Способ количественного определения содержания мышьяка в биологических объектах, почвах, сырье и пищевых продуктах

01 1/28, 33/02,33/48 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МЫШЬЯКА В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ,ПОЧВАХ, СЫРЬЕ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ(71) Заявитель Институт прикладной оптики НАНБ(72) Авторы Непокойчицкий Анатолий Григорьевич Редько Всеволод Петрович Асташенко Сергей Григорьевич Гриднев Николай Семенович Игнатов Борис Иванович Путиков Анатолий Николаевич Францкевич Константин Викторович(73) Патентообладатель Институт прикладной оптики НАНБ(57) Способ количественного определения содержания мышьяка в биологических объектах, почвах, сырье и пищевых продуктах методом атомного эмиссионного спектрального анализа, включающий предварительную подготовку пробы, ее минерализацию и анализ с применением графитового камерного электрода, отличающийся тем, что при предварительной подготовке пробу обрабатывают азотной кислотой при 300-360 К в течение 2060 мин, добавляют 10-25 водный раствор соли лития или раствор соли лития в азотной кислоте и выдерживают при 300-320 К в течение 15-30 мин, минерализацию пробы проводят в два этапа на первом этапе при температуре 400-450 К до прекращения выделения дыма, на втором - температуру поднимают до 675-730 К со скоростью 4-5 К/мин и продолжают минерализацию до получения золы серого цвета, к минерализованной пробе добавляют 0,5-1,5 мас.спиртового раствора йода в качестве спектроскопического буфера и помещают в тонкостенный графитовый камерный электрод, имеющий в верхнем коническом конце отверстие диаметром не более 1,0 мм, установленный нижним открытым концом, имеющим 3-5 проточек, в подставку с глухим отверстием.(56) Карякин А.В. и др. Эмиссионный спектральный анализ объектов биосферы. - М. Химия, 1979. - С. 58-59.11101780 , 1999.970139, 1998.2095 , 1996.1121751, 1989.2321703 , 1998.4094640, 1978.1326964 1, 1987. СанПиН 42-128-4433-87. Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве.1332224 1, 1987. 6711 1 Изобретение относится к способу количественного определения содержания мышьяка в биологических объектах, почвах, сырье и пищевых продуктах и может применяться в аналитических и токсикологических лабораториях и организациях, контролирующих загрязненность биологических объектов, почв, сырья и пищевых продуктов. Известен способ количественного определения содержания мышьяка в сырье и пищевых продуктах (ГОСТ 26930-86) колориметрическим методом, который основан на измерении интенсивности окраски раствора комплексного соединения мышьяка с диэтилдитиокарбаматом серебра в хлороформе. Количество мышьяка в пробе определяют по градуировочному графику, для построения которого изготовляют шесть растворов сравнения. Подготовку пробы для определения содержания мышьяка выполняют методом кислотной минерализации (ГОСТ 26929-86), особенность которой заключается в следующем. Навеску пробы смачивают азотной кислотой, выдерживают не менее 12 ч и затем медленно нагревают в течение 1,5-2 ч, избегая бурной реакции. Пробу охлаждают и добавляют смесь концентрированной и азотной кислот и нагревают в течение 1,5-2 ч. Для удаления остатков кислот в пробу добавляют воду и кипятят до выделения белых паров. Затем в пробу добавляют воды и сернокислого гидразина и кипятят в течение 1,5-2 ч. Готовый раствор должен быть бесцветным. Недостатком данного способа являются сложная многоступенчатая технология подготовки пробы для анализа с использованием набора химических реактивов повышенной чистоты, длительность подготовки (свыше 18 ч), недостаточная точность определения(погрешность результатов двух параллельных определений 25 по отношению к среднему арифметическому значению). Известен также способ определения мышьяка в биологическом материале (а.с. СССР 2003970, МПК 01 31/00, 1993), включающий минерализацию пробы и обработку ее химическими реактивами, в котором для повышения чувствительности и селективности минерализованную пробу обрабатывают пикриновой кислотой, экстрагируют хлороформным раствором -метил-3-циклогексан-карбоновой кислоты, экстракт обрабатывают этиловым спиртом и содержание мышьяка в пробе определяют атомно-абсорбционным анализом спиртового раствора. Недостатком данного способа является многоступенчатость подготовки пробы для анализа, возможность неконтролируемой потери мышьяка при его экстракции после обработки минерализованной пробы пикриновой кислотой и необходимость применения реагентов повышенной чистоты. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ количественного определения содержания мышьяка в биологических объектах,заключающийся в том, что биологический материал подвергают минерализации (мокрому озолению) с использованием комбинации кислот азотной, серной, хлорной и затем проба анализируется атомно-эмиссионным спектральным методом (Коракин А.В., Грибовская И.Ф. Эмиссионный спектральный анализ объектов биосферы. - . 1979. - С. 59). Отмечается,что хорошие результаты при определении мышьяка получены при мокрой минерализации биологических объектов смесью азотной и хлорной кислот. Недостатком мокрой минерализации является загрязнение проб определяемыми элементами за счет относительно большого количества применяемых кислот и других реагентов минерализации, очистка которых достаточно трудоемка. Кроме того, применяемые реагенты оказывают выщелачивающее действие на лабораторную посуду, в которой минерализуется проба при повышенной температуре. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение технологии подготовки пробы биологических объектов, почв, сырья и пищевых продуктов для количественного определения мышьяка, повышение чувствительности и точности анализа. 2 6711 1 Поставленная задача достигается тем, что отобранное для анализа количество биологического материала, почвы, сырья или пищевого продукта измельчают и обрабатывают азотной кислотой, не содержащей в качестве примеси соединений мышьяка, при температуре 300-360 К в течение 20-60 мин, затем добавляют 10-25 водный раствор соли лития или раствор соли лития в азотной кислоте, тщательно перемешивают и выдерживают при температуре 300-320 К в течение 15-30 мин. Подготовленную пробу подвергают минерализации в два этапа на первом этапе пробу обрабатывают при температуре 400-450 К до прекращения выделения дыма, на втором - температуру поднимают до 675-730 К со скоростью 4-5 К в мин и продолжают минерализацию до получения золы серого цвета. Для повышения чувствительности анализа в минерализованную пробу добавляют 0,51,5 спектрографического буфера, в качестве которого применяют элементарный йод. Упрощение технологии минерализации и повышение точности определения достигается тем, что органические соединения мышьяка, содержащиеся в биологических объектах, почвах, сырье и пищевых продуктах, под действием азотной кислоты разлагаются с образованием мышьяковой кислоты. При добавлении раствора соли лития образуется мышьяковокислый литий, который является стабильным соединением с температурой плавления 1075 К. Поэтому в процессе минерализации пробы при температуре 675-730 К нет неконтролируемых потерь мышьяка. Количественное содержание мышьяка в подготовленной пробе определяют атомным эмиссионным спектральным анализом с применением графитового (угольного) камерного электрода, конструкция которого показана на фиг., где 1 - тонкостенная камера, 2 - подставка, 3 - отверстие для выхода паров мышьяка, 4 - проточки. Особенностями конструкции камерного электрода являются отверстие малого диаметра в верхней конической части электрода, тонкостенная цилиндрическая часть электрода, наличие 3-5 проточек в нижней части, которой электрод устанавливается в подставку. Такая конструкция камерного электрода обеспечивает его равномерный нагрев током дуги благодаря тонкой стенке цилиндрической части, имеющей повышенное электросопротивление и повышенному контактному электросопротивлению из-за наличия 3-5 проточек в нижней части электрода. Равномерный нагрев и повышенная температура камерного электрода обеспечивают полную диссоциацию мышьяковокислого лития в пробе и равномерное поступление мышьяка в плазму электрического разряда в процессе анализа через отверстие в верхней части электрода. При этом менее летучие элементы, содержащиеся в пробе, остаются в камерном электроде так как температура диссоциаций их соединений и испарения выше. Этим достигается снижение фона и повышение точности анализа. Пример. Рассмотрим применение данного способа при определении содержания мышьяка в зерне (гречиха), рыбе (минтай), сыре Российском. Измельченные пробы смачивались азотной кислотой, тщательно перемешивались и выдерживались при температуре 325 К в течение 40 мин, затем добавлялся 20 водный раствор карбоната лития и после выдержки при температуре 300 К в течение 20 мин пробу подвергали минерализации сначала при температуре 425 К до прекращения выделения дыма, затем поднимали температуру до 720 К со скоростью 5 К в мин и продолжали минерализацию до получения золы серого цвета. В охлажденную пробу добавляли спектрографический буфер в виде спиртового раствора йода в количестве 1,0 от массы навески и заполняли камерные электроды. Количественное определение содержания мышьяка выполняли атомным эмиссионным спектральным методом. Содержание мышьяка в пробах определяли методом добавок. Погрешность определения составила не более 5 . Результаты анализа сведены в таблицу. Здесь же представлены результаты определения мышьяка в названных пробах по методу прототипа. 3 6711 1 Результаты определения мышьяка в пробах пищевых продуктов, мг/кг Проба Зерно (гречиха) Рыба (минтай) Сыр Российский Способ подготовки пробы Сокращение потерь мышьяка Данное изобретение Прототип 0,11 0,08 27,3 2,45 1,94 21,8 0,14 0,11 21,4 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.