Помощь студентам в учебе
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОФУРАНА В ОВОЩАХ НА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ХЕЛАТСОДЕРЖАЩИМИ СОРБЕНТАМИ ЭЛЕКТРОДАХ
|
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Карбаматные пестициды. Классификация и применение 11
1.2 Физико-химические свойства карбофурана 14
1.3 Токсичность и механизм действия карбофурана 16
1.4 Методы извлечения карбофурана 20
1.5 Методы качественного и количественного определения карбофурана 22
1.5.1 Хроматографические методы 23
1.5.2 Спектроскопические методы 25
1.5.3 Электрохимические методы 27
1.5.3.1 Углеродсодержащие модификаторы для электрохимического
определения карбофурана 27
1.5.3.2 Биосенсоры для электрохимического определения карбофурана 35
ГЛАВА 2 Экспериментальная часть 42
2.1 Оборудование, электроды 42
2.2 Реактивы, химическая посуда, приготовление растворов 44
2.3 Изготовление модифицированных углеродсодержащих электродов 47
2.4 Вольтамперометрическое определение карбофурана с использованием
УЧ/БеХС/УСЭ 48
2.5 Вольтамперометрическое определение карбофурана с использованием
УЧ/МХС/УСЭ 49
2.6 Пробоподготовка овощей 50
2.7 Статистическая обработка данных 50
ГЛАВА 3 Разработка модифицированных электродов с включением
хелатсодержащих сорбентов для определения карбофурана 52
3.1 Характеристика модифицированных углеродсодержащих электродов
различными физико-химическими методами 52
3.1.1 Морфология поверхности 52
3.1.2 Электрохимическая характеристика УЧ/БеХС/УСЭ и УЧ/Ы1ХС/УСЭ.... 55
3.2 Исследование электрохимических свойств карбофурана на УЧ/БеХС/УСЭ и УЧ/МХС/УСЭ 58
3.2.1 Получение электроактивной формы карбофурана для
вольтамперометрического определения 58
3.2.2 Электрохимическое поведение карбофурана на УЧ/БеХС/УСЭ и
УЧ/Ы1ХС/УСЭ 59
3.2.3 Подбор рабочих условий вольтамперометрического определения
карбофурана на УЧ/БеХС/УСЭ и УЧ/МХС/УСЭ 63
3.2.4 Аналитические характеристики УЧ/БеХС/УСЭ и УЧ/Ы1ХС/УСЭ 66
Глава 4. Расчет некоторых электрохимических параметров окисления карбофурана на УЧЖ1ХС/УСЭ 68
Глава 5. Разработка методики количественного определения карбофурана в овощах на УЧ/МХС/УСЭ 75
5.1 Влияние компонентов матрицы на аналитический сигнал 75
5.2 Оценка адекватности модели процесса 78
5.3 Исследование мешающего влияния компонентов реальных объектов 81
5.4 Вольтамперометрическая методика определения карбофурана на
УЧ/МХС/УСЭ в семенах горчицы и свекле сахарной 82
5.5 Сравнительный анализ разработанной вольтамперометрической методики
определения карбофурана в семенах горчицы и свекле сахарной с методом ВЭЖХ-УФ 83
5.6 Метрологические характеристики вольтамперометрической методики определения карбофурана на УЧ/МХС/УСЭ в семенах горчицы и свекле сахарной 86
5.6.1 Показатели качества вольтамперометрической методики определения
карбофурана в овощах 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 91
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 94
Приложение 1. Расчет метрологических характеристик для методики по определению карбофурана в овощах 110
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Карбаматные пестициды. Классификация и применение 11
1.2 Физико-химические свойства карбофурана 14
1.3 Токсичность и механизм действия карбофурана 16
1.4 Методы извлечения карбофурана 20
1.5 Методы качественного и количественного определения карбофурана 22
1.5.1 Хроматографические методы 23
1.5.2 Спектроскопические методы 25
1.5.3 Электрохимические методы 27
1.5.3.1 Углеродсодержащие модификаторы для электрохимического
определения карбофурана 27
1.5.3.2 Биосенсоры для электрохимического определения карбофурана 35
ГЛАВА 2 Экспериментальная часть 42
2.1 Оборудование, электроды 42
2.2 Реактивы, химическая посуда, приготовление растворов 44
2.3 Изготовление модифицированных углеродсодержащих электродов 47
2.4 Вольтамперометрическое определение карбофурана с использованием
УЧ/БеХС/УСЭ 48
2.5 Вольтамперометрическое определение карбофурана с использованием
УЧ/МХС/УСЭ 49
2.6 Пробоподготовка овощей 50
2.7 Статистическая обработка данных 50
ГЛАВА 3 Разработка модифицированных электродов с включением
хелатсодержащих сорбентов для определения карбофурана 52
3.1 Характеристика модифицированных углеродсодержащих электродов
различными физико-химическими методами 52
3.1.1 Морфология поверхности 52
3.1.2 Электрохимическая характеристика УЧ/БеХС/УСЭ и УЧ/Ы1ХС/УСЭ.... 55
3.2 Исследование электрохимических свойств карбофурана на УЧ/БеХС/УСЭ и УЧ/МХС/УСЭ 58
3.2.1 Получение электроактивной формы карбофурана для
вольтамперометрического определения 58
3.2.2 Электрохимическое поведение карбофурана на УЧ/БеХС/УСЭ и
УЧ/Ы1ХС/УСЭ 59
3.2.3 Подбор рабочих условий вольтамперометрического определения
карбофурана на УЧ/БеХС/УСЭ и УЧ/МХС/УСЭ 63
3.2.4 Аналитические характеристики УЧ/БеХС/УСЭ и УЧ/Ы1ХС/УСЭ 66
Глава 4. Расчет некоторых электрохимических параметров окисления карбофурана на УЧЖ1ХС/УСЭ 68
Глава 5. Разработка методики количественного определения карбофурана в овощах на УЧ/МХС/УСЭ 75
5.1 Влияние компонентов матрицы на аналитический сигнал 75
5.2 Оценка адекватности модели процесса 78
5.3 Исследование мешающего влияния компонентов реальных объектов 81
5.4 Вольтамперометрическая методика определения карбофурана на
УЧ/МХС/УСЭ в семенах горчицы и свекле сахарной 82
5.5 Сравнительный анализ разработанной вольтамперометрической методики
определения карбофурана в семенах горчицы и свекле сахарной с методом ВЭЖХ-УФ 83
5.6 Метрологические характеристики вольтамперометрической методики определения карбофурана на УЧ/МХС/УСЭ в семенах горчицы и свекле сахарной 86
5.6.1 Показатели качества вольтамперометрической методики определения
карбофурана в овощах 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 91
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 94
Приложение 1. Расчет метрологических характеристик для методики по определению карбофурана в овощах 110
Актуальность работы. Отравление людей пестицидами уже долгое время рассматривается как масштабная проблема общественного здравоохранения. Ежегодно около 11000 случаев отравлений пестицидами из 385 миллионов являются смертельными. По последней оценке непреднамеренных острых отравлений пестицидами, наибольшее число случаев приходится на Южную Азию, за которой следуют Юго-Восточная Азия и Восточная Африка. Тем не менее, применение пестицидов позволяет предотвратить масштабные потери урожая, и поэтому пестициды будут продолжать играть свою роль в сельском хозяйстве, особенно при демографическом росте. На данный момент одной из главных задач, которую ставит перед собой Всемирная Организация Здравоохранения, при невозможности отказа от пестицидов, является оценка риска для здоровья человека, как в результате непосредственного воздействия пестицидов, так и в результате наличия пестицидов в остаточных концентрациях в сельскохозяйственных продуктах.
Карбофуран (КБФ) является инсектицидом и считается одним из самых опасных пестицидов (I класс опасности). КБФ применяется, в основном, для обработки семян сахарной и кормовой свеклы, рапса, горчицы и риса в целях защиты от насекомых. При попадании КБФ в организм человека повышается уровень ацетилхолина за счет обратного карбамилирования ацетилхолинэстеразы и как следствие могут развиться нарушения нервной и эндокринной систем, а также увеличение ацетилхолина может привести к образованию окислительного стресса в эритроцитах. КБФ может быть обнаружен с помощью иммунохроматографического анализа, высокоэффективной жидкостной
хроматографии и газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием. Такие инструментальные методы имеют свои недостатки: они требуют больших затрат времени, дорогого оборудования и большого количества реактивов, а также сложной подготовки образца. В то же время электрохимические методы анализа, напротив, являются экспрессными, весьма чувствительными и портативными с концепцией как «белой» [1], так и «зеленой» [2] аналитической химии.
В последнее время внимание исследователей уделяется двум направлениям по определению КБФ электрохимическими методами анализа - создание биосенсоров с включением ферментов, антител, аптамеров в качестве элементов распознавания и разработка электрохимических сенсоров, основанных на модификации поверхности углеродсодержащих электродов углеродными наноматериалами (графен и его производные, углеродные нанотрубки, фуллерен), наночастицами металлов и т.д. Тем не менее, низкая термическая и химическая стабильность биологических компонентов, сложная иммобилизация на поверхности твердого сенсора, и высокая стоимость являются основными недостатками биосенсоров. В связи с развитием нанотехнологии все больше работ исследователей основаны на модификации углеродсодержащих электродов различными материалами, такими как оксиды, сульфиды и наночастицы металлов и углеродными материалами. Более интересным представляется их синергетический эффект при совместном использовании, при котором повышается воспроизводимость, стабильность и селективность сенсоров. Но, к сожалению, при всех положительных результатах, такие сенсоры, в основном, получают трудоемкими методами, что занимает много времени и ресурсов.
Следовательно, данное исследование направлено на создание новых модифицированных углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами электродов для количественного определения КБФ в овощах методом вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала. Разработанные модификаторы углеродсодержащих электродов открывают возможности безотходного использования сорбента колонки в рамках утилизации материалов и удешевляют электродный модификатор по сравнению с использованием наночастиц металлов и их оксидов.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является создание новых модифицированных углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами углеродсодержащих электродов с последующей разработкой вольтамперометрической методики для определения КБФ в овощах.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
- Исследовать влияние природы и состава модификаторов углеродсодержащих электродов на основе углеродных чернил и хелатсодержащих сорбентов на токи электроокисления-восстановления КБФ и провести характеристику морфологии поверхностей модифицированных электродов;
- Осуществить подбор рабочих условий получения электроактивной формы КБФ и его вольтамперометрического определения на модифицированных углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами углеродсодержащих электродах и оценить характеристики двух разработанных модифицированных электродов для дальнейшей разработки вольтамперометрической методики определения КБФ в овощах;
- Исследовать некоторые физико-химические параметры
электроокисления/восстановления КБФ-фенола на модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом углеродсодержащем электроде;
- Разработать методику количественного определения КБФ на модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом углеродсодержащем электроде в овощах и провести оценку основных метрологических характеристик разработанной методики.
Научная новизна работы.
1. Впервые разработаны и охарактеризованы новые модифицированные углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами углеродсодержащие электроды для чувствительного вольтамперометрического определения КБФ в овощах.
2. Впервые подобраны рабочие условия щелочного гидролиза с целью
получения электроактивной формы КБФ и изучены его окислительновосстановительные свойства на модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом (NiXC) углеродсодержащем электроде.
3. Впервые разработана вольтамперометрическая методика определения КБФ в овощах с использованием модифицированного углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом (МХС) углеродсодержащего электрода,
отличающаяся простотой изготовления модификатора и широтой диапазона определяемых содержаний КБФ.
Теоретическая и практическая значимость. Разработаны новые модифицированные углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами углеродсодержащие электроды и вольтамперометрическая методика определения КБФ в овощах. Практическая значимость работы заключается в применении разработанной методики для определения КБФ в сельскохозяйственной продукции и возможной интеграции данного подхода в аналитические лаборатории контроля качества сельскохозяйственной продукции и продуктов питания. Разработанная методика является более дешевой перед существующими аналогами, не требует наличия сложного и дорогостоящего оборудования.
Личный вклад автора. Заключается в сборе, анализе и переработке литературных данных по разработанным электрохимическим методикам определения КБФ в природных объектах, непосредственное выполнение экспериментальной части исследовательской работы, а также в публикации полученных результатов в виде тезисов и статей.
Положения, выносимые на защиту.
1. Результаты разработки и исследования физико-химических свойств
новых модифицированных углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами (БеХС, МХС) углеродсодержащих электродов для
вольтамперометрического определения КБФ.
2. Физико-химические параметры реакции электроокисления- восстановления КБФ на модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом (МХС) углеродсодержащем электроде.
3. Вольтамперометрическая методика определения КБФ на
модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом (NiXC) углеродсодержащем электроде в овощах, отличающаяся простотой изготовления модификатора углеродсодержащего электрода и широтой диапазона определяемых содержаний КБФ.
Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты исследовательской работы докладывались и обсуждались на XI Всероссийской научной конференции и школы «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (Новосибирск, 2021), 12th International Conference on Instrumental Methods of Analysis, IMA-2021 (Thessaloniki, Greece, 2021), Всероссийском симпозиуме и школе-конференции молодых ученых «Физико-химические методы в междисциплинарных экологических исследованиях» (Севастополь, 2021), XXII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера «Химия и химическая технология в XXI» (Томск, 2021), ХХУ Всероссийской конференции молодых учёных-химиков (Нижний Новгород, 2022), XXIII Международной научнопрактической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера «Химия и химическая технология в XXI» (Томск, 2022), IV Съезде аналитиков России (Москва, 2022), VI Международной научно-практической конференции «Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов», MOSM2021 (Екатеринбург, 2022), XXIV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера «Химия и химическая технология в XXI» (Томск, 2023).
Публикации. Результаты проведенных исследований отражены в 13 печатных работах, из которых 3 статьи в научных журналах, которые индексируются базами Web of Science и Scopus, 9 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях и 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 118 страницах машинописного текста и включает 30 рисунков, 16 таблиц и список литературы, состоящий из 120 источников.
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю к.х.н., доценту ОХИ ИШПР ТПУ Дорожко Е.В. за всестороннюю поддержку, помощь, полученные знания, ценные советы и наставления в подготовке диссертации. Автор выражает особую благодарность д.х.н., профессору ОХИ ИТТТПР ТПУ Коротковой Е.И. за всестороннюю помощь и поддержку в выполнении работ. Автор также признателен д.х.н., профессору ОХИ ИШПР Гавриленко М.А. за предоставленные хелатсодержащие сорбенты и к.ф.-м.н., научному сотруднику ИФПМ СО РАН Семину В.О. за помощь в выполнении работ по исследованию морфологии поверхностей. Автор сердечно благодарит всех соавторов работ, вошедших в диссертацию, а также своих коллег за поддержку и мотивацию.
Карбофуран (КБФ) является инсектицидом и считается одним из самых опасных пестицидов (I класс опасности). КБФ применяется, в основном, для обработки семян сахарной и кормовой свеклы, рапса, горчицы и риса в целях защиты от насекомых. При попадании КБФ в организм человека повышается уровень ацетилхолина за счет обратного карбамилирования ацетилхолинэстеразы и как следствие могут развиться нарушения нервной и эндокринной систем, а также увеличение ацетилхолина может привести к образованию окислительного стресса в эритроцитах. КБФ может быть обнаружен с помощью иммунохроматографического анализа, высокоэффективной жидкостной
хроматографии и газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием. Такие инструментальные методы имеют свои недостатки: они требуют больших затрат времени, дорогого оборудования и большого количества реактивов, а также сложной подготовки образца. В то же время электрохимические методы анализа, напротив, являются экспрессными, весьма чувствительными и портативными с концепцией как «белой» [1], так и «зеленой» [2] аналитической химии.
В последнее время внимание исследователей уделяется двум направлениям по определению КБФ электрохимическими методами анализа - создание биосенсоров с включением ферментов, антител, аптамеров в качестве элементов распознавания и разработка электрохимических сенсоров, основанных на модификации поверхности углеродсодержащих электродов углеродными наноматериалами (графен и его производные, углеродные нанотрубки, фуллерен), наночастицами металлов и т.д. Тем не менее, низкая термическая и химическая стабильность биологических компонентов, сложная иммобилизация на поверхности твердого сенсора, и высокая стоимость являются основными недостатками биосенсоров. В связи с развитием нанотехнологии все больше работ исследователей основаны на модификации углеродсодержащих электродов различными материалами, такими как оксиды, сульфиды и наночастицы металлов и углеродными материалами. Более интересным представляется их синергетический эффект при совместном использовании, при котором повышается воспроизводимость, стабильность и селективность сенсоров. Но, к сожалению, при всех положительных результатах, такие сенсоры, в основном, получают трудоемкими методами, что занимает много времени и ресурсов.
Следовательно, данное исследование направлено на создание новых модифицированных углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами электродов для количественного определения КБФ в овощах методом вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала. Разработанные модификаторы углеродсодержащих электродов открывают возможности безотходного использования сорбента колонки в рамках утилизации материалов и удешевляют электродный модификатор по сравнению с использованием наночастиц металлов и их оксидов.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является создание новых модифицированных углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами углеродсодержащих электродов с последующей разработкой вольтамперометрической методики для определения КБФ в овощах.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
- Исследовать влияние природы и состава модификаторов углеродсодержащих электродов на основе углеродных чернил и хелатсодержащих сорбентов на токи электроокисления-восстановления КБФ и провести характеристику морфологии поверхностей модифицированных электродов;
- Осуществить подбор рабочих условий получения электроактивной формы КБФ и его вольтамперометрического определения на модифицированных углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами углеродсодержащих электродах и оценить характеристики двух разработанных модифицированных электродов для дальнейшей разработки вольтамперометрической методики определения КБФ в овощах;
- Исследовать некоторые физико-химические параметры
электроокисления/восстановления КБФ-фенола на модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом углеродсодержащем электроде;
- Разработать методику количественного определения КБФ на модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом углеродсодержащем электроде в овощах и провести оценку основных метрологических характеристик разработанной методики.
Научная новизна работы.
1. Впервые разработаны и охарактеризованы новые модифицированные углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами углеродсодержащие электроды для чувствительного вольтамперометрического определения КБФ в овощах.
2. Впервые подобраны рабочие условия щелочного гидролиза с целью
получения электроактивной формы КБФ и изучены его окислительновосстановительные свойства на модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом (NiXC) углеродсодержащем электроде.
3. Впервые разработана вольтамперометрическая методика определения КБФ в овощах с использованием модифицированного углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом (МХС) углеродсодержащего электрода,
отличающаяся простотой изготовления модификатора и широтой диапазона определяемых содержаний КБФ.
Теоретическая и практическая значимость. Разработаны новые модифицированные углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами углеродсодержащие электроды и вольтамперометрическая методика определения КБФ в овощах. Практическая значимость работы заключается в применении разработанной методики для определения КБФ в сельскохозяйственной продукции и возможной интеграции данного подхода в аналитические лаборатории контроля качества сельскохозяйственной продукции и продуктов питания. Разработанная методика является более дешевой перед существующими аналогами, не требует наличия сложного и дорогостоящего оборудования.
Личный вклад автора. Заключается в сборе, анализе и переработке литературных данных по разработанным электрохимическим методикам определения КБФ в природных объектах, непосредственное выполнение экспериментальной части исследовательской работы, а также в публикации полученных результатов в виде тезисов и статей.
Положения, выносимые на защиту.
1. Результаты разработки и исследования физико-химических свойств
новых модифицированных углеродными чернилами и хелатсодержащими сорбентами (БеХС, МХС) углеродсодержащих электродов для
вольтамперометрического определения КБФ.
2. Физико-химические параметры реакции электроокисления- восстановления КБФ на модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом (МХС) углеродсодержащем электроде.
3. Вольтамперометрическая методика определения КБФ на
модифицированном углеродными чернилами и хелатсодержащим сорбентом (NiXC) углеродсодержащем электроде в овощах, отличающаяся простотой изготовления модификатора углеродсодержащего электрода и широтой диапазона определяемых содержаний КБФ.
Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты исследовательской работы докладывались и обсуждались на XI Всероссийской научной конференции и школы «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (Новосибирск, 2021), 12th International Conference on Instrumental Methods of Analysis, IMA-2021 (Thessaloniki, Greece, 2021), Всероссийском симпозиуме и школе-конференции молодых ученых «Физико-химические методы в междисциплинарных экологических исследованиях» (Севастополь, 2021), XXII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера «Химия и химическая технология в XXI» (Томск, 2021), ХХУ Всероссийской конференции молодых учёных-химиков (Нижний Новгород, 2022), XXIII Международной научнопрактической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера «Химия и химическая технология в XXI» (Томск, 2022), IV Съезде аналитиков России (Москва, 2022), VI Международной научно-практической конференции «Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов», MOSM2021 (Екатеринбург, 2022), XXIV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л.П. Кулёва и Н.М. Кижнера «Химия и химическая технология в XXI» (Томск, 2023).
Публикации. Результаты проведенных исследований отражены в 13 печатных работах, из которых 3 статьи в научных журналах, которые индексируются базами Web of Science и Scopus, 9 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях и 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 118 страницах машинописного текста и включает 30 рисунков, 16 таблиц и список литературы, состоящий из 120 источников.
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю к.х.н., доценту ОХИ ИШПР ТПУ Дорожко Е.В. за всестороннюю поддержку, помощь, полученные знания, ценные советы и наставления в подготовке диссертации. Автор выражает особую благодарность д.х.н., профессору ОХИ ИТТТПР ТПУ Коротковой Е.И. за всестороннюю помощь и поддержку в выполнении работ. Автор также признателен д.х.н., профессору ОХИ ИШПР Гавриленко М.А. за предоставленные хелатсодержащие сорбенты и к.ф.-м.н., научному сотруднику ИФПМ СО РАН Семину В.О. за помощь в выполнении работ по исследованию морфологии поверхностей. Автор сердечно благодарит всех соавторов работ, вошедших в диссертацию, а также своих коллег за поддержку и мотивацию.
1. Были подобраны рабочие условия щелочного гидролиза с целью
получения электроактивной формы карбофурана - КБФ-фенола: оптимальная концентрация NaOH составила 0,1 моль/дм3, время гидролиза - 30 мин,
температура гидролиза - 45 °С.
2. Был разработан новый модифицированный углеродсодержащий электрод
- УЧ/БеХС/УСЭ - для вольтамперометрического определения КБФ. Морфология поверхности УЧ/БеХС/УСЭ была проанализирована методами СЭМ и ЭИС. Электрохимические свойства определения КБФ были изучены методом ЦВА в фосфатном буферном растворе рН 6,86 в диапазоне потенциалов от -0,4 до 1,2 В. При экспериментальных рабочих условиях (Енак - +0,3 В, 1нак - 110 с, v - 100 мВ/с) методом ВА с линейной разверткой потенциала в режиме первой производной линейный диапазон в модельных растворах составил от 0,25 до 10 мкмоль/дм3. Предел обнаружения и определения КБФ составили 0,08 мкмоль/дм3 и 0,26 мкмоль/дм3, соответственно.
3. Кроме УЧ/БеХС/УСЭ был создан модифицированный
углеродсодержащий электрод с включением другого хелатсодержащего сорбента
- УЧ/МХС/УСЭ - для вольтамперометрического определения КБФ. Электрохимические свойства КБФ-фенола исследовали в фосфатном буферном растворе методами ЦВА и ВА с линейной разверткой потенциала в режиме первой производной. Были подобраны рабочие условия определения КБФ на УЧ/МХС/УСЭ: Енак - +0,4 В, 1нак - 100 с, v - 100 мВ/с. В модельных растворах КБФ линейный диапазон составил от 0,1 до 10 мкмоль/дм3 и от 10 до 100 мкмоль/дм3, а предел обнаружения и определения КБФ 0,06 и 0,19 мкмоль/дм3 соответственно. Поскольку УЧ/МХС/УСЭ обладал лучшими характеристиками в сравнении с УЧ/БеХС/УСЭ, он был выбран для дальнейшей разработки методики вольтамперометрического определения КБФ в овощах.
4. Разработаны условия пробоподготовки семян горчицы и свеклы сахарной: в качестве экстрагента выступает метанол, с последующим щелочным гидролизом для превращения КБФ в КБФ-фенол. Была проведена оценка мешающего влияния вспомогательных компонентов матрицы на аналитический сигнал КБФ. Показано, что витамины и минералы не оказывают существенного влияния на аналитический сигнал КБФ-фенола.
5. Разработана методика вольтамперометрического определения КБФ в семенах горчицы и свекле сахарной на новом модифицированном углеродсодержащем электроде - УЧ/Ы1ХС/УСЭ. Проведена оценка основных метрологических показателей разработанной методики.
Таким образом, исходя из вышеприведенных результатов можно предположить, что возникающий синергетический эффект при использовании углеродных чернил совместно с хелатсодержащими сорбентами для модифицирования электродов по определению карбаматных пестицидов, на примере КБФ, открывает возможности безотходного использования сорбентов колонки в рамках утилизации материалов и для «зеленой» электроаналитической химии.
получения электроактивной формы карбофурана - КБФ-фенола: оптимальная концентрация NaOH составила 0,1 моль/дм3, время гидролиза - 30 мин,
температура гидролиза - 45 °С.
2. Был разработан новый модифицированный углеродсодержащий электрод
- УЧ/БеХС/УСЭ - для вольтамперометрического определения КБФ. Морфология поверхности УЧ/БеХС/УСЭ была проанализирована методами СЭМ и ЭИС. Электрохимические свойства определения КБФ были изучены методом ЦВА в фосфатном буферном растворе рН 6,86 в диапазоне потенциалов от -0,4 до 1,2 В. При экспериментальных рабочих условиях (Енак - +0,3 В, 1нак - 110 с, v - 100 мВ/с) методом ВА с линейной разверткой потенциала в режиме первой производной линейный диапазон в модельных растворах составил от 0,25 до 10 мкмоль/дм3. Предел обнаружения и определения КБФ составили 0,08 мкмоль/дм3 и 0,26 мкмоль/дм3, соответственно.
3. Кроме УЧ/БеХС/УСЭ был создан модифицированный
углеродсодержащий электрод с включением другого хелатсодержащего сорбента
- УЧ/МХС/УСЭ - для вольтамперометрического определения КБФ. Электрохимические свойства КБФ-фенола исследовали в фосфатном буферном растворе методами ЦВА и ВА с линейной разверткой потенциала в режиме первой производной. Были подобраны рабочие условия определения КБФ на УЧ/МХС/УСЭ: Енак - +0,4 В, 1нак - 100 с, v - 100 мВ/с. В модельных растворах КБФ линейный диапазон составил от 0,1 до 10 мкмоль/дм3 и от 10 до 100 мкмоль/дм3, а предел обнаружения и определения КБФ 0,06 и 0,19 мкмоль/дм3 соответственно. Поскольку УЧ/МХС/УСЭ обладал лучшими характеристиками в сравнении с УЧ/БеХС/УСЭ, он был выбран для дальнейшей разработки методики вольтамперометрического определения КБФ в овощах.
4. Разработаны условия пробоподготовки семян горчицы и свеклы сахарной: в качестве экстрагента выступает метанол, с последующим щелочным гидролизом для превращения КБФ в КБФ-фенол. Была проведена оценка мешающего влияния вспомогательных компонентов матрицы на аналитический сигнал КБФ. Показано, что витамины и минералы не оказывают существенного влияния на аналитический сигнал КБФ-фенола.
5. Разработана методика вольтамперометрического определения КБФ в семенах горчицы и свекле сахарной на новом модифицированном углеродсодержащем электроде - УЧ/Ы1ХС/УСЭ. Проведена оценка основных метрологических показателей разработанной методики.
Таким образом, исходя из вышеприведенных результатов можно предположить, что возникающий синергетический эффект при использовании углеродных чернил совместно с хелатсодержащими сорбентами для модифицирования электродов по определению карбаматных пестицидов, на примере КБФ, открывает возможности безотходного использования сорбентов колонки в рамках утилизации материалов и для «зеленой» электроаналитической химии.
