Дробный метод анализа биологического материала на кадмий

Исследование на кадмий при судебно-химическом анализе биологического материала является обязательным.

Нами разработан дробный метод определения кадмия для целей судебно-химического анализа биологического материала, основанный на экстракционном выделении кадмия из минерализата в виде диэтилдитиокарбамата (ДДТК) при рН>12, с последующей реэкстракцией его в водную фазу, где кадмий обнаруживают качественными реакциями, а затем определяют.

Экстракция и определение в сернокислотных растворах. Влияние посторонних ионов. В аналитической химии большую трудность представляет отделение кадмия от цинка и меди, так как химические свойства, их во многом сходны. Цинк и медь постоянно сопутствуют кадмию при анализе биологического материала, так как в значительных количествах содержатся в органах людей. Бусев, Усатенко и Тулюпа показали, что кадмий отделяется от цинка при рН>12 в виде ДДТК. Эту способность мы использовали для отделения кадмия от цинка при разработке дробного метода определения кадмия. Введение в реакцию глицерина и нейтрализация едкой щелочью вместо аммиака обеспечили полное разделение этих элементов. В этих условиях в органическую фазу, кроме кадмия, экстрагируются медь, свинец и висмут. Свинец обычно осаждается в процессе минерализации в виде сульфата и из сферы анализа практически удаляется полностью. От меди и висмута кадмий отделяется при реэкстракции 1н. раствором соляной кислоты. В этих условиях карбаматы меди и висмута не разрушаются в отличие от менее стойкого карбамата кадмия и остаются в органической фазе, а в солянокислую фракцию переходит только кадмий.

Помимо цинка и меди, в объектах судебно-химического анализа постоянно присутствует железо. Так, в 100 г печени его может содержаться 200 мг. По ходу анализа железо отделяют в виде гидроокиси, которая не экстрагируется вместе с кадмием, но адсорбирует его. Как показали опыты, присутствие 50 мг железа уже снижает выход кадмия при экстракции до 47%.

Для устранения влияния железа на экстракцию кадмия мы маскировали железо в виде тартратного комплекса.

Методика

К исследуемому сернокислотному раствору добавляют 10 мл раствора глицерина (1:10), 20 мл 20% раствора калий-натрий-виннокислого и нейтрализуют 30% раствором едкого кали или натра в присутствии нильского голубого до появления розовой окраски, добавляют 5 мл избытка раствора щелочи, 10 мл 1% раствора ДДТК натрия и энергично встряхивают несколько секунд с 15 мл хлороформа. Хлороформный слой отделяют и экстракцию повторяют 2 раза. Экстракты объединяют, промывают и энергично встряхивают 1 мин. с 10 мл 1 н. раствора соляной кислоты. Солянокислый слой отделяют и реэкстракцию повторяют 2 раза, каждый раз в течение 30 сек. Реэкстракты объединяют, промывают хлороформом и определяют кадмий комплексонометрическим титрованием в присутствии индикатора эриохрома черного ЕТ-00.

Таблица 1

Определение кадмия в сернокислотных растворах

Опыты показали, что кадмий в этих условиях определяется с точностью, удовлетворяющей задачам судебно-химического анализа (табл. 1).

В исследуемый раствор добавляли различные количества посторонних ионов для изучения влияния на экстракцию кадмия. Особое внимание уделяли влиянию цинка, меди и железа.

Опыты показали, что присутствие по 10 мг цинка и меди, а также смеси катионов¹, имеющих судебно-токсикологическое значение (по 1 мг каждого), не сказывается отрицательно на экстракции кадмия. Как указывалось выше, в отсутствии комплекоообразователей железо отрицательно влияет на экстракцию кадмия, а добавление 20 мл 20% раствора калий-натрий-виннокислого позволяет определить 96— 100% кадмия в присутствии 50—100 мг железа (табл. 2).

Таблица 2

Экстракция кадмия в присутствии посторонних ионов

Определение в биологическом материале. Кадмий 'содержится в органах человека в количествах, определяемых при анализе.

Разработка дробного метода определения в органах трупа человека находится в определенной зависимости от изучения естественного содержания кадмия.

В органах параллельно определяли добавленный кадмий я естественно содержащийся. Минерализат, полученный разрушением¹ 100 г печени или почек, делили пополам. К половине его добавляли определенное количество кадмия. Экстракцию и определение производили в обеих половинах минерализата.

Таблица 3

Определение кадмия в печени и почках

Опыты показали, что кадмий в печени и почках можно определить с точностью, удовлетворяющей задачам судебно-токсикологических исследований. Как видно из табл. 3, 10 мг кадмия, добавленного к 100 г печени или почек, определяются в среднем в пределах 96—97%.

Определение рационально проводить в 1/4—1/2 части минерализата, полученного разрушением 100 г органа, что позволяет полностью связать естественно содержащееся железо в тартратный комплекс и обеспечивает возможность точного определения кадмия от 1 мг и более в 100 г органа.

Решение вопроса о количестве естественно содержащегося кадмия, определяемого разработанным методом, имеет особое значение для правильной судебно-медицинской оценки результатов судебно-химического анализа.

Естественное содержание кадмия определили в печени и почках 22 трупов людей, умерших не от отравления. Оно колебалось от 0, 64 до 6. 68 мг в 100 г печени, а в почках — от 1,32 до 8,48 мг в 100 г вне зависимости от возраста и пола.

При судебно-медицинской опенке результатов анализа такое содержание следует рассматривать как естественное.

Для определения экстракционным методом требуется 40 мин.

Обнаружение кадмия. В литературе описано несколько дробных реакций обнаружения кадмия в объектах металлургического производства. Большинство из них основано на образовании сульфида кадмия, что признано многими авторами наиболее специфичной и наглядной реакцией.

Мы изучили отдельные реакции на водных растворах. Наиболее надежными оказались реакции образования сульфида кадмия и ферроцианида кадмия. Однако обе они малочувствительны — открываемый минимум равен 0, 05 мг/мл кадмия. Эти реакции мы использовали для дробного обнаружения кадмия после экстракционного выделения из минерализата в виде ДДТК по методике, разработанной нами.

Кроме того, дополнительно использованы микрокристаллические реакции образования комплексов бромида кадмия с бруцином или пиридином. Обе эти реакции чувствительны и хорошо воспроизводимы. Открываемый минимум 0, 0001 мг кадмия.

Сочетание микрокристаллических и макрореакций позволяет добиться достоверности доказательства кадмия и исключить в большинстве случаев количественное определение естественно содержащегося кадмия.

Методика: к 10 мл минерализата, полученного разрушением 100 г органа, добавляют 2 мл раствора глицерина (1:10), 4 мл 20% раствора калий-натрий-виннокислого, нейтрализуют 10% раствором едкого натра или кали до появления розового окрашивания в присутствия нильского голубого, добавляют 1—2 мл 1% раствора ДДТК натрия и энергично встряхивают с 5 мл хлороформа, последний отделяют, промывают водой и реэкстрагируют 3 мл 1 н. раствора (соляной кислоты. Реэкстракт делят на 3 части, с 2 частями производят реакции образования сульфида и ферроцианида кадмия, предварительно нейтрализовав кислоту до pH 3, 0—5, 0.

Отрицательный результат этих макрореакций позволяет исключить обнаружение естественных количеств кадмия (до 4 мг в 100 г органа), не прибегая к количественному определению (табл. 4).

При положительном результате обеих макрореакций с оставшейся частью реэкстракта ставят дополнительно микрокристаллические реакции с бруцином или пиридином. Так как эти реакция более чувствительны, то они всегда будут положительными за счет естественно содержащихся количеств кадмия (см. табл. 4).

На обнаружение кадмия требуется всего 10 мл минерализата, что соответствует навеске органа 5 г. Это дает возможность (включить дробный метод обнаружения кадмия в общую схему анализа.

Для обнаружения кадмия требуется 10—20 мин. ²

Таблица 4

Чувствительность обнаружения кадмия дробным методом

Примечани е: — отрицательный результат, + слабо положительный результат, ++ положительный результат, +++ резко положительный результат.

Заключение

Разработан дробный метод обнаружения кадмия в органах трупа человека, основанный на экстракционном выделении из минерализата диэтилдитиокарбамата кадмия.

Метод чувствителен, точен и может быть включен в общую схему анализа на группу «металлических» ядов.

Для производства анализа требуется не более 60 мин.

¹ Ag+, As³+, Sb³+, Bi³+, Hg²+, Cu²+, Zn²+, Ni²+, Co²+, Mn²+, Cr³+.

² Разрушали серной и азотной кислотами по методике, принятой при судебно-химическом анализе.