CC BY
7
2. Наличие пропорциональной зависимости между компонентами дает возможность осуществлять гигиеническое нормирование и контроль по одному из веществ смеси.
ЛИТЕРАТУРА. Ко рб а ко в а А. И., ЗаеваГ. Н., Крем не -в а С. П. и др. В кн.: Токсикология новых промышленных химических веществ. М., 1969, в. 11, с. 24. — М а р т ы н о в а А. П. Основные вопросы гигиены труда в промышленности синтетических волокон. Автореф. дисс. докт. М., 1970.— Кудрин А. Н., Пономарева Г. Т. Применение математики в экспериментальной и клинической медицине. М., 1967— СаноцкийИ. В. В кн.: Токсикология новых промышленных химических веществ. М., 1969, в. 11, с. 6. «
Поступилг 18/1 1974 г.
УДК 614.72:546.56 +616-008.925.61-074:543.42
И. Н. Титова, Ю. В. Новиков, Т. В. Юдина,
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕДИ В ВОЗДУХЕ И БИОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ ПОМОЩИ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Атомно-абсорбционная спектрофотометрия — один из современных видов анализа. Во многих случаях этот метод эффективнее приемов эмиссионной спектроскопии. Несомненно, что использование новейших инструментальных методов определения элементов даст возможность более глубоко изучать процессы, происходящие в организме под воздействием различных факторов, изучать более полно состав вдыхаемого воздуха.
Явление атомной абсорбции заключается в селективном поглощении света свободными атомами элементов, находящимися в слое нагретого газа, которые при этом переходят из нижнего невозбужденного состояния с энергией Ек в верхнее состояние с более высокой энергией £{. Частоты линий поглощения определяются формулой:
где /I — постоянная Планка.
Способ, предложенный Уолшем, заключается в следующем. Поглощающий слой атомного пара создается в пламени, куда проба вводится предварительно в виде аэрозоля. Пламя «просвечивается» излучением газоразрядной лампы низкого давления с полым катодом. Интенсивность выделяемой монохроматором аналитической линии определяемого элемента измеряется фотоэлектрическим устройством. Линии поглощения в пламени примерно на 2 порядка шире линий, испускаемых газоразрядной лампой. Использование узких линий спектра газоразрядной лампы, частоты которых совпадают с максимумами частот линий поглощения, позволяет определить линейное поглощение. При этом выполняется закон Ламберта — Бугера — Беера:
Между концентрацией атомов определяемого элемента в пламени и оптической плотностью существует линейная зависимость. Одно из существенных преимуществ атомно-абсорбционного метода перед эмиссионным — независимость результатов измерений от состава сопутствующих элементов в пробе. Поэтому градуировочный график для анализа различных по составу проб можно строить по единому комплекту эталонов.
Ошибка анализа, определяемая стабильностью источника света и пламени, невелика и не превышает 1,5—2%.
Таблица 1
Влияние элементов, содержащихся в исследуемом растворе, на поглощение меди
Введенное вещество
Марка реактива
Концентрация меди в растворе (в ыг/л)
% поглощения при введении растворов солей по отношению к чистому раствору меди с концентрацией по металлу
I г/л
10 г/л
Хп (ЫОэ)г 6НгО МпБО« НгО
КС!
РЬ (Ы03)2
№2504
№С1
Со(М03)2 6Н20 Ре (ЫН4) (504)2Х X 12НгО
А1 (М03)2Х9Н20 А1С1,
ОСЧ
Для спектрального анализа То же ХЧ Ч
ХЧ для спектрального анализа ОСЧ ХЧ
ЧДА ЧДА
1
5
5 5
102 105
100 101
99
100
99 97
96 94
102 105
102 101 110 104
101 94
96 93
Среднее
99,$±1,0
100,8^1,7
Основной проблемой атомно-абсорбционного спектрального анализа твердых образцов является полное растворение последних или хотя бы полное растворение составляющих, которые подлежат определению. Необходимо, чтобы определяемые элементы присутствовали в растворах в известных концентрациях. В связи с этим может потребоваться последовательное разбавление основного раствора или, наоборот, концентрирование следов определяемых элементов. Обычно образец, мелко измельченный, растворяют в смеси кислот, выбор которой зависит от его состава.
При приготовлении образцов биологических объектов для анализа атомно-абсорбционным спектральным методом во многих случаях можно обходиться без предварительной химической обработки или ограничиться простым разведением образца с добавлением спектроскопического буфера. В случае нежидких биоматериалов производят их озоление.
Медь является элементом, наиболее легко определяемым с помощью атомной абсорбции. Очень часто ее используют для проверки работы атом-но-абсорбционных спектрофотометров, так как изменение характеристик прибора почти не влияет на результаты анализа меди. Чувствительность определения практически не зависит от тока лампы, а градуировочный график достаточно линеен вплоть до больших значений оптической плотности. Чувствительность определения меди по раствору составляет 0,1 мкг/мл.
Исследования были проведены на атомно-абсорбционном спектрофотометре БР-ЭО английской фирмы ишеат при следующих параметрах прибора: 1. Длина волны — 324,8 нм. 2. Ширина щели монохроматора —0,08 мм. 3. Ток накала — 5 тА. 4. Горелка — 10 см, пропановая. 5. Высота горелки — 1,2 см. 6. Газ — пропан с давлением 0,7 кг/см2, скорость протекания — 300 см3/мин. 7. Воздух — давление 2 кг/см2, скорость протекания — 5 л/мин.
Пробы воздуха отбирались на фильтры из ткани ФПП-15, скорость отбора проб воздуха — 10—15 л/мин.
Предварительно было проверено влияние элементов пробы на определение меди атомно-абсорбционным методом. Для этого сравнивали результаты анализа чистых водных растворов меди и растворов, содержащих, кроме того, различные соли других элементов (табл. 1). Из табл. 1 видно, что практически влиянием состава пробы можно пренебречь.
Для выяснения оптимальных условий растворения образцов пыли мы
Количество определяемой меди в параллельных пробах пыли, обработанных разными
смесями кислот
Образец Смесь кислот Коли честно образца (в мг] Число проб Измеренное содержание меди в образце (в %) М±т Вариабельность измерении (в %)
1-й HF—НС104 4 6 1,27—0,05 8,6
—HN03 10 5 0,80—0,05 20,0
HCl—hno3 2,5 13 0,85—0,08 25,0
2-Й HF—НСЮ4— 3 8 11,0—0,70 16,0
-—нко3 10 8 8,2^0,50 16,0
HCl—HNO3 3 6 8,5—0,44 12,0
10 8 6,4—0,04 2,0
HF— НСЮ4— 0,5 16 43,5—2,0 18,0
3-Й HNO3 1,0 16 38,4—2,4 24,0
HCl—HNO3 0,5 12 40,0—0,4 3,3
1,0 12 39,8— 1,5 13,0
НСЮ4—HN03 1,0 9 38,2—4,2 31,0
5.0 9 31,8^0,9 8,0
4-й HF—НСЮ4 0,5 16 97,0^=3,5 14,0
—HN03 1.0 6 86,0— 1,9 5,0
HCl—HNO3 0,5 12 63,0—3,0 10,5
1,0 4 65,0^5,0 13,0
, HC104—HNO3 1,0 10 63,7—4,1 19,5
5,0 10 53,0^0,5 2,5
5-й НСЮ4—HN03 5,0 18 43,2—0,4 3,8
6-й • НС104—HN03 10,0 9 1^0,03 мкг 10,0
(0,01%)
НС104—HNO3 5 1,2^0,08 17,0
Холостой HF—НСЮ4— 6 0,3=£0,02 17,0
опыт —НКО,
сравнивали результаты обработки параллельных образцов сметор пыли с различным химическим составом разными смесями кислот. Большое содержание кремния вносит дополнительные трудности в растворение образца. В этом случае наиболее целесообразно применять смесь кислот: плавиковой, азотной и хлорной, так как происходит возгонка четырехфтористого кремния путем дымления при нагревании. При этом в образце остается минимальное количество кремния в осадке, которое практически не влияет на определение элементов. Разложение образца производится обычно в платиновой посуде. После возгонки кремния и фтора в присутствии хлорной кислоты и растворения образца раствор может быть переведен в стеклянную мерную посуду. Если требуется определить в образце кремний наряду с другими элементами, то нужно, чтобы он оставался в растворе, т. е. растворение производят в герметичном сосуде. Проблема мерной стеклянной посуды при использовании плавиковой кислоты в этом случае решается смешиванием ее с раствором борной кислоты. В литературе приводятся данные об использовании различных смесей кислот в целях растворения руд и силикатных материалов для определения меди и других элементов в образцах атомно-абсорбционным методом. Мы исследовали 6 образцов пыли. Использовали 3 различных смеси кислот для растворения при нагревании: 1) НР — Н1М03 — НС104; 2) НС1 — НЫОэ; 3) НСЮ4 — НЫ03.
Сравнительные данные о количестве меди в параллельных образцах представлены в табл. 2.
Рассматривая табл. 2, где представлены данные об исследовании пыли (6 образцов) на содержание меди, можно сказать, что при анализе небольших количеств пыли (0,5—1 мг 3—6-го образца и 2,5—4 мг 1—2-го образца) полученное процентное содержание меди выше по сравнению с образцами, навески которых были больше (5 и 10 мг соответственно). Особенно это заметно на 4-м образце с большим содержанием меди, 6-й образец пыли меди не содержит. При обработке образца плавиковой, хлорной и азот-
ной кислотами определялись более высокие количества меди, особенно в 4-м образце. В то же время мы не обнаруживаем разницы при обработке смесями кислот HCl — HN03 и НСЮ4 — HN03.
Медь, добавленная в 78 образцов пыли в количестве от 10 до 500 мкг, в среднем определялась в 95±4,5 %. Медь, добавленная в 114 растворов образцов пыли в количестве от 50 до 200 мкг при содержании меди в растворе 50 мкг, определялась в 100± ±1,8%. Это лишний раз убеждает нас в том, что прибор определяет истинное содержание меди в полученном образце. И те ошибки в определении меди в первоначальной пробе, наличие которых можно предположить в результате проделанной методической работы, видимо, объясняются процессом приготовления пробы (сжиганием, нагреванием, разведением образца и др.).
Пыль для исследования на содержание меди отбирали на фильтры ФПП-15. Фильтры озоляли в муфельной печи при 500±20° в течение 10 мин. Золу растворяли следующим образом: вливали в чашки с золой 1 мл HF и 1 мл HNÖ3, выдерживали 1 ч. После этого нагреванием на песчаной бане выпаривали кислоты, добавляли 0,8 мл НСЮ4, выпаривали, повторно добавляли 0,4 мл НС104, выпаривали до прекращения дымления, затем смывали чашки 1 мл воды, высушивали на бане, добавляли 1 мл HCl, нагревали, приливали 15 мл воды, кипятили и переводили в мерные колбы (25 мл). Чашки ополаскивали 1% раствором HCl и. водой, и колбы доводили до метки водой. Полученные растворы вводили в пламя горелки прибора и фотометрнровали. Параллельно проводили опыты с пустыми фильтрами. В часть проб добавляли определенные количества меди, сравнения проводили с водными стандартами. Результаты измерений представлены в табл. 3. Пыль, отобранная на фильтры, имела примерно одинаковое процентное содержание меди.
Из табл. 3 видно, что средний процент выявления добавленной меди ~60. При меньших добавках он меньше. Если сравнить данные последней графы табл. 3 по определению меди в образцах без добавки ее, то будет видно, что в меньших навесках определяется меньший процент к навеске, в больших навесках — больший.
Определение меди на фильтрах ФПП-15 возможно при сравнении с водными стандартами, если ввести в расчет соответствующую поправку, либо при сравнении с водными стандартами, предварительно подвергнутыми озолению в муфельной печи и обработке смесью кислот параллельно с образцами.
Медь в моче крыс и мышей определяли непосредственным введением мочи, разбавленной в бидистиллированной воде и профильтрованной через беззольные фильтры, в пламя горелки прибора. Фильтрование мочи не сказывается на результатах измерения. Результаты сравнивали с водными стандартами меди. Измеряли пробы мочи с добавкой меди в 5 мкг. Ошибка в определении добавки меди составляла 2,3 %, вариабельность измерений — 6 %.
Для анализа брали 0,2—1,5 мл сыворотки крови. С целью получения объема крови, необходимого для анализа (минимум 1,5 мл), сыворотку кро-
Определение количества меди в пыли
Навеска пыли на фильтре (в мг) Число измерений Добавлено меди (в мкг) Получено меди в пробе (в мкг) % выявления добавленной меди % меди в образце
0 3 0 0,3
0 5 10 5,1 50 _
0 3 50 31,5 62 _
01—3,5 27 0 9^3,5** 0,6
(1,6)»
3 10 12,3 33 0,6
9 25 26±4,6** 68 0,6
2 50 38 58 0,6
2 75 60,5 69 0,6
4-6,9 8 0 47,5—10** _ 0.9
(5,3)*
•Средняя навеска из общего числа фильтров, •• М±т.
Определение меди, добавленной в биологические пробы
Исследуемая проба Число проб Количество добавленной меди (в мкг) Количество меди в образце без добавки (в мкг) Измеренное количество добавленной меди (в мкг) М±т 2% ошибка в измерении добавки меди У% вариабельность измерений
Растворы и жидкости
Моча крыс Растворы золы кала крыс Растворы золы органов
мышей Растворы золы органов крыс
Растворы золы органов крыс
32 5 3—8 4,88^0,045 2,3 6
12 3 12—50 3^0,056 0,0 5,8
18 2 0,5—1 1,79^0,067 10,0 16,0
30 5 1—10 4,8^0,05 4.0 5,4
46 10 2—10 10,1=2=0,01 1,0 6,5
Оргары перед озолением
Печень крыс (1-й опыт) Печень крыс (2-й опыт) Мозг крыс Селезенка крыс Кал крыс
14 5 0,3—30 4,8—0,44 3.7 34
11 15 11.2^0,52 25,0 15.5
6 5 5,2^:0,49 4,0 22
4 5 4,75^1,76 8,6 74
36 50 49,8—2,5 2,5 34
ви в центрифужной мерной пробирке разводили бидистиллированной водой и полученный объем увеличивали в 2 раза 10 % раствором трихлоруксусной кислоты для осаждения белков. Все тщательно перемешивали и центрифугировали в течение 10 мин примерно при 3000 об/мин. После центрифугирования надосадочную жидкость переводили в чистые сухие стаканчики. Полученные пробы вводили непосредственно в пламя горелки прибора.
Стандартные растворы готовили следующим образом. В 6 мерных 25 мл колб вводили пипеткой 0, 0,5, 1, 1,5. 2 и 2,5 мл стандартного раствора меди 10 мг/л. В каждую колбу добавляли 12,5 мл 10% трихлоруксусной кислоты и колбу доводили до полного объема бидистиллированной водой. Полученные стандартные растворы составляли 0, 20, 40, 60, 80 и 100 мкг% меди в 5% растворе трихлоруксусной кислоты.
При расчете количества меди в первоначальном образце сыворотки крови полученное количество меди во время измерения пробы умножали соответственно на коэффициент разбавления данной пробы.
Ввиду того что образцы были разного объема и подвергались в процессе подготовки разбавлениям в различных пропорциях, была проведена работа по установлению разброса результатов определения концентрации меди в параллельных образцах сыворотки крови, раздельно приготовленных. Исследования провели на 8 параллельных пробах. Процент разброса результатов параллельных проб К вычисляли по формуле:
Рг + Р* ' р
1 о — П
к--=--100,
где Рх и Ро — содержание меди в 2 параллельных пробах.
Средний процент разброса результатов составляет 3,1 и является весьма удовлетворительным.
Для переведения органов и кала животных в растворы требуется их озоление и растворение золы. Сухое озоление удобнее и надежнее. Ввиду однотипных условий потери будут примерно одинаковы. Средний процент разброса результатов измерений количества меди в параллельных пробах некоторых органов и кала крыс не превышал 16.
Биологический материал отбирали в сухие, чистые, взвешенные бюк-сы. Бюксы с органами и калом взвешивали, вычисляли сырой вес, на кото-
рый в дальнейшем вели расчеты содержания меди. Затем бюксы помещали в сушильный шкаф, органы и кал высушивали до постоянного веса при 105—110°. В дальнейшем пробы количественно переводили в тигли и озо-ляли в муфельной печи при 450±30°. Полученную золу растворяли следующим образом. Капали 2—3 капли концентрированной HCl, высушивали на песчаной бане, приливали 5—10 мл 25 % HCl, кипятили, фильтровали в мерные колбы и доводили до метки бидистиллированной водой. После тщательного перемешивания растворы вводили в пламя горелки. Результаты сравнивали с водными стандартами меди. Перед озолением в часть биологических проб добавляли медь. Данные по определению добавок представлены в табл. 4.
Как видно из табл. 4, при определении добавок меди в растворы и жидкости ошибка определения' и вариабельность измерений невелики. При определении добавок меди в органы ошибка определения и вариабельность измерений возрастают. Это свидетельствует о неизбежных потерях меди при озолении.
На основании полученных нами материалов можно сделать вывод о том, что атомно-абсорбционный спектральный анализ имеет следующие преимущества: высокую точность, чувствительность, производительность, возможность проведения исследований широкого диапазона.
Поступила 29/111 1974 г.
УДК 613.482:613.161
В. С. Кощеев, М. Я- Романенко
К МЕТОДИКЕ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ ВОПРОСОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗИМНЕЙ ОДЕЖДЫ В УСЛОВИЯХ ВЕТРА
Как известно, в условиях низких температур и ветра установленное для комфортного микроклимата процентное соотношение в отдаче тепла путем радиации, конвекции, испарения и кондукции резко меняется — на первый план выступает конвективный теплообмен. По данным А. Бартона и О. Э^холма, при температуре —40° и ветре около 1 м/с теплоотдача кон-векций составляет 89 % и лишь 11 % приходится на излучение, а при температуре 25° они соответственно равны 77 и 23%. Под воздействием ветра инертный воздух, заключенный в толще материалов одежды, под ней, а также на поверхности тела человека становится подвижным, вследствие чего теплоизоляция, создаваемая одеждой и воздушными прослойками, падает. Учитывая значительное влияние конвективных теплопотерь на тепловое состояние человека, мы попытались определить их основные уровни при работе в различных видах одежды, вытекающие из этих данных закономерности и принцип расчета допустимой воздухопроницаемости ветрозащитного слоя. С этой целью был разработан метод, в основу которого положен принцип регистрации конвективных теплопотерь, разработанный Д. Р. Кэр-ролом и Д. Виссером. Метод основан на определении прироста количества тепла в «спутном следе» за телом человека.
Собранная в лаборатории установка для определения мощности конвективных теплопотерь представляет собой аэродинамическую трубу (рис. 1), через которую системой вентиляторов продувается воздух с регулируемой скоростью. Функции стабилизатора параметров потока воздуха выполняет тепловой конденсатор с большой активной поверхностью и теплоемкостью, установленный на рходе трубы. Регистрация сигнала производится при помощи усилителя от лампового микровольтметра В-2-11 и самописца ЭПП-09'МЗ. Внутри установки находится градуировочный тепловой источник размером 15x45 см. Схема установки питается от источника постоянного тока с напряжением 10 В. В стенке камеры вмонтированы разъемы для снятия необходимых во время опытов физиологических показателей.
