CC BY
83
Le Phuoc Cuong, И. И. Евгеньева, М. И. Евгеньев ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОЛОСАХ ВЬЕТНАМЦЕВ МЕТОДОМ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ С ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ
Ключевые слова: волосы, вьетнамцы, химические элементы, атомно-эмиссионный анализ.
Проведено определение 28 элементов в волосах вьетнамцев атомноэмиссионным спектральным методом. Выявлены различия в их содержании в зависимости от времени проживания в России (от 1 года до 25 лет). Обнаружено, что дисбаланс элементов в организме женщины наблюдается в значительно большей степени, чем у мужчин. Установлен дефицит селена, цинка, фосфора, кобальта, железа при избытке алюминия, свинца и марганца в волосах у вьетнамцев.
Keywords: hair, Vietnamese, chemical elements, atomic emission analysis.
28 elements have been detected in the hair of Vietnamese people by atomic emission spectral method. Dependence of content thereof on time of their residence in Russia (1-25 years) has been determined. It was found that elements disbalance in female organism is observed to quite larger extent than in males. Excess of selenium, zinc, phosphorus, cobalt and iron was revealed in the hair of Vietnamese, while aluminum, lead and manganese are in deficite
Введение
Недостаток жизненно важных элементов в питьевой воде, промышленное загрязнение окружающей среды токсичными и радиоактивными элементами, неполноценное питание, болезни, некоторые лекарственные средства могут приводить к возникновению заболеваний, в основе которых лежит дефицит, избыток или дисбаланс микроэлементов в организме. Для оценки уровня содержания микроэлементов в организме человека, наряду с такими диагностическими биосубстратами, как кровь, моча, ногти, хорошей информативностью обладают волосы. Волосы человека накапливают токсичные соединения в течение их роста. Волосы концентрируют в себе практически все химические элементы, которые содержатся в нашем организме. Химические элементы проникают в волосяной фолликул и в процессе роста включаются в метаболически неактивную структуру кератина, быстро накапливают их и сохраняют в течение длительного времени, что позволяет характеризовать длительное систематическое воздействие загрязнителей [1].
Атомно-эмиссионный спектрометрический анализ с индуктивно связанной аргоновой плазмой (АЭС-ИСП) - распространенный метод, применяемый для определения химических элементов в различных диагностируемых биосубстратах [1-3]. Целью настоящей работы являлось определение методом АЭС-ИСП 28 химических элементов в волосах вьетнамцев, проживающих в России и проведение сравнительного анализа частот дисбалансов содержания химических элементов в волосах по половому и возрастному признакам испытуемых.
Экспериментальная часть
Обследовано 40 вьетнамцев, которых можно разбить на 2 группы: 20 человек 18-25 лет, 20 человек 35-55 лет, в том 21 женщины и 19 мужчин.
Для достижения хорошей воспроизводимости результатов анализа пробоотбор проводили из затылочной части головы на одном расстоянии от основания волос, в количестве не менее 200250 мг. Затем их помещали в чашку Петри и промывали сначала в 20 мл ацетон (осч), затем два раза в 40 мл бидистиллированной водой и еще раз в 20 мл ацетона. Волосы после промывания высушивали при температуре 800С до постоянства массы.
Навеску сухих волос массой 200 мг помещали в сосуд высокого давления DAP-60+ (ББЯОНОР), изготовленного из ТБМ. В сосуд наливали 50 мл 65% НNO3 (осч) и герметизировали колпачком со специальной уплотняющей кромкой. Сосуды высокого давления с волосами подвергались процессом гидролиза в микроволновой системе speedwave MWS-3+ (Германия) по температурной программе, предствленной в табл.1.
Таблица 1 - Программа проведения гидролиза волос в микроволновой системе speedwave MWS-3+
Параметры Шаг
1 2 3 4 5
Температура [°С] 160 190 190 100 100
Давление [бар] 30 30 30 0 0
Время [мин] 5 5 10 10 10
Нагрев [мин] 5 1 1 1 1
Мощность [%] B0 B0 B0 0 0
В волосах определяли содержание 28 химических элементов (Ag, Al, B, Ba, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Ni, Pb, Zn, Cr, Co, Ga, Li, Mo, Na, Ni, P, Se, Si, Sn, Sr, Ti, V, W) методом атомноэмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой АЭС-ИСП iCAP 6300 DUO (Thermo Scientific, USA) в рамках ЦКП КГТУ. В качестве стандартных образцов были использованы элементы при их содержаниях 0,5 -2 ppm. В спектрометре используются оптическая схема Эшелле и полупроводниковый CID-детектор. Оптическое разрешение - менее 0,007 нм на длине волны 200 нм. Частота индукционной катушки составляла 27,12 МГц. Градуировочные графики, связывающие содержание аналита в плазме с инструментальным откликом, линейны в интервале пяти порядков величины концентрации. Для исследованных элементов пределы обнаружения составляют 1 - 100 мкг/л.
Измерения проводились по 5 раза, после чего результат усреднялся. Относительная ошибка измерений, состоящая из случайных ошибок при разбавлении и ошибки прибора, не превышает 10 %. Коэффициент корреляции для каждого элемента был не хуже 0,98.
Анализ проводился в аксиальном режиме. Время промывки капилляров перед анализом равнялся 30 с. Скорость насоса при промывке 100 об/мин, во время анализа 50 об/мин. Поток аргона на распылителе и вспомогательный поток составляли 0,7 л/мин и 0,5 л/мин соответственно. Мощность, подаваемая на плазму, была 1150 Вт. Интегрирование сигнала проводилось в течении 15 с. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием программы «Microsoft Excel» при р< 0,05.
Результаты и их обсуждение
Полученные данные о содержании химических элементов в волосах вьетнамцев, проживающих на территории России от 1 года до 25 лет, сравнивали с референтными зна-
чениями концентраций в волосах здоровых лиц по Л.В. Пастушенкову (1995) с дополнениями А.В.Скального (2003) и со средними значениями содержания данных химических элементов в волосах (значение 25-75 центильных интервалов) [1]. Средние значения содержания макро-, микро- и токсичных элементов в волосах мужчин и женщин представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты содержания химических элементов (мкг/г) в волосах вьетнамских граждан, проживающих в России, (п = 40; р<0,05)
Элемент (линия, нм) Биологически допустимый уровень (БДУ) [1] Значения 25-75 центильных интервалов [1] Мужч ины Женщины
нижняя граница верхняя граница 18-25 лет 35-55 лет 18-25 лет 35-55 лет
Бе(169,090) 0,5 1,5 0,69-2,20 0,30 ± 0,05 - 0,17 ± 0,01 -
Ре(259,940) 3 75 11,0-24,0 14 ± 5 13,8 ± 4,2 16 ± 7 10 ± 1,2
гп(206,200) 100 250 155-206 119 ± 20 195 ± 15 133 ± 12 194 ± 13
Бі(212,412) - - 11,0-37,0 27 ± 9 36,1 ± 8,5 30 ± 6 37 ± 11
Си(324,754) 7,5 80 9,0-14,0 8 ± 1,1 24 ± 5 7 ± 0,9 27 ± 7
Мп(257,610) 0,05 2 0,32-1,13 0,6 ± 0,2 6,3 ± 4,2 2,6 ± 0,5 5,5 ± 2,1
Со(228,616) 0,05 0,5 0,04-0,16 0,05 ± 0,01 - 0,07 ± 0,02 -
Сг(267,716) 0,1 2 0,32-0,96 5,33 ± 0,02 2,3±1,1 5,39 ±0,02 3,2±1,5
У(292,402) 0,005 0,5 - 0,37 ± 0,03 - 0,15 ± 0,04 -
□(670,784) 0,01 0,25 0,00-0,02 0,07 ± 0,01 - 0,22 ± 0,02 -
Мо(202,030) 0,02 0,15 - 0,18 ± 0,01 1,23±0,12 0,19 ± 0,04 1,1±0,2
Ва(455,403) - - - 1,5 ± 0,2 3,1±1,2 3,7 ± 0,4 2,5±1,1
0а(294,364) - - - 0,9 ± 0,05 1,2±0,00 0,2 ± 0,01 1,5±0,00
Бг(421,552) 0,5 5 - 2,8 ± 0,3 16,4±4,2 13,4 ± 1,1 13,6±5,3
В(249,773) - - - 5,6 ± 0,7 2,65±1,50 5,8 ± 0,0 2,1±0,3
W(224,875) - - - 0,07 ± 0,01 0,06±0,00 0,01 ± 0,00 -
Мд(285,213) 19 163 39-137 37 ± 5 155±42 129 ± 18 121±35
Са(317,993) 200 2000 494-1619 399 ± 25 2180±756 989 ± 83 1675±325
Na(589,592) 18 1720 73-331 285 ± 73 461±101 151 ± 44 331±85
Р(178,284) 75 200 135-181 74 ± 6 46±11 65 ± 5 41±14
К(766,490) 150 663 29-159 55 ± 12 71±21 33 ± 8 72±15
А1(396,152) 1 10 6,0-18,0 10,2 ± 2,3 28±5 8,2 ± 2,9 25±6
СЬ(214,440) 0,05 0,25 0,02-0,12 0,06 ± 0,02 - 0,04 ± 0,01 -
РЬ(220,353) 0,1 8 0,38-1,40 11,2 ± 3,5 - 10,5 ± 1,8 8,1±1,1
Бп(189,989) 0,05 1,5 - 0,19 ± 0,03 - 0,34 ± 0,04 -
Ni(341,476) 0,1 2 0,14-0,53 0,94 ± 0,02 0,96±0,12 1,52 ± 0,30 0,93±0,22
Ті(323,452) 0,018 14 0,14-0,66 1,0 ± 0,08 9,3±1,5 1,4 ± 0,02 4,7±1,2
Ад(328,068) - - - 0,05 ± 0,00 - 0,009 ± 0 -
При анализе полученных данных обнаружено состояние избыточного накопления свинца у обоих полов. Среди эссенциальных элементов ведущими являются дефициты Эе (80%), Ре (55%), Р (47%). Кроме накопления свинца, в волосах тоже обнаружено накопление алюминия с концентрацией, превышающей верхнюю границу на 56%.
Концентрация Эе в волосах вьетнамцев обнаруживается значительно ниже референтных величин (на 80%). Возможно, это связано с пониженным содержанием селена в пище и в питьевой воде, нарушением обмена селена в организме или усиленном его расходе на нейтрализацию вредных веществ и выведением его из организма. Известно, что повышенная концентрация А1 влияет на процесс обмена ряда минеральных веществ и является одной из причин усугубляющегося нарушения фосфорно-кальциевого обмена и усвоения Ре. Кроме того, он влияет на популяционный риск развития некоторых заболеваний [1]. Выявлено пониженное содержание Р (в 1,25 раза) у женщин и у мужчин. Соотношение содержаний Са : Р при сопоставлении с референтными данными (Са : Р = 1,00:0,40) показал более близкое соотношение указанных веществ у мужчин (Са : Р = 1,00:0,21), чем у женщины (Са : Р = 1,00:0,07). Это согласуется с тем фактом, что дисбаланс этих элементов в организме женщины протекает в значительно большей степени, чем у мужчин.
Важно отметить, что содержание токсичных и эссенциальных элементов в волосах у вьетнамцев граждан различается по времени пребывания в России. Практически у взрослых вьетнамцев, проживающих в России от 15 до 25 лет было обнаружено нарастающее увеличение следующих химических элементов: цинка - в 1,5 раза, меди - в 3 раза, марганца - в 8 раз, молибдена - более чем 5 раз, бария - в 2 раза, галлия - в 3 раза, кальция - в 5 раз и алюминия - в 2,8 раза относительно допустимых физиологических отклонений соответственно у 50%, 62%, 73%, 47%, 52%, 50%, 65% и 70% обследованных лиц. Дефицит эссенциального селена наблюдался в 4 раза и фосфора в 1,6 раза чаще среди молодых Вьетнамцев (от 1 года до 10 лет в России). Недостаточная обеспеченность селена была выявлена почти у 89% группы старых и у половины группы молодых вьетнамцев (рис.1).
1 1 1
1 1 1
й- со к 1 1
ал 1 1
|=з: р 111;
>0 1 1 1
IV о ' 1
РЬ ^ Л, 1
о Л1 1 1™ 1 *
ш (-Я ,13 1 *
N Яя ~т~
IV п ~т~
Си ^^ г-
О 20 40 60 80 100 %
Рис. 1 - Распространенность дефицитов и избытков химических элементов в волосах у индивидов старых (ВВ) и молодых (МВ) вьетнамцев (п=40)
Установлено также присутствие в волосах у вьетнамских граждан V, B, Sr, W, Ag. Однако их референтные данные в литературе отсутствуют, что не позволяет сделать окончательный вывод о корреляции между указанными элементами.
Таким образом, проведенные исследования выявили половые различия в содержании отдельных химических элементов в волосах вьетнамцев. Также выявлен недостаток эссенциальных элементов (Se, P, Fe, Zn, Co) в организме всех обследуемых относительно рекомендуемых норм.
Литература
1. Скальный, А.В.Биоэлементы в медицине/ А.В.Скальный, И.А.Рудаков. - М.: Мир, 2003. - 272 с.
2. Caroli, S. Assessment of Reference Values for Elements in Hair of Urban Normal Subjects/ S.Caroli, O.Senofonte, N.Violante, L.Fornarelli, A.Powar // Microchemical J. 1992, №46. P. 174-183.
3. Томпсон, М. Руководство по спектрометрическому анализу с индуктивно-связанной плазмой / М. Томпсон, Д.Н. Уолш. - М.: Недра, 1988. - 288 с.
© Ье РЬиое Сио^ - асп. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ, [email protected]; И. И. Евгеньева - канд. хим. наук, доц. той же кафедры, М. И. Ев-геньев - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, [email protected].
