Утверждаю
Заместитель Главного
государственного
санитарного врача СССР
А.И.ЗАИЧЕНКО
22 мая 1985 г. N 3889-85
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ МЕДИ В ПОЧВАХ, ПРИРОДНОЙ ВОДЕ,
СУШЕНЫХ ПЛОДАХ И ОВОЩАХ
ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Краткая
характеристика микроэлемента - меди
Медь - микроэлемент широкого диапазона
действия. В оптимальных дозах она оказывает полезное влияние на обмен веществ в
организме, на предупреждение и течение различных заболеваний животных и
человека, на повышение продуктивности растений, улучшение качества и состава
продуктов питания. При недостатке подвижной меди в почве у зерновых злаков и
трав резко снижается урожай и ухудшаются их качества, что в дальнейшем отражается
на организме животных и человека. Избыток подвижной меди вреден для здоровья
человека и животных. Доза 0,2 - 0,5 г вызывает интоксикацию, а доза 10 г
является смертельной.
Соединения меди стабильны во внешней
среде и активно участвуют в кругообороте веществ в природе
и миграции по одному из экологических путей: почва - растение - человек, почва
- вода - человек, почва - воздух - человек.
В связи с широким использованием
медьсодержащих пестицидов возникла проблема загрязнения окружающей среды медью.
Установлено, что внесение медьсодержащих пестицидов в почву приводит к
накоплению меди в водоемах, растениях, загрязнению плодов и овощей. Так,
например, концентрация меди в яблоках, обработанных 1-процентной бордосской жидкостью, составляла 4,14 мг/кг, в то время как
в яблоках, отобранных на контрольном участке, - 0,93 мг/кг.
В связи с этим разработаны величины ПДК
по меди, являющиеся критерием санитарной охраны от загрязнений различных
объектов: почвы, воды, растений, плодов, - не позволяющие превысить возможность
их индивидуального или совместного действия на организм человека. ПДК по меди в
воде водоемов санитарно-бытового назначения составляет 0,1 мг/л, МДУ во фруктах
и овощах составляет 5 мг/кг меди.
Учитывая, что
пороговая концентрация химических веществ в почве устанавливается не только по общесанитарному, органолептическому, но и по
водно-миграционному показателю вредности, а также неоспоримую роль меди при
накоплении ее в природной воде, плодах и растениях, нами разработаны
методические указания определения меди в названных объектах полярографическим
методом.
Методика
определения остаточных количеств меди
полярографическим методом
Основные положения. Метод основан на полярографическом определении меди в переменнотоковом
и классическом режимах. Оба варианта метода могут быть выполнены на одном и том
же полярографе серийного выпуска, например ППТ-1, сочетающем работу в этих
режимах полярографирования.
Методика определения
меди в природной воде
и в почвенных вытяжках полярографическим
методом
Принцип метода
Извлечение из почвы подвижных форм меди
осуществляется аммонийно-ацетатным буферным раствором с pH
4,8. После минерализации пробы и растворения осадка в фоновом растворе 1 М HCl производят полярографирование
раствора в переменном режиме. В 1 М солянокислом растворе наблюдается хорошо
выраженный пик меди при потенциале -0,3 В относительно
донной ртути (рис. 1 - не приводится). При анализе природной воды проводят те
же операции, за исключением операций, связанных с извлечением меди.
Метрологическая
характеристика метода
Диапазон определяемых содержаний меди в
вытяжках из почв составляет 0,01 - 2 мг/л, в природных водах 0,003 - 2 мг/л.
Нижняя граница определяемых содержаний - 1,5 мкг; 0,01 мг/л - почвенной
вытяжки; 0,008 мг/л - природной воды.
Таблица 1
МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДВИЖНОЙ МЕДИ В ПОЧВАХ (ПОЧВЕННЫХ
ВЫТЯЖКАХ)
┌─────┬─────┬─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ N │ n │ Найдено C , мг/л │
│
п/п │ │ Cu │
│ │
├─────────┬────────────┬─────────┬────────────────────────────┤
│ │
│ _ │ 3
│ │ _ │
│ │
│ C │
S x 10 │ Sr │
C +/- дельта (p = 0,95) │
├─────┼─────┼─────────┼────────────┼─────────┼────────────────────────────┤
│ 1 │ 8 │ 0,011 │ 2,96
│ 0,25 │ 0,011 +/- 0,002 │
│ 2 │ 9 │ 0,026 │ 1,64
│ 0,06 │
0,026 +/- 0,001 │
│ 3 │ 9 │ 0,038 │ 3,46
│ 0,09 │
0,038 +/- 0,003 │
│ 4 │ 9 │ 0,412 │ 1,42
│ 0,03 │
0,412 +/- 0,001 │
│ 5 │ 4 │ 1,253 │ 3,40
│ 0,03 │
1,253 +/- 0,005 │
└─────┴─────┴─────────┴────────────┴─────────┴────────────────────────────┘
Таблица 2
МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ В ПРИРОДНОЙ
ВОДЕ
┌───┬─────┬───────────────────────────────────────────────────────────────┐
│
N │ n │ C , мг/л │
│п/п│ │ Cu │
│ │
├───────┬───────┬────────┬─────────┬────────────────────────────┤
│ │
│ │ │ 4│ │ _ │
│ │
│внесено│найдено│
S x 10 │ Sr │
C +/- дельта (p = 0,95) │
├───┼─────┼───────┼───────┼────────┼─────────┼────────────────────────────┤
│
1 │ 4 │ 0,000 │ 0,009 │ 8,34 │ 0,09 │ 0,009 +/- 0,001 │
│
2 │ 4 │ 0,015 │ 0,017 │ 24,9 │ 0,15 │ 0,017 +/- 0,003 │
│
3 │ 7 │ 0,032 │ 0,032 │ 26,2 │ 0,08 │ 0,032 +/- 0,002 │
│
4 │ 5 │ 0,064 │ 0,063 │ 18,0 │ 0,03 │ 0,063 +/- 0,003 │
└───┴─────┴───────┴───────┴────────┴─────────┴────────────────────────────┘
Избирательность
метода в присутствии пестицидов,
близких по химическому строению и области определения
Метод селективен
к меди.
Реактивы и
материалы
Кислота серная, ГОСТ 4204-77, H SO , хч, конц.
2 4
Кислота уксусная, ГОСТ 61-75, CH COOH, хч, конц. 98%.
3
Аммиак водный, ГОСТ 3760-79, NH OH, хч, 25%.
4
Кислота азотная, ГОСТ 4461-67, HNO , ч,
56%.
3
Перекись водорода (пергидроль), ГОСТ
10929-76, H O , хч, 30%.
2 2
Кислота
соляная, ГОСТ 3118-77,
HCl, хч, конц. 35 - 38% и 1 М водный
раствор.
Меди ацетат, ГОСТ 5852-79, Cu(CH COO) x H O, чда.
3 2
2
-2
-4 -4
Стандартные 10 М, 10
М и 5 x 10 М водные растворы.
Навеску
0,2416 г ацетата
меди переносят в мерную колбу на 100 мг,
растворяют в нескольких миллилитрах 1 М соляной кислоты
и доводят до метки
-2 -4
тем же 1 М
солянокислым раствором (10 М раствор).
Растворы 10 М и 5 x
-4
-2
10 М
готовят сто- и пятидесятикратным
разбавлением 10 М раствора 1 М
соляной
кислотой.
Ацетатно-аммонийный буферный раствор с pH 4,8:
108 мл 98-процентной уксусной кислоты
разбавляют дистиллированной водой до 600 - 700 мл, приливают 75 мл
25-процентного раствора аммиака, перемешивают и доводят дистиллированной водой
до 1 л. Проверяют pH полученного раствора.
Дистиллированная вода.
Приборы, аппаратура
и посуда
Колбы конические емкостью 500 мл, ГОСТ
10394-72.
Чашки фарфоровые емкостью 50 и 100 мл,
ГОСТ 9147-73.
Цилиндры мерные емкостью 50 и 250 мл,
ГОСТ 1770-64.
Пипетки градуированные емкостью 1, 2, 5 мл, ГОСТ 7851-74.
Воронки стеклянные, диаметр 35 и 75 мм,
ГОСТ 8613-64.
Пробирки мерные емкостью 10 мл, ГОСТ
10515-63.
Колбы мерные емкостью 100 мл, ГОСТ
1770-64.
Фильтры бумажные.
Электроплитка.
Полярограф серийного выпуска ППТ-1.
Полярографическая ячейка.
Баллон с азотом или аргоном.
Отбор пробы
Отбор проб производится в соответствии с
Унифицированными правилами отбора проб с/х продукции, пищевых продуктов и
объектов окружающей среды для определения микроколичеств
пестицидов, утвержденными заместителем Главного государственного санитарного
врача СССР 21.08.79 за N 2051-79.
Приготовление почвенных вытяжек. Из 100 г
воздушно-сухой измельченной почвы отбирают среднюю пробу 25 г (P). Навеску
помещают в коническую колбу объемом 300 - 350 мл, приливают 250 мл (V)
ацетатно-аммонийного буферного раствора с pH 4,8 и
встряхивают на ротаторе в течение часа. Отфильтровывают полученную вытяжку.
Вода. Отбирают пробу воды в количестве
0,5 - 2 л и оттуда берут аликвотную часть объемом 50 - 200 мл.
Подготовка к
определению
Почвенные
вытяжки. В фарфоровую чашку помещают 50 мл или 100 мл (V )
1
вытяжки из
почвы и выпаривают
досуха на электрической
плитке при
минимальном нагреве. Сухой остаток смачивают 5 - 10 каплями азотной
кислоты
(концентрированной)
и 3 - 5 каплями 30-процентной перекиси водорода и снова
выпаривают досуха.
При этом цвет
остатка становится белым
или
светло-желтым. Если темная окраска не исчезла, повторяют
обработку азотной
кислотой и перекисью водорода с последующим
выпариванием. Полученный сухой
остаток
смачивают 0,5 - 1 мл концентрированной соляной кислоты и выпаривают
досуха.
Выпаривание с соляной кислотой проводят трижды. Затем сухой остаток
оставляют на
электрической плитке еще в течение
часа, охлаждают и
растворяют в
точном объеме (V ) 6 или 12 мл фонового
раствора 1 М соляной
2
кислоты. Отбирают
5 мл (V ) полученного
раствора в полярографическую
x
ячейку, продувают
током азота в
течение 20 минут и полярографируют
в
переменнотоковом режиме.
Вода. В фарфоровую чашку помещают 50 или
100 мл (V ) воды, упаривают до
1
половины объема,
добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты и 3 мл
концентрированной азотной
кислоты и выпаривают
досуха. Сухой остаток
смачивают 5 мл концентрированной
соляной кислоты и снова выпаривают досуха.
Полученный сухой
остаток растворяют в
точном объеме (V ) 6 мл фонового
2
раствора 1
М соляной кислоты, 5 мл (V ) полученного раствора переносят в
x
полярографическую ячейку и после продувки током азота полярографируют.
Проведение
определения
Полярографическое определение меди проводят на полярографе переменного
тока. В
качестве индикаторного электрода
используют ртутный капающий
электрод (катод)
с постоянной скоростью
истечения от 15 до 20 капель в
минуту. Анодом служит ртутное дно. Интервал
поляризации от -0,1 до -0,7 В.
Диапазон тока в зависимости от высоты пика берется равным 5, 10 или 20 при
амплитуде от
2 до 16 мВ. Перед записью полярограммы
исследуемый раствор
продувают током
азота или аргона
в течение 20
минут для удаления
растворенного
кислорода. Записывают полярограмму и измеряют высоту
пика h .
1
Определение содержания
меди в анализируемом
растворе проводят методом
добавок. Вносят
в анализируемый раствор
отмеренный объем стандартного
раствора ацетата
меди, продувают током азота или аргона 3 - 5 минут и вновь
полярографируют. Измеряют высоту пика h .
2
Обработка результатов
анализа
Содержание меди С
в мг/мл в полярографируемом
растворе определяют по
x
следующей
формуле:
C
ст
C = ---------------------,
x h
V + V V
2 x доб x
-- x --------- -
----
h V
V
1 доб доб
где:
C -
концентрация стандартного раствора, мг/мл;
ст
h -
высота пика анализируемого раствора, мм;
1
h -
высота пика после внесения добавки стандартного раствора, мм;
2
V -
объем полярографируемого раствора, мл;
x
V
- объем добавки стандартного раствора, мл.
доб
Содержание
меди C в
мг/л в пробе
(почвенная вытяжка, вода)
1
рассчитывают по
следующей формуле:
C x V x
1000
x 2
C
= -------------- мг/л, или в пересчете на кг почвы:
1 P
C x V
1
C
= ------ мг/кг,
2
P
где:
V, P, V
и V см. в тексте выше.
1
2
_
Полученные результаты обрабатывают
статистически, рассчитывая C, S, Sr
и дельта по
известным формулам.
Методика
определения меди в сушеных плодах и овощах
Принцип метода
Метод основан на озолении
пробы овощей и плодов, растворении полученной
золы, последующем восстановлении ионов меди на ртутном капельном
электроде.
При полярографировании в
среде смеси 1 н NH OH и 1 н NH Cl
наблюдается
4 1 4 2
двухступенчатая волна
с потенциалами полуволн E
= -0,273 В
и E =
1/2 1/2
-0,538 В относительно насыщенного каломельного электрода. Для
аналитических
целей
используется вторая полярографическая волна.
Метрологическая
характеристика метода
Диапазон определяемых концентраций: от
тысячных долей до 5 - 6%. Предел обнаружения 0,1 мкг/мл или 0,1 мг/кг продукта.
МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО
ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ В СУШЕНЫХ ПЛОДАХ И ОВОЩАХ
┌─────────┬───┬───────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Вид │
n │ C , мг/кг │
│продукта
│ │ Cu2+ │
│ │ ├────────┬───────┬───────┬─────────┬────────────────────────┤
│ │ │ │ │ │ │_ │
│ │ │внесено │найдено│ S │ Sr │C +/- дельта (p = 0,95) │
│ │ │на сух. │на сух.│ │ │ │
│ │ │ массу │ массу │ │ │ │
├─────────┼───┼────────┼───────┼───────┼─────────┼────────────────────────┤
│Яблоки │10 │Контроль│4,07 │0,656
│0,16 │4,07 +/-
0,48 │
│-"- │5
│5,35 │8,66
│0,500 │0,05 │3,66 +/- 0,63 │
│-"- │6
│10,70 │13,70 │0,257
│0,02 │13,70 +/-
0,27 │
│Груши │5
│Контроль│6,18 │0,130 │0,02 │6,18 +/- 0,16 │
│-"- │5
│2,66 │8,41 │0,764
│0,09 │8,41 +/-
0,46 │
│-"- │5
│5,31 │10,63 │0,400
│0,03 │10,63 +/-
0,50 │
│-"- │5
│10,62 │15,78 │0,266
│0,01 │15,78 +/-
0,33 │
│Сливы │6
│Контроль│4,04 │0,430 │0,11 │4,04 +/- 0,37 │
│-"- │7
│2,78 │6,90 │0,610
│0,11 │6,90 +/-
0,58 │
│-"- │6
│5,56 │8,50 │0,55
│0,05 │8,50 +/-
0,55 │
│-"- │5
│11,11 │16,40 │1,840
│0,11 │16,40 +/-
2,31 │
│Картофель│6 │Контроль│7,00 │0,310
│0,05 │7,00 +/-
0,33 │
│-"- │7
│2,70 │9,70 │0,270
│0,04 │9,70 +/-
0,26 │
│-"- │5
│5,41 │11,08 │0,354
│0,03 │11,08 +/-
0,44 │
│-"- │6
│10,82 │17,09 │0,827
│0,05 │17,09 +/-
0,99 │
│Морковь │10 │Контроль│2,29 │0,180
│0,08 │2,29 +/-
0,13 │
│-"- │5
│2,64 │4,10 │0,308
│0,08 │4,10 +/-
0,39 │
│-"- │6
│5,29 │6,30 │0,735
│0,11 │6,30 +/-
0,78 │
│-"- │6 │10,58
│11,50 │0,863 │0,07 │11,50 +/- 0,92 │
│Петрушка
│7 │Контроль│9,76 │0,825
│0,08 │9,76 +/-
0,78 │
│-"- │5
│2,66 │13,12 │1,336
│0,10 │13,12 +/-
1,67 │
│-"- │6
│5,32 │17,94 │0,652
│0,04 │17,94 +/-
0,69 │
│-"- │6
│10,64 │20,00 │1,153
│0,06 │20,00 +/-
1,23 │
└─────────┴───┴────────┴───────┴───────┴─────────┴────────────────────────┘
Реактивы и
материалы
Аммиак водный, ГОСТ 3760-79, NH OH, хч.
4
Аммоний хлористый, ГОСТ 37732-72, NH Cl, хч.
4
Сульфат натрия, ГОСТ 196-66, Na SO , ч.
2 3
Вода дистиллированная.
Медь сернокислая, ГОСТ 4165-78, CuSO x 5H O, чда.
4 2+ 2
Растворы, содержащие 1,0 и 0,1 мг/мл Cu .
Навеску 3,93 г сернокислой меди помещают
в мерную колбу объемом 1 л, растворяют и доводят до метки водой. Раствор,
содержащий 0,1 мг/мл Cu, готовят десятикратным
разбавлением исходного раствора в день построения градуировочного
графика.
Желатин пищевой, 0,5% раствор готовят
растворением 0,5 г в 100 мл дистиллированной воды, нагретой до 80 °C.
Фоновый
раствор готовят растворением 53,5
г NH Cl в
350 мл
4
концентрированного
NH OH и доводят дистиллированной водой до объема 1 л.
4
Приборы, аппаратура,
посуда
Посуда мерная, стеклянная, лабораторная,
ГОСТ 7851-274, емкостью: колбы мерные 1000, 100 и 25 мл; пипетки 10 и 1 мл.
Полярограф серийного выпуска.
Полярографическая ячейка.
Печь муфельная.
Отбор проб
Отбор проб сушеных плодов производят по
ГОСТ 12001-66, а овощей - по ГОСТ 13341-67. Средний образец пробы измельчают,
перемешивают и берут для анализа 5 параллельных навесок по 10 г.
Подготовка к
определению
В чистые, предварительно прокаленные (450
- 500 °C) и взвешенные фарфоровые тигли помещают 10 + 0,0001 г сушеных плодов
или овощей, обугливают на песчаной бане или электроплитке до появления серого
цвета золы. Затем тигли с золой помещают на 2 - 3 часа в муфельную печь для озоления (450 - 500 °C).
Тигли
вынимают, охлаждают и золу обрабатывают 0,25 мл концентрированной
азотной кислоты, закрывают неплотно крышками, высушивают на песчаной
бане
(0,5 -
1 час) и
снова прокаливают в муфельной печи (450 - 500 °C). Эти
операции повторяют
до тех пор,
пока не исчезнут
частицы угля в золе
продукта. Начиная со
второго озоления сушка на песчаной бане не должна
превышать 15
мин., а прокаливание
в муфельной печи
- 30 мин. Если
необходима
третья и более обработка золы азотной кислотой, то для обработки
используют 0,1
н HNO и
содержимое выпаривают на электроплитке досуха.
3
Полученный остаток растворяют в 5 - 10 мл
дистиллированной воды, фильтруют
через беззольный
фильтр и количественно переносят в мерную колбу на 25 мл.
Проведение
определения
Раствор, полученный после растворения
золы, нейтрализуют в мерной колбе несколькими каплями концентрированного
аммиака по метилоранжу, добавляют 1 мл 0,5-процентного раствора желатина, 1 г
сульфита натрия и доводят до метки раствором фона. Раствор полярографируют
при выбранных условиях, найденных при построении градуировочного
графика.
Построение градуировочного графика
В мерные колбы емкостью 100 мл наливают
раствор в следующих количествах: 0,0; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 мл для получения
стандартной шкалы содержанием 0,0; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 мкг/мл меди
соответственно. В каждую колбу добавляют 4 мл 5-процентного раствора желатина,
4 г сульфита натрия и доводят до метки раствором фона. Наливают в электролизор донную ртуть и исследуемый раствор, в
зависимости от периода капания ртути выбирают условия полярографирования:
чувствительность, скорость изменения напряжения - и снимают полярограмму
от -0,1 до -0,7 В.
На полученных полярограммах
измеряют высоту второй
волны и строят
градуировочный
график зависимости высоты
полярографической волны от
2+
концентрации Cu в мкг/мл.
Запись полярограммы и обработка результатов анализа
Записывают полярограмму
раствора, измеряют на полярограмме высоту волны и по градуировочному графику определяют концентрацию меди в
растворе в мкг/мл.
Содержание меди X в мг/кг на сухую массу
продукта определяют по формуле:
a x V x 100
X = -------------
мг/кг,
P x (100 - в)
где:
a - содержание меди, мкг/мл, найденное по
градуировочному графику;
V - объем мерной колбы, в которой была
растворена зола, мл;
P - навеска сухопродукта,
г;
в - влажность сухопродукта, %.
Требования
безопасности
Соблюдаются требования безопасности,
необходимые при работе с химическими реактивами, органическими растворителями и
ртутью.