AnalitikaAnalitikaАналитика2227-572X2687-1351Technosphera JSC63250310.22184/2227-572X.2024.14.2.144.152Аналитика веществ и материаловResearch ArticleModern Approaches to Measuring the Mass Concentration of 1,1-Dimethylhydrazine in Water Using Chromatographic MethodsСовременные подходы к измерениям массовой концентрации 1,1-диметилгидразина в воде хроматографическими методамиVekhterElena P.ВехтерЕлена Петровна
Russian Federation

Head of the Laboratory of Chemical and Analytical Research

заведующая лабораторией химико-аналитических исследований

vekhter@rihtop.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6391-3785GorkinaIrina K.ГоркинаИрина Константиновна
Russian Federation

Head of the Laboratory of Sanitary and Chemical Measurements

заведующая лабораторией санитарно-химических измерений

gorkina@rihtop.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9753-1881NovikovaOlga N.НовиковаОльга Николаевна
Russian Federation

Candidate of Medical Sciences, Deputy Director

к. м. н., заместитель директора

novikova@rihtop.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6435-4316AntonovValery A.АнтоновВалерий Алексеевич
Russian Federation

Doctor of Medical Sciences, Professor, Acting Director

д. м. н., профессор, и. о. директора

antonov@rihtop.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9885-6055ZhurkovichInna K.ЖурковичИнна Константиновна
Russian Federation

Candidate of Chemical Sciences, Leading Researcher and Acting Head of the Laboratory of Toxicological Chemistry of Organic Compounds

к. х. н., ведущий научный сотрудник и и. о. заведующего лаборатории токсикологической химии органических соединений

zhurkovich.i.k@toxicology.ruFSUE Research Institute of Hygiene, Toxicology and Occupational Pathology of FMBA of RussiaФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» Федерального медико-биологического агентстваFGBU S. N. Golikov Scientific-Clinical Centre of Toxicology of the FMBA of RussiaФГБУ «Научно-клинический центр токсикологии имени академика С. Н. Голикова» Федерального медико-биологического агентства»100620241421441522205202422052024Copyright ©; 2024, Vekhter E.P., Gorkina I.K., Novikova O.N., Antonov V.A., Zhurkovich I.K.Copyright ©; 2024, Вехтер Е.П., Горкина И.К., Новикова О.Н., Антонов В.А., Журкович И.К.2024Vekhter E.P., Gorkina I.K., Novikova O.N., Antonov V.A., Zhurkovich I.K.Вехтер Е.П., Горкина И.К., Новикова О.Н., Антонов В.А., Журкович И.К.https://journals.eco-vector.com/2227-572X/article/view/632503

This review discusses the advantages and disadvantages of chromatographic approaches proposed in the scientific literature for the determination of J,JPdimethylhydrazine QUDMHS in water with the aim of providing information that can be useful in the development of highly sensitive methods for measuring the mass concentration of UDMH in water bodies at levels corresponding to current hygienic standards. The use of methods of highPperformance liquid chromatography _ tandem mass spectrometry with prePcolumn derivatization of the analyte can be considered promising. There are few official methods for quantitative determination of NDMH in aqueous samples thatmeet the necessary metrological requirements.

Обсуждаются преимущества и недостатки предлагаемых в научной литературе хроматографических подходов к определению 1,1-диметилгидразина (НДМГ) в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения. Сравнительный анализ и выбор оптимальных решений полезен при разработке высокочувствительных методик измерений массовой концентрации НДМГ в водных объектах на уровнях, соответствующих действующим гигиеническим нормативам. Можно считать перспективным использование методов высокоэффективной жидкостной хроматографии – тандемной масс-спектрометрии с предколоночной дериватизацией аналита. Отмечается недостаточное число официальных методик количественного определения НДМГ в водных образцах, удовлетворяющих необходимым метрологическим требованиям.

1,1-dimethylhydrazineanalysiswaterion chromatographyderivatizationgas chromatographyHPLCtandem mass spectrometry1,1-диметилгидразинанализводаионная хроматографиядериватизациягазовая хроматографияВЭЖХтандемная масс-спектрометрияCarlsen L., Kenesova O. A., Batyrbekova S. E. A preliminary assessment of the potential environmental and human health impact of unsymmetrical dimethylhy drazine as a result of space activities. Chemosphere. 2007; 67(6):1108–1116.Koroleva T. V., Kondratyev A. D., Krechetov P. P., et al. Improving the environmental characteristics of rocket and space technology and monitoring its impact on the environment. Ekologiya i promyshlennost’ Rossii=Ecology and industry of Russia. 2015; 19(6): 17–23 (In Russ.).Королева Т. В., Кондратьев А. Д., Кречетов П. П. и др. Совершенствование экологических характеристик ракетнокосмической техники и мониторинг ее воздействия на окружающую среду. Экология и промышленность России. 2015; 19(6): 17–23.SanPiN 1.2.3685-21. Resolution No. 2 of January 28, 2021. On approval of sanitary rules and norms SanPiN 1.2.3685–21 Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors to humans (as amended 12 / 30 / 2022 No. 24). –1025 p (In Russ.).СанПиН 1.2.3685-21. Постановление от 28 января 2021 г. № 2. Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685–21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» (в ред. 30.12.2022 № 24). –1025 с.Abilev M. B., Kenesov B. N., Batyrbekova S. E. Gas chromatographic determination of 1,1-dimethylhydrazine in water samples by solid-phase microextraction with derivatisation method. Vestn. KazNU. Seriya khimicheskaya=KazNU Bulletin. Chemistry Series. 2014; 75(3): 92–102 (In Russ.).Абилев М. Б., Кенесов Б. Н., Батырбекова С. Е. Газохроматографическое определение 1,1-диметилгидразина в образцах воды методом твердофазной микроэкстракции с дериватизацией. Вестн. КазНУ. Серия химическая. 2014; 75(3): 92–102.Hu C., Zhang Y., Zhou Y., Liu Z., Feng X. Unsymmetrical dimethylhydrazine and related compounds in the environment: recent updates on pretreatment, analysis, and removal techniques. J. Hazardous Mater. 2022; 432: 128708.Smolenkov A. D., Shpigun O. A. Direct liquid chromatographic determination of hydrazines: A review. Talanta. 2012; 102: 93–100.Zatirakha A. V., Smolenkov A. D., Yelfimova Ya. A., Shpigun O. A. Highly sensitive ion-chromatographic determination of 1,1-dimethylhydrazine. Sorbtsionnye i khromatographicheskie protsessy=Sorption and chromatographic processes. 2009; 9(4): 545–556 (In Russ.).Затираха А. В., Смоленков А. Д., Елфимова Я. А., Шпигун О. А. Высокочувствительное ионохроматографическое определение 1,1-диметилгидразина. Сорбционные и хроматографические процессы. 2009; 9(4): 545–556.Ponomarenko S. A., Smolenkov A. D., Shpigun O. A. Determination of 1,1-dimethylhydrazine and products of its decomposition by ion-pair chromatography. Vestn. Mosk. un-ta. Ser. 2: Khimiya=Moscow Univ. Bulletin. Ser. 2: Chemistry. 2009; 50(3): 185–193 (In Russ.).Пономаренко С. А., Смоленков А. Д., Шпигун О. А. Определение 1,1-диметилгидразина и продуктов его разложения методом ион-парной хроматографии. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2: Химия. 2009; 50(3): 185–193.Kosyakov D. S., Pikovskoi I. I., Ul’yanovskii N. V., Kozhevnikov A. Y. Direct determination of hydrazine, methylhydrazine, and 1,1-dimethylhydrazine by zwitterionic hydrophilic interaction liquid chromatography with amperometric detection. International Journal of Environmental Analytical Chemistry. 2017; 97(4):313–329.Smolenkov A. D., Krechetov P. P., Pirogov A. V., Koroleva T. V., Bendryshev A. A., Shpigun O. A., Martynova M. M. Ion chromatography as a tool for the investigation of unsymmetrical hydrazine degradation in soils. Int. J. Environ. Anal. Chem. 2005; 85(14): 1089–1100.Smolenkov A. D., Krechetov P. P., Pirogov A. V., Koroleva T. V., Bendryshev A. A., Shpigun O. A., Martynova M. M. Ion chromatography as a tool for the investigation of unsymmetrical hydrazine degradation in soils. International Journal of Environmental Analytical Chemistry. 2005; 85(14): 1089–1100.Sotnikov E. E., Moskovkin A. S. Gas-chromatographic determination of 1,1-dimethylhydrazine in water. J. Anal. Chem. 2006; 61(2): 129–132.Kuznetsova L. V., Egorova G. I., Mironov A. A. Gas chromatographic determination of N, N-unsymmetric dimethylhydrazine in various environmental objects. Gigiyena i sanitariya =Hygiene and sanitation. 2008; 5: 94–96(In Russ.).Кузнецова Л. В., Егорова Г. И., Миронов А. А. Газохроматографическое определение N, N-несимметричного диметилгидразина в различных объектах окружающей среды. Гигиена и санитария. 2008; 5: 94–96.MUK 4.1.1211-03. Gas chromatographic determination of unsymmetrical dimethylhydrazine in water. Determination of chemical substances concentrations in water of centralized drinking water supply systems. Collection of methodical instructions. Issue. 3. Moscow: Federal Centre of Gossanepidnadzor of the Ministry of Health of Russia, 2004. 72 с. (In Russ.)МУК 4.1.1211-03. Газохроматографическое определение несимметричного диметилгидразина в воде. Определение концентраций химических веществ в воде централизованных систем питьевого водоснабжения. Сборник методических указаний. Вып. 3. – Москва: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. 72 с.Cathum S., Atamaniouk V., Ananieva L., Ladanowski C., Whittaker H. Gas chromatography – mass spectrometric determination of unsymdimethylhydrazine in soil and water by derivatization with aromatic aldehydes. Can. J. Chem. Eng. 1998; 76: 680–685.RD 52.18.579-97. Concentration of unsymmetrical dimethylhydrazine in surface, ground, drinking water and soil samples. Method of measurements by chromatography-mass spectrometry. Moscow: Roshydromet, 1997. 19 c. (In Russ.).РД 52.18.579-97. Концентрация несимметричного диметилгидразина в пробах поверхностной, грунтовой, питьевой воды и почвы. Методика выполнения измерений методом хромато-масс-спектрометрии. Москва: Росгидромет, 1997. 19 c.Smolenkov A. D., Smirnov R. S., Zhang M. Determination of 1,1-dimethylhydrazine (UDMH) by GC-MS / MS after derivatisation with 4-nitrobenzalbehyde. Agilent Technologies. 2014. – URL: https://www.agilent.com/cs/library/applications/5991-5356RURU.pdf. (In Russ.)Смоленков А. Д., Смирнов Р. С., Чжан М. Определение 1,1-диметилгидразина (НДМГ) методом ГХ-МС / МС после дериватизации с 4-нитробензальдегидом. Agilent Technologies. 2014. – URL: https://www.agilent.com/cs/library/applications/5991-5356RURU.pdf.Ulyanov A. V. V., Polunina I. A., Polunin K. K. E., Buryak A. K. Chromatographic separation of products of interaction of 1,1-dimethylhydrazine with isothiocyanates. Sorbtsionnye i khromatographicheskie protsessy=Sorption and chromatographic processes. 2019; 19(2): 130–138(In Russ.).Ульянов А. В., Полунина И. А., Полунин К. Е., Буряк А. К. Хроматографическое разделение продуктов взаимодействия 1,1-диметилгидразина с изотиоцианатами. Сорбционные и хроматографические процессы. 2019; 19(2): 130–138.Denisov A. A., Smolenkov A. D., Shpigun O. A. Determination of 1,1-dimethylhydrazine by reversed-phase high-performance liquid chromatography with spectrophotometric detection as a derivative with 4-nitrobenzaldehyde. Journal of Analytical Chemistry. 2004; 59(5): 452–456.Smirnov R. S., Smolenkov A. D., Bolotnik T. A., Shpigun O. A. Precolumn derivatization with glyoxal as a new approach to the highly sensitive HPLC-UV determination of unsymmetrical dimethylhydrazine. Journal of Analytical Chemistry. 2013; 68(9): 837–844.Method for measuring the mass concentration of methylhydrazine and 1,1-dimethylhydrazine in natural, drinking and treated wastewater by reversed-phase high-performance liquid chromatography with preliminary derivatisation with glyoxal (FR.1.31.2018.31882). Moscow: Analytical Centre of the Chemistry Department, Lomonosov Moscow State University, 2018. 15 с. (In Russ.).Методика измерений массовой концентрации метилгидразина и 1,1-диметилгидразина в природной, питьевой и очищенной сточной воде методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии с предварительной дериватизацией глиоксалем (ФР.1.31.2018.31882). Москва: Аналитический центр Химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, 2018. 15 с.Smolenkov A. D., Chernobrovkina A. V., Smirnov R. S. [et al] A sensitive chromatographic determination of hydrazines by naphthalene-2,3-dialdehyde derivatization. International Journal of Environmental Analytical Chemistry. 2013; 93(12): 1286–1295.Amosov A. S., Ul’yanovskii N. V., Kosyakov D. S., Shpigun O. A. Simultaneous determination of hydrazine, methylhydrazine, and 1,1-dimethylhydrazine by high-performance liquid chromatography with pre- and post-column derivatization by 5-nitro-2-furaldehyde. Journal of Analytical Chemistry. 2018; 73(5): 497–503.Evgenyev M. I., Goryunova S. M., Evgenyeva I. I. Sorption-chromatographic determination of hydrazine and 1,1-dimethylhydrazine in the form of benzoxadiazole derivatives in water. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta=Bulletin of Technological University. 2017; 20(9): 10–13(In Russ.).Евгеньев М. И., Горюнова С. М., Евгеньева И. И. Сорбционно-хроматографическое определение гидразина и 1,1-диметилгидразина в виде бензоксадиазольных производных в воде. Вестник технологического университета. 2017; 20(9): 10–13.Timchenko Y. V., Apenkina А. V., Smolenkov A. D., Pirogov A. V., Shpigun O. A. Simultaneous determination of hydrazine, methylhydrazine and 1,1-dimethylhydrazine in waters by HPLC with spectrophotometric detection using catalysis to obtain derivatives. Journal of Analytical Chemistry. 2021; 76(10): 1163–1171(In Russ.).Тимченко Ю. В., Апенкина А. В., Смоленков А. Д., Пирогов А. В., Шпигун О. А. Одновременное определение гидразина, метилгидразина и 1,1-диметилгидразина в водах методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием с применением катализа для получения производных. Журнал аналитической химии. 2021; 76(10): 927–936.Timchenko Y. V., Belikova I. V., Smolenkov A. D., Pirogov A. V., Shpigun O. A. Determination of 1,1-Dimethylhydrazine in Water with High Pressure Liquid Chromatography and Spectrophotometric Detection Using Micellar Catalysis. Inorganic Materials. 2021; 57(14): 1413–1421(In Russ.).Тимченко Ю. В., Беликова И. В., Смоленков А. Д., Пирогов А. В., Шпигун О. А. Определение 1,1-диметилгидразина в воде методом высокоэффективной жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим детектированием с применением мицеллярного катализа для получения производных. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020; 86(9): 14–23.Osipenko S. V., Smirnov R. S., Smolenkov A. D., Shpigun O. A. Highly sensitive determination of 1,1-dimethylhydrazine by high-performance liquid chromatography – tandem mass spectrometry with precolumn derivatization by phenylglyoxal. Journal of Analytical Chemistry. 2016; 71(13): 1228–1232.Timchenko Y. V., Stavrianidi A. N., Smolenkov A. D., Pirogov A. V., Shpigun O. A. A novel simple and sensitive approach for determination of 1,1-dimethylhydrazine in aqueous samples by high performance liquid chromatography with ultraviolet and tandem mass spectrometric detection after derivatization with unsubstituted aromatic aldehydes. Chemosphere. 2021; 280: 130747.