклогексан (бензолгексахлорид, гаммексан, вермексан и др.) – 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан – принадлежит к галогенпроизводным ациклических углеводородов. ГХЦГ представляет собой смесь нескольких стереоизомеров. В чистом виде получено 8 изомеров этого вещества, из которых только -изомер обладает выраженными инсектицидными свойствами. Физические свойства. Гексахлорциклогексан - темновато-серое или светло-серое кристаллическое вещество с запахом плесени. Запах этого препарата обусловлен примесями пентахлорциклогексана и тетрахлорциклогексана. Очищенный гексахлорциклогексан не имеет запаха. В зависимости от соотношения количеств изомеров гексахлорциклогексана в смеси она плавится в интервале температур 90-309 0 С. ГХЦГ плохо растворяется в воде, парафиновых и циклопарафиновых углеводородах, хорошо – в спиртах, кетонах, эфирах. При повышенной температуре ГХЦГ возгоняется, при этом часть этого препарата разлагается с образованием трихлорбензола и хлороводорода, он хорошо сохраняется в почве. Cl Cl Cl Cl Cl Cl 16 Токсикологическое значение. ГХЦГ применяется в сельском хозяйстве в виде дустов, смачивающихся порошков, концентратов эмульсий, дымовых шашек и т.д. Его используют в качестве инсектицида для борьбы с вредителями зерновых культур, садов и лесных насаждений, с паразитами животных и т.д. ГХЦГ относится к токсичным соединениям кожно-резорбтивного действия. Обладает выраженными кумулятивными свойствами. Вызывает гиперемию кожи, отечность, появление пузырьков и пустул, раздражение конъюктивы глаз. ГХЦГ длительно задерживается в органах и тканях организма (особенно в жировой ткани), выделяется с мочой, калом, переходит в молоко кормящих женщин и т.д. В процессе метаболизма происходит дехлорирование с образованием пентахлорциклогексана. Изолирование гексахлорциклогексана из трупного материала. В круглодонную колбу вместимостью 500 мл вносят 100 г тщательно измельченного трупного материала (органы трупов, желудок и кишки с содержимым), прибавляют воду до получения кашицеобразной массы. Эту смесь подкисляют водным раствором щавелевой кислоты до явно выраженной кислой реакции (по лакмусу). Колбу присоединяют к аппарату для перегонки с водяным паром, затем устанавливают ее на кипящую водяную баню и производят перегонку ГХЦГ с водяным паром. В приемник собирают 300 мл дистиллята. В ходе перегонки ГХЦГ с водяным паром на внутренней стенке холодильника может появиться белый налет, а в дистилляте – твердые белые частицы. По окончании отгонки Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl H -Cl 17 холодильник отделяют от аппарата и промывают диэтиловым эфиром. Эфир, использованный для промывки, присоединяют к дистилляту. Дистиллят переносят в делительную воронку вместимостью 500 мл и три раза взбалтывают с новыми порциями эфира по 100 мл. Объединенные эфирные вытяжки вносят в другую такую же делительную воронку, прибавляют воду и взбалтывают. Водную фазу отбрасывают, а эфирный слой переносят в колбу и отгоняют эфир до небольшого объема. Остаток вносят в фарфоровую чашку и при комнатной температуре эфир выпаривают. Для изолирования ГХЦГ из крови - в пробирку с притертой пробкой вносят 2 мл цельной крови, 10 мл диэтилового эфира, смесь взбалтывают 15 мин и сливают эфирную вытяжку. Экстрагирование повторяют еще 2 раза с 10 мл эфира. Эфирные вытяжки сливают вместе, добавляют к ним 5 г безводного сульфата натрия и взбалтывают в течение 10 мин. Затем эфирную вытяжку отделяют, осторожно упаривают до небольшого остатка (около 1 мл). Для изолирования ГХЦГ из мочи - 20 мл мочи экстрагируют трижды эфиром по 20 мл. Далее экстракты обрабатывают безводным сульфатом натрия и после упаривания оставшуюся эфирную вытяжку используют для обнаружения и количественного определения ГХЦГ. Обнаружение ГХЦГ Предварительный анализ. Для обнаружения ГХЦГ используют реакции и методы, основанные на доказательстве органически связанного хлора. 1.Реакция отщепления хлора и его обнаружение. Сухой остаток сжигают в присутствии дихромата калия и серной кислоты. При взаимодействии выделяющегося хлора с йодидом кадмия образуется йод, который можно обнаружить по посинению крахмала, или по окраске хлороформного слоя в фиолетовый цвет. 18 Остаток + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 (катализ. Ag 2 SO 4 ) Cl 2 Cl 2 + CdI 2 I 2 + крахмал синий или + хлороформ фиолетовый Возможен и другой вариант проведения этой реакции: 5-10 мл раствора препарата вносят в колбу вместимостью 50 мл и прибавляют двукратный объем 10% спиртового раствора гидроксида калия. Колбу соединяют с воздушным холодильником, устанавливают ее на кипящую водяную баню и нагревают 1 час. Затем открывают пробку и продолжают нагревать до удаления основного количества жидкости. Оставшуюся жидкость охлаждают до комнатной температуры, подкисляют разбавленной азотной кислотой до кислой реакции (по универсальному индикатору), затем прибавляют раствор нитрата серебра. При этом выпадает белый осадок, растворимый в водном растворе аммиака. Обнаружение ГХЦГ методом хроматографии в тонком слое сорбента. На линию старта на хроматографической пластинке наносят несколько капель исследуемой жидкости. Пятно подсушивают на воздухе, затем пластинку помещают в камеру для хроматографирования, на дно которой налит слой н- гексана. Пластинку оставляют в камере для хроматографирования до тех пор, пока жидкость не поднимется на 10 см выше линии старта. Затем пластинку вынимают из камеры, подсушивают на воздухе, обрабатывают водно- ацетоновым раствором аммиаката серебра. После этого пластинку в течение 10- 15 мин облучают УФ- светом. Источник облучения должен находиться на расстоянии 20 см от пластинки. При наличии ГХЦГ в исследуемой пробе пятна на пластинке приобретают серовато-черную окраску. AgNO 3 +2NH 4 OH = Ag(NH 3 ) 2 NO 3 + H 2 O УФ-свет + ХОП Ag + NH 4 NO 3 + Cl 2 черные пятна на белом фоне Оба варианта предварительных испытаний имеют отрицательное судебно- химическое значение. 19 Основное исследование. Реакции дехлорирования ГХЦГ и последующего нитрования образовавшегося бензола. 1. При нагревании со спиртовым раствором щелочи. Часть остатка из чашки помещают в колбу с обратным холодильником, добавляют двукратный объем 10% спиртового раствора гидроксида калия и нагревают в течение часа на водяной бане. При кипячении со спиртовой щелочью ГХЦГ отщепляет 3 и более атомов хлора. Затем упаривают эту смесь до 1/3 объема, подкисляют азотной кислотой и прибавляют раствор нитрата серебра. При этом выпадает белый осадок хлорида серебра. NaCI + AgNО 3 → AgCI ↓ + NaNО 3 Полученный осадок отфильтровывают, фильтрат упаривают до небольшого объема, добавляют к нему 0,1 г нитрата натрия и 2 мл концентрированной серной кислоты. Смесь нагревают на песчаной бане в течение 10 мин при температуре 125-130°С. После охлаждения смесь экстрагируют в делительной воронке диэтиловым эфиром. Эфир осторожно выпаривают. Остаток растворяют в 0,5 мл ацетона и добавляют 2 мл 10% спиртового раствора гидроксида калия – появляется красно-фиолетовая или розовая окраска. 2. При взаимодействии с металлическим натрием в присутствии спирта образуются хлорид натрия, обнаруживаемый с нитратом серебра (осадок в 2 раза больше, чем в первом случае), и бензол, который нитруется при действии нитрата натрия и концентрированной серной кислоты, от прибавления 20 гидроксида калия и ацетона появляется фиолетовая окраска. Химизм этой реакции аналогичен химизму реакции Витали-Морена на атропин. 3. Реакция с янтарной кислотой и сульфатом железа(Ш). К части сухого остатка из чашки добавляют несколько кристалликов янтарной или фталевой кислоты. Отверстие пробирки закрывают фильтровальной бумагой, смоченной 0,1% раствором сульфата железа(Ш). Пробирку погружают в глицериновую баню, нагретую до 200°С, и температуру бани постепенно повышают до 230°С. При наличии ГХЦГ в пробе на бумаге появляется синее пятно. Количественное определение. 1. Аргентометрия после отщепления органически связанного хлора. 2. Фотоколориметрия по продуктам нитрования бензола. 3. Газожидкостная хроматография. Cl Cl Cl Cl Cl Cl C2H5OH AgNO3 AgCl Na мет. +6 HCl V в 2раза больше HNO3 H2SO4 NO2 NO2 CH3 C O CH3 C2H5OH KOH CH3 O C CH NO2 N O O K красно-фиолетовое 21 Гептахлор (везикол 104, гептазол, гептанал и др.) - 1,4,5,6,7,8,8-гептахлор-4,7-эндометилен тетрагидроинден. Принадлежит к ядохимикатам группы полихлорциклодиена. Физические свойства. Представляет собой белое кристаллическое вещество (т.пл. 95-96 0 С) со слабым камфорным запахом. Практически не растворим в воде, растворяется в этиловом спирте, лучше – в керосине, ароматических углеводородах, галогенпроизводных углеводородов и в некоторых других органических растворителях. Технический препарат представляет собой воскообразную массу (т.пл. 46-74 0 С), в которой содержится 67-72% гептахлора. В качестве примесей в техническом препарате могут быть хлориндан, нонахлор, октахлор и др. Токсикологическое значение. Гептахлор выпускается в виде 25% концентрата эмульсии, которую применяют в качестве инсектида для обработки семян некоторых сельскохозяйственных культур. Гептахлор высокотоксичен. Обладает выраженным кожно-резорбтивным действием, имеет кумулятивные свойства. При попадании в организм через пищевой канал в крови он окисляются до эпоксигептахлора, который более токсичен, чем сам гептахлор. CCl2 Cl Cl Cl Cl Cl 22 глюкуронид Гептахлор и эпоксигептахлор накапливаются в тканях организма. В почве эти вещества сохраняются в течение нескольких лет. Наличие остаточных количеств гептахлора в пищевых продуктах не допускается. Изолирование гептахлора из биологического материала. 25 г измельченного биологического материала вносят в колбу, прибавляют воду до получения кашицеобразной массы. К этой кашицеобразной массе прибавляют 40 мл н-гексана, взбалтывают, затем смесь оставляют на 30 мин при периодическом взбалтывании содержимого колбы. После этого с биологического материала сливают слой органического растворителя, а биологический материал еще раз настаивают с н-гексаном, как указано выше. Гексановые вытяжки соединяют и переносят в делительную воронку, в которую прибавляют 10 мл насыщенного раствора сульфата натрия в 20% растворе серной кислоты, и взбалтывают. Затем отделяют слой н-гексана, который еще несколько раз взбалтывают с насыщенным раствором сульфата натрия в 20% растворе серной кислоты (до получения бесцветной водной фазы). Очищенные таким образом н-гексановые вытяжки взбалтывают с сухим безводным сульфатом натрия, затем их сливают с сульфата натрия. Полученные гексановые CCl2 Cl Cl Cl Cl O Cl Cl Cl Cl CCl2 O Cl Cl Cl CCl2 Cl Cl Cl Cl OH OH O 23 вытяжки выпаривают досуха. Сухие остатки используют для обнаружения гептахлора. Изолирование гептахлора из мочи. В делительную воронку вносят 20 мл мочи и 20 мл диэтилового эфира. Смесь взбалтывают 15 мин. Эфирную вытяжку отделяют, мочу еще два раза взбалтывают с диэтиловым эфиром (порциями по 20 мл). Эфирные вытяжки соединяют, прибавляют к ним 10 г безводного сульфата натрия и взбалтывают, затем сливают эфирную вытяжку, которую выпаривают досуха. Сухие остатки используют для обнаружения гепатахлора. |