СПОСОБ СМЕШАННОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ПРОБ ДЛЯ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Применение и практике деятельности центра санэпиднад-зора разработанной нами программы анализа данных качества поды водотоков с применением персональной ЭВМ позволяет решить следующие задачи.

1. Представить в наглядной форме перечень ингредиентов, превышающих ПДК или среднюю концентрацию по любому контрольному стзору в заданном временном интервале (от 1 года до всего периода наблюдений).

2. Отдифференцировать превышения ПДК, носящих техногенный или природный (например, лигносульфоновыс кислоты для вод болотного происхождения) характер.

3. Отследить динамику изменения концентраций по контрольным створам в заданном временном интервале с определением статистически достоверной разницы значений между контрольными створами.

4. Определить сезонные колебания концентраций в любом контрольном створе или по водотоку в целом, на основе которых выработать оптимальный режим эксплуатации водоочистных сооружений по сезонам года.

5. Представить для органов управления и различных учреждений статистически обработанный материал в наглядном виде.

Поступила 30.10.95

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1996 УДК 613.2:615.9-074

М. А. Тихонов, Т. В. Детинец, Л. А. Кайдина, Э. Н. Розанова

СПОСОБ СМЕШАННОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ПРОБ ДЛЯ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Вологодский областной центр Госсанэпиднадзора

Определение содержания токсичных элементов (ТЭ) в сырье и пищевых продуктах методом полярографии [9] включает 3 этапа: подготовка проб, измерение, обработка данных. Второй, центральный, этап — измерение в полярографии имеет свои особенности. При этом методе анализа измеряется не общее количество элемента (его масса), а количество его поля-рографичсски активной формы. Для получения результатов измерения, адекватно отражающих состав пробы и тем самым объекта исследования, необходимо максимальное количество ТЭ освободить от матрицы, сконцентрировать и перевести в полярографичсски активную форму. Если эти 3 условия выполнены наилучшим образом, то можно сказать, что для малых концентраций с достоверностью 0,995 сигнал относится к

определяемому веществу в том случае, если он в Зл/2 больше сигнала фона [5).

Освобождение от матрицы и концентрирование осуществляются в процессе минерализации, ГОСТ 26929—86 предусматривает 3 способа минерализации: сухая, мокрая, кислотная экстракция (неполная минерализация). Четвертый способ минерализации — мокрая закрытая в бомбе — используется при определении ТЭ методом атомно-абсорбционной спектроскопии, поскольку остатки органической матрицы не мешают измерениям. Растворы, получаемые таким способом, непригодны для полярографических измерений [6].

В практике работы аналитических лабораторий наибольшее распространение получила сухая минерализация, которая по сравнению с другими способами имеет следующие преимущества: низкая стоимость, быстрота, малая трудоемкость, отсутствие необходимости постоянного наблюдения за процессом химика-аналитика.

Способ сухой минерализации имеет два основных недостатка: потери Т3 виде летучих соединений при рабочих температурах велики; величина потерь непостоянна и зависит от элементного состава пробы.

Обширный материал по величинам потерь микроэлементов и причинам, их вызывающим, приводится в книге И. М. Коренмана (4). Р. Бок [1] даст количественную характеристику потерь свинца и кадмия при минерализации органических материалов (см. таблицу).

Из таблицы следует, что за каждый час при рабочей температуре 450°С, рекомендованной ныне действующим ГОСТом 26929—86, теряется не менее 30% свинца и кадмия. Величина потерь увеличивается дополнительно из-за неравномерности температуры в камере печи. Особенно значительно потери ТЭ нарастают из-за продолжительности минерализации, зависящей от элементного состава пробы. При сухой минерализации разрушение органической матрицы происходит за счет окисления ее кислородом воздуха. Реакция носит гетерогенный характер и идет на границе твердое тело — газ. Наличие в пробе фосфора приводит к образованию легкоплавких фосфатов, которые, отлагаясь на поверхности углистых частиц, препятствуют поступлению кислорода к ним, при этом скорость окисления уменьшается, продолжительность минерализации возрастает. Для снятия диффузионного контроля скорости реакции ГОСТ 26929—86 рекомендует: достать пробу из печи, охладить ее, добавить поду или азотную кислоту, выпарить их на плитке, поставить в печь и снова прокалить, при необходимости все повторить.

На практике эти операции приходится повторять до 4 раз. Попытки увеличить отношение сигнал/шум при данном типе минерализации приводят к уменьшению его, вплоть до граничных значений 3,/2 . Из этой ситуации есть два выхода: определить химический выход ТЭ и найти его коэффициент; преобразовать матрицу пробы для изменения направления и скорости химических реакций.

При определении химического выхода число аналитических проб удваивается, в половину их вносится известное количество ТЭ. После проведения аналитических проб через все операции находится отношение внесено/найдено и результаты анализа второй половины проб умножаются на найденный коэффициент. Все вышеизложенное не позволяет использовать этот путь при массовых анализах и тем более при мониторинге пищевых организованных потоков.

Нами предложен и проверен на практике новый способ минерализации — способ смешанной минерализации, включающий в себя преимущества сухой и мокрой минерализа-ций. Способ смешанной минерализации заключается во введении в анализируемую пробу дополнительных реагентов, изменяющих характер течения минерализации.

Ранее действовавший ГОСТ 5370—58 предписывал при проведении минерализации в муфельной печи добавлять 10— 12 капель серной концентрированной кислоты на I навеску массой 10—25 г. И. М. Скурихин указывает на неизбежность потерь свинца при сухой минерализации без добавок нитрата магния и нитрата алюминия [7, 9]. Влияние различных химических реагентов на характер течения минерализации подробно рассмотрено в книге [10].

Все эти рекомендации меняют направление течения одной из стадий реакций, во множестве протекающих при минерализации. Предложенный нами комплекс реагентов при последовательном применении обеспечивает благоприятное протекание всех основных стадий:

— катализатор на основе соединений хрома и марганца ускоряет течение мокрой и сухой минерализации;

— смесь на основе азотной и серной кислот переводит летучие соли-галогениды в менее летучие сульфаты и нитраты, ускоряет мокрую и сухую минерализацию, дезодорирует продукты реакции;

— фотоактивированный раствор соединений магния в органическом растворителе устраняет замедляющее влияние фосфатов при сухой минерализации.

Все реагенты вводятся в определенной последовательности при минерализации на плитке и продолжают свое действие после переноса пробы в муфельную печь.

Таким образом, смешанная минерализация более технологична по сравнению с мокрой и сухой. При ее проведении от-

Потери элементов при минерализации

Температура, *С

Потери (в % за 1 ч)

свинец

кадмии

400 500 600

22 45 79

Весьма летуч 44

ношение сигнал/шум возрастает и достигает величины 3,7 максимально в зависимости от элементного состава пробы. На сложных по элементному составу продуктах, таких как томатная паста [2], отпадает необходимость предварительной экстракции ТЭ в виде дитизонатов.

Все вышеизложенное позволяет рекомендовать смешанный тип минерализации для использования в практике аналитических лабораторий. В. М. Дильман указывает, что именно факторы внешней среды в условиях увеличившейся в XX столетии средней продолжительности жизни определяют, какие именно болезни могут возникнуть в среднем и пожилом возрасте [3]. Авторы надеются, что их труд будет способствовать решению этой проблемы.

Литература

1. Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. — М., 1984.

2. Гельфанд С. Ю., Дьяконова 3. В., Медведева Т. Н. Справочник работника лаборатории консервного завода. — М., 1990.

3. Дильман В. М. Четыре модели медицины. — Л., 1987.

4. Корепмап И. М. Аналитическая химия малых концентраций. — М., 1967.

5. Лнликов Ю. С. // Электрохимические методы анализа материалов. — М, 1972. — С. 7—18.

6. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. — М., 1993.

7. Скурихин И. М., Грибовская И. Ф. // Химический состав пищевых продуктов. — М., 1979. — С. 223—243.

8. Скурихин И. М. // Химический состав пищевых продуктов. - М„ 1987. - С. 338-343.

9. Сырье и продукты пищевые. Методы определения токсичных элементов ГОСТ 26929—86.

10. Шваикова М. Д. Судебная химия. — М., 1959.

Поступила 14.11.95

© Н. Н. клзлчинок, В. Л. КОСПОЧЕНКО, 1996 УДК 614.715:613.633-092.9

//. Н. Казаченок, В. А. Коспиоченко

МЕТОД ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

ФЕРРОСПЛАВОВ

Челябинский государственный педагогический институт

При изучении профессиональной патологии рабочих металлургических предприятий, в частности ферросплавного производства, выявлено сочетаннос действие фиброгенных и токсичных агентов, загрязняющих воздух рабочей зоны [I). Методы оценки фиброгенного действия промышленных пы-лей в значительной степени отработаны [2]. Токсикометриче-ские же исследования отходов металлургического производства (пылей, возгонов, шлаков, шламов) осложняют их многокомпонентный состав и политропнос действие. Токсичность отходов одного и того же сплава, образующегося в разных цехах, может значительно различаться [4]. Поэтому выявление органа-мишени и наиболее чувствительного показателя в каждом конкретном случае может показаться неоправданным. Кроме того, желательно, чтобы параметры токсичности были установлены по одному универсальному критерию. Это позволит проводить сравнительный анализ опасности отходов, оценивать эффективность методов их обезвреживания.

Одним из путей разрешения этой проблемы — оценка динамики адаптационных процессов в организме подопытных животных с возможной экстраполяцией результатов относительно человека. Колебания адаптационного процесса предлагают использовать для определения пороговых доз вредных веществ; однако некоторые авторы считают, что это методологически нецелесообразно, так как обращает нас к многомерности пространства, многотраекторности поиска и многовариантности решения [7]. Кроме того, считают некорректным показателем адаптации отклонение от "средней нормы", так как "средняя норма" включает и адаптацию и патологию. Утверждают также, что адаптация возникает под действием подпо-роговой дозы [7]. Таким образом, остается нерешенным вопрос о возможности интегральной оценки совокупности адаптационных реакций и связи этих реакций с вредным воздействием токсичного вещества.

Е. В. Гублер [3] предложил модель аварийного регулирования живой системы, согласно которой при переходе одного из параметров за границу нормы ряд других параметров актив-

но выходит за границы с целью нормализации или оптимизации первого параметра [3]. Графически он представляет это в виде многоугольника, на осях которого отложены значения каждого параметра. При нарастании патологического процесса площадь многоугольника изменится.

Цель настоящей работы — оценка возможности использования динамики суммарного приращения параметров в качестве интегрального критерия состояния животных. Для этого необходимо выбрать наиболее информативные параметры, унифицировать их, ввести в модель Гублсра и проследить за изменением суммарного приращения их в зависимости от дозы.

В исследованиях использовали крыс-самок линии Вистар (по 10 в группе).

На первом этапе изучали динамику 26 показателей: масса тела и отдельных органов животного — сердца, легких, печени, почек, надпочечников; двигательная активность в "открытом поле", поглощение кислорода, количество гемоглобина и число эритроцитов в крови, показатель гематокрита, удельный вес сыворотки крови и ее электропроводность, рН и содержание белка; диурез, электропроводность и рН мочи, содержание в ней хлоридов, натрия, калия, кальция, магния; отношение натрий/калий, вакат-кислорода. Изучение показателей проводили при внутрибрюшинном однократном введении возгона, образующегося при выплавке силикобария, в дозах 5, 10, 50, 100, 200, 300, 400 мг/кг и изотонического раствора хлорида натрия в дозе 20 мл/кг. Мочу собирали в обменном домике с 18 ч в день затравки до 11 ч следующего дня, после чего брал и кровь и органы.

Анализируя результаты первого этапа, выделили группу независимых показателей, характеризующихся наибольшей информативностью и возможностью многократного отбора: масса тела животного, произведение диуреза на электропроводность мочи, редокс-потенциал мочи относительно деци-нормального раствора хлорида калия, двигательная активность в "открытом поле".

Таблица 1

Значения унифицированных показателей (в усл. сд.) при введении пыли феррохрома

Показатель Доза , мг/кг (в скобках — доля LD50)

6 (0,02) 9 (0,03) 16 (0,05) 24 (0,075) 40 (0,125) 63 (0,2) 95 (0,3) I5S (0,5)

Двигательная активность -0,341 -0,531* -0,668* -0,838* -0,663* -0,370 -0.094 -0,181

Масса тела -0,201 -0,302 -0,371 -0,289 -0,365 0,000 -0.123 -0,025

Редокс-потенциал мочи -0,115 -0,426* -0,470* -0,624* -0,505* -0,014 +0,093 -0,007

рН мочи +0,022 -0,042 +0,119 -0,171 +0,082 +0,062 +0,007 +0,077

Диурез • электропроводность мочи +0,031 +0,164 +0,092 +0,090 +0,333 +0,096 +0,066 +0,366*

Примечание. Здесь и в табл. 2 звездочка — достоверные различия с фоном (р < 0,05).