RU1822971C

RU1822971C - Способ определени микроколичеств т желых металлов

Info

Publication number: RU1822971C
Application number: SU904839153A
Authority: RU
Inventors: Эльвина Павловна Медянцева; Софья Сауловна Бабкина; Герман Константинович Будников; Ирина Леонидовна Федорова; Маргарита Гиршевна Вертлиб
Original assignee: Казанский государственный университет им.В.И.Ульянова-Ленина
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1993-06-23

Abstract

Использование: аналитическа хими , а именно способы определени микроколичеств т желых металлов в анализируемых образцах, в том числе в природных и сточных водах, почвах и т. д., а также пищевых продуктах. Сущность изобретени : электрохимически определ ют т желые металлы с помощью ферментного электрода на основе иммобилизованной холинэстеразы, причем используют активирующее действие на иммобилизованную холинэстеразу микроколичеств ионов Tl(l), Hg(ll), Pb(ll), Cd(ll). Чувствительность определени составл ет дл тали 10 моль/л, дл ртути 10 моль/л, дл свинца 10 9 моль/л и дл кадми 510 моль/л. Врем определени 30 мин. 2 табл.

Description

Изобретение относитс к области аналитической химии, а именно к способам оп- ределени микроколичеств т желых металлов в анализируемых образцах, а том числе в природных и сточных водах, почвах и т. д.. т.е. в объектах окружающей среды, а также в пищевых и сельскохоз йственных продуктах.

Целью изобретени вл етс увеличение чувствительности определени ионов Tl(l) в области концентраций от 1 до 1х

i-n

х10 моль/л, Hg(l) от 5

Ю-5 до

1

моль/л, РЬ(И) от 1 до 1 10 9 моль/л и Cd(ll) от 1 до 5- 109 моль/л, т.е. возможность определ ть эти ионы в области

12

концентраций от 1 10 до 1 10 моль/л. Поставленна цель достигаетс путем электрохимического определени данных т желых металлов в указанном интервале концентраций с помощью ферментного электрода на основе иммобилизованной холинэстеразы , причем используетс не инги- бирующее, а активирующее действие на иммобилизованную холинэстеразу микроколичеств ионов Tl(l), Нд(П). РЬ(И) и Cd(ll). что выражаетс в увеличении высоты катодного пика при потенциале -0,55 В по сравнению с контрольным опытом в отсутствие ионов т желых металлов. На вольт-амперог- раммах БТХИ на ферментном электроде наблюдаетс пик при потенциале -0,55 В относительно нас.к.э., причем высота его зависит от активности биосенсорной части ферментного электрода, котора , в свою очередь, зависит от присутстви в растворе ингибиторов или активаторов ХЭ. При введении в исследуемый раствор ионов р да т желых металлов в области концентраций 1 моль/л дл Т1(1). 5- моль/л дл Hgfll), 1- моль/л дл Pb(ll), 1 10-5 моль/л дл Cd(ll) соответственно ток в пике при потенциале -0,55 В возрастает по сравнению с контрольным опытом в отсутствие ионов металлов , т.е. наблюдаетс активаци иммобилизованной ХЭ (табл. 1). В этих услови х образуетс , по-видимому, тройной фермент-металл-субстрат комплекс, в котором металлу приписываетс роль мостика, св зывающего фермент с субстратом и удерживающего таким образом субстрат около активного центра фермента. Указанные выше области концентраций вл ютс оптимальными. В табл. 1 привод тс результаты , позвол ющие обосновать оптимальный интервал определ емых концентраций. При более высоких концентраци х ионов т желых металлов имеет место их ингибирующее действие на иммобилизованную ХЭ (см. табл. 1), при этом наблюдаетс уменьшение высоты пика при потенциале -0,55 В, например, позиции 3. 4 в табл. 1 по сравнению с контрольным опытом (позици 1 в табл. 1). При концентраци х ионов указанных металлов ниже оптимальных , они не вли ют на каталитическую активность ХЭ, что приводит к отсутствию изменени высоты катодного тика при потенциале -0,55 В (см. табл. 1), например, позиции 14 и 15 дл Cd(ll), 20 и 21 дл Hg(ll) и т.д. В указанных оптимальных интервалах концентраций высота пика зависит от концентрации ионов т желых металлов в чейке (см. табл. 1).

Способ определени осуществл етс следующим образом.

Ферментный электрод погружают в исследуемый раствор, содержащий ионы определ емых металлов, выдерживают 15± ±2 мин, промывают водой и перенос т в электролитическую чейку с боратным буферным раствором и раствором субстрата- бутирилтиохолин иодида. Раствор

термостатируют при 25±0,2°С, продувают током водорода или аргона и регистрируют вольтамперограмму в интервале потенциалов от -0,1 до 0,8 В. Минимальный объем

анализируемого раствора 4-5 мл. Измер ют увеличение высоты катодного тика по сравнению с контрольным опытом в отсутствие ионов исследуемых металлов.

Существенными отличи ми способа вл етс использование активирующего действи на ИХЭ ионов таллии, свинца, ртути и кадми в определенном интервале концентраций , что позвол ет значительно повысить чувствительность определени .

Нижн граница определ емых концентраций дл талли доставл ет моль/л, дл ртути 10 моль/л, дл свинца 10 9 моль/л моль/л кадми .

Изобретение осуществл етс следующим образом,

П р и м е р 1. Построение градуировоч- ного графика дл определени микроколичеств ионов ртути.

Ферментный электрод помещают в

стандартный раствор, содержащий ионы ртути (II) на 15±2 мин. Дл этого к объему от 4,5 до 5 мл бидистиллированной воды приливают от 1 мкл (маленькие объемы отмер ли микрошприцем на 10 мкл) до 0,5 мл

стандартного раствора соли металла соот

ветствующей концентрации. Затем ферментный электрод промывают водой и помещают в электролитическую чейку с нас. к. э., содержащую 0,5 мл стандартного

раствора БТХИ с концентрацией 0,006 г/мл и 4,5 мл боратного буферного раствора с рН 9,05. Удал ют кислород продуванием в течение 15 мин (врем достижени равновеси реакции гидролиза должно быть посто нным во всех определени х) аргоном или электролитически генерированным водородом . Снимают вольтамперограммы в интервале потенциалов от -0,1 до -0,8 В при скорости наложени потенциала 1 В/с при

непрерывном режиме пол ризации с треугольной разверткой потенциала. Измер ют высоту катодного пика при потенциале - 0,55 В. Стро т градуировочную пр мую, выражающую зависимость высоты катодного пика от отрицательного дес тичного логарифма концентрации иона металла.

Определение неизвестной концентрации ртути (II).

Ферментный электрод помещают в исс- ледуемый раствор соли ртути (II) на 152 мин. Затем ферментный электрод промывают водой и помещают в электролитическую чейку с нас. к. э., содержащую 0,5 мл стандартного раствора БТХИ с концентрацией

0.006 г/мл и 4,5 мл боратного буферного раствора с рН 9,05 Все дальнейшие операции провод т как описано выше. По высоте пика при потенциале -0,55 В и градуировоч- ному графику определ ют концентрацию ионов ртути (II). Градуировочный график дл определени микроколичеств ионов ртути (II) в области концентраций (1 ) моль/л описываетс следующим уравнением: ,11±0,02M2.12±0.02). ,9988. В табл. 2 приведены результаты определени ртути (II) предлагаемым способом,

П р и м е р 2. Построение градуировоч- ного графика и определение неизвестной концентрации ионов т желых металлов (талли ).

Ферментный электрод помещают в стандартный раствор соли талли (1) на 15 ± 2 мин. Все дальнейшие операции провод т аналогично примеру 1.

Неизвестную концентрацию ионов талли наход т по аналогичному градуировоч- ному графику, который описываетс уравнением: y(0,30±0,03M3,04±0,1U ,9981 в области концентраций от 1 -10 до 1 10 1 моль/л. Результаты определени ионов талли (I) также представлены в табл. 2.

П р и м е р 3. Построение градуировоч- ного графика и определение неизвестной концентрации ионов свинца и кадми .

Ферментный электрод помещают в стандартный раствор соли свинца (II) или кадми (II) на 15±2 мин, затем промывают водой и помещают в электролитическую чейку. Состав раствора в чейке и все дальнейшие операции аналогично примеру 1. Неизвестную концентрацию ионов свинца (II) наход т по градуировочному графику, ко- торый описываетс уравнением: у(0,85± ±0,02)х-(1,43 ±0,2), ,9994 в области концентраций (1 10 -1 -10 ) моль/л. Градуировочный график дл определени содержани ионов кадми имеет следую- щий вид: у(0,68 ±0,07)х-(2,4 ±0,5). ,9896 в интервале(1 107-5 -109)моль/л. Результаты определени данных ионов металлов представлены в табл. 2.

Определение предлагаемым способом ионов Tl(l), Hg(ll), Pb(ll) и Cd(ll) возможно в присутствии следующих ионов. Bl(lll) до концентрации 1 -10 моль/л. Си(И)до концентрации 1 10 моль/л, NIII) до концентрации 2 моль/л, Zn(ll) и Fe(lll) до концентрации 1 моль/л, поскольку перечисленные металлы не оказывают активирующего действи на иммобилизованную холинзстеразу и не измен ют высоту катодного пика при потенциале -0,55 В. В их присутствии наблюдаетс пик, соответствующий исходной активности ХЭ.

В присутствии же ионов этих металлов в концентраци х вышеуказанных значений, они оказывают мешающее вли ние вследствие ингибировани иммобилизованной хо- линэстераэы. Предлагаемый способ определени позвол ет значительно снизить нижнюю границу определ емых содер- жаний ионов т желых металлов по сравннеию с известными способами определений до моль/л дл TI (I), 10 моль/л до Hg(ll) и моль/л дл Pb(ll) и Cd(ll).

Claims

Формула изобретени Способ определени микроколичеств т желых металлов, заключающийс в иммобилизации холинэстеразы в пленку из нитрата целлюлозы, использовании пленки в качестве сенсорной части ферментного датчика , выдерживании ферментного датчика в исследуемом растворе с последующей промывкой его водой, внесении в электрохимическую с раствором субстрата холинэстеразы бутирилтиохолин йодида, регистрации вольтамперограмм в интервале потенциалов от -0,1 до -0,8 В и измерении величины катодного пика при потенциале - 0,55 В,отличающийс тем, что, с целью увеличени чувствительности определени ионов талли , ртути, свинца и кадми , электрод в исследуемом растворе выдерживают в течение (15 ±2) мин, а концентрацию ме таллов определ ют по увеличению высоты пика, обусловленного активирующим действием ионов металлов на иммобилизованную холинэстеразу.

Таблица 1

Вли ние ионов Tl(l), Hg(ll), Pb(ll) и Cd(lt) на активность иммобилизованной холинэстеразы

Таблица 2 Результаты определени Tl(l). Hg(ll), Pb(ll) и Cd(ll), , ,95

1822971

10 Продолжение табл. 2