СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕДУРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИС(2-ХЛОРЭТИЛ)СУЛЬФИДА В МАТЕРИАЛАХ С ВЫСОКОЙ СОРБЦИОННОЙ АКТИВНОСТЬЮ

A rapid, unified, highly sensitive and selective procedure for bis(2-chloroethyl)sulfide (sulfur mustard, SM) determination in matrices with high sorption activity using gas chromatography-tandem mass-spectrometry (GC-MS/MS) was developed. Ceramic tile, concrete, various types of bricks and polymers were studied as objects of the analysis. The parameters for the GC-MS/MS determination of SM were optimized. The efficiency of five solvents (diethyl ether, 2-chloropropane, acetonitrile, hexane, and acetone) for the extraction of SM from the various matrices was studied. 2-chloropropane was the extraction solvent of choice. The developed procedure is based on the extraction of SM from the matrix and the concentration of the extract under the stream of nitrogen to 0.2 mL followed by GC-MS/MS analysis. The LODs for SM in all investigated matrices were 0.7-0.9 ng/g (0.007-0.009 MPC). The long-term stability of SM in various materials was studied. It was shown that in brick, concrete and ceramic samples the residual amount of SM after five months of storage at 4°C was below the LOD of the method, while in polymer samples under the same storage condition the amount of SM has not changed significantly. The developed procedure has been applied to the analysis of samples from the former chemical weapons destruction facility.Key words: bis(2-chloroethyl)sulfide, sulfur mustard, construction materials, gas chromatography, tandem mass-spectrometryDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.2.004 M.D. Shachneva, N.L. Koryagina, E.I. Savelieva Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human EcologyFederal State Unitary Enterprise, Federal Medical Biological Agency,g/p Kuz’molovsky, Vsevolozhsky District, Leningrad Region, 188663, Russian FederationРазработана унифицированная высокочувствительная высокоселективная и экспрессная процедура определения бис(2-хлорэтил)сульфида (сернистого иприта) в образцах с высокой сорбционной активностью методом газовой хроматографии с тандемным масс-селективным детектированием (ГХ-МС/МС). Процедура основана на экстракции бис(2-хлорэтил)сульфида из матрицы и концентрировании экстракта в токе азота до 0.2 мл с последующим анализом методом ГХ-МС/МС. В качестве объектов анализа исследованы керамическая плитка, бетон, различные виды кирпича и полимеров. Предел определения иприта в разных матрицах составил 0.7-0.9 нг/г (0.007-0.009 ПДК). Изучена эффективность пяти экстрагентов (диэтилового эфира, 2-хлорпропана, ацетонитрила, гексана и ацетона) для извлечения аналита из матриц различной природы. Показано, что для извлечения бис(2-хлорэтил)сульфида из впитывающих материалов оптимальным экстрагентом является 2-хлорпропан. Исследована стабильность бис(2-хлорэтил)сульфида в составе впитывающих материалов в процессе длительного хранения. Показано, что в образцах на основе бетона после пяти месяцев хранения при температуре 4 °С остаточное содержание бис(2-хлорэтил)сульфида ниже предела обнаружения методики, в то время как в полимерных материалах в этих же условиях хранения содержание бис(2-хлорэтил)сульфида практически не менялось. Проведена апробация методики на образцах строительных материалов, отобранных при мониторинге бывшего объекта по уничтожению химического оружия на этапе конверсии.Ключевые слова: бис(2-хлорэтил)сульфид, сернистый иприт, строительные материалы, газовая хроматография, тандемное масс-селективное детектированиеDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.2.00

Improvement of the procedure for bis(2-chloroethyl)sulfide determination in matrices with high sorption activity

Разработана унифицированная высокочувствительная высокоселективная и экспрессная процедура определения бис(2-хлорэтил)сульфида (сернистого иприта) в образцах с высокой сорбционной активностью методом газовой хроматографии с тандемным масс-селективным детектированием (ГХ-МС/МС). Процедура основана на экстракции бис(2-хлорэтил)сульфида из матрицы и концентрировании экстракта в токе азота до 0.2 мл с последующим анализом методом ГХ-МС/МС. В качестве объектов анализа исследованы керамическая плитка, бетон, различные виды кирпича и полимеров. Предел определения иприта в разных матрицах составил 0.7-0.9 нг/г (0.007-0.009 ПДК). Изучена эффективность пяти экстрагентов (диэтилового эфира, 2-хлорпропана, ацетонитрила, гексана и ацетона) для извлечения аналита из матриц различной природы. Показано, что для извлечения бис(2-хлорэтил)сульфида из впитывающих материалов оптимальным экстрагентом является 2-хлорпропан. Исследована стабильность бис(2-хлорэтил)сульфида в составе впитывающих материалов в процессе длительного хранения. Показано, что в образцах на основе бетона после пяти месяцев хранения при температуре 4 °С остаточное содержание бис(2-хлорэтил)сульфида ниже предела обнаружения методики, в то время как в полимерных материалах в этих же условиях хранения содержание бис(2-хлорэтил)сульфида практически не менялось. Проведена апробация методики на образцах строительных материалов, отобранных при мониторинге бывшего объекта по уничтожению химического оружия на этапе конверсии.A rapid, unified, highly sensitive and selective procedure for bis(2-chloroethyl)sulfide (sulfur mustard, SM) determination in matrices with high sorption activity using gas chromatography-tandem mass-spectrometry (GC-MS/MS) was developed. Ceramic tile, concrete, various types of bricks and polymers were studied as objects of the analysis. The parameters for the GC-MS/MS determination of SM were optimized. The efficiency of five solvents (diethyl ether, 2-chloropropane, acetonitrile, hexane, and acetone) for the extraction of SM from the various matrices was studied. 2-chloropropane was the extraction solvent of choice. The developed procedure is based on the extraction of SM from the matrix and the concentration of the extract under the stream of nitrogen to 0.2 mL followed by GC-MS/MS analysis. The LODs for SM in all investigated matrices were 0.7-0.9 ng/g (0.007-0.009 MPC). The long-term stability of SM in various materials was studied. It was shown that in brick, concrete and ceramic samples the residual amount of SM after five months of storage at 4°C was below the LOD of the method, while in polymer samples under the same storage condition the amount of SM has not changed significantly. The developed procedure has been applied to the analysis of samples from the former chemical weapons destruction facility