Химико-токсилогический анализ на отдельные группы веществ. Пестициды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Медицинский институт

Кафедра «Общая и клиническая фармакология»

Экзаменационная работа

«Химико-токсилогический анализ на отдельные группы веществ. Пестициды»

Дисциплина: Токсилогическая химия

Выполнила: студентка 4 курса группы 11влф1

Бесшапошникова М.В.

Руководитель: доцент Киреев С.Ю.

Пенза 2015 г.

Содержание

Введение

1. Хлорорганические соединения

2. Хлорорганические пестициды в продуктах питания и методы их определения

3. Химико-токсилогический анализ биологических объектов на пестициды

Список литературы

Введение

пестициды загрязнитель токсилогический химический

Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Применение пестицидов позволяет получать стабильные урожаи и ограничивать распространение инфекций, передаваемых животными-переносчиками, например, малярии и сыпного тифа. Однако непродуманное использование пестицидов имеет и негативные последствия. Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге представляют опасность и для самого человека.

Длительное хранение пестицидов на неприспособленных складах и в разрушенной таре приводит к сильному загрязнению окружающей среды: почвы, водных питьевых источников (даже артезианских вод), в целом агроландшафтов. Оно ведет к появлению устойчивых к ним видов организмов, особенно среди насекомых; губит хищников (естественных врагов вредителей) и других полезных животных. Последнее вызывает резкое увеличение устойчивости к пестицидам возбудителей опасных болезней растений. Например, сейчас уже 110 видов наиболее опасных фитопатогенных грибов стали высокоустойчивыми к 50 наиболее распространенным фунгицидам. А ведь грибные болезни вызывают 80% потерь урожая сельскохозяйственных культур.

Особую опасность представляют хранящиеся стойкие органические загрязнители: хлорорганические соединения, ртутьорганические протравители, а также обладающие высокой токсичностью фосфорорганические и медьсодержащие пестициды, нитросоединения.

Пестициды распространяются на большие пространства, весьма удаленные от мест их применения. Поэтому весьма актуальна проблема определения пестицидов в окружающей среде и продуктах питания.

Классификация пестицидов по назначению

1.Акарициды - для борьбы с клещами.

2.Альгициды - для борьбы с морской растительностью.

3.Бактерициды - для борьбы с бактериями.

4.Гербициды - для борьбы с сорняками.

5.Дефолианты - для удаления листьев.

6.Инсектециды - для уничтожения вредных насекомых.

7.Лимациды (моллюскоциды) - для борьбы с моллюсками.

8.Нематоциды - для борьбы с круглыми червями и нематодами.

9.Родентициды (зооциды) - для борьбы с грызунами.

10.Фунгициды - для борьбы с грибками.

Пестициды используют не только для уничтожения:

1.Ретарданды - регуляторы роста растений.

2.Антисептики - для предохранения поверхностей от разрушения микроорганизмами.

3.Десиканты - для подсушивания растений перед уборкой.

4.Репелленты - для отпугивания насекомых.

5.Аттрактанты - для привлечения насекомых.

1. Хлорорганические соединения

Физико-химические свойства и применение. Хлорорганические соединения (ХОС) широко применяют в качестве инсектицидов, акарицидов и фунгицидов для борьбы с вредителями зерновых, зернобобовых, технических и овощных культур, лесонасаждений, плодовых деревьев и виноградников, а также используются в медицинской и ветеринарной санитарии для уничтожения зоопаразитов и переносчиков болезней.Выпускают их в виде смачивающихся порошков, минерально-масляных эмульсий, дустов. У нас разрешены для применения следующие препараты: гексахлорциклогексан (ГХЦГ), гамма-изомер ГХЦГ (линдан), гексахлорбутадиен (ГХБД), дилор, мезокс, полихлоркамфен (ПХК), тедион, каптан, тиодан и некоторые другие. Запрещено использовать такие опасные пестициды, как альдрин, дильдрин, эндрин и галекрон, ДДТ. Однако ДДТ пока сохраняет свое значение в карантинных ситуациях. Благодаря резко выраженным кумулятивным свойствам и персистентности он пока циркулирует в объектах внешней среды.

ХОС представляют собой галоидопроизводные многоядерных циклических углеводородов (ДДТ и его аналоги), циклопарафинов (ГХЦГ и его аналоги), соединений диеного ряда (альдрин, дильдрин, гексахлорбутадиен, гептахлор, дилор), терпенов (ПХП и ПХК), бензола и других соединений.

Все ХОС плохо растворяются в воде и хорошо в органических растворителях, маслах и жирах. Причем в пресной воде растворимость их выше, чем в соленой (эффект «высаливания»). В водоемах они поглощаются частицами органических веществ и осадком, вследствие чего их свойства и локализация могут меняться в разных типах водоемов. В акваториях, загрязненных нефтью, возникает опасность концентрирования ХОС в пленке, растворимых фракциях и в донном осадке.

ХОС обладают высокой химической стойкостью к воздействию различных факторов внешней среды, относятся к группе высокостабильных и сверхвысокостабильных пестицидов. В почве ДДТ сохраняется 12 и более лет, ПХП н ПХК - до 0,5 - 2 лет, линдан и кельтан - до одного года. Коэффициент выноса ХОС из почвы с поверхностным стоком составляет для ДДТ 0,02 - 0,3%, ГХЦГ - 0,06 - 0,10%, что соответствовало концентрации в воде 0,03 - 0,3 мкг / л (Ц.И . Бобовникова и др.). Обладая этими свойствами, ХОС накапливаются в гидробионтах и ??передаются по пищевой цепи, увеличиваясь примерно на порядок в каждом последующем звене. Однако не все препараты обладают одинаковой персистентностью и кумулятивными свойствами. В гидросфере и организме гидробионтов они постепенно разлагаются с образованием метаболитов. По вышеназванным причинам в зонах интенсивного земледелия остатки ХОС и метаболитов в организме гидробионтов обнаруживаются постоянно, что следует учитывать при диагностике отравлений.

В пресных и морских водоемах, а также гидробионтах, помимо хлорорганических пестицидов, встречаются сходные с ними полихлорированные бифенилы (ПХБФ) и терфенилы (ПХТФ), используемые в промышленности. По своим физико-химическим свойствам и физиологическому действию на организм, а также методам анализа они весьма близки к хлорорганическим пестицидам. Поэтому необходима дифференциация этих групп хлорированных углеводородов.

Токсичность. Механизм действия ХОС на рыб во многом сходен с их влиянием на теплокровных животных. Рыбы и другие водные организмы более чувствительны к ХОС, чем наземные животные. Особенно чувствительны к ХОС водные ракообразные и насекомые, которых нередко используют для контроля загрязнения воды как индикаторные организмы.

В организм рыб ХОС поступают осмотически через жабры и через пищеварительный тракт с кормом. Интенсивность поглощения ХОС рыбами увеличивается при повышении температуры воды. Гидробионты способны концентрировать ХОС в гораздо больших количествах, чем в окружающей среде (воде, грунте), коэффициент накопления этих веществ составляет в грунте 100, зоопланктоне и бентосе - 100 - 300, рыбах - 300 - 3000 и более. По этому показателю они относятся к группе веществ со сверхвысокой или с выраженной кумуляцией. Суммарные концентрации ХОС в воде пресных и морских водоемов обычно ниже микрограмма на литр.

В первую очередь ХОС накапливаются в органах и тканях, богатых жирами или липоидами. У рыб их больше всего находят во внутреннем жире, головном мозге, желудочной и кишечной стенке, гонадах и печени, меньше - в жабрах, мышцах, почках и селезенке. С возрастом рыб отмечено увеличение концентрации ХОС. При метаболизме жиров во время голодания и миграции рыб, а также при стрессовых состояниях накопленные в организме ХОС могут вызвать отравления рыб.

2. Хлорорганические пестициды в продуктах питания и методы их определения

Для ХОП характерна неблагоприятная «триада»:

·высокая устойчивость во внешней среде;

·куммуляция;

·способность выделять с молоком лакирующих животных (козы, коровы) и кормящих матерей.

Период полураспада ХОП в почве составляет 1,5 года и более (ДДТ, диэлдрин 15-20 лет).

Для оценки содержания пестицидов в продуктах растительного и животного происхождения после определенного периода применяют термин «остаточные количества пестицида».

Остаточные количества ХОП в сельхозпродукции не удаляются в процессе термической и кулинарной обработки.

Согласно данным ВОЗ установлены 12 стойких органических загрязнителей (СОЗ). Это так называемая «грязная дюжина»:

диоксины, фураны, полихлорбифенилы, ДДТ, хлородан, гептахлор, гексахлоробензол, токсафен, алдрин, диэлдрин, эндрин, мирекс. Большинство из них относятся к ХОП. Список был составлен в результате длительных международных исследований, консультаций и форумов. Главным итогом которых, стало подписание 23.05.2002г в Стокгольме Глобальной международной конвенции о запрещении СОЗ (стойких органических загрязнителей).

Стокгольмская конвенция выдвинула ряд предложений по изучению воздействия СОЗ на здоровье человека, животных, растений, изучению путей распространения этих веществ, а также по запрещению их производства и использования.

Анализ показал, что ХОП не отвечают безопасным требованиям, предъявляемым к пестицидам:

·быстрое разложение в воде, почве с образованием безопасных продуктов;

·отсутствие куммуляции;

·отсутствие отдаленных последствий (мутагенное, тератогенное действие).

ХОП применяли в больших количествах и длительно. ХОП загрязняется рыба, растения, листья и побеги которых хорошо поглощают ХОП из воздуха. Это нанесло ущерб здоровью сельскохозяйственных работников, населению, особенно детям, проживающих в этих районах.

Разрабатываются программы по уничтожению ряда ХОП, но огромные запасы привели к тому, что даже после ограничения их применения, шло их использование. Здесь наблюдается беспечное отношение к здоровью, вероятно, экономический интерес.

3. Химико-токсилогический анализ биологических объектов на пестициды

Изолирование пестицидов из биологических материалов наиболее часто осуществляется экстракцией различными органическими растворителями: пентан, н-гексан, гептан, петролейный эфир, эфир, хлороформ, четыреххлористый углерод и др. Единого универсального метода изолирования пестицидов для различных объектов, так же как и общей схемы очистки полученных экстрактов, в настоящее время не существует.

Предложены общие схемы изолирования и очистки хлорорганических пестицидов при исследовании пищевых продуктов и при определении фосфорорганических пестицидов в биологических объектах, но они не получили широкого применения в химико-токсикологическом анализе.

Практически рекомендуются методы изолирования пестицидов для каждого объекта исследования (воздух, пищевые продукты растительного происхождения, почва, кровь, моча, мясо, сливочное масло и т. д. и т. п.) и пестицида.

Методы очистки пестицидов, выделенных из биологических объектов, также чрезвычайно разнообразны. Имеет место очистка перегонкой с водяным паром, экстракцией, кристаллизацией, окислением -- восстановлением и т. п. В настоящее время все шире и шире применяются в целях очистки и разделения хроматографические методы, в частности хроматография в тонких слоях и газовая хроматография.

Качественный анализ и количественное определение пестицидов не всегда проводятся по нативному веществу. В большинстве случаев органическое вещество, обладающее пестицидными свойствами, подвергается превращениям в другие, более простые вещества, которые и обнаруживаются или определяются химико-токсикологическим анализом.

Для определения пестицидов по нативному соединению наиболее широкое применение получили хроматографические и биохимические методы анализа.

Количество пестицидов органической природы очень велико. Особенно большое токсикологическое значение в настоящее время приобрели пестициды, относящиеся к галогенопроизводным, фенолам, производным карбаминовой кислоты, простым и сложным эфирам фосфорной кислоты, элементоорганическим соединениям.

Гексахлорциклогексан (ГХЦГ) (гексахлоран, линдан)

Применяют в сельском хозяйстве как кишечный и контактный инсектецид, фумигант для борьбы с вредителями зерновых культур, садов, виноградников, с паразитами животных. В виде дустов, смачивающихся порошков, концентратов эмульсий, дымовых шашек и др. Применение препарата в РФ строго регламентировано (разрешено использование в смесевых протравителях).

Свойства: ГХЦГ представляет собой смесь изомеров. Технический препарат имеет 4 изомера - альфа и гамма стимулируют ЦНС; бетта и сигма угнетают ЦНС. Изомер линдан (?-изомер) с запахом плесени наиболее токсичен.

ГХЦГ представляет собой желтовато-серое кристаллическое вещество с характерным запахом плесени, особенно при хранении. Температура плавления равна 128°С. Слабо растворим в воде, растворим в органических растворителях. Устойчив по отношению к окислителям, концентрированным кислотам. При повышенной температуре возгоняется.

Токсичность:

Яд кожно-резорбтивного действия. Обладает куммулятивным и эмбриотоксическим действием.

Гексахлорциклогексан быстро всасывается и адсорбируются всеми органами, особенно костным мозгом, мышцами языка, прямой кишкой, жировой тканью. Вызывает гиперемию кожи, отечность, появление пузырьков. Раздражает конъюктиву глаз. Вызывает головокружение, головную боль, тошноту. Возможно развитие токсического отека легких.

Выделяется через ЖКТ, молочные железы и почками. Выделение из организма медленное (месяцы) через почки и кишечник.

Метаболизм: путем дегидрирования, дегидрохлорирования, дехлорирования, гидроксилирования.

Отравления: острые и хронические.

Пути поступления: ингаляционно и перорально.

Химико-токсикологический анализ.

Выделение:

1.Перегонка с водяным паром. (Подкисление Н2С2О4. .Собирают 300 мл дистиллята. Экстракция эфиром (3 х 100 мл). Эфирные экстракты упаривают).

2.Экстракция органическим растворителем (н-гексан).

I. Предварительное исследование.

1. Реакция отщепления хлора.

-+ AgNO3 ? AgCl? + NO3-

Реакцию проводят при нагревании колбы с обратным холодильником в течение 1 часа со спиртовым раствором щелочи.

AgCl? растворим в избытке раствора NH3.

1.2.ТСХ в частной системе.

Система: Н-гексан ( Н-гексан-ацетон (1:1)).

Проявитель: водно-ацетоновый аммиакат серебра с дальнейшим облучением УФ-светом.

Эффект: пятно серовато-черного цвета.

II. Подтверждающий анализ.

1. Реакция дехлорирования и последующего нитрования образовавшегося бензола:

реакцию дехлорирования проводят при нагревании колбы с обратным холодильником в течение 1 часа со спиртовым раствором щелочи;

бензол + NaNO3 + H2SO4(к) ? м-динитробензол + NaOH ? фиолетовое окрашивание.

.2. Реакция с янтарной кислотой (или фталевой) и Fe2(SO4)3.

В пробирку к экстракту + янтарную кислоту. Пробирку накрывают кружком фильтрованной бумаги, смоченной Fe2(SO4)3, нагревают на глицериновой бане (200°С). На бумаге образуется пятно синего цвета.

3. ГХ с электронозахватным детектором.

4. ГХ\МС

5.ВЭЖХ

Количественное определение:

1) фотометрия по реакции нитрования бензола.

2) ГХ.

3) ВЭЖХ

Список литературы

1. http://www.refsru.com/referat-19148-1.html

2. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=525386

3. Чичибабин А.Е. Основные начала органической химии. Т.1,2, М. Госхимиздат. 1957.

4. Воробьева Л.И. Микробиологический синтез М. : изд. МГУ, 1982. - 168 с.

5. http://www.fizlabpribor.ru/a_d_pribor/ad1/KapEl.htm

6. http://www.gosthelp.ru/gost/gost5664.html

Размещено на Allbest.ru