CC BY
13
УДК 616-008.924.9-073.916
Л. А. Бакулина, Д. А. Шустов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОКОЛИЧЕСТВ РТУТИ В БИОМАТЕРИАЛЕ СО СЛОЖНЫМ ЭЛЕМЕНТАРНЫМ СОСТАВОМ (НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ)
Центральный институт усовершенствования врачей, Москва
В последние годы в аналитической химии при анализе ничтожно малых количеств веществ все более широкое применение находит весьма чувствительный (Ю-8—10~9 г/проба) радиоактивационный, в частности нейтронный активационный, анализ (К. К. Клисенко и соавт.). Сущность нейтронного активационного анализа заключается в следующем. Проба, содержащая ничтожно малые количества определяемого элемента, подвергается в ядерном реакторе облучению тепловыми нейтронами. При воздействии тепловых нейтронов на элемент происходит так называемая ядерная реакция (п, у), в результате которой часть атомов облучаемого элемента становится радиоактивной. Чем больше в пробе определяемого элемента, тем выше ее радиоактивность. По степени активности облученной пробы судят о количестве в ней элемента.
Существует 2 метода нейтронного активационного анализа — инструментальный и радиохимический (деструкционный). Инструментальный метод использует для определения отдельных элементов различие в энергии излучаемых ими ^-квантов. При этом методе химическое выделение активированного элемента из пробы не проводится. Радиохимический метод связан с химическим выделением активированного элемента в радиохимически чистом виде совместно с носителем, представляющим собой стабильные ^ изотопы определяемого элемента, и с последующим радиометрическим измерением у- или р-излучения (или того и другого).
Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Преимуществом инструментального метода является экспрессность анализа, а недостатком — меньшая точность и чувствительность, сложность измерительной аппаратуры и обработки результатов измерения. Преимуществом радиохимического метода является большая точность и чувствительность, а недостатком — трудоемкость и длительность анализа. Однако при анализе проб со сложным элементарным составом, что часто бывает при исследовании биопроб, преимущество инструментального метода, касающегося его экспрессности, исчезает. Иногда начало анализа таких проб после облучения может надолго задерживаться. Это связано с тем, что сложный элементарный состав проб обусловливает высокую активность и сложный у-спектр, в котором нередко 4 присутствует ^-излучение, близкое по энергии к у-излучению радиоизотопа определяемого элемента. В этом случае прежде чем приступить к анализу, приходится ждать несколько месяцев, пока не распадутся короткоживу-щие радиоизотопы" с подобным у-излучением (при недостаточной разрешающей способности измерительной аппаратуры). Если же эти радиоизотопы близки к радиоизотопу определяемого элемента и по периоду полураспада, то применение инструментального метода вообще исключается. При этом применим только радиохимический метод, который может быть проведен в течение 2—3 дней после облучения пробы. Следовательно, длительность анализа с помощью радиохимического метода, отнесенная выше к его недостаткам, превращается в его преимущество.
Конечные результаты при нейтронном активационном анализе можно получить 2 способами — абсолютным и относительным. Абсолютный способ определения содержания элемента в пробе используется редко из-за ряда ¥ ограничений, значительно усложняющих получение точных результатов. К ним относятся измерение абсолютной активности, неизвестность точного
значения потока нейтронов, колебание сечения реакции, связанное с изменением энергии нейтронов, и др. Относительный способ определения содержания элемента в пробе исключает эти трудности, так как при этом одновременно с анализируемой пробой облучают точно известное количество определяемого элемента — эталон.
Определение ртути с помощью нейтронного активационного анализа возможно по нескольким радиоизотопам ее. Из них укажем 2: Hg197 и Hg203, которые получают при облучении по следующим ядерным реакциям:
1. Hg»e (n.YW^ff^- Au£V
2. Hg202 (n, у) Hg2»3^^ Т1с2т°а3б •
Для определения ртути в биопробах мы использовали вторую реакцию, г. е. Hg203. Такой выбор оправдывался тем, что содержание Hg202 в природной смеси является наибольшим по сравнению с другими изотопами (29,8 Уо), эффективное сечение реакции для чистого изотопа довольно значительное (2,45 барна). Удовлетворял нас и период полураспада (~49 дней). К сожалению, несколько мала энергия излучаемых Hg2 03 Р-частиц (208 кэВ), что может привести к некоторому поглощению их в слое мишени при измерении скорости счета. Однако этот недостаток можно в значительной степени устранить уменьшением количества вводимого носителя и внесением поправки на поглощение (Н. Н. Красюк).
Для определения ртути в пробах нами был выбран радиохимический метод. Для этого необходимо было сначала разработать метод переведения биопроб в раствор и метод выделения из них ртути. В связи с тем что ртуть является сравнительно летучим элементом, сухое озоление и затем растворение золы в какой-либо кислоте исключено. В данном случае допустимо только так называемое мокрое сжигание, т. е. обработка биопроб при нагревании кислотами с целью получения истинного раствора.
Для выделения ртути из раствора биопроб мы применяли классический, проверенный многолетней практикой сульфидный метод (Р. А. Кузнецов). Ниже приводится пропись этого метода.
Анализируемый раствор, полученный после минерализации, нейтрализуют почти полностью раствором чистого карбоната натрия, обрабатывают свежеприготовленным сульфидом аммония, добавляя его в небольшом избытке, и приливают при сильном перемешивании 10 % раствор едкого натра до начала осветления раствора. Затем нагревают до кипения и добавляют еще раствор едкого натра, пока анализируемый раствор не станет совсем светлым, указывая на переход всей ртути в сульфосоединение. Если раствор не совсем прозрачен, его фильтруют и промывают остаток горячей водой, содержащей по 10 мл раствора едкого калия и сульфида кали на 1 л. К фильтрату постепенно прибавляют достаточное количество 25% раствора нитрата аммония для превращения едкого натра в нитрат натрия и для разложения сульфосоли ртути. Объем прибавленного раствора нитрата аммония должен быть равен объему едкого натра. Раствор кипятят для удаления большей части аммиака и дают осадку отстояться. Фильтруют, промывают последовательно сероводородной водой, горячей водой, спиртом и эфиром. Промытый осадок высушивают при 105—110° и взвешивают в виде сульфида ртути.
После взвешивания рассчитывают выход носителя и измеряют скорость счета пробы по Р- или у-излучению.
Для определения точности и чувствительности радиохимического метода в атомном реакторе мы около суток облучали несколько эталонных проб с различным содержанием в них ртути в виде азотнокислой соли. Азотнокислую ртуть в виде раствора, титр которого устанавливали как среднюю
Точность радиохимического метода
Количество ртути в эталоне (в г) Выход носителя (в %> Скорость счета через 259 дней после облучения Скорость счета через 10 дней после облучения Суммарная относительная ошибка (в %>
имп/мин
1 х ю-3 100 53 300 1 840 000 —19,6
1X10-« 56 1 380 47 500 —
1Х10-6 94 767 26 500 + 15,7
1Х10-6 82 79 2 723 + 18,9
Примечание. Относительная статистическая ошибка скорости счета при достоверности 0,9 составляла соответственно порядковому номеру 0,2, 1,25, 1,7 и 5,35%. Суммарную относительную
(.№ — .ЛГ) 100 „ , ошибку определяли по формуле: -—-, где N—наиболее достоверное ^значение скорости
счета; N'' — скорость счета, рассчитанная на 10 дней после облучения,
величину по 3 отдельным анализам, помещали в кварцевые пробирки с притертой пробкой. Открытые пробирки медленно нагревали в сушильном шкафу при ~30° с целью испарения раствора. После этого пробирки с сухой азотнокислой ртутью плотно закрывали притертой пробкой, помещали в алюминиевые пеналы, а затем в свинцовые контейнеры и отправляли на облучение в атомный реактор.
После облучения пробирки вскрывали, внутреннюю часть их обрабатывали 2 мл 2 н. раствора азотной кислоты. Аналогично обрабатывали и притертые пробки. Полученные радиоактивные азотнокислые растворы ртути помещали в химический стакан и направляли на радиохимический анализ. Из раствора эталонных проб выделяли осадки сульфидной ртути по изложенной выше методике, которые затем измеряли по Р-излучению на малофоновой установке УМФ-1500. Результаты этих измерений представлены в таблице. Из таблицы следует, что точность радиохимического метода определения ртути по Р-излучению составляет ±20%, чувствительность при фоне установки ~5 имп/мин, X Ю-9 г/проба. Задержка с анализом эталонов ртути по радиохимическому методу связана с задержкой анализа биопроб по инструментальному методу. Причина задержки анализа по инструментальному методу объяснена выше.
Апробирование радиохимического метода проводили на реальных пробах некоторых органов и тканей (почки, печень, мышцы, головной мозг) крупного рогатого скота, отобранных в Липецкой области Московским технологическим институтом мясной и молочной промышленности (А. В. Николаев).
Навески органов тканей в количестве около 2 г, помещенные в алюминиевые пеналы и свинцовые контейнеры, облучали в атомном реакторе около суток вместе с эталонами ртути. Затем примерно через 4 мес биоматериал подвергали в Центральном институте усовершенствования врачей анализу на содержание ртути по инструментальному методу. После этого в пробах определяли содержание ртути по радиохимическому методу. Содержание ртути в исследуемых биоматериалах, которое определяли радиохимическим методом, в большинстве проб было выше ее содержания.
Идентификацию препаратов ^203 осуществляли по периоду полураспада и энергии излучений (В. Ф. Гиллебронд, и др.).
Идентификацию по энергии излучений препаратов ^203 проводили по поглощению Р-излучения и спектру 7-излучения. Поглощение Р-излучения осуществляли путем наложения на препарат алюминиевой пластинки толщиной около 50 мг/см2 (толщина слоя полного поглощения Р-частиц с энергией 208 кэВ составляет около 47 мг/см2) и последующего измерения р-из-лучения на установке УМФ-1500 М. Этому предшествовало измерение Р-излучения тех же препаратов на той же установке без наложения на них алюминиевой пластинки. Степень поглощения Р-излучения при этих измерениях составляла около 90%.
Спектр у-излучения препаратов ртути определяли на у-спектрометре. Как показали результаты определения, у-спектр соответствовал энергии 7-квантов (0,278 МэВ), излучаемых ^203.
Следовательно, препараты ртути, выделенной из биопроб, содержали в основном ^203.
Выводы
1. На основе нейтронного активационного анализа разработан метод определения ртути в биопробах со сложным элементарным составом.
2. Определены точность и чувствительность метода по Р-излучению.
3. Метод апробирован на реальных биопробах некоторых органов и тканей (почки, печень, мышцы, головной мозг) крупного рогатого скота.
4. Проведена идентификация препаратов ртути по периоду полурас-' пада и энергии Р- и у-излучения.
ЛИТЕРАТУРА. Клисенко М. А. и др. Химический анализ микроколичеств ядохимикатов. М„ 1972.— Красюк Н. Н. Применение радиоактивационного анализа для санитарно-гигиенической оценки мясопродуктов, содержащих остаточные количества ртутноорганических пестицидов. Автореф. дисс. канд. М., 1972.— Кузнецов Р. А. Активационный анализ. М., 1967. — Николаев А. В. (ред.) Краткий курс радиохимии. М., 1969. — Г и л л е б р а н д В. Ф. и др. Практическое руководство по неорганическому анализу. М., 1957.
Поступила 30/V 1973 г.
УДК 57.087.1
Канд. мед. наук Т. А. Попов
О ВОЗМОЖНОСТИ УПРОЩЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Всесоюзный научно-исследовательский институт гигиены и токсикологии пестицидов, по -лимерных и пластических масс, Киев
Необходимость статистической обработки экспериментальных данных вытекает из вероятностной природы формирования биологических знаний. При репрезентативных статистических исследованиях анализируется только часть случаев, входящих в генеральную совокупность явлений. Полученные же результаты, как правило, обобщаются для всех случаев, включая и нерассматриваемые. Поэтому основной задачей статистического исследования следует считать выяснение того, насколько наблюдаемая разница между значениями вычисленных показателей порождена действием случайных факторов в связи с ограниченной выборкой или, наоборот, обусловлена реальной закономерностью.
Как известно, большинство биологических явлений подчиняется нормальному распределению Гауса. При этом расчет достоверности выборочного исследования, а также определение существенности различий между показателями 2 и более выборок производятся по методу Фишера — Стью-дента. Сущность последующего заключается в вычислении математического ожидания (средняя арифметическая), показателей рассеивания вариант (дисперсии, стандартного отклонения,средней ошибки) и критерия Стью-дента по формуле:
- Хг — Хл (!)
ущтщ
где Х1 и Х2 — средние арифметические 2 сопоставляемых рядов; и
БХ2 — соответствующие средние ошибки.
Полученное значение критерия I служит для определения вероятности ошибки \Р) в заключении о достоверности различий.
Такой порядок обработки результатов биологических исследований рекомендован большинством авторов (В. Ю. Урбах; В. С. Генес; Н. А. Пло-
