CC BY
19
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
>-д
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАЛЫХ КОЛИЧЕСТВ ТОРИЯ
В БИОСУБСТРАТАХ
Н. А. Павловская, Т. И. Черкашина, Р. /С. Юнисова
Из лаборатории радиационной гигиены Института гигиены труда и профзаболеваний
АМН СССР
В связи с возрастающим значением тория в народном хозяйстве и возможностью депонирования его в организме немаловажное значение имеет определение его малых количеств в различных биологических материалах.
Методы определения малых количеств тория не всегда позволяют дать ответ на тот или иной вопрос, связанный с содержанием тория в исследуемых объектах. Эманационный метод, предлагаемый С. В. Токмаковой и А. Д. Туркиным (1958), не позволяет определять торий в биосубстратах с достаточной точностью, так как в организме торий едва ли может находиться в равновесии с продуктами распада. Спектрометрические и спектроскопические методы определения тория в биосредах [Хэрш (Hursh, 1957); Тилтон, Перкинс (Tilton, Perkins, 1956) и др.] либо недостаточно чувствительны, либо требуют дополнительной очистки тория от солей, присутствующих в биосубстрате, что усложняет метод и делает нецелесообразным его применение. Б. Н. Белоусовым и С. А. Потаповой (1959) предложен высокочувствительный метод, основанный на экстрагировании тория окисью мезитила из жидкости, полученной после минерализации, с последующим нефелометрированием. Однако недостаточно полная специфичность метода (мешают титан и цирконий), а также необходимость проводить извлечение лишь свежеприготовленной окисью мезитила делают этот способ трудоемким и не всегда пригодным для определения тория в биологических средах.
Для определения малых количеств тория мы избрали реагенты то-рон и арсеназо III, предлагаемые В. И. Кузнецовым и С. Б. Саввиным (1961) для определения тория в рудах.
Торий образует с арсеназо III очень прочное комплексное соединение изумрудно-зеленого цвета, не разлагающееся даже в сильнокислой среде (6 н. раствор HCl). Комплексное соединение тория с «тороном» несколько менее прочно, определение проводится в 0,05—0,09 н. растворе HCl. Чувствительность реакции тория с «тороном» составляет 0,5 мкг тория в 1 мл. Реакция взаимодействия тория с арсеназо III более чувствительна — 0,02 мкг тория в 1 мл.
Определению тория с «тороном» мешают фосфаты, сульфаты, титан, цирконий, большие количества железа. При использовании для определения тория арсеназо III мешают лишь титан, цирконий и фториды. Таким образом, торий с арсеназо III можно определять дробным путем в жидкости, получаемой после минерализации биосубстратов. Отделение от примесей может понадобиться лишь в том случае, если имеется подозрение, что наряду с торием в биологическом материале могут находиться примеси титана, циркония и фторидов.
При использовании торона для определения тория во всех случаях требуется предварительное отделение сопутствующих ионов. Отделение тория от мешающих элементов может быть проведено хроматографиче-ским путем при помощи катионита КУ-2, рекомендуемого Ю. А. Черни-ховым, В. Ф. Лукьяновым и А. Б. Козловой (1960), или при использовании ионообменной сильнокислой смолы № 1, испытанной нами. При этом было выяснено (рис. 1), что торий может количественно выделяться на смоле лишь из солянокислого раствора (осаждение составляет более 90% независимо от концентрации). Из азотнокислой и сернокислой среды торий осаждается неполностью (30—80%) в зависимости от концентрации кислоты.
Установлено также, что ионы Ti4+
и РО^",взятые в отношении к торию
как 100: 1, и ионы Zr*+ и Fe3+, взятые в отношении к торию как 1000: 1, не мешают осаждению тория на смоле № 1 и его последующему определению.
Таким образом, определение малых количеств тория в жидкости, полученной после минерализации биосубстратов, может быть проведено либо дробным путем с арсеназо III, либо путем предварительной хроматографи-ческой очистки от примесей и последующего определения с тороном или арсеназо III. Анализируемый биосубстрат (мышцы, внутренние органы кровь, моча, кал от 50 до 200 г) минерализуют смесью концентрированных H2S04 и HN03. Полученную после минерализации жидкость светложелтого цвета переносят в коническую колбу, разбавляют в 2 раза дистиллированной водой и нейтрализуют концентрированным раствором NH4OH вначале осторожно, по каплям (до pH 6,0—7,0). Выпавший при этом осадок гидроокисей
отфильтровывают и промывают на фильтре до удаления (отри-
цательная реакция с 1% раствором ВаС12). При этом происходит частичное удаление Pöl~ в виде (NH4)P04, который мешает при хро-матографическом выделении тория. Промытый осадок растворяют в 10—20 мл 6 н. раствора HCl. Дальнейшее определение можно проводить тремя способами.
Определение тория дробным путем основано на образовании прочного комплексного соединения с арсеназо III в 6 н. растворе HCl. Определение можно проводить как колориметрически, так и при помощи фотоэлектроколориметра ФЭК-М.
Для определения тория колориметрически готовят стандартную шкалу. В ряд колориметрических пробирок наливают 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1 мл стандартного раствора, содержащего 10 мкг тория в 1 мл 6 н. раствора HCl, доливают 6 н. раствор HCl до 4,8 мл, прибавляют по 0,2 мл 0,05% раствора арсеназо III.
Испытуемый раствор готовят аналогичным способом. К 1—2 мл пробы добавляют 6 н. раствор HCl до 4,8 мл и 0,2 мл раствора арсеназо III. Если проба окрашена в желтоватый цвет (наличие Fe3+), добавляют 5—10 мг аскорбиновой кислоты. Окраску пробирки с испытуемым раствором сравнивают со шкалой, в которой наблюдается дереход окраски от малинового цвета к синему. Чувствительность колориметрического определения составляет 0,5 мкг тория в 5 мл.
Для более точного и быстрого определения тория можно использовать фотоэлектроколориметр ФЭК-М. Количество тория определяют по калибровочной кривой, которую строят, исходя из стандартной шкалы.
ФЮО
с*
1
90 SO 70 60
50
Ч. 4 О
% I
30
го
/о
О 0.0001н 0.01 н 1н г и Зн Концентрация кислот
Рис. 1. Зависимость количества
г
тория, выделенного на ионообменной смоле № 1, от концентрации соляной, азотной и серной кислот.
4 Гигиена и санитария. № 4
49
Прилагаются две калибровочные кривые: от 0,1 до 1 мкг и от 1 до 6 мкг (рис. 2 и 3).
Стандартную шкалу от 0,1 до 1 мкг готовят аналогично шкале от 1 до 6 мкг.
Определение проводят в 10 мл кювете при длине волны 680 \хмк (красный светофильтр). Испытуемый раствор для определения тория приготовляют так же, как и при колориметрическом определении. Чувствительность фотометрического определения соответствует 0,1 мкг тория в 5 мл. Предельно малое определяемое количество тория в пробе при колориметрическом методе составляет 2,5 мкг, а при фотоколориметрическом методе — 0,5 мкг. Ошибка определения не превышает 15%. Метод прост по выполнению, обладает достаточно высокой чувствительностью, небольшой ошибкой определения. Он специфичен, определению мешают лишь фториды, титан и цирконий, взятые по отношению к торию как 10: 1.
V
0.350 0,300 •
0.250 ■ '
0.200 - ^У^
О,/50 -0.100 ■ 0.050- ^
_I_I_I_I-1—-—
О / 2 3 4 5 6
количество по рая (б мкг)
Рис. 3. Калибровочная кривая для тория (от 1 до 6 мкг).
Второй и третий способы определения основаны на хроматогра-фическом отделении тория от мешающих примесей и отличаются видами используемой смолы (КУ-2 или сильнокислая ионообменная смола № 1). В обоих случаях жидкость, полученная после растворения осадка гидроокисей, разбавляют в 2 раза дистиллированной водой до-получения 20% HCl по объему, добавляют 5 мл 20% раствора винной кислоты и пропускают через колонку с ионообменной смолой.
При использовании катионита КУ-2 смолу предварительно очищают и помещают в стеклянную колонку высотой 15 еж и диаметром 0,5 см. Испытуемый раствор пропускают через смолу 2 раза. Скорость протекания составляет не более 30 капель раствора в минуту. Двукратное пропускание способствует более полному выделению тория из раствора. Затем колонку промывают 40 мл 20% (по объему) HCl. Полученный солянокислый раствор отбрасывают.
Торий, адсорбированный на колонке, элюируют 40 мл насыщенного раствора (NH4)2C204. Элюат досуха выпаривают на пламени горелки, обрабатывают 4 мл концентрированной HN03 и вновь выпаривают на' воздушной бане. Остаток после выпаривания растворяют в 2 мл 0,05 н. раствора HCl и колориметрируют с реагентом «торон». Остаток можно также растворить в 5 мл 6 н. раствора HCl и колориметриро-вать или определять на фотоэлектроколориметре ФЭК-М с арсеназоШ, как указано выше. Предельно малое определяемое количество тория в пробе составляет 1 мкг. Титан, цирконий, фториды, фосфаты определению не мешают. Ошибка определения не превышает 20%.
количестдо тория (б мкг)
Рис. 2. Калибровочная кривая для тория (от 0,1 до
При использовании ионообменной сильнокислой смолы № 1 для аналитических целей применяют колонки высотой 3 см и диаметром 3 мм. Скорость вытекания жидкости 20—30 капель в минуту. Разбавленный (до 20% HCl по объему) испытуемый раствор пропускают через колонку 3 раза. После этого колонку промывают 15 мл 20% раствора винной кислоты и 5 мл 20% HCl (по объему) и около 15 мл дистиллированной воды до нейтральной реакции промывных вод.
Торий с колонки элюируют попеременным использованием насыщенного раствора (NH4)2C204, подогретого до 60—70°, и концентрированной HCl с удельным весом 1,17 [20 мл (NH4)2C204 и 5 мл HCl чередуются 3 раза]. -JaKoe чередование щавелевокислого аммония с концентрированной соляной кислотой приводит к наиболее полному вымыванию тория с колонки. Элюат обрабатывают так же, как и при работе с катионитом КУ-2^
Определения тория в биологических материалах (мышцы, внутренние органы, экскременты, кровь)
Найдено Th4+ (в мкг)
дииа влепи Th«+ дробным способом при использовании смолы КУ-2 при исполь* зовании смолы ЛА1
1 0,8 0,8 1,6
5 3,4 4,0 4,0
10 9 9 8
50 46 45 40
200 180 170 180
500 475 425 450
2 000 2 000 1 800 1800
4 000 3 800 3 200 ,
Контроль 0 1 • 1 •
Предельно малое определяемое количество тория в пробе составляет 1 мкг при работе с тороном и 0,05 мкг при работе с арсе-назо III. Потери не превышают 25%. Изложенные выше способы определения тория проверены нами при определении тория в мышцах, внутренних органах, крови, кале.
Результаты, представленные в таблице, свидетельствуют о том, что при определении тория в биологических материалах разработанными нами методами получаются удовлетворительные результаты. Ошибка при определении тория, взятого в количестве от 1 до 4000 мкг, дробным методом не превышает 10—15%, при использовании хромато-графических способов составляет 20—25%. Предельно малое определяемое количество тория — 1 мкг в 100 г биологического материала.
На определение тория дробным методом в 100 г биосубстрата затрачивается в среднем 9—10 часов. При использовании методов, основанных на хроматографическом разделении тория, требуется 12—14 часов. Параллельно можно проводить 8—10 опытов.
При проведении контрольных опытов почти во всех случаях обнаруживаются небольшие количества тория (1—3 мкг), сравнительно много тория найдено в кале человека (до 20 мг).
Мы также проводили определение тория в органах крыс, затравленных двуокисью тория интратрахеально и забитых через определенные промежутки времени. Торий определяли в легких, трахеях, селезенке, лимфатических узлах, желудочно-кишечном тракте, моче и крови.
При сравнивании результатов, полученных при определении тория тремя методами, можно сделать заключение, что во всех случаях получаются довольно близкие данные. В легких найдено 14—16% Т114+ от введенного, в желудочно-кишечном тракте — не более 0,1—0,4%, в крови, трахеях, моче, лимфатических узлах — около 0,05—0,08%.
Выводы
1. Разработано три способа определения малых количеств тория в биосубстратах: дробный способ определения с арсеназо 111 и два способа, основанные на хроматографическом отделении тория от приме-
сей на катионите КУ-2 и сильнокислой ионообменной смоле № 1 с последующим колориметрированием или фотоколориметрированием.
2. Предельно малое количество тория в пробе, определяемое дробным способом, составляет 2,5 мкг при колориметрировании и 0,5 мкг при фотоколориметрировании.
Предельно малое количество тория, определяемое в пробе при использовании смолы КУ-2, составляет 1 мкг, при применении смолы № 1 —0,5 мкг (определение с «тороном») и 0,1 мкг (определение сарсе-назо III).
3. Ошибка определения тория дробным способом не превышает 10—15%. При определении этим способом мешают лишь цирконий, титан и фториды. Определению с помощью смолы № 1 и КУ-2 присутствующие в жидкости после минерализации ионы, а также титан и цирконий не мешают.
V ' ЛИТЕРАТУРА
Белоусов Б. П., Потапова С. А. В кн.: Сборник рефератов по радиа ционной медицине за 1958 г. М., 1959, стр. 144.—Кузнецов В. И., Саввин С. Б Радиохимия, 1961, т. 3, в. 1, стр. 79.—Сборник радиохимических и дозиметрических методик. М., 1959, стр. 140.—Т о к м а к о в а Е. В., Т у р к и н А. Д. Мед. радиол., 1958, № 3, стр. 61.—Ч е р н и х о в Ю. А., Лукьянов В. Ф., Козлова А. Б. Ж. аналит. химии, 1960, №4, стр. 452.—6. Швайкова М. Д. Судебная химия. М., 1959, стр. 276.—Hursh J. В., Steadman L. Т. et al., Acta radiol. (Stockh.), 1957, v. 47, p. 481.—Perkins R. W., Kalk warf D. R., Analyt. Chem., 1956, v. 28, p. 1989.— Til ton G. R., Aid rich L. Т., Inghram M. G., Ibid., 1954, v. 26, p. 894.
Поступила 29/VI 1962 r
¿X ix
РАЗБОРНАЯ ЗВУКОИЗОЛИРОВАННАЯ ЭКРАНИРОВАННАЯ КАМЕРА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Проф. 3. И. Бирюкова, младший научный сотрудник Г. С. Жигалин
Из Института гигиены детей и подростков АМН СССР
Разработка различных вопросов физиологии труда выдвигает ряд требований к проведению экспериментальных исследований непосредственно в цехах различных предприятий. Как известно, осуществление таких исследований связано со значительными организационными и чисто методическими трудностями. Так, не всегда возможно размещение аппаратуры и исследователей непосредственно у рабочего места. Если даже условия и позволяют сделать это, то нельзя не считаться с тем, что пребывание исследователя в течение рабочего дня перед глазами исследуемого и окружающих его рабочих не может не нарушать естественного хода трудового процесса, отвлекая указанных лиц. Поэтому существенным моментом, определяющим наибольшую эффективность экспериментальных исследований в естественных условиях, является вопрос об обстановке самого эксперимента.
Нередко исследователи используют для исследований либо более свободный, отдаленный угол в цехе, либо комнату врача, или другие помещения.
Мы поставили задачу создать наиболее благоприятные условия для проведения наблюдений в условиях, исключающих действие экстрараздражителей. При этом исследователь должен иметь возможность
. . • • • •
