|
Г.Н.Носков, А.В.Заичко, А.Н.Мержа,
В.И.Чернов, ООО "НПП Томьаналит"
Микроэлементами называют химические элементы, содержание которых в организмах находится на уровне тысячных процента и ниже, такие как кадмий, железо, свинец, мышьяк, медь, цинк, никель, кобальт, селен, йод и др. Несмотря на малое количество микроэлементов, они играют важную роль в жизнедеятельности, так как входят в состав ряда ферментов, витаминов, гормонов, дыхательных пигментов.
Микроэлементы занимают значительное место в питании животных. Они необходимы для роста и размножения, влияют на функции кроветворения, эндокринных желез, иммунитет, регулируют обмен веществ. Потребность в микроэлементах частично удовлетворяется за счет их содержания в ингредиентах корма. Однако, в компонентах корма, выращенного в разных географических регионах, может наблюдаться дефицит одних и избыток других микроэлементов, что приводит к возникновению различных патологий у животных. Зачастую как недостаточное, так и избыточное поступление в животный организм одного и того же элемента служит причиной возникновения заболеваний.
Приведем несколько примеров. Токсичность соединений мышьяка (особенно неорганических: мышьяковистого ангидрида, ар-сенитов, арсенатов) известна давно, поэтому долгое время мышьяк считался классическим ядом, и это привело к постоянному ужесточению его ПДК. Однако, в многолетних опытах на животных при определении недостатка мышьяка наблюдались неоднократные случаи внезапной смерти от сердечной недостаточности. Кроме того, дефицит мышьяка вызывал задержку роста животных и деформацию их конечностей. Медики установили, что в малых количествах мышьяк оказывает благотворное действие на организм животных: улучшает кроветворение, повышает усвоение азота и фосфора, ограничивает распад белков и ослабляет окислительные процессы.
В настоящее время известно, что одним из микроэлементов, участвующих в работе основных защитных систем животных, созданных в ходе эволюции, является селен. Он принимает активное участие в многочисленных метаболических реакциях. При недостатке селена в рационе животных возникают задержка в росте, бесплодие, дистрофия скелетной мускулатуры, дегенеративные изменения в печени, семенниках, почках и других внутренних органах. Но первый интерес к этому элементу был связан не с дефицитом, а с токсичностью для животных. Еще в 1933г. было замечено, что пшеница с полей, богатых селеном, действует отравляюще на скот. Описаны случаи селеноток-сикоза у животных, обусловленного избыточным поступлением этого элемента в организм вместе с растениями, которые являются концентраторами селена (астрагал, Stanlea, Happlopappus и др.).
В организм животных (как и в организм человека) более 70 % микроэлементов поступает с пищей. Поэтому достаточно важно проводить определение содержания микроэлементов в кормах, премиксах как с точки зрения их безопасности, так и с точки зрения полезных свойств. Для их надежного определения требуется применение высокочувствительных аналитических методов. Это приводит к необходимости приобретения специального оборудования, стоимость которого зачастую превышает финансовые возможности аналитической лаборатории. Сравнительно низкой стоимостью оборудования наряду с высокой чувствительностью обладает метод инверсионной вольтамперометрии. Ценными свойствами метода являются возможность одновременного определения нескольких элементов, а также определение различных форм элементов. Благодаря этим достоинствам метод оказался конкурентноспособным с атомно-аб-сорбционной спектроскопией и востребованным в аналитических и испытательных лабораториях России.
Для проведения анализа методом инверсионной вольтамперометрии в электрохимическую ячейку вольтамперометрического анализатора наливают раствор, содержащий определяемое вещество или несколько определяемых веществ. Для уменьшения сопротивления раствора в него добавляют индифферентный электролит, называемый фоновым электролитом. Опускают в раствор электроды - рабочий электрод и электрод сравнения - и в автоматическом режиме проводят регистрацию аналитического сигнала, которую условно можно разделить на четыре стадии:
Регистрируемая зависимость тока от потенциала, приложенного к электродам электрохимической ячейки, называется вольтамперог-раммой или вольтамперной кривой (рис.1). Ток электрорастворения концентрата определяемого элемента с поверхности электрода на вольтамперограмме имеет вид пика. Высота пика, измеренная в амперах, является аналитическим сигналом определяемого элемента. Положение пика на оси потенциалов, т.е. потенциал пика, характеризует природу определяемого вещества, а высота и площадь зависят от его концентрации в растворе. Таким образом, вольтамперограмма позволяет одновременно получить качественную и количественную информацию об элементах, присутствующих в растворе электрохимической ячейки.
Вольтамперограмма содержит один пик, если на рабочем электроде концентрируют один элемент (рис.1). Если подобраны условия одновременного накопления на рабочем электроде нескольких элементов, то вольтамперограмма может содержать два, три, четыре пика, соответствующие последовательному электрорастворению концентратов определяемых элементов (рис.2). При этом возможно одновременное определение концентрации всех элементов, пики которых регистрируются на вольтамперограмме.
Метод инверсионной вольтамперометрии является инструментальным методом. Приборы для проведения анализа вольтампе-рометрическими методами называются полярографами или воль-тамперометрическими анализаторами. Достоинства и недостатки вольтамперометрических методик анализа сильно зависят от качества и возможностей используемого анализатора. Это и чувствительность, и погрешность, и простота выполнения анализа.
Наряду с преобладающим количеством положительных, существует значительное число негативных отзывов о применении метода ИВ. В ряде лабораторий вольтамперометрические анализаторы применяют только для определения цинка, кадмия, свинца и меди, сочтя результаты внедрения методик по определению таких важных показателей как содержание мышьяка, ртути, марганца неудовлетворительными. Есть даже лаборатории, в которых вольтамперомет-рический анализатор не смогли вывести на рабочий режим. Наиболее часто это связано не с преувеличением возможностей метода, а с трудностью освоения'анализатора и низким качеством методик анализа, со сложностью их реализации и нечеткостью изложения. Зачастую к анализатору прилагаются методики, разработанные для вольтамперометрических анализаторов другого типа или устаревшие методики, несответствующие современным требованиям.
На российском рынке аналитического оборудования представлено более десяти вольтамперометрических анализаторов, со своими электродами, программным и методиче-ским обеспечением: анализаторы с одной электрохимической ячейкой: ИВА-5 (ООО НПВП "ИВА", г.Екатеринбург), АВА-2, АВА-3 (НПП "Буревестник", г.С-Петербург), АВС-1.КНТФ "Вольта", г.С.-Петербург), ПЛС-2А ("Инф-ратрон", г.Москва), АКВ-07МК ("Аквилон", г.Москва), Экотест-ВА.
(000 "Эконикс-Эксперт", г.Москва), АЖЭ-11М (ОАО "Союзцветме-тавтоматика", г.Москва) и др.; анализаторы с тремя электрохими-ческми ячейками: ТА-2М, ТА-07 (000 "НПП Техноаналит", г.Томск), СТА (000 ВНПФ "ЮМХ", г.Томск), ТА-4, ТА-ПРАКТИК (000 "НПП Томьаналит", г.Томск); автоматизированный комплекс с автосамп-лером ЭКСПЕРТИЗА-ВА-ЗР (000 "Эконикс-Эксперт", г.Москва) и др.
Информацию о них можно найти в каталогах фирм-изготовителей, проспектах и буклетах различных выставочных мероприятий, в международной компьютерной сети Интернет. Большинство анализаторов работают под управлением персонального компьютера с помощью специализированных программ. Классическая схема воль-тамперометрического анализатора достаточно проста, однако, требования к чувствительности измерения, необходимость компенсации помех, автоматизация и компьютеризация анализа значительно усложняют приборы. Это же приводит к отличительным особенностям анализаторов, выпускаемым различными предприятиями-изготовителями.
Достоверность результатов анализа, полученных методом инверсионной вольтамперометрии, зависит от качества вольтамперомет-рического анализатора и его методического обеспечения. Если Вы хотите, чтобы в Вашей лаборатории для определения микроэлементов использовался недорогой, но высокочувствительный метод инверсионной вольтамперометрии и при этом не возникало проблем, основательно подойдите к выбору вольтамперометрического анализатора. Приведем некоторые вопросы, ответы на которые желательно получить у производителей при выборе вольтамперометрического оборудования.
В плане самого анализатора:
|
В плане методического обеспечения:
|
Одним из основных направлений деятельности научно-производственного предприятия "Томьаналит" (г.Томск) является разработка и производство вольтамперометрических анализаторов, методического и программного обеспечения и вспомогательного оборудования для проведения химического анализа. Основным девизом сотрудников предприятия является девиз: "Удобство в работе - залог успеха". Поэтому достаточно большое внимание при выпуске аналитических приборов уделяется не только их качеству, но и удобству их применения, легкости освоения, четкости и доступности изложения методик анализа и сопроводительных документов.
Благодаря тесному сотрудничеству с Томским политехническим университетом создан вольтамперометрический анализатор ТА-4 (рис.3), который реализует практически все достоинства метода инверсионной вольтамперометрии. Анализатор ТА-4 выпускается с 2003г. и зарекомендовал себя как надежный, чувствительный прибор для определения микроэлементов в воде, почве, воздухе, пищевых продуктах, кормах, премиксах.
С использованием вольтамперометрического анализатора. ТА-4 можно проводить надежное определение мышьяка, кадмия, свинца, цинка, меди, олова, никеля, йода и селена. При этом определение содержания цинка, кадмия, свинца и меди проводят из одного раствора. Перечислим отличительные особенности ТА-4, позволившие ему получить множество положительных отзывов и сделавшие его в настоящее время одним из самых востребованных вольтамперометрических анализаторов в России:
|
Б 2006г. по результатам применения ТА-4 более чем в 150 лабораториях проведено обновление элементной базы, усовершенствование механических узлов анализатора и сертифицирование новой версии прибора. Это позволило расширить функциональные возможности и увеличить удобство использования анализаторов типа ТА-4. В комплект поставки новой версии анализатора ТА-4 входят элементы, облегчающие его освоение и применение в практике:
По желанию заказчика анализатор может быть укомплектован ноутбуком, а также набором посуды и реактивов, необходимых для реализации каждой из методик анализа.
На основе вольтамперометрических методик определения мышьяка сотрудниками Томского политехнического университета и ООО "НПП "Томьаналит" в 2006г. создан специализированный анализатор ПАН-As . Управление работой анализатора ПАН-As осуществляется с помощью сенсорной панели, расположенной непосредственно на графиче-ском дисплее анализатора. Применение анализатора не требует обучения специалиста, так как анализ ведется в диалоговом режиме. В ходе анализа оператор может просмотреть градуировочные графики и вольтамперограммы с аналитическим сигналом мышьяка, что увеличивает надежность результатов анализа и уверенность оператора в их достоверности. Имеется возможность подключения прибора к компьютеру для архивации, просмотра, печати результатов анализа и зарегистрированных аналитических сигналов мышьяка. В настоящее время анализатор не имеет аналогов в мировой практике.
При создании анализатора мы постарались включить в его функции дополнительные возможности, упрощающие анализ и повышающие его информативность:
Для снижения трудоемкости и упрощения одной из сложнейших стадий анализа пробоподготовки разработаны и выпускаются программируемые двухкамерные пёчи ПДП-18М.
Печь ПДП-18М имеет закрытую камеру озоления проб и размещенную на ней полузакрытую камеру-плитку для выпаривания проб. Печь управляется с помощью программируемого пульта. Пульт хранит в памяти по 9 программ термообработки для двух камер. Каждая программа содержит по 9 этапов, характеризующихся температурой и временем. Значения параметров этапов устанавливаются, исходя из процедуры, рекомендованной в методике анализа.
Камеры озоления и выпаривания могут работать как одновременно, так и раздельно. Печь компактна, удобна, имеет высокую точность и равномерность поддержания температур. Детали корпуса выполнены из нержавеющей стали, что допускает эксплуатацию ее в присутствии агрессивных паров кислот.
http://vetkuban.com/num6_20079.html
