Определение свинца в биологическом материале дитизонатным методом

Судебно-химическое исследование биологического материала на наличие свинца включает обнаружение и количественное  определение.

При количестве свинца более 2 мг исследование не представляет затруднений: осадок сульфата свинца, выделенный из минерализата после разрушения органических веществ серной и азотной кислотами, растворяют в ацетате аммония; в части раствора проводят качественные, а в другой — количественные реакции.

При количестве свинца менее 2 мг в 100 г органа ограничиваются качественным доказательством наличия свинца посредством микрокристаллических реакций. Реакцией образования тройной азотистокислой соли калия, меди и свинца можно обнаружить 0, 015 мг свинца в 100 г органов (А.Н. Крылова, 1953).

Количественное определение свинца общепринятым в судебно-химической практике бихроматно-йодометрическим методом в этих случаях малонадежно (из-за неточных результатов) или невозможно (из-за необходимости использовать весь осадок для качественного обнаружения свинца).

Результаты наших опытов (табл. 1) показали ненадежность определения малых количеств свинца в биологическом материале бихроматно-йодометрическим методом. При исследовании 100 г печени, к которой добавили 1 мг свинца, определяется всего 32—45% его. Определение меньших количеств этим методом невозможно. В то же время судебно-медицинских экспертов интересует количественная оценка именно малого содержания свинца.

Перед нами стояла задача — разработать надежный для количества менее 2 мг метод количественного определения и сочетать его с качественным доказательством.

Использовали экстракционное определение свинца по дитизонату его. Последний имеет яркую карминово-красную окраску, что может служить не только для реакции обнаружения, но и позволяет проводить колориметрическое или фотоколориметрическое определение. Высокая чувствительность реакции образования дитизоната (0, 05 мкг в 1 мл раствора) позволяет определить ничтожные количества свинца.

Этот метод широко используют для определения свинца в пищевых продуктах и в моче (С.М. Беленький, 1937; С.М. Гулина, 1960; Browett, 1965, и др.).

Дитизонат свинца легко экстрагируется хлороформом при pH 7, 0—11, 0 и разлагается при встряхивании (даже с 0, 15 н. азотной или соляной кислотой). В присутствии цианидов реакции мешают только висмут и таллий (Иванчев, 1961).

Специфичность реакции образования дитизоната повышается при определении свинца в осадке сульфата: ни висмут, ни таллий не соосаждаются с осадком сульфата свинца в сильно кислой среде, которая образуется при разрушении органических веществ азотной и серной кислотами.

Для подтверждения обнаружения свинца в окрашенном экстракте дитизоната мы предлагаем реэкстрагировать свинец в водный слой встряхиванием в течение 60 сек. хлороформного экстракта дитизоната с 1 н. азотной или соляной кислотой. С водным слоем выполняют микрокристаллические реакции на свинец — образование тройной азотистокислой соли калия, меди и свинца и образование двойной йодистой соли цезия и свинца. Обе реакции чувствительны и специфичны и используются в практике для обнаружения свинца.

Таблица 1

Определение свинца бихроматно-йодометрическим методом в 100 г печени человека (добавлено 1 мг свинца)

Перед реэкстракцией измеряют оптическую плотность хлороформного экстракта дитизоната и таким образом определяют количество свинца.

При исследовании биологического материала разрушают органические вещества азотной кислотой в присутствии серной. Поэтому в минерализате свинец выделяется в осадок в виде сульфата. Из осадка сульфата его переводят в растворимое состояние горячим раствором ацетата аммония, из которого свинец экстрагируется в виде дитизоната.

Экстракцию и определение дитизоната свинца по одноцветной окраске производили по методике Иванчева (1961).

Осадок сульфата свинца, выделенный из раствора фильтрованием, промывали смесью 1% серной кислоты и этанола, растворяли в 5—6 мл горячего раствора ацетата аммония (М.Д. Швайкова, 1965). Добавляли 1 мл 10% раствора солянокислого гидраксиламина. Устанавливали pH 7,5. Добавляли 5 мл хлороформа и (по каплям) 0, 01% раствор дитизона в хлороформе. Образовавшийся дитизонат свинца экстрагировали, энергично встряхивая в течение 30 сек. Добавляли дитизон и экстрагировали хлороформом до тех пор, пока зеленый цвет экстракта более не изменялся на красный. Хлороформные извлечения объединяли, промывали 5 мл 0, 5% раствора цианида калия Я 0, 1% раствором аммиака, а затем 5 мл воды. Хлороформный экстракт отделяли, освобождали от воды отстаиванием, а затем измеряли его объем. Плотность полученного экстракта определяли с помощью фотоэлектроколориметра при длине волны 520 ммк в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм.

После измерения оптической плотности хлороформный экстракт энергично встряхивали в течение 60 сек. с 0,5—2 мл (в зависимости от объема и интенсивности окраски экстракта) 1 н. соляной или азотной кислоты. Водный слой отделяли от хлороформного. В зависимости от объема водного слоя проделывали только микрохимические или (дополнительно) микрохимические реакции.

Микрохимические реакции: водный слой распределяли на 2 предметных стекла, упаривая капли па небольшом огне. С сухими остатками проделывали реакции образования йодида цезия и свинца и нитрита калия, меди и свинца (А.Н. Крылова, 1953).

Макрохимические реакции: водный слой нейтрализовали до pH 5, 0 по универсальной индикаторной бумаге и делили на 4 равные части. С тремя частями производили реакции образования йодида, сульфида и хромата свинца, а с четвертой (при необходимости) — микрохимические реакции (М.Д. Швайкова, 1965).

Определение свинца в водных растворах после осаждения его в виде сульфата

Свинец экстрагируется из водных растворов полностью в виде дитизоната и спектрофотометрически определяется методом одноцветной окраски с ошибкой ±2% (Иванчев, 1961; М.Д. Швайкова, 1965; Snyder, 1947).

Мы изучили определение свинца в условиях, близких к имеющимся в минерализате, который был получен после разрушения 100 г органа серной и азотной кислотами.

Смесь 200 мл 20% раствора серной кислоты и 5 г сульфата натрия нагревали до кипения и добавляли определенное количество стандартного раствора соли свинца. Кипятили 1—2 мин. и оставляли при комнатной температуре. На следующий день ¹ осадок сульфата свинца отфильтровывали и определяли свинец, как описано выше.

Опыты показали, что после осаждения 1, 0, 2 и 0, 02 мг свинца в виде сульфата определяется в среднем соответственно 87, 86 и 105% его (табл. 2).

По данным Crockford, Brawley (1934), растворимость сульфата свинца в 20% серной кислоте составляет 0,12 мг в 100 мл раствора.

Это значит, что в 200 мл 20% серной кислоты в растворенном состоянии находится 0, 24 мг сульфата свинца. Осаждение меньших количеств возможно только благодаря присутствию избытка сульфат-иона за счет растворимых сернокислых солей, остающихся в минерализате после разрушения органических веществ. Этим и объясняется возможность определения (после осаждения в виде сульфата) 0, 2 и даже 0, 02 мг свинца.

Обнаружение свинца в водных растворах после осаждения его в виде сульфата

Экстракты, в которых определялась оптическая плотность дитизоната свинца, реэкстрагировали 0, 5—2 мл 1 н. азотной кислоты и исследовали, как описано выше. Результаты представлены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, свинец в реэкстрактах из дитизоната надежно обнаруживается макро- и микрореакциями при осаждении в виде сульфата до 0, 2 мг в 200 мл 20% серной кислоты. 0, 02—0, 1 мг свинца в 200 мл серной кислоты обнаруживаются только микрореакциями.

Таким образом, опыты на водных растворах показали, что доказательство наличия свинца после осаждения его в виде сульфата в условиях, близких к минерализату, и исследование по предложенной методике вполне надежны. Методика достаточно чувствительна и позволяет сочетать качественное и количественное определение свинца в одном исследуемом растворе.

Таблица 2

Определение свинца дитизонатным методом после осаждения сульфата его из водных растворов

Определение свинца в биологическом материале

Для апробации методики на биологическом материале поставили опыты на печени человека — постоянном и наиболее надежном органе при доказательстве отравлений: многие ядовитые вещества откладываются прежде всего в ней.

К 100 г измельченной средней пробы печени добавляли определенное количество свинца. На следующий день печень заливали смесью по 25 мл концентрированных серной и азотной кислот и 25 мл воды. Разрушали органические вещества. После удаления окислов азота формалином добавляли водой до 200 мл и оставляли при комнатной температуре. На следующий день осадок сульфата свинца отфильтровывали, промывали, растворяли в ацетате аммония и экстрагировали свинец в виде дитизоната, как описано ранее, а затем определяли свинец количественно, измеряя плотность дитизоната его в экстракте, и проводили качественное доказательство свинца в реэкстракте.

Результаты опытов представлены в табл. 4.

Как показали опыты, дитизонатным методом свинец в печени определяется лучше, чем бихроматно-йодометрическим: 86% свинца, добавленного к 100 г печени в количестве 1 мг, против 39%. Стало возможным определять даже 0, 02 мг свинца (это уже граница метода, хотя определяется лишь 55% добавленного свинца).

Результаты качественного доказательства свинца полностью совпали с опытами на водных растворах, приведенными выше. 0, 02 мг свинца в 100 г печени обнаруживаются надежно двумя микрокристаллическими реакциями, а 1 мг свинца в 100 г органа можно обнаружить даже макрореакциями.

Таблица 3

Обнаружение свинца после экстракции дитизоната его из осадка сульфата свинца

Условные обозначения (результат): +++ резко положительный;
++ положительный; + слабо положительный; +— сомнительный; — отрицательный.

Время затрачиваемое на качественное и количественное определение свинца в осадке сульфата, сокращено до 60 мин., а качественное и количественное определение производится в одной навеске исследуемых органов.

Таблица 4

Определение свинца в 100 г печени дитизонатным методом

Таким образом, предложенная методика определения малых количеств свинца в биологическом материале экстракционным дитизонатным методом высокочувствительна и точна. Она значительно сокращает время анализа.

Выводы

1. Разработан быстрый метод обнаружения и определения свинца в биологическом материале при судебно-химическом исследовании. Основан он на экстракции дитизоната и обнаружении свинца в реэкстракте 1 н. соляной или азотной кислот.

Граница определения свинца — 0,02 мг в 100 г органа. Затрата времени — 60 мин.

2. По доказательности, точности и быстроте описанный метод превосходит применяемый в настоящее время в судебно-химической практике бихроматно-йодометрический.

¹ Количество сульфата свинца менее 1 мг выделяется в осадок только при стоянии около 10—12 часов при комнатной температуре.