CC BY
83
УДК 591
А.М. Геворгян, А.Л. Дадоматов
Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, 100174, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, СВЯЗАННАЯ С ТОКСИЧНОСТЬЮ ОЛОВА, И ЕГО АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Разработаны экспрессные и селективные инверсионно-вольтамперометрические методики определения содержания олова в различных консервах и продуктах питания, а также дана оценка метрологическим характеристикам и эксплуатационным параметрам.
Ключевые слова: инверсионная вольтамперометрия, олово, угольно-пастовый сенсор, три-дистиллированная вода, дифференцированное определение, фоновые электролиты, диапазон тока, потенциал накопления на электроде.
A.M. Gevorgyan, A.L. Dadomatov ECOLOGICAL SAFETY RELATED TO TIN TOXICOLOGICAL CHARACTERISTICS AND ITS ANALYTICAL DETERMINATION
We have developed express and selective stripping voltammetry methods for tin content determination in various canned food products and estimated metrological characteristics as well as performance parameters.
Key words: stripping voltammetry, tin, carbon-paste sensors, three distilled water, differentiated determination, background electrolytes, range of the current, accumulation potential on electrode.
Введение
За последние годы расширился круг объектов и материалов, в которых необходимо определять тяжелые токсичные металлы. В эти металлы входит и олово, относящееся к числу приоритетных загрязнителей окружающей нас среды. Загрязнение им природных объектов и промышленных материалов отмечено во многих регионах мира. Наличие его также реально и в пищевых продуктах, поэтому содержание этого канцерогена необходимо систематически и строго контролировать. Согласно санитарно-эпидемиологическим законам и нормативным медицинским документам, принятым Минздравом Республики Узбекистан, концентрация олова и его соединений в природных водах и почве не должна превышать 0,2 и 0,5 мг/л соответственно [1].
У рабочих оловоплавильных заводов при длительном воздействии пыли оксида олова (черное олово SnO) могут развиться пневмокониозы, у работников, занятых изготовлением оловянной фольги, отмечаются также и случаи хронической экземы. В то же время тетрахлорид олова (SnCl4-5H2O) при концентрации его в воздухе свыше 90 мг/м3 раздражающе действует на верхние дыхательные пути, вызывая кашель; попадая на кожу, хлорид олова вызывает сильное раздражение. Острый судорожный яд - оловянистый водород (SnH4) - также сильно влияет на дыхательные пути человека. Тяжелые отравления при употреблении в пищу давно изготовленных и устаревших по сроку хранения консервов связаны с образованием в консервных банках SnH4 (за счет действия органических кислот, содержащихся в самих продуктах, на консервные банки) [2].
Повышение уровня токсичности олова и его соединений в окружающей среде, воздухе, почве, водных системах и аналитичеческий контроль за их содержанием важны и необходимы для диагностирования и прогнозирования состояния здоровья человека и всего живого, что является особо актуальной и важной проблемой современной эколого-аналитической химии.
Актуальной является задача определения олова в питьевой воде и пищевых продуктах, так как оно в значительных количествах способно накапливаться в организме человека и животных, а превышение его содержания на уровне предела допустимых концентрацей (ПДК) и выше вовсе не допустимо. Известно, что в присутствии нитратов и хлоридов токсическое влияние олова значительно повышается и становится особо опасным. Основные трудности анализа оловосодержащих материалов заключаются в том, что истинная концентрация олова в них находится на уровне n-10-6 М и ниже, соответственно и его точное количественное определение становится трудной аналитической и экологической задачей [3].
В свете поднятых в работе проблем необходима и актуальна модификация угольно-пастовых электродов и разработка с их помощью аналитических методик определения олова и его соединений. Поэтому разработка новых и совершенствование существующих электрохимических методик определения олова для анализа промышленных материалов и природных объектов и пищевых продуктов, обладающих лучшими метрологическими характеристиками, являются актуальными и важными задачами современной электроаналитической химии. Всем этим требованиям удовлетворяет инверсионная вольтамперо-метрия, являющаяся одной из наиболее мощных и важных по метрологическим показателям и информативности среди других методов анализа.
Экспериментальная часть Используемая аппаратура, установка, реактивы и растворы. При проведении исследования были использованы полярограф универсальный ПУ-1 с датчиком ДП-1 и планшетным двухкоординатным потенциометром ПДП 4-002; электрод рабочий - модифицированный угольно-пастовый с площадью рабочей поверхности 0,03 см2; электрод сравнения -насыщенный хлоридсеребряный ЭВЛ - 1 М 3 по ГОСТ 5.1382-72; электрод вспомогательный - спектрально чистый графитовый стержень (0 = 5,5 мм, l = 70 мм); весы аналитические типа ВЛР-200 и АДВ-200 по ТУ 25-06-1131, второго класса точности; рН-метр ЭВ-74 и потенциометр pH /mv/TEMP m METER P 25 корейского производства.
Исходные стандартные растворы олова готовили по навеске и известной в литературе методике: растворением его хлоридной соли (х.ч.) в 100 мл хлористоводородной кислоты, с последующим разбавлением до 1 л тридистиллированной воды [4]. Точную концентрацию используемых растворов металлов и других стандартов устанавливали титримет-рически, по известным в литературе методикам. Растворы же меньших концентраций (1-10-2-10 М) готовили последовательным разбавлением их крепких растворов триди-стиллятом перед началом проведения эксперимента.
Алгоритм проведения анализа. Прежде чем приступить к анализу, необходимо промыть электролизер тридистиллированной водой, заполнить 20 мл фонового электролита (буферной смеси), поместить в него индикаторный, вспомогательный электроды и электрод сравнения, задать оптимальные условия и режимы электролиза: установить потенциал накопления, равный 0,45 В, время накопления деполяризатора 60 с, диапазон тока 1,0 мкА, амплитуду и скорость развертки потенциала и снять вольтамперограмму (пик) не менее четырех раз. Как правило, регистрируется лишь четвертое измерение, поскольку первые три определения являются тренировкой электрода, повышающей воспроизводимость и правильность токов ионизации электроактивного вещества и соответственно результаты инверсионно-вольтамперометрических измерений.
Результаты и их обсуждение Методики определения олова. Навеску пробы (5,0-10 г), а если жидкость, то ее объем 10-15 мл взвешивают на аналитических весах, после чего помещают в специальный
термостойкий стакан, добавляют в него 4,0-5,0 мл конц. HCl и столько же 5%-го раствора H2O2, нагревают (под часовым стеклом) при температуре не выше 80-90 °С в течение 15-20 мин, доводят тридистиллированной водой объем анализируемого раствора до 100 мл и при необходимости (мутность пробы, механические примеси и др.) отфильтровывают. После проведения такой подготовительной работы из стакана с приготовленным к анализу раствора берут аликвотную часть пробы, добавляют необходимое количество фона (буфера), доводят общий объем исследуемого раствора до 20,0 мл и снимают вольтампе-рограмму (пик) [5].
Методики определения олова(11) и (IV) сводились к следующему: брали 0,25-4,0 мл 2,5-Ю-6 М раствора олова, 2,0-3,0 мл 0,2 М фонового электролита или буферной смеси и доводили общий объем анализируемой пробы до 20,0 мл, затем помещали ее в электролитическую ячейку и измеряли его полезный аналитический сигнал.
Исследование вольтамперометрического поведения олова проводили на созданном нами угольно-пастовом электроде, модифицированном сернокислым гидразином.
Как правило, современный контроль полноценности продуктов питания и выдача сертификатов качества продукции требуют разработки экспрессных, селективных, высокочувствительных, точных, простых в эксплуатации, дешевых и достаточно легко поддающихся автоматизации и компьютеризации аналитических методик. Всем этим требованиям полностью удовлетворяют электрохимические методы, в особенности их инверсионные варианты.
При анализе консервированных продуктов нами установлено, что варьированием фонового электролита и буферной смеси вполне возможно достичь высокой избирательности и точности определения олова, поэтому исследована и показана возможность ИВ-определения олова в оптимизированных нами по концентрации и природе фонах, буферных смесях и условиях проведения экспериментов.
Некоторые из полученных нами данных по анализу различных консервов, пищевых продуктов и напитков приведены в табл. 1 и 2.
Из результатов анализа продуктов питания и напитков видно, что полученные кон-центрациии олова вполне соответствуют его паспортным данным и ни в одном случае не выходят за пределы доверительного интервала. Тем самым подтверждается высокая правильность и воспроизводимость результатов анализа, полученных ИВ-методиками с помощью созданных нами УПЭ, модифицированных сернокислым гидразином.
Полученные экспериментальные результаты обработаны правилами и процедурами математической статистики, известными в мировой литературе.
Таблица 1
Результаты инверсионно-вольтамперометрического определения содержания олова в различных консервированных и мясных продуктах
Table 1
The results of stripping voltammetry determination of tin content in various canned
and meat products
Природа анализируемого Содержание Sn по Найдено Sn, мг (Р = 0,95; S Sr
объекта ГОСТу, мг/кг х ± АХ; n = 5)
1 2 3 4 5
Томатный сок 0,30 0,32 ± 0,001 0,01 0,051
Грибы 2,93 2,89 ± 0,08 0,05 0,018
Хлопковое масло 4,32 4,29 ± 0,35 0,12 0,028
Рыбные консервы 0,10 0,09 ± 0,01 0,01 0,111
Окончание табл. 1
1 2 3 4 5
Говядина 0,16 0,18 ± 0,03 0,01 0,067
Баранина 1,52 1,43 ± 0,08 0,08 0,056
Свинина 2,21 2,18 ± 0,12 0,13 0,059
Курятина 0,60 0,56 ± 0,04 0,04 0,080
Шпроты 0,25 0,33 ± 0,08 0,06 0,181
Таблица 2
Результаты инверсионно-вольтамперометрического определения содержания олова
в различных по природе напитках
Table 2
The results of stripping voltammetry determination of tin content in various beverages
Природа анализируемого напитка Содержание Sn по ГОСТу, мг/л Найдено Sn, мг (Р = 0,95; х ± АХ; n = 5) S Sr
Кока-кола 0,68 0,59 ± 0,09 0,05 0,091
Фанта 0,57 0,49 ± 0,02 0,01 0,030
Спрайт 0,39 0,47 ± 0,14 0,09 0,210
Алмалыкское пиво 0,26 0,33 ± 0,08 0,05 0,160
Сарбаст 0,45 0,38 ± 0,12 0,05 0,134
Балтика 0,48 0,53 ± 0,08 0,04 0,071
Мин. вода «Nestle» 0,49 0,42 ± 0,08 0,03 0,081
Hydrolife 0,26 0,18 ± 0,06 0,04 0,200
«Тошкент-сув» 0,21 0,23 ± 0,07 0,05 0,210
Список литературы
1. Шпигун Л.К., Лунина В.К. Модифицированные стеклоуглеродные электроды для проточно-инжекционного определения неорганических форм олова методом инверсионной вольтамперометрии // Журн. аналит. химии. - 2003. - Т. 58, № 11. - С. 1200-1207.
2. ЬйрУ/'^^^ Химик.гц.
3. Брайнина Х.З., Нейман Е.Я., Слепушкин В.В. Инверсионные электроаналитические методы. - М.: Химия, 1988. - 238 с.
4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - М.: Химия, 1989. - 488 с.
5. Спиваковский В.Б. Аналитическая химия олова. - М.: Наука, 1975. - 234 с.
Сведения об авторах: Геворгян Артур Михайлович,
доктор химических наук, профессор;
Дадоматов Аслиддин Лутфидинович, докторант.
