АНО «Управление Московской судебной экспертизы» (сокращенное название «Московская судебная экспертиза»), сайт: https://www.судебная-экспертиза.москва
Лаборатория газовой и жидкостной хроматографии
Хроматографические методы — динамические сорбционные методы разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основаны на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент).
Газовая хроматография с пламенно-ионизационной, электронозахватной, масс-селективной детекцией, автодозаторами жидких образцов, термодесорбционным и дозатором равновесного пара (ГХ (ПИД, ЭЗД), ГХ/МС + ТД, ДРП; GC (FID, ECD, GC/MS + TD, HS) — разновидность хроматографии, метод разделения летучих компонентов, при котором подвижной фазой служит инертный газ (газ-носитель), протекающий через неподвижную фазу с большой поверхностью. Газ-носитель не реагирует с неподвижной фазой и разделяемыми веществами.
Различают газо-твёрдофазную и газо-жидкостную хроматографию. В первом случае неподвижной фазой является твёрдый носитель (силикагель, уголь, оксид алюминия), во втором — жидкость, нанесённая на поверхность инертного носителя. Разделение основано на различиях в летучести и растворимости (или адсорбируемости) компонентов разделяемой смеси.
Этот метод можно использовать для анализа газообразных, жидких и твёрдых веществ, которые должны удовлетворять определённым требованиям, главные из которых — летучесть, термостабильность, инертность, лёгкость получения. Этим требованиям в полной мере удовлетворяют, как правило, органические вещества, поэтому газовую хроматографию широко используют как серийный метод анализа органических соединений.
Использование различных типов детекторов позволяет селективно и с высокой чувствительностью анализировать вещества различной природы.
Пламенно-ионизационный детектор (ПИД, ДИП) чувствителен практически ко всем органическим соединениям, универсален, обладает широким динамическим диапазоном. В ПИД происходит ионизация органических соединений в водородном пламени. В результате между электродами. Одним из которых служит горелка, а другой расположен над пламенем, резко возрастает электрический ток, сила которого пропорциональна массовой скорости органического вещества, поступающего в пламя детектора.
Детектор электронного захвата (ДЭЗ, ЭЗД) применяется для определения соединений, обладающих большим сродством к электронам. Эти вещества захватывают свободные тепловые электроны в камере с радиоактивным источником с образованием стабильных ионов. Он успешно применяется для определения малых концентраций галоген-, азот- и кислородсодержащих веществ.
Масс-селективный детектор – см. п. 8b
Двухстадийный термодесорбционный дозатор (ТД, TD) Метод термодесорбции заключается в осаждении органических веществ из газовой фазы на трубку с сорбентом и последующем извлечении летучих компонентов с сорбента при нагревании потоком инертного газа и их вводе в аналитическую систему (газовый хроматограф). При проведении двухстадийной термодесорбции компоненты, извлеченные из сорбционной трубки, предварительно фокусируются и после этого узкой зоной направляются в хроматографическую колонку. Метод широко применяется при анализе атмосферного воздуха.
Дозатор равновесного пара – прибор для осуществления автоматического пробоотбора. Жидкий или твердый образец помещается в герметически закрытый сосуд, где выдерживается определенное время при заданной температуре. Газовая фаза (равновесный пар) над образцом вводится в хроматограф методом перепада давления через нагреваемую линию, что исключает контакт пробы с атмосферой. Данный тип дозирования применяется при анализе летучих компонентов в сложных матрицах, таких как вода, напитки, продукты питания, пластмассы и упаковочные материалы, лекарственные формы.
Высокоэффективная жидкостная хроматография с различными типами детекторов: диодно-матричным, сканирующим УФ/видимого диапазона, рефрактометрическим, флуоресцентным (ВЭЖХ, HPLC): один из эффективных методов разделения сложных смесей веществ, широко применяемый как в аналитической химии, так и в химической технологии. Принцип жидкостной хроматографии состоит в разделении компонентов смеси, основанном на различии в равновесном распределении их между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна (твердый сорбент), а другая подвижна (жидкий элюент).
Отличительной особенностью ВЭЖХ является использование высокого давления (до 400 бар) и мелкозернистых сорбентов (обычно 3—5 мкм, сейчас до 1,8 мкм). Это позволяет разделять сложные смеси веществ быстро и полно (среднее время анализа от 3 до 30 мин). Метод ВЭЖХ находит широкое применение в таких областях, как химия, нефтехимия, биология, биотехнология, медицина, пищевая промышленность, охрана окружающей среды, производство лекарственных препаратов и во многих других.
Одним из важных различий систем для ВЭЖХ является возможность использования градиентного режима элюирования. В этом режиме (в отличие от изократического) состав растворителя во время анализа изменяется по заранее заданной программе. Возможно использование и смешение одновременно нескольких различных элюентов, чаще – двух (бинарные системы) или четырех (четырехкомпонентные системы).
Диодно-матричный детктор (DAD, PDA). Детектор УФ/видимого диапазона (предназначен для регистрации веществ, имеющих поглощение в этом диапазоне), чаще всего 190-700 нм. Отличительной особенностью является одновременное получение данных во всем диапазоне, с помощью так называемой диодной линейки (фотодиодной матрицы). Свет, прошедший через образец разлагается на спектр, затем весь спектр попадает на линейку фотодиодов, где и снимается сигнал. Кроме диапазона и применяемых оптических схем различные модели детекторов различаются количеством физических или логических светодиодов (256, 512, 1024 и т.д.), регистрирующих диапазон в 1 нм – 0,5, 1, 2, 3. Детектор также позволяет снимать спектр в УФ/Видимом диапазоне, который можно использовать для идентификации веществ.
Сканирующий детектор УФ/Видимого диапазона (UV/Vis). Этот тип детекторов работает в том же диапазоне, что и предыдущий, однако данные (поглощение проходящего через проточную ячейку элюента с растворенными веществами) собираются по одной (реже – двум или четырем) заранее выбранным длинам волн. Детектор также способен изменять длину волны регистрации сигнала в процессе анализа и сканировать весь рабочий диапазон для снятия спектра (чаще – в режиме остановки потока). Различные модели могут различаться оптической схемой (одно- и двулучевая), диапазоном, скоростью сбора данных и сканирования. В целом, детекторы этого типа имеют более высокую чувствительность и лучшее соотношение сигнал/шум, чем диодно-матричные детекторы.
Рефрактометрический детектор измеряет различие показателей преломления между чистым растворителем (ячейкой сравнения) и элюентом с растворенным веществом (аналитическая ячейка). Является наиболее универсальным типом детекторов, однако имеет сравнительно низкую чувствительность и ряд иных ограничений (зависимость от температуры, сложность работы в градиентном режиме). Чаще всего применяется для анализа углеводов и углеводородов, иных веществ, не имеющих специфических функциональных групп.
Флуоресцентный детектор основан на явлении флуоресценции – испускании света определенной длины волны (эмиссии) веществом, облучаемым светом другой длины волны (возбуждения). Собственной флуоресценцией обладает достаточно небольшой ряд веществ (в основном, ароматического ряда), поэтому, в ряде случаев, к некоторым веществам с помощью химической реакции «пришивается» флуоресцентная метка (флуорофор), что позволяет их анализировать. Метод обладает исключительной чувствительностью и селективностью (поскольку задается не одна, а одновременно две длины волны, возбуждения и эмиссии, имеющих весьма узкий диапазон для каждого класса веществ).
Сверхвысокоэффективная (Ультра) жидкостная хроматография с квадрупольной и времяпролетной масс-спектрометрической детекцией, детекцией в УФ/видимой области спектра (УЭЖХ, СВЭЖХ, UPLC, UPLC-MS): вариант ВЭЖХ, в котором используются колонки малого диаметра (порядка 2 мм) с сорбентом с диаметром частиц 1,8 мм и менее. Как следствие в УЭЖХ используются насосу, позволяющие создавать очень высокое давление – 1200 бар и более. Это позволяет снизить расход растворителя, повысить чувствительность системы и существенно сократить время анализа. Требует использования специального оборудования, выдерживающего высокое давление и модернизации детекторов – сокращения объема проточной ячейки и увеличения частоты сбора данных. Современная, перспективная методика, все более вытесняющая классическую ВЭЖХ из большинства приложений, особенно эффективна в комбинации с масс-спектрометрическими методами.
Ионная хроматография (ИХ, IC): вариант хроматографии позволяет разделять ионы и полярные молекулы, на основании зарядов разделяемых молекул. Неподвижная фаза имеет заряженные функциональные группы, которые взаимодействуют с анализируемыми ионизированными молекулами противоположного заряда. Этот вариант хроматографии классифицируется на два типа — катионную и анионную ионообменную хроматографию, позволяющие определять катионы и анионы соответственно. Может комплектоваться различными видами детекторов, чаще всего – кондуктометрическим и системами подавления фона – супрессорами. Обеспечивает анализ анионов с концентрациями до единиц ppb, что недостижимо другими методами.
