Химический анализ животных тканей

Таблица 2. Массы проб на различных этапах их подготовки

№ пробы и маркировка	Масса пробы перед высушиваем (гр.)	Масса пробы после высушивание (гр.)	Масса золы (гр.)
П 1	7,48	5,34	0,44
П 2	9,23	7,32	0,90
П 3	7,46	6,33	0,52
П 4	7,37	5,73	0,48
Ж 1	12,39	10,74	3,34
Ж 2	14,62	12,69	3,91
Ж 3	12,94	11,48	2,85
Ж 4	18,28	14,82	3,06
Ж 5	14,33	12,58	2,88
Ж 6	17,94	15,73	3,05
Ж 7	15,06	13,43	2,14
Ж 8	19,52	16,77	4,09
Ж 9	12,32	10,02	3,68
Ж 10	10,88	8,60	3,05
Ж 11	14,67	12,23	3,16
Ж 12	14,29	12,97	2,98
Ж 13	17,43	14,82	3,40
Ж 14	12,34	10,07	2,96

Измельчение проб проводили в фарфоровой ступкена чистом листе бумаги, небольшими порциями. Проба считается достаточно измельченной, когда не царапает кожу. После каждой пробы ступку и пестик тщательно мыли и высушивали.

Из измельченной золы животных материалов для ренгенофлуоресцентного анализа готовили излучатели-таблетки путем прессования на подложке из борной кислоты. На каждую таблетку уходит примерно по 1 г материала. (Рис.4).

2.2 Градуирование методики РФА

Поскольку химический состав золы биологических материалов (растений, животных тканей) близок по составу с почвами для градуировки методики РФА животных материалов были взяты государственные стандартные образцы состава почв.

Метод анализа основан на зависимости интенсивности рентгеновского флуоресцентного (характеристического) излучения от содержания элемента в подготовленной пробе. Флуоресцентное излучение возбуждается первичным излучением рентгеновской трубки (РТ). Массовую долю элементов определяют с помощью предварительно построенных градуировочных характеристик (ГХ).Градуировочная характеристика представляет собой зависимость значения аналита от аналитических сигналов, измеренных на спектрометре. Для построения градуировочных характеристик проводят измерения аналитических сигналов на градуировочных образцах[5].

По полученным результатам, с помощью математического аппарата, используемого в программном обеспечении спектрометра, находят аналитический вид и числовые коэффициенты градуировочной характеристики [7].

Градуировочный образец - образец с известными численными значениями аналитов, которые предстоит определять в образцах анализируемого вещества для решения поставленной аналитической задачи. Если аналитами являются содержания химических элементов или компонентов, то в качестве градуировочных используют, как правило, стандартные образцы точно известного состава. Градуировочные образцы предназначены для градуирования, т.е. для построения градуировочной характеристики прибора.

Для построения градировочной характеристики (ГХ) используют не менее 9 градуировочных образцов (ГО) из четырех комплектов.

Таблица 3. Государственные стандартные образцы состава почвы

Название и характеристика ГСО
Чернозема типичного (комплект СЧТ), ГСО 2507-83 2509-83;
Дерново-подзолистой супесчаной почвы (комплект СДПС); ГСО 2498-83, 2500-83
Красноземной почвы (комплект СКР), ГСО 2501-83, 2503-83
Почвы серозема карбонатного (комплект ССК), ГСО 2504-83, 2506-83

Таблица 4. Содержание массовой доли элементов в ГСО, %

№	Название и характеристика ГСО	Элементы, %
		As	Co	Cu	Ni	Pb	Zn
1	СДПС-1 (дерновоподзолистаясуспенчатая почвы)	0,0003	0,0002	0,0009	0,0010	0,0008	0,0010
2	СДПС-2	0,0017	0,0045	0,010	0,0087	0,0087	0,014
3	СДПС-3	0,007	0,013	0,026	0,029	0,025	0,043
4	СКР-1(красноземные почвы)	0,0010	0,0014	0,0047	0,0054	0,00230	0,0087
5	СКР-3	0,005	0,015	0,031	0,038	0,028	0,061
6	ССК-1(почвы чернозема карбонатного)	0,0013	0,0012	0,0034	0,0045	0,0017	0,0070
7	ССК-2	0,0029	0,0057	0,012	0,013	0,010	0,017
8	ССК-3	0,006	0,015	0,029	0,032	0,028	0,039
9	СЧТ-1(почвы чернозема типичного)	0,0008	0,0009	0,0025	0,0032	0,0018	0,0056
10	СЧТ-2	0,0021	0,0046	0,011	0,011	0,009	0,018
11	СЧТ-3	0,004	0,013	0,027	0,030	0,026	0,046



Таблица 5. Массовые доли компонентов в %, общие для каждого образца ГСО

№	Название и характеристика ГСО	Элементы, %
		SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	MnO	CaO	MgO	K2O	P2O5
1	СДПС-1 (дерновоподзолистаясуспенчатая почвы)	91,24	0,29	3,36	0,99	0,011	0,27	0,13	1,23	0,036
2	СДПС-2
3	СДПС-3
4	СКР-1(красноземные почвы)	59,18	1,56	17,01	7,86	0,051	0,17	0,92	0,98	0,10
5	СКР-3
6	ССК-1(почвы чернозема карбонатного)	52,56	0,64	11,48	4,60	0,089	11,47	2,99	2,09	0,17
7	ССК-2
8	ССК-3
9	СЧТ-1(почвы чернозема типичного)	71,49	0,74	9,81	3,48	0,079	1,60	0,95	2,42	0,18
10	СЧТ-2
11	СЧТ-3

Для ввода градуировочных образцов в спектрометр, подготавливали таблетки прессованием в чашечку из борной кислоты.

Борная кислота насыпается в пресс - форму и с помощью фигурного пуансона формируется чашечка глубиной не менее 3 мм. Фигурный пуансон вынимается, засыпается измельченная проба и запрессовывается гладким пуансоном. Количество пробы должно быть таким, чтобы после прессования поверхность излучателя была вровень с бортиками чашечки из борной кислоты. Далее таблетку помещают в обойму спектрометра.



2.3 Аппаратура рентгенофлуоресцентного анализа

Эксперимент проводили на рентгеновском флуоресцентном спектрометре «СпектросканМАКС-GV». Спектрометр позволяет определять элементы в диапазоне от натрия (11Na) до урана (92U) (Табл. 5) [14].

Исследуемый образец, установленный в пробозагрузочное устройство, в рабочем положении облучается рентгеновской трубкой. В результате взаимодействия рентгеновского излучения с веществом в исследуемом образце возникает вторичноефлуоресцентное излучение, в спектре которого присутствуют характеристические линии тех элементов, которые входят в состав образца [9].

Все приготовленные пробы аккуратно положили по гнездам спектрометра «Спектроскан-Макс GV» (Рис.2). Спектрометр предназначен для определения содержаний от Caдо U в веществах, находящихся в твердом, растворенном или порошкообразном состояниях. Принцип действия спектрометра основан на облучении проб первичным излучением рентгеновской трубки, измерении интенсивности вторичного флуоресцентного излучения от пробы на длинах волн. Вторичное излучение спектрометра разлагается с помощью кристалла-анализатора. Благодаря этому спектрометр обладает высокой способностью к разделению спектральных линий, а значит и возможностью точного анализа сложных веществ [24].



Рис. 2 Спектрометр «Спектроскан-Макс GV»

«Спектроскан МАКС-GV». (Рис.2) управляется персональным компьютером. Базовое программное обеспечение, сопровождающее спектрометр, позволяет выполнять измерения, необходимые, для качественного и количественного анализа пробы, а также обработку результатов и их сохранение в файлах на жестком диске [24].

Таблица 6. Диапазон измерений массовой доли определяемых макроэлементов почвы

Макроэлемент	Единица измерения	Диапазон измерений массовой доли определяемого элемента,
MgO	%	От 0,20 до 3,0
Al2O3	%	От 3 до 18
SiO2	%	От 50 до 92
P2O5	%	От 0,035 до 0,21
K2O	%	От 0,9 до 2,6
CaO	%	От 0,20 до 12
TiO2	%	От 0,25 до 1,6
Fe2O3	%	От 1,0 до 8,0

Наличие в спектре линий данногоэлемента свидетельствует о присутствии его в образце [31].



Таблица 7. Диапазон измерений массовой доли определяемых микроэлементов почвы

Микроэлемент	Единица Измерения	Диапазон измерений массовой доли определяемого элемента,
V	мг/кг	От 10 до 180
Cr	мг/кг	От 80 до 180
MnO	мг/кг	От 100 до 950
Co	мг/кг	От 10 до 150
Ni	мг/кг	От 10 до 380
Cu	мг/кг	От 20 до 310
Zn	мг/кг	От 10 до 610
As	мг/кг	От 21 до 70
Sr	мг/кг	От 50 до 310
Pb	мг/кг	От 30 до 280

Принцип действия спектрометра основан на выделении характеристических линий флуоресцентного излучения исследуемого образца, возбуждаемого излучением рентгеновской трубки, регистрации интенсивности этих линий и пересчета их в концентрации соответствующих элементов [7].

2.4 Результаты РФА животных тканей

Cначало, проанализировали пробные образцы, которые обозначены как «п.к.1», «п.к.2», «п.к.3». В качестве пробных образцов использовали печень курицы (Таблица 2). На пробных образцах была отработана методика подготовки проб животных материалов к РФА. Чтобы не загрязнить прозагрузочное отсек прибора, таблетки излучатели еще дополнительно покрыли майларовой пленкой, которая не влияет на результаты РФА.

После этого были проанализированы образцы золы органов Сизого голубя (Табл. 1 Приложения), отмечены как п1, п2, п3 и п4 и ж1, ж2, ж3, ж4 и т.д. Отметим, что Co(кобальт), As (мышьяк) и MgO (оксид марганца) во всех пробах не обнаружены (Прил.1), (Прил.2). Как показывают результаты, содержания тяжелых металлов Zn, Cu, NiPb в пробах органов голубей выше, чем курицы. А такой компонент как оксид кремния - не обнаружен в органах голубей но присутствует в печени курицы.



Выводы

1) Проведен анализ литературы по теме исследования.

2) Подобраны условия подготовки проб животных тканей к рентенофлуоресцентному анализу.

3) Пробы проанализированы на микро- (Cr, Ni, Mn, Pb, Cu, Sr, Zn) и макрокомпоненты(TiO2, Fe2O3, CaO, Al2O3, SiO2, P₂O₅, K₂O). Полученные результаты анализа проб тканей курицы и сизого голубя отличаются: по содержанию цинка - во внутренних органах голубя выше содержания цинка, меди, никеля; оксид кремния не обнаруживается в органах голубя, но присутствует в органах курицы.

4) По результатам анализа тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni) можно сделать вывод о более их высоком содержании в органах голубя, чем курицы. Что может свидетельствовать о загрязнении городской среды, где обитали голуби.

мониторинг химический загрязнение экосистема



Литература

1. Авдруз Д.,Джикелс Т. Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. - М.: Мир, 1999, - 271 с.

2. Доброволський В.В. Основы биогеохимии. Учебник для студентов высш. учебной заведении - М.: Издательский центр «Академия», 2003,-400 с.

3. Улахович Н.А., Кутырева М.П., Бабкина С.С. Учебно-методическое пособие для лекционного курса «Биогеохимия» - Казань: Казанский гос. университет, 2008, - 47 с.

4. Вернадский В.И. Биогеохимические очерки. - М.-Л.: Издательство АН СССР, 1940, - 241 с.

5. Вернадский В.И. Очерки геохимии. - М.-Л.: Издательство АН СССР, 1954, Т. 1.

6. Мотузова Г.В., Карпова Е.А. Химическое загрязнение биосферы и его экологические последствия. - М.: Издательство МГУ, 2013, - 304 с.

7. Улахович Н.А., Бабкина С.С., Кутырева М.П. Металлы в живых организмах. Учебное пособие для лекционного курса «Основы бионеорганической химии» - Казань: Казанский университет, 2012, - 102 с.

8. Зинина О.Т. Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. - Хабаровск, 2001, - 105 с.

9. Черноруков Н.Г., Нипрук О.В. Теория и практика рентгенофлуоресцентного анализа. Электронное учебно-методическое пособие. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, 2012, - 55 с.

10. Потапов В.М., Кочетова Э.К. Химическая информация. Где и как искать химику нужные сведения. - М.: Издательство «Химия», 1988, - 224 с.

11. Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных: пер. с нем. - М.: Издательство «Химия», 1980, - 392 с.

12. Якунина И.В. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг - Т.: Издательство ТГТУ, 2009, - 200 с

13. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биорганическая химия. - М.: Издательство «Медицина», 1991, - 263 с.

14. Афанасьев Ю.А., Фомин С.А. Мониторинг и методы контроля окружающей среды: учебное пособие. - М.: Издательство МНЭПУ, 1998, - 208 с.

15. Богданов И.И. Геоэкология с основами биогеографии: Учебное пособие для студентов высш. учебн. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2009, - 400 с.

16. Горчакова Н.К., Ефименко Л.И. Экологический мониторинг: Учебное пособие. - Владивосток, 1997, - 32 с.

17. Майманова Т.М. Биогеохимия: Учебно-методический комплекс. - Горно-Алтайск, 2010, - 38 с.

18. Степановских А.С. Общая экология: учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ, 2005, - 687 с.

19. Маврищев В.В. Общая экология: курс лекций. - Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2012, - 298 с.

20. Воронов А.Г. Биогеография с основами экологии. - М.: Издательство МГУ, 1987, - 264 с.

21. Бкус П.Н., Фомин С.А. Экологическая экспертиза и ОВОС: учебное пособие в 2-х книгах. - М.: Издательство МНЭПУ, 1999, - 128 с.

22. Жалпанова Л.Ж. Голуби. - М., 2008, - 380 с.

23. Бродский А.К. Общая экология: учебник для вузов. - М.: Издательский центр «Академия», 2007, - 255 с.

24. Научно-производственное объединение «Спектрон». Аналитическое оборудование для химического анализа. - Санкт-петербург, 2007, - 27 с.



Приложение

Таблица 1П. Содержание микроэлементов в пробах (мг/кг)

Образец	Cr	Mn	Ni	Cu	Zn	Sr	Pb
п.к1	52,13	104,10	н/о	н/о	319,27	310,32	44,01
п.к2	51,49	99,72	н/о	н/о	322,72	313,16	41,35
п.к3	51,22	98,96	н/о	н/о	326,50	318,98	41,04
Ж1	52,05	115,93	н/о	3,94	363,92	229,05	43,59
Ж2	50,69	80,54	н/о	3,09	276,20	218,45	41,75
Ж3	52,31	97,04	н/о	6,77	375,43	253,30	39,57
Ж4	51,72	78,50	н/о	7,07	400,56	254,13	46,53
Ж5	51,83	86,10	1,11	10,89	284,14	262,01	45,92
Ж6	50,80	87,46	2,38	10,98	328,69	271,82	45,02
Ж7	52,09	99,37	7,78	16,73	370,07	286,09	55,53
Ж8	50,74	596,23	н/о	1,71	390,79	210,49	44,37
Ж9	51,44	132,21	8,62	16,82	508,06	204,69	43,98
Ж10	51,03	135,72	н/о	9,72	449,36	205,73	44,60
Ж11	52,21	87,08	н/о	6,05	370,40	308,64	47,61
Ж12	51,35	91,78	н/о	н/о	324,41	313,78	49,45
Ж13	50,23	108,88	12,40	19,38	477,40	265,68	42,62
ж14	50,44	93,15	н/о	н/о	571,99	354,47	40,77
п1	52,44	88,37	5,64	13,88	656,48	216,36	17,85
п2	52,16	81,99	10,01	17,26	738,58	263,29	30,64
п3	50,97	81,78	6,59	14,63	759,04	240,85	23,13
п4	50,60	107,50	27,21	31,40	468,57	230,53	37,70

*н/о - не обнаружено

Таблица 2П. Содержание макроэлементов в пробах (%)

Образец	TiO2	Fe2O3	CaO	Al2O3	SiO2	P2O5	K2O
п.к1	0,17	0,17	0,22	0,15	0,37	3,62	4,41
п.к2	0,17	0,16	0,20	0,14	0,37	3,65	4,42
п.к3	0,17	0,16	0,18	0,14	0,41	3,58	4,10
Ж1	0,16	0,40	1,19	0,28	н/о	6,09	4,51
Ж2	0,16	0,23	0,29	0,17	н/о	6,46	5,19
Ж3	0,16	0,55	1,27	0,23	н/о	6,50	5,08
Ж4	0,16	0,33	1,41	0,21	н/о	4,93	4,59
Ж5	0,16	0,32	0,29	0,14	н/о	8,54	6,22
Ж6	0,16	0,32	0,22	0,17	н/о	4,49	4,51
Ж7	0,16	0,49	1,10	0,15	н/о	2,80	4,08
Ж8	0,16	0,43	1,22	0,13	н/о	3,33	4,60
Ж9	0,16	0,40	0,36	0,15	н/о	3,51	5,35
Ж10	0,16	0,50	1,14	0,14	н/о	3,38	5,43
Ж11	0,16	0,46	0,97	0,15	н/о	2,98	4,84
Ж12	0,16	0,31	0,28	0,14	н/о	2,84	3,97
Ж13	0,16	0,57	0,59	0,14	н/о	3,29	4,88
ж14	0,16	0,85	0,18	0,13	н/о	2,79	4,82
п1	0,16	1,96	0,26	0,16	н/о	4,50	4,11
п2	0,15	1,40	0,24	0,15	н/о	3,93	4,01
п3	0,15	1,61	0,25	0,14	н/о	3,78	4,39
п4	0,16	1,13	0,29	0,17	н/о	4,83	4,30

*н/о - не обнаружено

Рис.3 Измельчение пробыв фарфоровой чашке



Рис.4 Прессование в «Пресс-форме»

Размещено на Allbest.ru