Применение ионометрического метода определения йодид-ионов для мониторинга йоддефицитных заболеваний
| Вид материала | Документы |
- Применение ионометрического метода определения йодид-ионов для мониторинга йоддефицитных, 31.31kb.
- Планирование методов определения кислотности почв, ионов натрия, сульфат ионов, хлорид, 67.09kb.
- Программа курса лекций, 68.05kb.
- «Применение ит в обработке медицинских изображений», 399.46kb.
- Xxix звенигородская конференция по физике плазмы и утс, 25 февраля 1 марта 2002, 20.94kb.
- А. Л. Сафонов Применение современных методов расчета тепловых режимов работы электрических, 165.32kb.
- Курсовая работа Применение метода проблемного обучения в школе Содержание, 626.17kb.
- Сорбция ионов fе (III) природными и обогащенными монтмориллонитсодержащими глинами, 81.84kb.
- Определение ионов меди в природных водах Павловского района, 162.37kb.
- И. И. Орловский, А. М. Какурин рнц «Курчатовский Институт», Москва, Россия, e-mail, 17.67kb.
ПРИМЕНЕНИЕ ИОНОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЙОДИД-ИОНОВ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЙОДДЕФИЦИТНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Васильева Е.В., Безрукова С.А., Буйновский А.С.
ФГОУ ВПО «Северский технологический институт» НИЯУ МИФИ, г. Северск
Е-mail: veugenes@sibmail.com
В последнее время одной из приоритетных и социально значимых является проблема выявления дефицита йода в организме человека и связанных с ним йоддефицитных заболеваний (ЙДЗ). Как правило, к возникновению йоддефицитных заболеваний приводит постоянное облучение при работе на предприятиях ядерной энергетики, а также недостаточное количество йода в питьевой воде и продуктах питания.
Дефицит йода не имеет подчас внешне очень выраженного характера. Однако нехватка йода обуславливает снижение интеллектуального потенциала всего населения, проживающего в зоне йодной недостаточности.
Практически на всей территории центральной части России потребление йода с пищей и водой снижено. По данным исследований реальное потребление йода составляет всего 40…80 мкг в день, то есть в 2-3 раза ниже рекомендованного уровня. Недостаточное потребление йода создает серьезную угрозу здоровью около 100 миллионов россиян и требует проведения мероприятий по массовой и групповой профилактике.
Этим объясняется необходимость разработки надежных методов и средств контроля за содержанием и поступлением йода в организм человека с рационом. Для проведения мероприятий по оценке степени йоддефицита в конкретном регионе (ЗАТО Северск) и планирования соответствующих диагностических, лечебных и профилактических мероприятий необходимо иметь методы оценки содержания йода в биологических жидкостях и объектах окружающей среды. Эти методы должны отвечать ряду требований [4]: высокая точность и чувствительность; простота и скорость выполнения, что особенно важно при проведении широкомасштабных скрининговых обследований; низкая стоимость обследования.
В настоящее время существует ряд методик, но они, к сожалению, не отвечают полностью указанным требованиям. В связи с этим становится очевидным необходимость разработки и применения других методик определения йода для последующего мониторинга лиц, составляющих “группу риска” по развитию заболеваний и функциональных нарушений щитовидной железы.
На кафедре ХиТМСЭ была разработана экспресс-методика потенциометрического определения йодидов в биологических объектах (или моче) с помощью йодидселективного электрода, имеющая ряд преимуществ: 1) высокая точность и чувствительность; 2) диапазон определяемых содержаний от 60 до 300 мкг/дм3; 3) низкая стоимость; 4) возможность неразрушающего анализа; 5) возможность автоматизации; 6) экспрессность. Совместно с сотрудниками Томского политехнического университета разработан макет прибора потенциометрического определения йода в биологических жидкостях и объектах окружающей среды.
В качестве основного метода определения йодид-ионов предложен метод двойных стандартных добавок [2], заключающийся в добавлении к анализируемой пробе определенного количества стандартного раствора определяемых ионов. Определение содержания йодид-ионов в биологических жидкостях проводили по методу «введено-найдено».
С использованием данного метода проведено обследование людей разных возрастных групп на содержание йодид-ионов в моче, в том числе около 300 школьников 8-11 лет и 900 беременных женщин. Отмечено, что ИСЭ позволяет фиксировать как избыточное содержание йода (> 100 мкг/дм3), так и его недостаток (20 мкг/дм3). Методика апробирована в лаборатории Северского Биофизического Научного Центра и может быть рекомендована в широкую практику с целью выявления йоддефицитных заболеваний и функциональных нарушений щитовидной железы.
Однако при проведении массовых анализов биологических объектов выявлен ряд проблем, связанных с низким содержанием определяемого элемента в анализируемом образце и высоким содержанием органических примесей. Отмечено, что наличие примесей приводит к искажению аналитического сигнала, к снижению точности и чувствительности определения.
Для устранения мешающего влияния органических примесей рассмотрены следующие способы пробоподготовки [1]:
- разложение матрицы пробы различными минеральными кислотами (“мокрая” минерализация);
- применение химических реакций (озонирование, озоление с добавками);
- ультрафиолетовое облучение;
- применение различных сорбентов.
Стадия пробоподготовки в любом случае усложняет методику анализа и уменьшает ее экспрессность. К тому же при этом возникают дополнительные погрешности, связанные с загрязнением пробы применяемыми химическими реактивами и потерями определяемого иона вследствие адсорбции на стенках посуды, гидролиза, улетучивания и т.п. [5].
Возможность применения сорбционных процессов для отделения компонентов матрицы пробы либо для концентрирования определяемого элемента позволяет повысить чувствительность определения и, как следствие, точность получаемых результатов без значительных потерь определяемого компонента [3].
Нами была исследована возможность применения процесса сорбции на активированном угле для определения йодид-ионов потенциометрическим методом. В исследованиях в качестве сорбента был использован активированный уголь марки БАУ, отличающийся высокой сорбционной способностью и сильно развитой общей пористостью.
Методика эксперимента заключалась в растворении навески сорбента в анализируемом растворе, непосредственно сорбции, фильтрации и анализе фильтрата на содержание йодид-ионов методом двойных стандартных добавок. Сорбцию проводили в статических условиях. В качестве анализируемого раствора использовали стандартные растворы йодид-ионов концентрации 40…200 мкг/дм3.
Нами изучено влияние среды раствора и времени на сорбционную способность йодид-ионов. Для поддержания необходимого значения рН вносили добавку 1 М H2SO4 (pH < 7) или 10 % раствора NaOH (pH > 7).
Результаты определения йодид-ионов в нейтральной среде до и после обработки активированным углем представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Результаты определения йодид-ионов в нейтральной среде
| Концентрация йодид-ионов, мкг/дм3 | Eпробы, мВ | R = ΔE3/E2 | Sr | Погрешность, % отн. | |
| Введено | Найдено | ||||
| Раствор до обработки АУ | |||||
| 40,0 | 39,4 | -4±2 | 1,418…1,437 | 0,07 | 1,5 |
| 50,0 | 50,7 | -10±2 | 1,457…1,483 | 0,06 | 1,5 |
| 70,0 | 70,5 | -14±2 | 1,519…1,529 | 0,03 | 0,7 |
| 100,0 | 100,8 | -18±2 | 1,585…1,593 | 0,03 | 1,5 |
| Раствор после обработки АУ | |||||
| 40,0 | 46,8 | -15±3 | 1,458…1,482 | 0,11 | 17,0 |
| 50,0 | 52,3 | -19±2 | 1,465…1,482 | 0,04 | 4,6 |
| 70,0 | 75,4 | -28±2 | 1,522…1,544 | 0,50 | 7,8 |
| 100,0 | 104,5 | -28±1 | 1,583…1,593 | 0,04 | 4,5 |
Из таблицы 1 видно, что содержание йодид-ионов в растворе до и после обработки активированным углем не изменяется и находится в пределах погрешности.
В результате исследования сорбции йодид-ионов в щелочной среде (таблица 2) отмечено следующее:
1) сорбции йодид-ионов в данном диапазоне рН не происходит;
2) потенциал ионселективного электрода смещается в область отрицательных значений;
3) при введении добавки стандартного раствора происходит незначительное изменение потенциала, что снижает чувствительность и точность определения йодид-ионов потенциометрическим методом.
Таблица 2 – Результаты определения йодид-ионов в щелочной среде
| Концентрация йодид-ионов, мкг/дм3 | Eпробы, мВ | R = ΔE3/E2 | Sr | Погрешность, % отн. | |
| Введено | Найдено | ||||
| Раствор до обработки АУ | |||||
| 50,0 | 49,8 | 14±2 | 1,447…1,477 | 9,78 | 0,4 |
| 70,0 | 71,3 | 5±1 | 1,517…1,533 | 9,30 | 1,8 |
| 100,0 | 100,8 | 2±3 | 1,580…1,595 | 9,87 | 0,8 |
| Раствор после обработки АУ | |||||
| 50,0 | 54,2 | -17±2 | 1,462…1,494 | 8,93 | 8,4 |
| 70,0 | 76,9 | 5±2 | 1,536…1,567 | 8,46 | 9,9 |
| 100,0 | 109,5 | -1±1 | 1,590…1,608 | 8,93 | 9,5 |
Таблица 3 – Результаты определения йодид-ионов в кислой среде
| Концентрация йодид-ионов, мкг/дм3 | Eпробы, мВ | R = ΔE3/E2 | Sr | Погрешность, % отн. | |
| Введено | Найдено | ||||
| Раствор до обработки АУ | |||||
| 70,0 | 67,5 | -25,2±2 | 1,491…1,552 | 1,50 | 3,5 |
| 100,0 | 93,5 | -26±2 | 1,558…1,585 | 1,06 | 6,5 |
| 150,0 | 153,6 | -41±2 | 1,659…1,670 | 1,79 | 2,4 |
| 200,0 | 204,2 | -42±2 | 1,703…1,750 | 1,44 | 2,1 |
| Раствор после обработки АУ | |||||
| 70,0 | 16,2 | 26±2 | 1,303…1,327 | 1,73 | – |
| 100,0 | 25,2 | 8±2 | 1,359…1,386 | 1,11 | – |
| 150,0 | 74,9 | -34±2 | 1,303…1,327 | 1,82 | – |
| 200,0 | 99,7 | -31±2 | 1,583…1,606 | 1,50 | – |
При определении йодид-ионов в кислой среде (таблица 3) отмечено, что в диапазоне концентраций от 50…100 мкг/дм3 содержание йодид-ионов после обработки раствора АУ уменьшается в среднем на 80 %, в диапазоне от 150 до 200 мкг/дм3 на 50 %.
На основании результатов, представленных в таблице 3, можно предположить вероятную сорбцию йодид-ионов в кислой среде.
С целью изучения влияния времени на сорбцию йодид-ионов в различных средах нами построены зависимости изменения концентрации йодид-ионов от времени обработки раствора АУ, которые представлены на рисунке.
Рисунок – Зависимость изменения концентрации йодид-ионов от времени
Из рисунка видно, что концентрация йодид-ионов в щелочной среде не изменяется и находится в пределах погрешности. В кислой среде наблюдается значительное изменение концентрации йодид-ионов в первые 20 минут, а начиная с 30 минут концентрация меняется незначительно и максимально уменьшается на 70 %.
На основании проведенных исследований о влиянии рН и времени на сорбцию йодид-ионов можно сделать следующие выводы:
1) в нейтральной и щелочной средах сорбция йодид-ионов не происходит; концентрация йодид-ионов с течением времени не меняется;
2) при исследовании сорбции йодид-ионов в кислой среде отмечено, что в диапазоне концентраций от 50…100 мкг/дм3 содержание йодид-ионов после обработки раствора АУ уменьшается в среднем на 80 %, в диапазоне от 150 до 200 мкг/дм3 на 50 %;
3) при изучении влияния времени на сорбцию йодид-ионов в кислой среде отмечено, что наибольшее изменение концентрации йодид-ионов наблюдается в первые 20 минут;
4) проведенные исследования показали возможность применения сорбционных процессов в качестве обработки проб перед анализом методом потенциометрии.
Список литературы
1 Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. – М.: Химия, 1984. – 432 с.
2 Камман К. Работа с ионселективными электродами. – М.: Мир, 1980. – 283 с.
3 Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химия и технология брома, йода и их соединений. Учебное пособие для вузов. – М.: Химия, 1995. – 432 с.
4 Николаев Б.А., Примакова Л.Н., Рахманько Е.М. // Журн. аналит. химии. 1996. – Т. 51, № 10. – С. 1110-1112.
5 Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. Ч.1. – С.-Пб.: АНО НПО «Мир и семья», 2002. – 964 с.