Антропогенне забруднення навколишнього середовища багато в чому пов'язане з мікроелементами із групи важких металів і викликає серйозну занепокоєність через негативні наслідки для здоров'я нації в цілому. Відомо, що в безпосередній близькості від багатьох промислових підприємств утворюються зони з підвищеним вмістом плюмбуму, ртуті, кадмію, нікелю та інших токсичних мікроелементів, результатом цього є збільшення їх вмісту в природних ґрунтових водах та вірогідності накопичення в організмі людини, що представляє загрозу для здоров'я і навіть життя [1-2]. Накопичення важких металів в організмі людини контролюють за вмістом їх у сечі. Наприклад, норма виділення плюмбуму з сечею становить 11 мкг/л (верхня межа — 30-40 мкг/л), кадмію — 10-50 мкг/л [3]. Відомі на даний час методики аналізу цих металів — досить складні та довготривалі [2]. Тому розробка експресних та дешевих методів для кількісного визначення іонів токсичних металів у фізіологічних рідинах є актуальною. Низькі значення ГДК токсичних елементів у водах та біологічних рідинах, складність матриці вимагають попереднього концентрування мікро-компонентів для їх визначення. Метод сорбційного концентрування найбільш зручний для таких цілей [4-5], а модифіковані кремнеземи, завдяки високим кінетичним характеристикам, є пріоритетними серед сорбентів[4 — 7].
У попередніх дослідженнях [8-9] нами було показано, що високодисперсний кремнезем, модифікований функціональними групами 6-пропіламідо-2-піридиндикарбонової кислоти (PyCOONa — CX) є селективним до деяких важких металів. Тому було цікаво дослідити можливості застосування PyCOONa — CX як твердофазного екстрагента іонів важких металів із розчинів різної природи з метою розробки методики визначення токсичних іонів металів у сечі людини.
Об'єкти та методи дослідження. 0,1М розчини нітратів металів готували за [10]. Точну концентрацію іонів металів у розчині встановлювали комплексонометрично[9]. Більш розбавлені розчини готували розведенням вихідних.
Оптичну густину розчинів вимірювали на спектрофотометрі Specol-11 чи СФ-16, рН контролювали на приладі "Иономер ЭВ — 74".
Методика експерименту. Сорбційне концентрування іонів металів з водних та модельних розчинів на основі мінеральних вод "Поляна подільська" та "Оболонська мінеральна" ЗАТ "Оболонь" вивчали шляхом пропускання 0,01 — 0,05 мг/л розчину плюмбуму та 0,05 — 1,0 мг/л розчину кадмію через хроматографічну колонку зі швидкістю 5 мл/хв. Іони кадмію та плюмбуму елюювали 2 мл 0,1М розчину нітратної кислоти.
Результати та обговорення. Проведено сорбційно-фотометричне визначення іонів плюмбуму та кадмію в модельних розчинах та в сечі (таблиця). Модельні розчини на основі мінеральних вод містять наступні супутні іони, мг/л: "Поляна подільська" : HCO3- — 300-600, SO42- — <100, Cl- — <100, Ca2+ — <25, Mg2+ — <25, Na+, K+ — 150-300, Ag+ — 0,2; "Оболонська мінеральна": HCO3- — 200-450, SO42- — <50, Cl- — <60, Ca2+ — 20-80, Mg2+ — 15-30, Na+, K+ — 30-100.
Методики визначення. Мінеральна вода. До 1 л мінеральної води додають 10-50 мкг плюмбуму, пропускають розчин через колонку, що містить сорбент РуСООNa — СХ (m = 0,5г‚ висота шару сорбенту 16 мм‚ внутрішній діаметр 5 мм). Потім колонку промивають 20-30 мл дистильованої води та елююють плюмбум 2 мл 0,1М розчину нітратної кислоти. Елюат переносять в мірну колбу на 25 мл‚ додають 5 мл 0,5 М розчину Na2B4O7 1 мл 0,06%-ого розчину сульфарсазену та доводять до позначки дистильованою водою. Розчини фотометрують при 510 нм та товщині шару 10 мм. Вміст плюмбуму визначають за калібрувальним графіком. Сорбційно-фотометричне визначення іонів кадмію проводять аналогічно, додаючи 10-50 мкг кадмію. До елюату додають 5 мл буферного розчину з рН = 8,9, 3 мл 0,02%-ого розчину сульфарсазену.
Сеча. До 200 мл розчину сечі додають 200 мл дистильованої води, створюють кислотність розчину рН 2,9 шляхом додавання ацетатного буферного розчину та проводять концентрування іонів плюмбуму. Для цього зразки‚ підготовлені для аналізу‚ пропускають через колонку‚ що містить сорбент РуСООNa — СХ (m = 0,5 г‚ висота шару сорбенту 16 мм‚ внутрішній діаметр 5 мм)‚ зі швидкістю 5 мл/хв. Потім колонку промивають 20-30 мл дистильованої води та елююють плюмбум 2 мл розчину нітратної кислоти з рН 1,5. Промивні води переносять в мірну колбу на 25 мл‚ додають 3 мл 0,05 М. розчину Na2B4O7, 1 мл 0,06%-го розчину сульфарсазену та доводять до позначки дистильованою водою. Розчини фотометрують при 510 нм та товщині шару 10 мм. Вміст плюмбуму визначають за калібрувальним графіком. Паралельно проводять холостий дослід.
Результати сорбційно-фотометричного визначення плюмбуму та кадмію (таблиця) свідчать про задовільну точність та відтворюваність запропонованих методик.
Тривалість виконання визначення плюмбуму у сечі 40 хв, тоді як за методикою, яка використовується у клінічних лабораторіях, близько двох робочих днів.
Таблиця
Визначення іонів плюмбуму та кадмію з водних і модельних розчинів на основі мінеральних вод (V = 1 л) та сечі (V = 0,2 л ). mc = 0,5 г, рН = 5,0; n = 3; елюент 2 мл 0,1М HNO3, Sr =0,02-0,07
Висновки. Таким чином, за розробленою методикою можна визначати вміст плюмбуму в інтервалі від допустимої норми до патологічного вмісту при хронічних отруєннях токсичним металом. Визначення не потребує спеціального обладнання, що дорого коштує, просте у виконанні і має низьку собівартість. Запропонована методика дозволяє визначати плюмбум у сечі, використовуючи обладнання лабораторій, які виконують клінічні аналізи у лікарнях та поліклініках.
ЛІТЕРАТУРА
1. Державні санітарні правила і норми "Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання", №383 від 23.12.96. Затверджено МОЗ України.
2. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий (СН-245-71). Приложение 4. Изд. Официальное. М., Стройиздат,1972. 96 с.
3. Вредные вещества в промышленности. Т.3. Справочник для химиков, инженеров и врачей; [под редакцией Н.В. Лазарева]. — Издательство "Химия", 1977.
4. Кузьмин Н.М. Концентрирование следов элементов./ Н.М. Кузьмин, Ю.А. Золотов — .:Наука,1988. — 267с.
5. Мицуике А. Методы концентрирования микроэлементов в неоганическом анализе. /А. Мицуике. — М.:Химия, 1986. — 151с.
6. Зайцев В.Н. Комплексообразующие кремнеземы: синтез, строение привитого слоя и химия поверхности. — Харьков: Фолио, 1997. — 240 с.
7. Синтез та властивості кремнеземів з ковалентно закріпленими фосфінсульфідними групами / [Г.М. Зайцева, Т.Д. Рева,. В.М.Зайцев, В.О. Калібабчук] //Укр.хім.журн.-2001. — т. 67, № 2. — С.94—98.
8. Пат. 65482 Україна МПК 7 BO1J 20/10 Модифікований сорбент для вилучення іонів металів із розчинів/ В.М.Зайцев, С.О. Алексєєв, Т.Д. Рева, Г.М.Зайцева, С.М. Гождзінський Заявник і патентовласник Київський національний університет імені Тараса Шевченка. — № 65482 , 2003 1110242; заявл. 13.11.2003; опубл. 15.03.2004, Бюл № 3. — 3 с.
9. Reva T.D. Chelating silicas for preconcentration and column chromatography of metal ions indrinking artesian water / T.D. Reva, V.A. Kalibabchuk // Short abstracts. Second International Conference On Silica Science And Technology. 3-6 September, 2001, France. — P. 121.
10. Коростылев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. / П.П. Коростылев — М.:Наука, 1974. — 399с.
REFERENCES
1. Derzhavni sanitarni pravyla i normy "Voda pytna. Gigienichni vymogy do yakosti vody centralizovanogo gospodars'ko-pytnogo vodopostachannya", №383 vid 23.12.96. Zatverdzheno MOZ Ukrainy.
2. Sanitarnye normy proektirovaniya promyshlennykh predpriyatij (SN-245-71). Prilozhenie 4. Izd. Oficial'noe. M., Strojizdat,1972. 96 s.
3. Vrednye veschestva v promyshlennosti. T.3. Spravochnik dlya khimikov, inzhenerov i vrachej; [pod redakciej N.V. Lazareva]. — Izdatel'stvo "Khimiya", 1977.
4. Kuz'min N.M. Koncentrirovanie sledov elementov./ N.M. Kuz'min, Yu.A. Zolotov — .:Nauka,1988. — 267s.
5. Micuike A. Metody koncentrirovaniya mikroelementov v neoganicheskom analize. /A. Micuike. — M.:Khimiya, 1986. — 151s.
6. Zajcev V.N. Kompleksoobrazuyuschie kremnezemy: sintez, stroenie privitogo sloya i khimiya poverkhnosti. — Khar'kov: Folio, 1997. — 240 s.
7. Syntez ta vlastyvosti kremnezemiv z kovalentno zakriplenymy fosfinsul'fidnymy grupamy / [G.M. Zajceva, T.D. Reva,. V.M.Zajcev, V.O. Kalibabchuk] //Ukr.khim.zhurn.-2001. — t. 67, № 2. — S.94—98.
8. Pat. 65482 Ukraina MPK 7 BO1J 20/10 Modyfikovanyj sorbent dlya vyluchennya ioniv metaliv iz rozchyniv/ V.M.Zajcev, S.O. Alekseev, T.D. Reva, G.M.Zajceva, S.M. Gozhdzins'kyj Zayavnyk i patentovlasnyk Kyivs'kyj nacional'nyj universytet imeni Tarasa Shevchenka. — № 65482 , 2003 1110242; zayavl. 13.11.2003; opubl. 15.03.2004, Byul № 3. — 3 s.
9. Reva T.D. Chelating silicas for preconcentration and column chromatography of metal ions indrinking artesian water / T.D. Reva, V.A. Kalibabchuk // Short abstracts. Second International Conference On Silica Science And Technology. 3-6 September, 2001, France. — P. 121.
10. Korostylev P.P. Prigotovlenie rastvorov dlya khimiko-analiticheskikh rabot. / P.P. Korostylev — M.:Nauka, 1974. — 399s.
Надійшла до редакції 26.04.2012 р.