ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Компьютерная идентификация из "Газохроматографическая идентификация загрязнений воздуха, воды и почвы" Идее использования ЭВМ для обработки хроматограмм по крайней мере 25-30 лет [27]. Она основана на использовании варианта многомерной хроматографии, когда извлеченную из загрязненного воздуха, воды или почвы смесь токсичных веществ хроматографируют на двух или нескольких колонках с НЖФ, значительно различающимися по полярности. Затем производится компьютерное отождествление хроматограмм (соотнесение величин удерживания пиков одних и тех же веществ на различных хроматограммах) и сравнение индексов удерживания искомых компонентов с индексами ЛОС, заложенными в библиотеку компьютера хроматографа [43]. [c.84] Использование многомерных (полинарных) хроматографических спектров для групповой идентификации органических соединений получило развитие в фундаментальных работах М.С.Вигдергауза с группой сотрудников [1,2,28]. Теперь этот метод широко применяют в хроматографической практике [29], в том числе и при анализе загрязненного воздуха, при определении качества воды и степени загрязнения почвы. [c.84] Персональный компьютер использовали в системе идентификации сложной смеси паров органических растворителей (32 компонента — ароматические углеводороды, спирты, кетоны, эфиры, хлоруглеводороды и нитросоединения) после одновременного хроматографирования пробы на двух насадочных колонках с полярными (Супелковакс 10 и 8Р-1000) и неполярными (8РВ-1 и 8Р-2100) НЖФ [32]. Компьютерная программа дает возможность надежной идентификации углеводородов С4 — в выхлопных газах бензиновых автомобильных двигателей [33]. Анализ осуществляли на капиллярных колонках — (25 м х 0,2 мм) с Ультра- 1 и (10 м х 0,32 мм) с ОВ- УАХ при прграммировании температуры от -40°С до 230°С и применении ПИД. [c.85] Примерно таким же образом (см. выше) можно идентифицировать ЛОС в воде [24, 48]. После извлечения их из воды, загрязненной нефтепродуктами, примеси анализировали одновременно на двух капиллярных колонках с НЖФ различной полярности (силиконы ОУ-101 и ОУ-225), каждая из которых снабжена ПИД и через систему клапанов поочередно соединяется с масс-спектрометром. Газохроматографические и масс-спектрометрические сигналы подаются в компьютер, который вычисляет относительные времена и индексы удерживания пиков. Второй компьютер методом библиотечного поиска (библиотека из 30000 масс-спектров органических соединений) находит наиболее вероятные масс-спектры, соответствующие целевым компонентам. Система испытана при анализе вод, загрязненных нефтепродуктами [24]. Аналогичные приемы идентификации ЛОС использовали при анализе бензольных экстрактов [48]. [c.85] ЛИ в работе [55] при исследовании почв и донных отложений, загрязненных промышленными отходами в различных регионах России. [c.86] Не менее эффективным оказалось сочетание величин удерживания (индексы Ковача) и селективного пламенно-фотометрического детектора при обнаружении в воздухе и почвах паров иприта и фосфорорганических ОБ (зарин, зоман, диметилфосфонат идр.) [56]. Во всех перечисленных случаях [54-56] информативность идентификации не ниже 85-95%. [c.86] Автоматический способ синхронизации хроматографических профилей 47 проб экстрактов воздушной пыли использовали в варианте газовой хроматографии [34] для определения качественного и количественного состава загрязнений. В этой работе был использован метод распознавания образцов, отделение матрицы и кластерный анализ. Пробы пыли извлекали из воздуха, экстрагировали в аппарате Сокслета метиленхлоридом и анализировали на колонке (30 м х 0,25 мм) с SPB (толщина пленки 0,25 мкм) при программировании температуры колонки и испарителя в интервале 100—300°С с ПИД. Результаты исследования использовали для оценки сезонных изменений содержаний ЛОС и получения исчерпывающей информации о степени загрязнения окружающей среды. [c.86] Важным применением многомерной хроматографии является идентификация и определение галогенуглеводородов [35]. Для практической реализации этой задачи предложен массив данных по индексам удерживания простейших галогенуглеводородов, в том числе озоноразрушающих и экологически безопасных хладонов [36]. Выявлено, что разность индексов на двух сорбентах (порапак Q и Силипор 600) в значительной степени зависит от числа атомов водорода в молекулах галогенсодержащих веществ, а также от характера и числа кратных связей в непредельных галогенсодержащих ЛОС. [c.86] Одна из компьютерно-хроматографических систем, предназначенных для идентификации и определения загрязнений воздуха и воды разработана в НПО Химавтоматика (Москва) [38]. Система включает отечественные газовые хроматографы серии Цвет-500 (модели 550, 560 и 570) с ПИД, персональным компьютером типа IBM P /AT 286 и набором насадочных колонок с различными по полярности НЖФ (апиезон L, полиэтиленгликоль 20М, силикон OV-210, цианэтоксипропан и др.). [c.86] Претенденты С мг/мЗ Индекс Ковача Погр. [c.87] На рис.П. 19 изображена реальная (но упрощенная) хроматограмма этой смеси на насадочных колонках с ПЭГ 20М и цианэтоксипропаном при 100°С. Стрелкой указано местоположение на хроматограмме толуола. На рис.П.20 отображена схема и результат функционально-групповой идентификации на трех колонках — с апиезоном Ь, ПЭГ 20М и трикрезилфосфатом — одного из компонентов исследуемой смеси. [c.87] Области классов ЛОС, представленные на экране дисплея, получены в результате соответствующей обработки банка данных системы ИНЛАН и обширной хроматографической литературы по величинам удерживания [2-6]. [c.87] Положение точки на номограмме индексов удерживания позволяет отнести неизвестное соединение к двум - трем классам химических соединений. Это говорит о невысокой надежности идентификации при анализе сложной смеси загрязнений различной природы, так как приходится выбирать из нескольких возможных вариантов, причем в работе [38] не указано, как определяется наиболее предпочтительный из вариантов. В более простых случаях (анализ однотипных соединений или смесей известного состава) ситема достаточно надежна и ее информативность может превышать 70%. [c.88] Аналогичная хроматографическая система, предусматривающая использование компьютерной идентификации, создана в Сибирском отделении РАН на базе скоростных полевых газовых хроматографов ЭХО [53]. Особенностью этой системы является применение поликапиллярных хроматографических колонок, позволяющих проводить анализ сложных смесей загрязнений в течение 10—20 с. Хроматографы оснащены различными детекторами (катарометр, ПИД, ФИД, АИД и ЭЗД), а хроматографическая информация обрабатывается с помощью компьютера, позволяющего осуществлять идентификацию загрязняющих веществ по базе данных (хроматографические характеристики удерживания на НЖФ различной полярности). [c.88] Главным недостатком таких систем, оснащенных универсальными детекторами (катарометр, ПИД, ФИД, АИД — аргоновый ионизационный детектор), является невысокая достоверность идентификации целевых компонентов (как и в хроматографической системе ИНЛАН, см. выше). Универсальные детекторы примерно одинаково реагируют на большинство летучих органических соединений (ЛОС) и неорганических газов. При этом возникают трудности отождествления хроматографических спектров, полученных на колонках с НЖФ различной полярности, и часто приходится искать целевые компоненты среди нескольких равновероятных вариантов, предлагаемых компьютером [58]. [c.89] Значительно повышается вероятность правильной идентификации, если использовать селективные (специфические) детекторы, например, ЭЗД (см. [c.89] Прекрасным примером использования переносного хроматографа ЭХО-IVI может служить обнаруясение взрывчатых веществ [53]. Оснащенный оригинальными поликапиллярными колонками с силиконом 0V-17 и ЭЗД, такой хроматограф дает возможность всего за 35 с получить хроматограмму изомерных ди- и тринитротолуолов, а через 2 мин на хроматограмме появляются пики гексогена и тетрила (рис. 11.24). [c.90] Надежность результатов идентификации ароматических нитросоединений (входящих в состав ВВ), основанной на компьютерной обработке величин удерживания целевых компонентов при наличии соответствующей базы данных в сочетании со специфическим сигналом ЭЗД к нитросоединениям, очень высока. Информативность (см. гл. I) такого способа идентификации достигает 100%, а предел обнаружения ВВ равен 0,001 ppb. [c.90] Помимо ВВ на хроматографах ЭХО можно успешно обнаруживать и надежно идентифицировать компоненты сложных смесей высокотоксичных хлор- и фосфорсодержащих пестицидов, хлорфенолов, галогенуглеводородов, ПАУ и ПАС. Эти портативные приборы в полевых условиях дают возможность быстро (в течение нескольких секунд) определить низкие содержания многих приоритетных загрязнений воздуха, воды и почвы, продуктов питания, кормов, сырья, отходов и выбросов промышленных производств [53, 58]. [c.91] Вернуться к основной статье