Search

В работе приведены сведения по накоплению тяжелых металлов (ТМ) корневой и побеговой системами жимолости лесной Lonicera losteum L., растущей вдоль Щелковского шоссе (п. Щитниково) и на лесном участке Горенского лесопарка. Коэффициенты накопления микроэлементов в надземной и подземной фитомассе жимолости лесной вблизи шоссе располагаются в следующем порядке: свинец и кадмий: стебель < цветок < лист < корень; цинк: лист < цветок < стебель < корень; железо: корень < цветок < лист < стебель; медь: цветок, The paper provides information on the accumulation of heavy metals (TM) by the root and shoot systems of forest honeysuckle Lonicera losteum L., growing along the Shchelkovsky highway (Shchitnikovo village) and the forest area of the Gorensky Forest Park. The coefficients of accumulation of trace elements in the aboveground and underground phytomass of forest honeysuckle near the highway are arranged in the following order: lead and cadmium: stem < flower < leaf < root; zinc: leaf < flower < stem < root; iron: root < flower < leaf < stem; copper: flower < leaf < stem < root. The maximum amount of lead and cadmium accumulates in the stems; zinc in the leaves; iron in the roots; copper in the flowers. In the forest biocenosis, heavy metals formed the following series: lead and cadmium: flower < leaf < root < stem; zinc: root < stem < flower < leaf; iron and copper: root < flower < leaf < stem. The factors contributing to the pollution of soils and plants within the urban environment and forest park are noted: motor transport, rail transport, construction, waste disposal., ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО ГОРОДСКОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ, Выпуск 3 (47) 2023

Одним из ограничений метода атомно-абсорбционной спектрометрии является узкий рабочий диапазон определяемых концентраций: 1-2 порядка. При одновременном многоэлементном анализе это может потребовать многократного разбавления образца для определения нескольких элементов с разной концентрацией в пробе. Возможными способами расширения диапазона определяемых концентраций являются линеаризация градуировочного графика путём коррекции интеграла сигнала поглощения или использование в качестве аналитического сигнала значений поглощения на крыле линии и построения нескольких графиков по одной линии на различном удалении от её центра. Оба способа имеют свои недостатки. Предложен еще один способ расширения диапазона определяемых концентраций путём использования менее чувствительные линии поглощения элементов. Определен ряд элементов, имеющих достаточное количество линий с разной чувствительностью. Проведено сравнение предложенного способа со способами линеаризации градуировочного графика и с вычислением сигнала поглощения на крыле линии. На примере Со и Ni, имеющих достаточно богатый спектр поглощения, показана возможность расширения диапазона определяемых концентраций до шести порядков для кобальта и пяти порядков для никеля с использованием нескольких линий поглощения. Градуировочные графики построены в диапазоне концентраций 0.24 - 250000 мкг/л для кобальта и 1.9 - 250000 мкг/л для никеля. Погрешность градуировки по сравнению с методом линеаризации снижена с 25 % до 5 % для кобальта и с 24 % до 4 % для никеля. Таким образом, предложенный способ позволит определять несколько элементов в большом диапазоне концентраций без разбавления образца. One limitation of atomic absorption spectrometry is the narrow range of measurable concentration (1-2 orders of magnitude). In simultaneous multi-element analysis, this may require multiple dilutions of the sample to determine several elements with different concentrations in the sample. Possible ways to expand the range are to linearize the calibration curve by correcting the integral of the absorption signal or to use absorption values on the line wing as an analytical signal and plot several graphs along one line at different distances from its center. Both methods have their drawbacks. We propose another method for expanding the measurable concentration range by using less sensitive absorption lines of elements. A number of elements are identified that have a sufficient number of lines with different sensitivities. The proposed method is compared with the method of linearization of the calibration graph and the calculation of the absorption signal on the line wing. Using as an example Co and Ni, which have sufficiently rich absorption spectra, we have shown the possibility of expanding the measurable concentration range by using several absorption lines: for cobalt, the range is expanded to six orders of magnitude, and for nickel, to five orders of magnitude. Calibration curves are plotted in the concentration ranges 0.24-250.000 μg/L for cobalt and 1.9-250.000 μg/L for nickel. The calibration error is lower than that of the linearization method: 5% against 25 % for cobalt and 4% against 24% for nickel. Thus, the proposed method can be used for simultaneous multielement determination in a wide range of concentrations without diluting the sample.

Объектами исследования служили лекарственные препараты активированного угля, аскорбиновой кислоты, инсулина, ацетилцистеина и подсластителя, в основе которого лежит шестиатомный спирт – сорбитол. Целью работы является разработка методик определения микропримесей тяжелых металлов в готовых фармацевтических препаратах методом атомной абсорбции. В литературном обзоре рассмотрены вопросы влияния микропримесей тяжелых металлов на стабильность лекарственного средства и степень его лечебного воздействия на организм человека. Показано, что контроль содержания тяжелых металлов является важной задачей фармацевтического анализа. Анализ литературных источников позволяет заключить, что атомно-абсорбционная спектрометрия является наиболее распространенным методом, используемым в фармакопейном анализе для определения тяжелых металлов. В ходе экспериментальной части были апробированы методики определения микропримесей тяжелых металлов в субстанциях и готовых лекарственных препаратах, представленных в Государственной Фармакопее Российской Федерации ; внесены корректировки в процедуру анализа с учетом особенностей состава присутствующих добавок в лекарственных препаратах; правильность полученных результатов определения микропримесей тяжелых металлов в образцах активированного угля методом ААС оценена путем сравнения с независимым методом инверсионной вольтамперометрии. The objects of the study were activated charcoal, ascorbic acid, insulin, acetylcysteine and a sweetener, which is based on six-atom alcohol – sorbitol. The aim of the work is to develop methods for the determination of trace amounts of heavy metals in finished pharmaceutical preparations by atomic absorption. In a literature review, the issues of the influence of trace metals of heavy metals on the stability of the drug and the degree of its therapeutic effect on the human body are considered. It is shown that control of the content of heavy metals is an important task of pharmaceutical analysis. An analysis of literary sources allows us to conclude that atomic absorption spectrometry is the most common method used in pharmacopoeia analysis to determine heavy metals. During the experimental part, methods were tested for determining microimpurities of heavy metals in substances and finished medicinal products presented in the State Pharmacopoeia of the Russian Federation; adjustments were made to the analysis procedure taking into account the characteristics of the composition of the additives present in the drugs; the correctness of the results of determination of microimpurities of heavy metals in activated carbon samples by the AAS method was evaluated by comparison with the independent method of inversion voltammetry.

A desktop continuum source electrothermal atomic absorption spectrometer for the simultaneous multielement determination was developed based on a “Kolibri-2” polychromator and a MAES multichannel spectrum analyzer with a photodetector linear array. The device provided rapid monitoring of absorption spectra in the wavelength range of 190–360 nm with a single exposure time of 5 ms and atomization pulses of 1–2 seconds. The high luminosity of the spectrometer made it possible to use a low-power deuterium lamp as a continuum source. The heat treatment and the atomization of the samples was carried out in a longitudinally heated tube furnace with programmable heating. The processing of the spectral data, including the recording of the absorption, subtraction of the spectral background, linearization of the dependence of absorption on the concentration of atomic vapor, and the construction of the calibration graphs was performed automatically using a modified “Atom” software algorithm. The analysis of the series of multielement solutions had shown that, despite the relatively low spectral resolution, the device allowed for the direct simultaneous determination of elements by resonance lines in a concentration range of up to 4 orders of magnitude. Furthermore, the detection limits of the elements were comparable to or lower than those for the sequential flame atomic absorption spectrometry or the inductively coupled plasma atomic emission analysis. The comparison of the results of direct determination of micro and macro components in water from the rivers of Gorny Altai and the Laboratory of Isotope-Geochemical Methods of Analysis of the Institute of Geology and Mineralogy (IGM), SB RAS confirmed the correctness of the analysis. At this stage of the development, “Kolibri-AAS” spectrometers could replace flame AAS instruments for the sequential determination of elements in solutions in analytical laboratories. In the future, as the atomization technique and software are improved, the spectrometer could be used to analyze solid and liquid organic and inorganic substances.Keywords: atomic absorption spectrometry, spectrometer, electrothermal atomizer, simultaneous multi-element analysis, continuum sourceDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2018.22.4.002(Russian)S.S. Boldova1,2, *V.A. Labusov1,2,3, D.A. Katskov4, D.O. Selyunin1,2, M.S. Saushkin1,2, I.A. Zarubin1,2,3 and Z.V. Semenov1,21Institute of Automation and Electrometry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, pr. Akademika Koptyuga, 1, Novosibirsk, 630090, Russian Federation2VMK-Optoelektronika, pr. Akademika Koptyuga, 1, Novosibirsk, 630090, Russian Federation3Novosibirsk State Technical University, pr. K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russian Federation4 Tshwane University of Technology, Pretoria, 0001, South Africa, Настольный атомно-абсорбционный спектрометр с источником непрерывного спектра и электротермическим атомизатором для одновременного определения элементов сконструирован на базе полихроматора «Колибри-2» и многоканального анализатора спектров МАЭС с линейкой фотодетекторов. Прибор осуществляет быстрый мониторинг спектра поглощения в диапазоне длин волн 190-360 нм с временем однократной экспозиции 5 мс при 1-2 секундных импульсах атомизации пробы. Высокая светосила спектрометра позволяет использовать в качестве источника излучения непрерывного спектра дейтериевую лампу малой мощности. Термообработка и атомизация пробы проводятся в продольно нагреваемой трубчатой печи с программируемым нагревом. Обработка спектральных данных, включающая регистрацию абсорбции, учет спектрального фона, линеаризацию зависимости абсорбции от концентрации атомного пара и построение градуировочных графиков, производится автоматически с помощью модифицированной программы «Атом». На примере анализа серии многоэлементных растворов показано, что, несмотря на сравнительно низкое спектральное разрешение, прибор позволяет осуществлять прямое одновременное определение элементов по резонансным линиям в диапазоне концентраций до 4 порядков. При этом пределы обнаружения элементов оказываются сравнимыми или ниже аналогичных показателей для последовательного атомно-абсорбционного анализа с пламенной атомизацией или атомно-эмиссионного анализа с индуктивно связанной плазмой. Сопоставление результатов прямого определения микро- и макрокомпонентов в водах рек Горного Алтая с данными лаборатории изотопно-геохимических методов анализа Института геологии и минералогии СО РАН подтвердило правильность анализа. На данном этапе разработки спектрометр «Колибри-ААС» может заменить в аналитических лабораториях пламенные ААС приборы для последовательного определения элементов в растворах. В перспективе, по мере усовершенствования технологии атомизации и программного обеспечения, предполагается использовать спектрометр для анализа твердых и жидких органических и неорганических веществ.Ключевые слова: атомно-абсорбционная спектрометрия, спектрометр, электротермический атомизатор, одновременный многоэлементный анализ, источник непрерывного спектраDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2018.22.4.002

Атомно-абсорбционный спектрометр высокого разрешения ContrAA-700 с графитовой печью применен для прямого определения золота в горных породах и рудах на уровне 10⁻⁶-10⁻³ % мас. В печь вводили навески 1 мг стандартных образцов золотосодержащей руды СЗР-4 (2.13 ± 0.05 г/т), черных сланцев Сухого Лога СЛг-1 (2.5 ± 0.3 г/т) и СЧС-1 (0.10 ± 0.02 г/т) в виде суспензий, приготовленных на смеси концентрированных HNO₃ и HCl (1 : 3) с последующим семикратным разбавлением водой. Выявлено наличие плотного окружения спектральных линий золота тонко структурированными полосами поглощения разнообразных молекул матрицы. Резонансная линия поглощения Au 242.8 нм перекрыта левым крылом очень интенсивной полосы SiO. В два раза менее чувствительная линия Au 267.6 нм находится в узком промежутке между спектральными молекулярными компонентами. Из-за сильного подавления аналитического сигнала и интенсивного неселективного поглощения определение с использованием одностадийной атомизации крайне затруднено и может осуществляться при концентрации золота не менее 2 г/т. Использование приставки АТЗОНД-1 для осуществления двухстадийной зондовой атомизации позволило автоматически дозировать суспензии и снизить матричные помехи. За счет фракционирования паров пробы на вольфрамовом зонде линия Au 267.6 нм, в отличие от резонансной линии Au 242.8 нм, освобождается от спектральных наложений и обеспечивает более низкий предел количественного определения золота 0.05 г/т ( S r =30 %; n = 5; Р = 0.95). High resolution continuum source atomic absorption spectrometer ContrAA-700 with graphite furnace is used for direct gold determination in rocks and ores on the level 10⁻⁶-10⁻³% mas. Russian standard reference materials of gold containing ore СЗР-4 (2.13 ± 0.05 g/ton), black slates of Sykhoy Log СЛг-1 (2.50 ± 0.03 g/ton) and СЧС-1 (0.10 ± 0.02 g/ton) in mass 1 mg was inserted into the furnace in the suspension form prepared on the mix of concentrated HNO₃ and HCl (1:3) with following sevenfold dilution by water. It was revealed that spectral lines of gold have dense fine structured spectral interferences of different molecules of the matrix. Absorption resonance line Au 242.8 nm is overlapped by left wing of very intensive SiO band. Twice as less sensitive line Au 267.6 nm is in a narrow gap between the molecular components. Strong matrix depression of the analytical signal and intensive background at usual one-stage atomization do the analysis impossible if gold concentration less 2 g/ton. Application of the additional accessory Atzond-1 for two-stage probe atomization provides ability for automatic dozing of the suspensions and reduces the matrix interference. Due to fractionation of the sample vapors on the tungsten probe the line Au 267.6 nm, in difference from resonance line Au 242.8 nm, is completely freed from the spectral overlapping and provides lower quantitative limit of gold determination 0.05 g/ton ( S r = 30 %; n = 5; Р = 0.95).

Экспериментально изучена функциональная зависимость фотометрической погрешности атомно-абсорбционного спектрометра ZEEnit-650 фирмы Analytik Jena с графитовым атомизатором от напряжения на фотоумножителе во всем рабочем диапазоне значений. Она использована для проверки корректности быстрого, полуэмпирического способа оценки предела обнаружения интегральной атомной абсорбционности, предложенного авторами ранее. Показано, что такая зависимость, найденная для одного прибора, оказалась приемлемой для всей серии приборов ZEEnit. Предложенный подход применим также к спектрометрам других марок. Предварительно снятая функциональная зависимость фотометрической погрешности учитывает их конструктивные особенности, а остальные параметры, такие как время зануления и интегрирования, амплитудное и интегральное значения неселективной абсорбционности нетрудно определить в ходе одного-трех измерений аналитического сигнала. Этого достаточно для расчета и оптимизации концентрационного и массового пределов обнаружения химических элементов. The functional dependence of the photometric error from the photomultiplier voltage for atomic absorption spectrometer ZEEnit-650 produced by Analytik Jena, has been experimentally studied. This was used to develop, on the base of the algorithm, proposed by these authors previously, a fast semi-empirical method for estimating the detection limits in measuring the integrated absorbance. It was shown that this dependence, determined for one instrument, is acceptable to the whole series of ZEEnit instruments. The proposed approach is also applicable to other types of spectrometers. The functional dependence of the photometric error takes into account the design features of spectrometers. Some other parameters, as the baseline offset compensation time, integration time, light intensity, the background absorbance, and amplitude and integral values of the non-selective absorption, it is easy to evaluate by the use one-three determinations of the analytical signal. This is sufficient for the calculation and optimization of the detection limits of any analytes.

Методом термодинамического моделирования исследованы термохимические процессы в графитовой печи электротермического атомизатора при формировании композитного перманентного модификатора на карбонизованной основе и при атомно-абсорбционном определении легколетучих элементов (As, Cd, Pb, Sb, Se и Te). Согласно расчетам, при термической обработке исходных компонентов модификатора происходит образование на поверхности графитовой печи тугоплавкого карбида циркония и металлического иридия, что в полной мере совпадает с данными физико-химических исследований синтезированных модификаторов. Для термохимических процессов с участием исследуемых элементов и синтезированного модификатора прогнозируется низкотемпературное восстановление всех исследуемых аналитов до элементарного состояния, а также образование термически неустойчивых интерметаллидов Se и Te с иридием. Возникновение разбавленных конденсированных растворов между восстановленными формами аналитов и компонентами перманентного модификатора приводит к существенному повышению температуры стадии пиролиза рассматриваемых легколетучих элементов. Расчетные и экспериментальные значения максимально достижимых температур стадии пиролиза элементов достаточно хорошо совпадают между собой, за исключением кадмия. Thermochemical processes in a graphite tube atomizer taking place during formation of a composite permanent modifier on a carbonized basis and atomic absorption determination of volatile elements (As, Cd, Pb, Sb, Se and Te) were studied by a method of thermodynamic modeling. The results of the calculations predetermined the formation of high-melting zirconium carbide and metallic iridium. The data are completely identical with those of physico-chemical studies of the synthesized modifiers. The thermodynamic modeling predicts low-temperature reduction of the studied analytes to the elemental state and formation of thermally unstable intermetallic compounds Se and Te with Ir. The analytes remain in the structure of the chemical modifier in the form of diluted condensed solution after their reduction and destruction of intermetallic compounds until achieving high temperatures. There is quite good agreement between the calculated and experimental values for the maximum attainable temperatures of a pyrolisis stage, except of cadmium.