CC BY
153. Ворона A.A., Головкина O.A., Матюхин В.В., Юшкова О.И. // Мед. труда. — 1999. — № 7. — С. 25—28.
4. Гигиенические критерии оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса. Руководство Р 2.2.755 — 99. — М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002.
5. Ппешчна класифжащя пращ за показниками шкщ-ливост та небезпечност фактор1в виробничого середо-вища, важкост та напруженосп трудового процесу / /
Охорона пращ. — 1998. — 48, № 6. — С. 29—44.
6. Заславская Р.М. Хронодиагностика и хронотерапия заболеваний сердечно-сосудистой системы. — М.: Медицина, 1991.
7. Матюхин В.В., Мойкин Ю.В., Порошенко A.C., Юшкова О.И. // Мед. труда. — 1994. — № 11. — С. 10—13.
8. Моисеева Н.И., Сыгсуев В.М. Временная среда и биологические ритмы. — А.: Наука,1981.
9. Навакатикян A.O., Кальниш В.В. // В кн.: Физиология и гигиена умственного труда. — К.: Здо-ров'я, 1987. — С. 36—59.
10. Оранский И.Е., Царфис П.Г. Биоритмология и хронотерапия (Хронобиология и хронобальнеофизи-отерапия). — М.: Высшая школа, 1989.
11. Парин В.В., Баевский Р.М. // Успехи физи-ол. наук. — 1970. — № 2. — С. 100—112.
12. Профилактика в первинних структурах охорони здоров'я CINDI. Украша / П1д ред. 1.П. Смирновой
— Ки1в, 1999. — С. 41.
13. Соколов Е.И., Белова Е.В. Эмоции и патология сердца. — М.: Наука, 1983.
14. Ткаченко А.М., Передерш Г.С. // Ф1зюл. журн. — 2000. — Т. 46, № 6. — С. 61—67.
15. Храмов Ю.А., Вебер В.Р. Вегетативное обеспечение и гемодинамика при гипертонической болезни.
— Новосибирск: Наука, 1985.
16. Щукин А.И. // Косм. биол. и авиакосм. мед.
— 1984. — Т. 8, № 2. — С. 63—66.
17. Юшкова О.И. // Медицина труда и промышленная экология. — 1999. — №7. — С.6-11.
18. Costa G. // Ergonomics. — 1993. — Vol. 36, No. 9. — P. 1111—1120.
19. Frey R., Klosch G., Reinfried L. et al. // Wien Klin Wochenschr. — 2001. — Vol. 113, No. 7—8. — P. 254—258.
20. Ha M, Park J. // J. Occup. Hlth. — 2005.
— 47 (2). — P. 89—95.
21. Hadjiolova I., Mincheva L., Deyanov C. // Rev. Environm. Hlth. — 1994. — Vol. 10, No. 1. — P. 67—71.
22. Halberg F., Cornelissen G., Wall D. et al. // Biomed. Instrum. Technol. — 2002. — Vol. 36, No. 2. — P. 89—122.
23. Holmes A.L., Burgess H.J., McCulloch K. et al. // J. Hum. Ergol. (Tokyo). —2001. — Vol. 30, No.1—2. — P. 223—228.
24. Kitamura T., Onishi K., Dohi K. et al. // J. Hum. Hypertens. — 2002. — Vol. 16, No. 3. — P. 193—197.
25. Knutsson A. // Occup. Med. — 2003. — 53.
— P. 103—108.
26. Kolasinska-Kloch W., Furgala A., Banach T. et al. // Przegl. Lek. — 2002. — Vol. 59, No. 9. — P. 752—755.
27. Munakata M., Ichi S., Nunokawa T. et al. // Hypertens. Res. — 2001. — Vol. 24, No. 1. — P. 25—31.
28. Rosa R. // Work and Stress. — 1991. — 5.
— P. 107—116.
29. Sato S., Taoda K., Kawamura M. et al. // J. Hum. Ergol. (Tokyo). —2001. — 30, No. 1—2. — P. 235—240.
30. Spurgeon A., Harrington J.M., Cooper C.L. // Occup. Environm. Med. — 1997. — 54. — P. 367— 375.
31. Vangelova K.K., Deyanov C.E. // Rev. Environm. Hlth. — 2000. — Vol. 15, No. 4. — P. 373—379.
Поступила 21.12.05
УДК 612.128-034
В.В. Сакович, В.Н. Бойков, А.М. Лазарева, М.П. Цвирко
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОВ В КРОВИ И МОЧЕ ЧЕЛОВЕКА
АТОМНО-ЭМИССИОННЫМ МЕТОДОМ
Научно-производственное общество с ограниченной ответственностью «Белинтераналит», Белорусский государственный университет, Минск
Разработаны высокочувствительные методики определения концентрации кадмия, меди, свинца и цинка в крови, кобальта, марганца, меди и никеля в моче человека с помощью атомно-эмиссионного многоканального специали-
зированного (АЭМС) прибора. Методики могут быть использованы в лабораториях, занимающихся проведением токсикологических и гигиенических исследований.
Ключевые слова: атомно-эмиссионная спектроскопия, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, свинец, цинк, содержание в крови, содержание в моче.
V.V. Sakovitch, V.N. Boykov, A.M. Lazareva, M.P. Tsvirko. Determining metals contents of human serum and urine through atomic emission method. Atomic emission multichannel special device involves sensitive methods to determine levels of cadmium, copper, lead and zinc in human serum, of cobalt, manganese, copper and nickel in human urine. Those methods could be applied in laboratories providing toxicologic and hygienic research.
Key words: atomic emission spectroscopy, cadmium, cobalt, manganese, copper, nickel, lead, zinc, contents of human serum and urine.
Известно [1, 3], что ионы многих металлов необходимы для поддержания нормальной жизнедеятельности организма, с их участием осуществляется биосинтез в различных органах и тканях. Микроэлементный состав различных биосубстратов во многом отражает суммарное поступление этих элементов в организм, при недостаточном или избыточном их количестве развиваются патологические состояния [4]. Кроме того, существует ряд элементов, которые даже в следовых количествах приводят к нарушению процессов биосинтеза. Токсичные элементы в зависимости от их свойств и экспозиции (действующей концентрации, времени воздействия) могут вызывать острые и хронические отравления. Острая интоксикация, как правило, развивается при аварийных ситуациях, и возникает необходимость экспресс-анализа широкого набора элементов. Среди хронических отравлений преобладают легкие, иногда стертые формы. Их диагностика, особенно ранняя, вызывает определенные трудности, что связано с неспецифичностью выявляемых патологических изменений. Одним из специфических тестов, обеспечивающих раннее выявление негативных признаков неблагоприятного воздействия на организм токсических промышленных веществ, является определение содержания токсичных металлов в биосубстратах (в первую очередь, в крови и моче). Воздействие высоких концентраций металлов в наибольшей мере проявляется на предприятиях, производящих и перерабатывающих цветные металлы, а также на прилегающих территориях. Для массового систематического обследования населения и работников указанных предприятий требуются методики определения токсичных элементов в биологических средах со сравнительно низкими пределами обнаружения. Высокочувствительные аналитические методики необходимы и для исследований биохимического воздействия малых доз тяжелых металлов, свя-
занного, например, с интенсивным использованием химикатов, которые приводят к повышению концентраций токсичных элементов в почвах сельхозугодий и переносу их в пищевые продукты растительного и животного происхождения.
Референтные пределы содержания ряда металлов (никель, марганец, кобальт, кадмий) находятся в диапазоне 0,1—20 мкг/л [6, 8]. В практике научных исследований для их определения используются методы атомно-абсор-бционной спектроскопии (ААС) в пламенном варианте, варианте с графитовой печью или с электротермической атомизацией (ЭТ-ААС), атомно-эмиссионный метод с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС), масс-спектро-метрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС), но эти методы пока не нашли массового применения в клинико-лабораторной диагностике. Для всех этих методов необходимо использование очищенных кислот при пробоподготовке, что часто приводит к загрязнению пробы определяемым элементом [2, 7]. Следует отметить, что метрологически аттестованные методики [7] определения содержания некоторых металлов методом плазменной ААС во многих случаях характеризуются высокой нижней границей диапазона измерений (например, для никеля в крови 500 мкг/л). Методы ААС не позволяют произвести одновременную оценку наличия в биосубстрате всех токсичных элементов, что особенно актуально при диагностике отравлений неизвестным веществом.
Целью данной работы явилась разработка методик выполнения измерений концентраций тяжелых металлов в крови и моче человека методом АЭМС с дуговым разрядом, сочетающих простоту пробоподготовки с высокой чувствительностью и производительностью за счет одновременного определения в пробе широкого набора элементов.
М а т е р и а л ы и м е т о д и к и. Измерения проводились на приборе атомно-
эмиссионном многоканальном специализированном АЭМС производства НПООО «Бе-линтераналит». Детектирование излучения низкотемпературной плазмы дугового разряда осуществляется с помощью оптического многоканального анализатора на основе полихро-матора (дифракционные решетка 1200 или 3600 штр/мм, фокусное расстояние объектива 600 мм) и фотодиодной линейки, содержащей 3600 светочувствительных элементов (каналов). Спектральное разрешение характеризовалось величиной 0,011 нм/диод и полушириной спектральной линии не более 0,04 нм. Параметры регистрации: переменный ток, сила тока дуги 12 А, суммарное время регистрации излучения не более 64 с.
В качестве аналитических были выбраны линии с высокой интенсивностью по отношению к фону, практически свободные от наложения на атомные линии других элементов. Учет оптического фона проводился в спектральных интервалах, находящихся на расстоянии не более 0,3 нм с обеих сторон от максимума спектральной линии. В крови проводились одновременные измерения концентраций Cu, Pb, Cd и Zn в регионе 210—250 нм. В регионе 310—350 нм для образцов мочи регистрировались линии Co, Cu и в регионе 400—440 нм определялся Mn.
Образцы мочи (US0) и крови (BS0) человека, использовавшиеся в эксперименте, были получены от людей, не связанных с вредным производством. Образцы крови предварительно высушивались до постоянной массы с целью консервации и затем измельчались в порошок. К части каждого образца добавляли государственные стандартные образцы (ГСО) ионов анализируемых металлов Центра исследования и контроля воды, г. С.-Петербурга (образцы мочи US1—US4 и образец крови BS1). В качестве контрольных материалов мочи использовались также Lyphochek Urine Metals Control, Level 1 (LUMC), тестированный методами ААС и ИСП—МС, и Seronorm Trace Elements, Urine (STEU) и Urine Blank (STE-UB), тестированные в аккредитованных лабораториях Германии, Норвегии и Финляндии методами ААС, ИСП-МС и ЭТ-ААС. Для разбавления контрольных материалов мочи использовалась бидистиллированная вода. Все реактивы, используемые для изготовления гра-дуировочных смесей и буферов, имели квалификацию химически чистых или особо чистых.
Образцы мочи и крови выпаривались и обугливались в кварцевых чашках и затем
помещались в муфельную печь. Температура печи доводилась до 450 °С, минерализация проб крови осуществлялась в течение 60 мин, проб мочи — в течение 100 мин. После охлаждения и взвешивания минерализованных образцов их растирали с буфером в соотношении 3 : 7 по массе. В качестве буфера для разбавления золы образцов мочи и крови использовался графитовый порошок.
Для градуировки спектрометра при анализе образцов мочи и крови были приготовлены матрица для мочи включающая компо-
ненты КС1, КН2Р04, ЫаС1, СаС03 и МеО, и матрица для крови (ВЛ), содержащая кроме этих соединений также Ре20з. Матрица соответствовала составу 16,9 % К, 17,3 % Ыа, 1,3 % Са, 1,1 % Ме. Матрица ВЛ содержала 15,9 % К, 16,3 % Ыа, 1,2 % Са, 1,0 % Ме, 4,0 % Ре. Градуировочные смеси изготавливались растиранием 0,3 г матрицы и 0,7 г буфера, включающего микроколичества соединений анализируемых элементов.
Р е з у л ь т а т ы и о б с у ж д е-н и е. Несмотря на сложный многокомпонентный состав биосубстратов, разработанные методики позволяют проводить одновременное определение исследуемых металлов при варьировании в широких пределах их концентраций с низкими пределами обнаружения (ПРО). ПРО является важной характеристикой любого аналитического метода и позволяет оценить нижнюю границу применимости данного метода количественного анализа. Величины ПРО для ряда металлов с указанными в табл. 1 аналитическими линиями были определены по 3о-критерию [5] методом постепенного разбавления известных концентраций элементов и регистрации сигналов на АЭМС не менее 10 раз для каждой полученной концентрации. В табл. 1 приведены нормы содержания элементов в крови и моче человека, полученные нами значения ПРО и аналогичные характеристики других методов, представленные в публикациях последних лет.
Как видно из табл. 1, полученные значения ПРО для цельной крови значительно ниже концентраций токсичных элементов в норме, что позволяет определять их с высокой достоверностью как у здоровых людей, так и при патологических состояниях. Сравнение норм содержания металлов в моче и ПРО показывает, что эта характеристика существенно ниже верхней границы содержания никеля, марганца и кобальта в норме. Методика может быть использована для выявления патологических
Т а б л и ц а 1
Нормы содержания и пределы обнаружения металлов в образцах мочи и цельной крови человека
отклонений с достаточно высокой достоверностью. В случае содержания этих элементов на уровне нижней границы нормы для их количественного анализа можно воспользоваться методом добавок растворов reo.
К образцам мочи добавляли растворы ГеО указанных металлов и определяли исходные и полученные концентрации (табл. 2). В этом случае в координатах «найдено—добавлено» строится линейная зависимость определяемых концентраций от добавок reo и экстраполируется на ось «найдено». Точка пересечения графика с этой осью соответствует значению исходной концентрации. В табл. 2 приведены результаты определения концентраций указанных металлов в образцах мочи, полученные обычными измерениями и с помощью метода добавок.
Как видно из полученных результатов, достоверность анализа для элементов, ПРО которых многократно ниже определяемой концентрации, близка к 100 %. Для элементов, ПРО которых находится на уровне или несколько выше определяемых концентраций, достоверность анализа также достаточно высока и позволяет определять концентрации, находящиеся в пределах нормы с точностью до 10 %. При сравнении значений концентраций элементов в исходной моче, измерен-ных непосредственно и полученных с помощью метода добавок, можно видеть, что эти величины мало отличаются и расхождения между ними колеблются в пределах от 1 % для меди до 16 % для никеля.
С целью апробации методики были определены содержание указанного ряда элементов в контрольных образцах натуральной мочи производства ЬурЬосЬек (ЬиМС) и Бегопогш (БТЕи) и в контрольном образце мочи с добавками производства Бегопогш (БТЕиВ). В табл. 3 приведены паспортные данные каждого образца мочи и результаты анализа, полученные на приборе АЭМС.
Приведенные в табл. 3 данные показывают, что результаты, полученные на приборе АЭМС, укладываются в диапазон значений, полученный для контрольных образцов в других лабораториях с использованием иных методов пробоподготовки и измерений. Если сравнить верхнюю границу нормального содержания никеля в моче (см. табл. 1) и данные, приведенные в паспорте для можно
сделать вывод, что минимальное содержание этого элемента, определяемое методом ААС, в 1,5 раза превышает верхнюю границу нормы (8 мкг/л). Это свидетельствует о большей чувствительности измерений либо о меньшем влиянии неконтролируемых загрязнений в апробируемом методе.
Как уже было сказано выше, в крови нормы содержания элементов намного выше поТ а б л и ц а 2
Результаты измерений концентраций кобальта, никеля, марганца и меди в образцах мочи и в образцах мочи с добавками
Элемент Образец Найдено прямым Добав- Найдено методом добавок,
измерением, мкг/л лено, мкг/л мкг/л %
Co US0 US1 US2 US3 US4 < 1,4 0 2 4 6 8 1,3 3,1 5,1 7,3 9,0 94 95 100 97
Cu US0 US1 US2 US3 US4 22,0 0 10 15 20 25 21,8 30,7 38.5 41.6 46,3 97 104 100 99
Mn US0 US1 US2 US3 US4 4,9 0 3 5 10 20 4,6 7,6 9,8 15,1 25,3 100 98 97 97
Ni US0 US1 US2 US3 US4 1,2 0 5 10 15 20 1,4 5,6 10,9 17,2 19,2 89 96 105 90
Элемент Норма содержания [6, 8], мкг/л АЭМе ЭТААе (Аэе— иеп)
Аналитическая длина волны, нм ПРО, мкг/л ПРО, мкг/л
Моча человека
Cu < 100 327,40 2,0
Ni 0,1—8,0 341,48 1,0 2,0
Mn 0,5—9,8 403,08 1,0 0,6
Co 1,0—7,0 345,35 1,0
Цельная кровь человека
Cu 900—2200 223,01 10 (28)
Pb 50—400 217,00 5,0
Cd 30—440 228,80 0,1 0,13
Zn 4800—12900 213,86 1,0 (86)
Т а б л и ц а 3
Паспортные данные контрольных образцов мочи и результаты анализа (мкг/л) с использованием атом-но-эмиссионной спектроскопии с дуговым разрядом
Образец мочи Метод анализа Измеренное содержание элемента
Co Mn Cu Ni
LUMC ААС 4,6 ± 1,0 7,0 ± 1,8 < 3,5 < 12
ИСП—МС 4,2 ± 0,9 10,3 ± 2,5 _
АЭМС 4,8 ± 0,9 8,5 ± 1,7 2,4 ± 0,8 1,2 ± 0,4
STEU ЭТ—ААС < 0,2 13,0 ± 1,0 2,3 ± 0,7
АЭМС < 1,4 10,3 ± 0,9 2,5 ± 0,5
STEUB ЭТ—ААС 9,8 ± 1,0 12,9 ± 1,0 40 ± 1,6
АЭМС 9,0 ± 0,9 11,7 ± 1,0 44 ± 4
лученных нами ПРО (см. табл. 1), поэтому добавка к образцу цельной крови была однократной и оценивалась лишь правильность нахождения добавок. В табл. 4 представлены результаты измерений образцов крови с добавками и без добавок.
Полученные результаты еще раз подтверждают, что достоверность анализа приближается к для элементов, ПРО которых многократно меньше концентрации (медь и цинк). В случаях низкого содержания элемента в измеряемом образце неопределенность непосредственных измерений возрастает, но находится в пределах неопределенности измерений другими методами.
Сопоставление полученных на приборе АЭМС данных о ПРО металлов в крови и моче с имеющимися в литературе данными других спектральных методик показывает, что предложенный метод по этой характеристике превосходит методику ИСП-АЭС и сравним с методом ЭТ—ААС. Как видно из табл. 1, для меди и цинка в крови ПРО, полученный на АЭМС, в 2,8 и в 86 раз ниже соответственно, чем в методе ИСП-АЭС [10]. Сравнение с методом ЭТ-ААС показывает, что значение ПРО для кадмия в крови совпа-
дает [11], для марганца в моче — в 1,7 раза выше, а для никеля — в 2 раза ниже [9].
В заключение следует подчеркнуть, что предложенные методики могут распространяться на значительно больший круг определяемых металлов в различных биологических объектах, поскольку метод атомно-эмиссионной спектроскопии позволяет реализовать одновременный анализ широкого набора элементов (включая такие элементы, как ртуть, мышьяк, талий и др.)
В ы в о д ы. Метод атомно-эмисси-онной спектроскопии в представленном варианте регистрации и обработки спектров на приборе атомно-эмиссионного многоканального специализированного позволяет проводить элементный анализ биологических объектов. По пределам обнаружения, экспрессности, неопределенности измерений, простоте подготовки проб к анализу, не требующей использования кислот, предложенный метод не уступает, а для определения некоторых элементов даже превосходит известные методы с использованием атомно-абсорбционной спектроскопии, атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой и другие. Полученные результаты показывают, что разработанныге методики вытолнения измерений концентраций тяжелых металлов в крови и моче могут быгть примененыI в клинической лабораторной практике как для диагностики остры х отравлений, так и при проведении профпатологических исследований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авцын А.П., Жаваронков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. — М.: Медицина, 1991.
Т а б л и ц а 4
Результаты измерений концентраций кадмия, меди, свинца и цинка в образцах цельной крови
Элемент Образец Добавлено, мкг/л Найдено
мкг/л %
Cd BS0 BS1 0 2,8 0,4 2,9 89
Cu BS0 BS1 0 1500 850 2440 106
Pb BS0 BS1 0 150 14,2 136 81
Zn BS0 BS1 0 7500 3600 11 200 101
2. Ганеев A.A., Вергизова B.C., Дробыгшев А.И. и др. / / Журн. анал. химии. — 1999. — Т. 54. — С. 69—77.
3. Ершов Ю.А., Плетнева Т.В. Механизм токсического действия неорганических соединений. — М.: Медицина, 1989.
4. Колпакова А.Ф. // Мед. труда. — 2004. — № 8. — С. 14—19.
5. Кузнецова А.И., Чумакова Н.Л. // Журн. анал. химии. — 1995. — Т. 50. — С. 1090—1095.
6. Макаренко Т.Ф., Вознесенская Т.В., Меницкая В.И. // Судебно-медицинская экспертиза. — 2001.
— № 5. — С. 28—32.
7. Определение химических соединений в биологических средах. Сб. методических указаний. — М.:
Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава
России, 2000. — С. 106—150.
8. Энциклопедия клинических лабораторных тестов: Пер. с англ. / Под ред. Норберта У. Тица. — М: Лабинформ, 1997. — С. 351.
9. A. Luna, R. Calix to the Campos // Atom. Spec-trosc. — 1999. — Vol. 20. — P. 108—112.
10. Pomazal K., Prohaska C., Steffan I. et al. // Analyst. — 1999. — Vol. 124. — P. 657—663.
11. Prohaska C., Pomazal K., Steffan I. // Fresenius' J. Anal. Chem. — 2000. — Vol. 368. — P. 627—632.
Поступила 31.01.05
КРАТКИЕ СООБШЕНПЯ
УДК 612.11:613.62:621
С.И. Ерениев, В.Г. Демченко, С.В. Захарьева
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КЛЕТОЧНОГО СОСТАВА ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ И СОДЕРЖАНИЯ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ В КРОВИ ДЛЯ ОЦЕНКИ УРОВНЯ АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ОРГАНИЗМА РАБОТНИКОВ
Омская государственная медицинская академия, Омская городская клиническая больница скорой медицинской помощи № 2, г. Омск
Ключевые слова: машиностроение, неблагоприятные производственные факторы малой интенсивности, клеточный состав периферической крови, индекс интоксикации, молочная кислота, уровень адаптационного потенциала работников основных профессий.
S.I. Ereniyev, V.G. Demtchenko, S.V. Zakharyeva. Parameters — CBC and serum lactate level — used for evaluation of adaptation potential in workers.
Key words: mechanical engineering, low intensity occupational hazards, CBC, intoxication index, lactate, adaptation potential in major occupations.
В субсидировании профилактического направления здравоохранения России должны принимать участие различные министерства и ведомства, социальное и медицинское страхование, бизнес. Качество жизни и здоровье работников, трудовой потенциал, финансово-экономическая и ресурсная база государства, экономический рост и развитие страны, ее национальная безопасность определяются условиями жизнеобеспечения ее граждан, влиянием индивидуальных, групповых и сочетан-ных рисков развития заболеваний, связанных
с воздействием неблагоприятных экологических и производственных факторов [4, 7, 10].
В ответ на действие раздражителей, различных по количеству, развиваются разные по качеству стандартные адаптационные реакции [1]. С этих позиций представляется актуальным изучение влияния комплекса вредных производственных факторов как патологических раздражителей на течение адаптационных процессов в организме и в целом на здоровье работников с помощью легко доступных методов оценки общей реактивности организма и диаг-
