Методические указания по спектральным методам определения микроэлементов в объектах окружающей среды и биоматериалах при гигиенических исследованиях

(утв. Минздравом СССР 20.01.1987 № 42-46-87)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО СПЕКТРАЛЬНЫМ МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И БИОМАТЕРИАЛАХ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Настоящие Методические указания по спектральным методам определения — атомно-абсорбционному и спектрографическому методам определения микроэлементов в объектах окружающей среды (воздухе, воде) и биоматериалах (органах экспериментальных животных, эктодермальных средах — волосах, ногтях человека) — разработаны в Московском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана (авторы: Юдина Т.В., Гильденскиольд Р.С., Егорова М.В., Кагиров В.Н., Анисимова З.А.).

Методические указания предназначены для сотрудников санитарно-эпидемиологических станций, санитарно-промышленных, физико-химических и токсикологических лабораторий.

1. Введение

Спектральные методы исследования, в частности атомно-абсорбционный и спектрографический, широко применяются в ряде отраслей науки как методы, обладающие несомненными преимуществами — высокой чувствительностью, избирательностью, достаточной простотой выполнения анализа. Однако при гигиенических исследованиях большого спектра проб они не получили широкого распространения.

Настоящие Методические указания предназначены для количественной элементометрии проб аэрозолей атмосферного воздуха, воды и эктодермальных тканей человека атомно-абсорбционным методом (AAS), а также биологических образцов (органов экспериментальных животных) при сочетанном применении AAS и спектрографического анализа. В этом случае исследования проводятся в несколько этапов:

• полный качественный спектрографический анализ пробы с полуколичественной оценкой содержания элементов;
• избирательный количественный анализ элементов, доступный по чувствительности для спектрографического измерения;
• AAS количественный анализ элементов, присутствующих в малых концентрациях и имеющих низкий предел обнаружения.

Сочетанное применение двух спектральных методов обеспечивает получение полной качественной и количественной характеристики образцов сложного состава.

2. Принципы определения

Определение элементов методом AAS основано на поглощении света соответствующей длины волны атомами исследуемого элемента в низкотемпературной плазме.

Исследуемое вещество путем разложения в смеси кислот переводится в раствор, который подается в пламя горелки при пламенной атомизации. Атомизация вещества в графитовой печи (ЭТА) достигается нагреванием до температуры 2600 — 2700 °C с током 400 А в атмосфере инертного газа (азота).

Спектрографический анализ основан на возбуждении атомов металлов в дуге переменного тока, последующем фотографировании полученных спектров и измерении относительно фона интенсивности почернения аналитических линий. Выбор аналитических линий зависит от уровня содержания того или иного элемента в пробе.

3. Аналитические и метрологические характеристики методов

Аналитические характеристики наиболее часто определяемых элементов, нижние границы определения и диапазон концентраций при AAS представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

ПРИ ПЛАМЕННОЙ АТОМИЗАЦИИ

Элемент	Наиболее чувствительная линия, нм	Спектральная ширина щели, нм	Тип пламени	Характеристическая концентрация, мкг/мл	Оптимальный рабочий диапазон концентраций, мкг/мл	Предел обнаружения, мкг/мл
Кобальт Никель Медь Марганец Цинк Свинец Молибден Хром Железо	240,7 232,0 324,7 279,5 213,9 217,0 313,3 357,9 248,3	0,2 0,2 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,2	пропанвоздух пропанвоздух пропанвоздух пропанвоздух пропанвоздух пропанвоздух ацетиленвоздух ацетиленвоздух ацетиленвоздух	0,15 0,15 0,04 0,025 0,015 0,12 0,5 0,5 0,08	0,1 — 5 0,05 — 5 0,02 — 5,0 0,02 — 3,0 0,01 — 1,0 0,5 — 20 5 — 60 0,1 — 5 0,1 — 5	0,01 0,005 0,002 0,002 0,001 0,02 0,1 0,008 0,02

Режимы ЭТА, а также аналитические характеристики определяемых элементов при этом способе атомизации приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТА

Элементы	Параметры температурно-временного режима						Аналитические характеристики
	I — высушивание		II — озоление		III — атомизация
	время, сек.	температура, °C	скорость подъема темп., °C/сек.	макс. t, °C	время, сек.	температура, °C	чувствительность, нг	предел обнаружения, г	оптимальный диапазон определяемых содержаний, нг
Кобальт	20	100	67,5	900	20	2550	0,04 — 0,07	-12 5 x 10 -11	1 — 16
Никель	20	100	22,5	1200	20	2700	0,09 — 0,13	2 x 10 -12	2 — 20
Медь	20	100	67,5	900	10	2550	0,03 — 0,04	2 x 10 -11	1 — 8
Хром	20	100	22,5	1200	20	2700	0,02	1 x 10 -13	0,5 — 4
Кадмий	20	100	67,5	300	10	1800	0,001 — 0,003	1 x 10 -12	0,02 — 0,04
Железо	20	100	67,5	1200	20	2500	0,02 — 0,03	3 x 10 -13	0,5 — 10
Марганец	20	100	67,5	1000	10	2600	0,002 — 0,003	2 x 10 -12	0,04 — 0,4
Молибден	30	100	22,5	1900	30	2700	0,01	3 x 10 -2	0,4 — 2
Свинец	20	100	67,5	700	10	2100	0,02 — 0,04	2 x 10 -10	0,4 — 8
Ванадий	20	100	67,5	1600	30	2700	0,35	1 x 10	10 — 80

Относительное стандартное отклонение Sr, характеризующее воспроизводимость анализа вблизи границы определения, не превышает 31%, в рабочем диапазоне концентраций Sr = 1 — 3% при пламенной атомизации и до 5% для ЭТА.

Относительная систематическая погрешность (ДЕЛЬТА отн), характеризующая правильность анализа, определена методом добавок и не превышает 8%. Для спектрографического анализа нижний предел -8 измерения концентраций, мг: для меди — 10 , железа, свинца, -7

алюминия, марганца, стронция - 10  .
    Диапазон измеряемых концентраций  (мг)  находится  в  пределах
  -8     -5
10   - 10  .

Суммарная погрешность измерения концентраций каждого металла в биоматериале (органах животных) не превышает +/- 20%.

Аналитические линии элементов (нм) при спектрографическом анализе: железо — 301,8 или 259,9; медь — 327,4 или 282,4; марганец — 293,3; алюминий — 266,9; свинец — 283,2 нм; стронций — 460,7 нм.

Параметры спектрографа:

щель спектрографа — 0,10 мм;

обжиг — 3 сек.;

экспозиция — 60 сек.;

ток — 12 А.

Измерение концентрации каждого металла специфично в присутствии остальных. При определении элементов на соответствующих резонансных линиях помех не наблюдается. Оптимальной средой являются разбавленные кислоты — соляная, хлорная, азотная.

При определении никеля в сложных приборах не рекомендуется применять многоэлементные лампы полого катода (ЛПК) из-за опасности спектральных наложений железа и кобальта.

4. Время, затрачиваемое на анализ

На одно элементоопределение методом AAS в среднем затрачивается 7 — 10 мин., с учетом установки ЛПК и юстировки аппаратуры, при этом делается 10 — 20 параллельных измерений. Суммарные затраты рабочего времени с учетом подготовки проб к анализу составляют не более 5 — 6 часов. Срок выполнения анализа — 1 сутки.

На спектрографическое определение 6 — 10 элементов в одной пробе необходимо 44 рабочих часа: озоление, перетирание со спектроскопической основой, подсушивание, заполнение и взвешивание электродов, уплотнение спиртом, закрепление коллодием; фотографирование на трех фотопластинках; качественный анализ; выбор аналитических линий; фотометрирование проб и эталонов; построение градуированных графиков: приготовление и апробация эталонов, спектроскопической основы.

5. Минимальные массы исследуемых проб

Минимальная навеска пробы волос от одного исследуемого при отборе должна составить 0,3 — 0,5 г, ногтей 0,03 — 0,05 г.

Содержание пыли на фильтре должно составлять 0,005 — 0,010 г. Минимальное количество раствора или пробы, необходимое для проведения анализа, — 2 мл. При исследовании органов достаточно навески 0,5 — 1 г сырого образца.

6. Средства измерения, аппаратура и реактивы

6.1. Средства измерения и аппаратура

Атомно-абсорбционный спектрофотометр, оснащенный графитовой печью, с чувствительностью определения по исследуемым элементам не ниже указанной в п. 4, набором ламп полого катода.

Спектрограф ИСП-30.

Дуговой генератор ДГ-2 со штативом ШТ-9.

Микрофотометр МФ-2, МФ-4 или ИФО-451.

Спектропроектор.

Шприцы-дозаторы на 20, 50 и 100 мкл.

Весы микроаналитического типа ВЛИ-1г, ТУ 25-06-1049-72.

Весы аналитические АДВ-200.

Весы торсионные ВТ-200, ТУ 64-1-990-77Е.

Аппарат для дистилляции воды ДП-2, ТУ 42-2-247-73.

Аппарат для бидистилляции воды БД-0,6, ТУ 25-11-443-69.

Баня песчаная, ТУ 46-775-77.

Сушильный шкаф, ГОСТ 13474-70.

Муфельная печь с терморегулятором.

Лампа инфракрасная.

Аспирационное устройство.

Ступка агатовая.

6.2. Химическая посуда

Стаканы химические, ГОСТ 10394-72, емкостью 250 мл.

Колбы мерные, тип 1а, ГОСТ 1770-74, емкость 50 и 1000 мл.

Пробирки центрифужные градуированные (ПЦГ) емкостью 10 мл, ГОСТ 10515-75.

Пипетки, ГОСТ 20292-74, емкостью 10 мл.

Чашки выпаривательные № 1, ГОСТ 9147-73.

Бюксы стеклянные, ГОСТ 7148-70.

Тигли фарфоровые низкие № 3 и крышки к ним (с ушком), ГОСТ 91-47-78.

Воронки простые, ТУ 25-11-2061-75.

Флаконы и банки полиэтиленовые цилиндрические емкостью 500 и 1000 мл, ТУ 6-19-45-74.

Вся посуда обрабатывается в течение нескольких часов азотной кислотой, разбавленной 1:1, с последующим ополаскиванием бидистиллированной водой.

6.3. Применяемые реактивы и материалы

Сжиженные газы, ГОСТ 20448-75: азот, пропан, ацетилен в баллонах (ГОСТ 949-73) с редукторами ацетиленовыми (ГОСТ 5.1381-72).

Кислота азотная концентрированная, ГОСТ 4461-67, осч.

Кислота хлорная хч, МРТУ 6-09-6604-70, 57% раствор.

Кислота соляная, МРТУ 6-09-6604-70, осч.

Тетраметиламмония гидроокись, 30% раствор.

Этиловый спирт хч, ТУ 6-09-1710-77.

Ацетон осч 9 — 5, ТУ 6-09-3513-75.

Бензол хч, ГОСТ 5955-75.

Хлористый натрий осч 6 — 4, ТУ 6-09-3658-74.

Пергидроль.

Фильтры АФА-ХА-20.

Бумажные фильтры обеззоленные, ТУ 6-09-1678-77.

Бумага полулогарифмическая.

Фотореактивы: метол, сульфит натрия, гидрохинон, бромистый калий, сода, гипосульфит, хлористый аммоний, метабисульфит калия.

Стандартные образцы для анализа вод (СОВ):

СОВ-2П (марганец, титан, олово, висмут, ртуть, ванадий, сурьма, молибден);

СОВ-3 (медь, цинк, кадмий, алюминий, кобальт, никель, железо, свинец);

СОВ-4 (барий, стронций, литий, хром).

Номера государственных стандартных образцов (ГСО): СОВ-2П-1293-8ОП; СОВ-3 1759-80; СОВ-4 1760-80.

Стандартные образцы состава растворов металлов (ГСО № 2293-82, 2294-82, 2295-82, 2296-82, 2297-82).

6.4. Применяемые растворы

Рабочие стандартные растворы с содержанием по металлу 10 мгк/мл готовят разбавлением соответствующих стандартных растворов бидистиллированной водой. Хранят до 3-х месяцев в полиэтиленовой посуде.

Рабочие стандартные растворы с концентрацией 0,01 — 5 мгк/мл готовят непосредственно перед определением соответствующим разбавлением растворов с содержанием 10 мгк/мл бидистиллированной водой.

Рабочие стандартные растворы с содержанием элементов 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0 мгк/мл готовят непосредственно перед определением соответствующим разбавлением растворов с содержанием 10 мгк/мл бидистиллированной водой. Все основные и рабочие стандартные растворы хранят в полиэтиленовой посуде.

Из концентрированных растворов СОВ и ГСОРМ, приготовленных по инструкции разбавлением в 10 раз, готовятся рабочие растворы, используемые для приготовления эталонов.

7. Отбор проб

7.1. Отбор проб воздуха

Для определения среднесуточных концентраций металлов в атмосферном воздухе его аспирируют через фильтр АФА-ХА-20 не менее 4 раз в сутки со скоростью 20 л/мин. в течение 20 — 30 минут с интервалом в 4 часа.

Серия анализов проводится на фильтрах одной и той же партии. При отборе проб соблюдаются все регламентации «Руководства по контролю загрязнения атмосферы» [2]. Срок хранения отобранных проб в герметической упаковке не ограничен.

7.2. Отбор проб воды

Воду (хозяйственно-бытового назначения и природную) отбирают в полиэтиленовые контейнеры, обработанные горячей азотной кислотой, добавляют хлористый натрий до концентрации 3%. Хранят не более полутора месяцев.

7.3. Отбор органов животных

После декапитации лабораторных животных органы взвешивают, помещают во взвешенные тигли и высушивают до постоянного веса в сушильном шкафу при температуре 105° +/- 5 °C. Хранят в стеклянных бюксах.

7.4. Отбор эктодермальных проб человека

Отбор волос производится с различных участков головы. Навеска измельченных волос от одного исследуемого должна составлять 0,3 — 0,5 г.

Срезы чистых ногтей собирают со всех десяти пальцев от каждого исследуемого. Навеска измельченных ногтей должна составлять 25 — 30 мг.

Образцы волос и ногтей помещают в тигли с крышками и в течение 5 часов промывают эфиром, меняя за это время эфир 3 — 4 раза и периодически встряхивая пробы. Затем эфир сливают, пробы высушивают при комнатной температуре.

Образцы волос и ногтей хранят в бумажных конвертах. Срок хранения не ограничен.

При отборе проб волос у группы населения с целью диагностики интоксикации тяжелыми металлами необходимо выбирать контингент исследуемых, однородный по возрастно-половым и социальным признакам, с одинаковым сроком проживания в исследуемом районе, но не менее 5 лет.

8. Подготовка проб для анализа

8.1. Подготовка проб аэрозолей атмосферного воздуха

Фильтры с пробами помещают в тигли, добавляют 3 мл концентрированной соляной кислоты и 0,3 мл концентрированной азотной.

Тигли ставят на песчаную баню и нагревают до полного сжигания фильтра и растворения аэрозольного осадка. Когда раствор почти полностью выпарен, в тигель вносят примерно 1,5 мл бидистиллята, фильтруют через промытые 1% соляной кислотой и бидистиллятом беззольные фильтры, промывая тигель небольшими порциями бидистиллята, доводя объем до 2 мл. Каждую серию неэкспонированных фильтров (не менее 10) подвергают аналогичной обработке и анализу.

8.2. Подготовка образцов органов животных для анализа

Образцы органов озоляют в муфельной печи при 450 +/- 5 °C. Полученная проба готова для спектрографического исследования.

Для анализа методом AAS золу смачивают 2 — 3 каплями концентрированной соляной кислоты, высушивают на песчаной бане, приливают 2 — 3 мл 25% соляной кислоты, кипятят, тщательно фильтруют после охлаждения через промытые 10% соляной кислотой и бидистиллятом беззольные фильтры. Тигли ополаскивают 0,1 — 0,5 мл 1% соляной кислотой и тем же количеством бидистиллированной воды, добавляют к фильтрату. Растворы доводят бидистиллированной водой до 2 — 6 мл в зависимости от веса органа.

8.3. Подготовка спектрально-матричной основы для анализа органов животных спектрографическим методом

Для определения микроэлементного состава образцов опытных и контрольных групп для устранения влияния сложной матричной структуры органов на результаты спектрального анализа количество животных в контрольной группе должно быть увеличено на 7 животных для подготовки матричной основы.

После окончания опыта и проведения забоя органы взвешивают, помещают во взвешенные тигли, сушат в сушильном шкафу до постоянного веса при t° = 105 +/- 5 °C, озоляют в муфельной печи при t° = 450 +/- 5 °C. Устанавливают вес золы органов. Золу органов 7 — 10 контрольных животных объединяют, взвешивают и смешивают в соотношении 1:6 — 4:5 со спектральной основой, состоящей из графитового порошка и хлористого натрия (49:1).

Выбор соотношения определяется весом золы исследуемого органа и чувствительностью определения элементов.

При исследовании печени, почек, головного мозга используется спектрально-матричная основа с соотношением золы органов контрольных животных и графитовым порошком 1:(5 — 6).

При исследовании таких органов, как сердце, селезенка, поджелудочная железа, мышцы, легкие, используют основу с соотношением компонентов 4:6 (2:3).

В зависимости от чувствительности определения элементов указанные соотношения могут находиться в пределах 1:6 — 4:5. Полученная смесь является спектрально-матричной основой для исследуемых эмиссионным методом системы эталонов и органов экспериментальных животных.

8.4. Подготовка эктодермальных проб

Подготовка эктодермальных проб возможна несколькими способами, изложенными в пунктах 8.4.1 - 8.4.3.

8.4.1 Подготовка отдельных проб волос и ногтей разложением в концентрированных кислотах

Отдельные пробы волос (навески по 250 мг) помещают в тигли и заливают 4 мл концентрированной азотной кислоты и 2 мл концентрированной хлорной кислоты. Оставляют на ночь. Пробы выпаривают на песчаной бане при медленном нагревании почти досуха, добавляют 1,5 мл бидистиллированной воды, нагревают и фильтруют после охлаждения через промытые беззольные фильтры в мерные пробирки. Ополаскивают тигли два раза водой и добавляют к фильтрату. Раствор доводят водой до 2 мл или фиксируют полученный объем, если он превышает 2 мл.

Пробы ногтей помещают в тигель и заливают 1 мл концентрированной азотной кислоты и 0,5 мл концентрированной хлорной кислоты. Оставляют на 24 часа. Выпаривают на песчаной бане при медленном нагревании почти досуха, добавляют 1,5 мл бидистиллированной воды, нагревают и фильтруют после охлаждения через промытые беззольные фильтры в мерные пробирки. Раствор доводят водой до 2 мл или фиксируют объем, если он превышает 2 мл.

8.4.2. Подготовка отдельных проб волос и ногтей разложением в гидроокиси ТМА при нагревании, разложением нерастворенной части в кислотном растворителе, содержащем азотную кислоту и пергидроль в соотношении (0,8 — 1,2):10 с азотной кислотой

Образцы волос измельчают, навески массой 0,25 г помещают в фарфоровый тигель, добавляют 3 мл 30% водного раствора ТМА и оставляют в термостате на 2 часа при температуре 70 — 75 °C. Полученный раствор разбавляют 4 — 5 мл воды и переводят в мерные центрифужные пробирки. Тигли ополаскивают дважды 1 — 2 мл воды, смывы добавляют в пробирку с раствором, доводят водой общий объем до 10 мл. Центрифугированием отделяют раствор от осадка. К осадку приливают 1 мл концентрированной азотной кислоты и выдерживают на водяной бане 15 — 20 минут. Добавляют пергидроль в количестве 0,08 — 0,12 мл. Нагревание продолжают до полного разложения осадка и осветления раствора (примерно 30 минут). После охлаждения фиксируют количество раствора.

Содержание металлов в растворе ТМА и в осадке определяют раздельно методом AAS. Результаты суммируют. Пробу ногтей массой 25 мг помещают в фарфоровый тигель, добавляют 0,3 мл 30% водного раствора ТМА и помещают на 2 часа в термостат при температуре 70 — 75 °C. Раствор разбавляют 1 мл воды, переводят его в мерные центрифужные пробирки. Объем доводят до 2 мл. Отделяют раствор от осадка и переносят в другую пробирку. Фиксируют объем (раствор № 1). К осадку приливают 0,2 мл концентрированной азотной кислоты и помещают на водяную баню, нагревают, через 5 — 6 минут добавляют 0,02 +/- 0,002 мл пергидроля. Продолжают нагревание до полного разложения осадка и осветления раствора, охлаждают раствор, фиксируют его количество. Получают раствор № 2. В растворах № 1 и № 2 раздельно определяют содержание металлов методом атомной абсорбции. Результаты определения суммируют.

8.4.3 Подготовка объединенных проб для анализа.

С целью диагностики интоксикации тяжелыми металлами проводится анализ объединенных проб волос от группы исследуемых. Отобранные образцы волос измельчают. Готовят навески по 0,2 г от каждого исследуемого и объединяют их в одну пробу. Объединенную пробу волос помещают в фарфоровую чашку и заливают ее смесью концентрированных кислот — азотной и хлорной — в соотношении (2 — 2,5):1 из расчета 24 — 25 мл смеси на 1 г волос. Оставляют на ночь. Затем пробу выпаривают на песчаной бане до объема 1 — 2 мл, добавляют 30 мл подогретой бидистиллированной воды, охлаждают при комнатной температуре и фильтруют через промытые беззольные фильтры в колбу. Ополаскивают чашку 2 раза бидистиллированной водой и добавляют к фильтрату. Раствор доводят бидистиллированной водой до 50 мл и тщательно перемешивают.

9. Проведение анализа

9.1. Проведение эмиссионного анализа

При исследовании золы органов животных всю золу исследуемого образца предварительно смешивают с подготовленной основой из расчета: на 10 мг золы образца — 10 мг основы.

Навески смеси по 20 мг помещают в кратеры графитовых электродов глубиной 6 мм и диаметром 4 мм. Готовят не менее трех параллельных проб.

Если вес золы исследуемого органа менее 30 мг, то устанавливают возможную максимальную навеску золы в электрод для приготовления не менее двух параллельных проб по 5 — 10 мг и всю золу смешивают с основной из расчета на каждую пробу — 10 мг основы. Полученную смесь в аликвотных количествах вносят в электроды.

Для приготовления эталонов сравнения в 12 электродов помещают по 10 мг спектрально-матричной основы. Три из них служат «фоном», в остальные 9 вносят по 0,1 мл раствора, содержащего определяемые элементы в концентрациях 5 — 10 — 20 мгк/мл (по 3 электрода на каждую концентрацию). Целесообразно их внесение в два приема по 0,05 мл с подсушиванием под лампой и в термостате при температуре не выше 70 °C.

Проводятся фотографирование спектров и фотометрирование проб и эталонов, построение калибровочных графиков.

9.2. Проведение атомно-абсорбционного анализа

Для анализа растворов, полученных после разложения проб в смеси кислот, при пламенном способе атомизации используют воздушно-пропановое пламя и трехщелевую горелку или ацетиленовое пламя и однощелевую горелку. Результаты в единицах абсорбции выводятся на световое табло спектрофотометра.

Концентрацию металлов в анализируемом растворе определяют по калибровочному графику в сравнении со стандартными растворами. В случаях высоких концентраций металла в исследуемой пробе ее разводят водой до получения оптимальных показателей.

Наличие возможных помех за счет матричных эффектов учитывается с помощью добавок.

При малых концентрациях металла в растворе применяют ЭТА. Пробы вводят в кювету с помощью микропипеток на 20 — 25 мкл. Показания снимают по пику абсорбции на диаграммной ленте самописца. Для определения каждого из элементов проводят не менее 10 параллельных измерений.

10. Обработка и представление результатов

10.1. Расчет концентраций металлов в воздухе

При пламенном методе атомизации расчет концентраций металлов (C) в мг/куб. м проводится по формуле:

                 a x b x m - Q

C = ------------- мг/куб. м, (10.1.1) V(o)

где:

a — концентрации в растворе, определяемые по калибровочному графику, мгк/мл;

b — объем исследуемого раствора, мл;

m — кратность разведения по отношению к первоначальному объему;

Q — среднее содержание металла в фильтрах (мгк), рассчитанное по 10 фильтрам серии;

V(o)- объем воздуха (л), взятый для анализа и приведенный к стандартным условиям по формуле:

                      V x 293 x P

V(o) = ----------------, (10.1.2.) (273 + t°) x 760

где:

V — объем исследуемого воздуха, л;

P — барометрическое давление, мм рт. ст.;

t° — температура воздуха в месте отбора пробы, °C.

При беспламенном способе атомизации определяют абсолютное количество элемента в объеме пробы, введенном в кювету. Определение проводят по калибровочным графикам: A = f(M), где A — единица абсорбции, M — количество элемента. Далее вычисляют количество металла (B) на фильтре, с учетом среднего содержания его в фильтрах (Q, мгк).

                 M x b x m

B = --------- — Q, мгк, (10.1.3) v

где:

v — объем пробы, введенной в кювету, мл.

Концентрацию металла в атмосферном воздухе определяют по формуле:

                    B

С = -- мг/куб. м. (10.1.4) V 0

10.2. Расчет концентрации металлов в воде

Концентрация металлов в воде определяется непосредственно в ходе анализа по показаниям на световом табло или из градуировочных графиков.

10.3. Расчет концентраций элементов в биоматериале (органах животных и эктодермальных пробах человека)

При пламенном методе атомизации содержание металла в органе, выраженное в мкг%, определяют по формуле:

                 a x V x m

C = --------- x 100, мкг%, (10.3.1) M

где:

a — концентрация в растворе, мкг/мл;

V — объем раствора пробы, мл;

M — навеска органа, г;

m — кратность разведения по отношению к первоначальному объему.

При беспламенном способе атомизации и эмиссионном анализе определяют абсолютное количество элемента в объеме пробы, введенном в кювету или электрод. Определение проводят по калибровочным графикам:

A = f(M) или ДЕЛЬТА S = f(M),

где:

A — единица абсорбции;

ДЕЛЬТА S — относительная разность почернения;

M — количество элемента, мкг.

Далее расчет содержания элемента в пробе проводят по формуле:

                 M x v x m

C = --------- x 100, мкг%, (10.3.2) V x P

где:

v — объем пробы, введенный в кювету или электрод, мл;

V — объем раствора пробы, мл;

P — навеска органа, г;

m — кратность разведения.

В таблице 10.1 приведены результаты апробации методики определения кобальта, никеля, меди и свинца в образцах аэрозолей атмосферного воздуха с использованием международного стандарта SRM 1633 (NBS), рассчитаны величины погрешностей определения.

В таблице 10.2 приведены значения вероятностной относительной погрешности, характеризующей воспроизводимость результатов определения микроэлементов для различных сред.

Таблица 10.1

УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ SRM — 1633 (NBS) МЕТОДОМ AS

Элемент	Содержание, мгк% Расчет погрешностей
	данные сертификата C (ист)	найденные	среднее	воспроизводимость анализа				правильность анализа
		значения x X i	значение _ X	число изм. n	стандартн. откл. S	относит. стандарт. отклонение Sr	величина доверит. интервала (альфа = 95%) SUM	вероятностная относит. погрешность. эпсилон	абсолютная систематич. погрешность ДЕЛЬТА	относит. систематич. погрешность, отн. ДЕЛЬТА отн
Кобальт	38,0	37,5 40,0 33,4 41,3 39,8 32,8 40,7 38,4 43,4 36,5	38,4	10	3,4	8,8%	1,9	+/- 4,9%	0,4	1,0%
Никель	98,0	101,0 94,6 97,5 99,7 99,7 103,8 104,2 100,3 96,1 102,5 106,1	100,6	10	3,8	3,7%	2,7	+/- 2,6%	2,6	2,6%
Медь	128,0	106,4 113,5 100,6 116,8 126,4 108,6 108,4 111,8 126,3 97,3	111,6	10	9,6	8,6%	6,8	+/- 6%	16,4	12,8%
Свинец	70,0	69,2 72,3 74,5 68,0 70,8 67,7 75,6 74,3 69,0 77,1	71,9	10	3,4	4,7%	1,8	+/- 2,5%	1,9	2,6%

            _____________

               /          _ 2
              / SUM (X  - X)
             /        i             S               S x t
      S =   /   -------------; Sr = - x 100%; SUM = -----;
          \/       n - 1            _                 __
                                    X               \/ n

                         SUM                  _
           эпсилон = +/- --- x 100%; ДЕЛЬТА = X - C   ;
                          _                        ист

                      X

                           ДЕЛЬТА

                   ДЕЛЬТА    = ------ x 100%.
                         отн    C

                              ист

Таблица 10.2

ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

Наименование среды	Объекты исследования, определение которых проводят в указанной среде	Методы определения	Элементы
			Co	Ni	Cu	Mn	Zn	Fe	Pb	Al	Cd	Ca	Mg
1. Кислотные растворы	1. Пробы аэрозолей атмосферного воздуха	AAS Пламенная атомизация	-	2,3	5,6	5,1	0,12	3,6	2,8	-	1,6	-	-
	2. Биоматериалы (органы животных, эктодермальные пробы человека)	AAS ЭТА	14,2	8,6	4,5	3,8	-	-	6,2	2,3	2,2	-	-
2. Водные растворы	Образцы воды, стандартные растворы	AAS Пламенная атомизация	2,4	2,1	1,5	1,0	0,1	-	2,0	-	1,6	-	-
		AAS ЭТА	3,1	4,0	2,2	2,3	1,2	2,1	4,7	3,6	4,8	-	-
3. Растворы	Эктодермальные ткани	AAS Пламя	3,6	6,7	8,3	5,7	0,11	-	-	-	-	-	-
ТМА	человека	AAS ЭТА	10,0	12,5	23,3	13,0	2,0	-	-	-	-	-	-
4. Озоленный материал	Органы животных	Спектрографический анализ	11,1	22,7	18,2	16,6	-	9,2	12,0	13,3	25,0	8,9	13,7

11. Способ диагностики интоксикации тяжелыми металлами (никелем и кобальтом)

По рассчитанным средним значениям содержания кобальта и никеля в объединенной пробе волос исследуемой группы населения выводят показатель соотношения кобальта и никеля в организме:

                               C Ni

                               Cco

сопоставляют его с вероятностным нормальным показателем, составляющим величину 5 — 15, и при значении соотношения, не выходящем за границы этого диапазона, судят об отсутствии влияния никеля и кобальта атмосферного воздуха на организм. Метод является экспрессным и не исключает проведения углубленного клинического обследования контингента людей исследуемого района с целью принятия решений о необходимых мероприятиях по оптимизации качества атмосферного воздуха.

12. Экспрессная количественная оценка содержания элементов в биоматериалах с использованием спектрографического анализа (метод расчета коэффициентов)

    При анализе многокомпонентных биологических  объектов  в  ряде
случаев  возможно  оценить  изменения  концентрации  элемента  под
воздействием  внешнего фактора в исследуемых образцах по отношению
к  контролю и без количественного анализа материала одной из групп
(например,     опытной),     что    повышает    экономичность    и
производительность  исследования. Для этой цели служит коэффициент

Cо

K = --, Cк

где:

Cк — концентрация элемента в контрольной группе;

Cо — в опытной.

Значение этого коэффициента определяется по формуле:

                                  Cо

Sо — Sк = lq --, Cк

где:

Sо, Sк — интенсивность почернения аналитической линии опытного и контрольного образцов.

Сопоставляя значение коэффициента с величиной критерия Стьюдента, оценивают статистическую достоверность отличий двух сравниваемых групп.

Таблица 12.1

Коэффициент K	Критерий Стьюдента	Статистическая достоверность различий
1,02 — 1,07	0,1 — 0,5	не достоверно
1,08 — 1,20	0,5 — 1,0	не достоверно
1,21 — 1,23	1,1 — 2,3	достоверно при n = 6
1,24 — 1,34	2,4 — 3,3	достоверно при n = 6
1,35 — 1,38	3,1 — 4,0	-«-»
1,39 — 1,78	4,1 — 5,0	-«-»
1,79 — 1,99	5,0 и выше	-«-»

13. Требования техники безопасности

Все операции по проведению анализа выполняются в полном соответствии с «Правилами устройства, техники безопасности, производственной санитарии, противоэпидемического режима и личной гигиены при работе в лабораториях (отделениях, отделах) санитарно-эпидемических учреждений системы Министерства здравоохранения СССР», утвержденными заместителем министра здравоохранения, Главным государственным санитарным врачом СССР П.Н. Бургасовым и Президиумом ЦК профсоюза медицинских работников (1981 г.).

В аппаратуре для атомно-абсорбционного и спектрографического анализа имеются напряжения, опасные для жизни, поэтому необходимо соблюдать правила при работе с электротехническими устройствами напряжением до 1000 V.

Спектрофотометры и спектрограф по способу защиты человека от поражения электрическим током относятся к классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0-75 «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности».

По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при спектральном анализе, относятся к третьему классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества, классификация и общие требования безопасности».

При работе с газовыми баллонами необходимо соблюдать требования ГОСТов 12.1.004-76 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования», 12.1.010-76 «ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования».

14. Список литературы

1. Прайс В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. — М.: «Мир», 1976 — 355 с.

2. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979. — 448 с.

3. Способ определения элементов в биологическом материале. Юдина Т.В., Егорова М.В., Анисимова З.А.

---