zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2022-88-1-II-63-68zldm-1577Research ArticleК 30-ЛЕТИЮ «ВМК-ОПТОЭЛЕКТРОНИКА»TO THE 30th ANNIVERSARY OF VMK-OPTOELEKTRONIKAОпределение микроэлементов в жидких пробах с органической основой методом дуговой атомно-эмиссионной спектрометрииDetermination of trace elements in liquid samples with organic matrix by arc atomic emission spectrometryСавиновС. С.SavinovS. S.

Сергей Сергеевич Савинов

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9

Sergey S. Savinov

199034, St. Petersburg, Universitetskaya nab., 7/9

s.s.savinov@spbu.ruТитоваА. Д.TitovaA. D.

Анна Денисовна Титова

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., д. 49

Anna D. Titova

199034, St. Petersburg, Universitetskaya nab., 7/9191015, St. Petersburg, Shpalernaya ul., 49

ЗверьковН. А.ZverkovN. A.

Николай Александрович Зверьков

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9197101, Санкт-Петербург, Кронверкский просп., д. 49

Nikolai A. Zverkov

199034, St. Petersburg, Universitetskaya nab., 7/9197101, St. Petersburg, Kronverksky prosp., 49

ДробышевА. И.DrobyshevA. I.

Анатолий Иванович Дробышев

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9

Anatoly I. Drobyshev

199034, St. Petersburg, Universitetskaya nab., 7/9

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт химииРоссияInstitute of Chemistry, St. Petersburg State UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет, Институт химии; НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»РоссияInstitute of Chemistry, St. Petersburg State University; National Research Center Kurchatov Institute — «Prometey» Central Research Institute of Structural MaterialsRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет, Институт химии; Национальный исследовательский университет ИТМОРоссияInstitute of Chemistry, St. Petersburg State University; ITMO UniversityRussian Federation202225012022881(II)6368Copyright © Савинов С.С., Титова А.Д., Зверьков Н.А., Дробышев А.И., 20222022Савинов С.С., Титова А.Д., Зверьков Н.А., Дробышев А.И.Savinov S.S., Titova A.D., Zverkov N.A., Drobyshev A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1577

Оптимизированы условия проведения анализа жидких проб способом сухого остатка методом атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением спектра в дуге переменного тока с использованием спектрометра МФС-8, модернизированного фотодиодной линейкой МАЭС. Показано, что оптимизация таких параметров, как форма электрода, способ расчета интенсивности спектральной линии и время базовой экспозиции, приводит к расширению рабочего диапазона градуировочных графиков. Параметры дуговой плазмы (температура и концентрация электронов) аналогичны при возбуждении спектров сухих остатков водных растворов, слюны, сыворотки крови и сухого вина. Это делает возможным прямое (без минерализации) определение микроэлементов в данных пробах с пределами обнаружения на уровне мкг/л. При нанесении на электрод пробы растительного масла, оно, вероятно, впитывается вглубь и не поступает полностью в дуговую плазму, из-за чего прямой анализ невозможен. Тем не менее определение микроэлементов способом сухого остатка возможно в маслах после кислотного разложения пробы.

Conditions for the analysis of liquid samples on a MFS-8 spectrometer upgraded with a MAES photodiode array by arc atomic emission spectrometry with dry residue technique are specified. It is shown that optimization of the electrode shape along with the method of calculating the intensity of the spectral line and time of the base exposure leads to the expansion of the operating range of calibration curves. The arc plasma parameters (temperature and electron density) are similar when the spectra of dry residues of aqueous solutions, saliva, blood serum, and dry wine are excited. This provides direct (without digestion) determination of trace elements in these samples with the detection limits at a level of μg/liter. When a sample of vegetable oil is deposited on the electrode, it is likely to be absorbed in depth and does not enter the arc plasma in full, which makes the direct analysis impossible. Nevertheless, the determination of trace elements in oils by the dry residue technique is possible after acid digestion of the sample.

атомно-эмиссионная спектрометриядуговой разрядМАЭСбазовая экспозициятвердотельный детекторбиологические жидкостиatomic emission spectrometryarc dischargeMAESbase exposure timesolid-state detectorbiofluidsReferencesTaylor A., Catchpole A., Day M. P., et al. Atomic spectrometry update: review of advances in the analysis of clinical and biological materials, foods and beverages / J. Anal. At. Spectrom. 2020. Vol. 35. N 3. P. 426 – 454. DOI:10.1039/D0JA90005BTaylor A., Catchpole A., Day M. P., et al. Atomic spectrometry update: review of advances in the analysis of clinical and biological materials, foods and beverages / J. Anal. At. Spectrom. 2020. Vol. 35. N 3. P. 426 – 454. DOI:10.1039/D0JA90005BPatriarca M., Barlow N., Cross A., et al. Atomic spectrometry update: review of advances in the analysis of clinical and biological materials, foods and beverages / J. Anal. At. Spectrom. 2021. Vol. 36. N 3. P. 452 – 511. DOI:D1JA90007BPatriarca M., Barlow N., Cross A., et al. Atomic spectrometry update: review of advances in the analysis of clinical and biological materials, foods and beverages / J. Anal. At. Spectrom. 2021. Vol. 36. N 3. P. 452 – 511. DOI:D1JA90007BMonaci F., Bargagli E., Bravi F., Rottoli P. Concentrations of major elements and mercury in unstimulated human saliva / Biol. Trace Elem. Res. 2002. Vol. 89. N 3. P. 193 – 203. DOI:10.1385/BTER:89:3:193Monaci F., Bargagli E., Bravi F., Rottoli P. Concentrations of major elements and mercury in unstimulated human saliva / Biol. Trace Elem. Res. 2002. Vol. 89. N 3. P. 193 – 203. DOI:10.1385/BTER:89:3:193Lopez-Jornet P., Juan H., Alvaro P. F. Mineral and trace element analysis of saliva from patients with BMS: a cross-sectional prospective controlled clinical study / J. Oral Pathol. Med. 2014. Vol. 43. N 2. P. 111 – 116. DOI:10.1111/jop.12105Lopez-Jornet P., Juan H., Alvaro P. F. Mineral and trace element analysis of saliva from patients with BMS: a cross-sectional prospective controlled clinical study / J. Oral Pathol. Med. 2014. Vol. 43. N 2. P. 111 – 116. DOI:10.1111/jop.12105Vojinovic T., Jaukovic M., Potpara Z., et al. Determination of heavy metals in wine products in Montenegro in order to protect consumer health / Prog. Nutr. 2020. Vol. 22. N 3. e2020029. DOI:10.23751/pn.v22i3.9644Vojinovic T., Jaukovic M., Potpara Z., et al. Determination of heavy metals in wine products in Montenegro in order to protect consumer health / Prog. Nutr. 2020. Vol. 22. N 3. e2020029. DOI:10.23751/pn.v22i3.9644Nizamani P., Afridi H. I., Kazi T. G., et al. Essential trace elemental levels (zinc, iron and copper) in the biological samples of smoker referent and pulmonary tuberculosis patients / Toxicol. Rep. 2019. Vol. 6. P. 1230 – 1239. DOI:10.1016/j.toxrep.2019.11.011Nizamani P., Afridi H. I., Kazi T. G., et al. Essential trace elemental levels (zinc, iron and copper) in the biological samples of smoker referent and pulmonary tuberculosis patients / Toxicol. Rep. 2019. Vol. 6. P. 1230 – 1239. DOI:10.1016/j.toxrep.2019.11.011Gajek M., Pawlaczyk A., Szynkowska-Jozwik M. I. Multi-elemental analysis of wine samples in relation to their type, origin, and grape variety / Molecules. 2021. Vol. 26. N 1. P. 214. DOI:10.3390/molecules26010214Gajek M., Pawlaczyk A., Szynkowska-Jozwik M. I. Multi-elemental analysis of wine samples in relation to their type, origin, and grape variety / Molecules. 2021. Vol. 26. N 1. P. 214. DOI:10.3390/molecules26010214Latorre M., Herbello-Hermelo P., Pena-Farfal C., et al. Size exclusion chromatography — inductively coupled plasma-mass spectrometry for determining metal-low molecular weight compound complexes in natural wines / Talanta. 2019. Vol. 195. P. 558 – 565. DOI:10.1016/j.talanta.2018.11.055Latorre M., Herbello-Hermelo P., Pena-Farfal C., et al. Size exclusion chromatography — inductively coupled plasma-mass spectrometry for determining metal-low molecular weight compound complexes in natural wines / Talanta. 2019. Vol. 195. P. 558 – 565. DOI:10.1016/j.talanta.2018.11.055Халафян А. А., Темердашев З. А., Каунова А. А. и др. Установление сортовой и региональной принадлежности белых вин с использованием нейросетевых технологий / Журн. аналит. химии. 2019. Vol. 74. P. 464 – 471. DOI:10.1134/S0044450219060057Khalafyan A. A., Temerdashev Z. A., Kaunova A. A., et al. Determination of the wine variety and geographical origin of white wines using neural network technologies / J. Anal. Chem. 2019. Vol. 74. N 6. P. 617 – 624. DOI:10.1134/S1061934819060042Selih V. S., Sala M., Drgan V. Multi-element analysis of wines by ICP-MS and ICP-OES and their classification according to geographical origin in Slovenia / Food Chem. 2014. Vol. 153. P. 414 – 423. DOI:10.1016/j.foodchem.2013.12.081Selih V. S., Sala M., Drgan V. Multi-element analysis of wines by ICP-MS and ICP-OES and their classification according to geographical origin in Slovenia / Food Chem. 2014. Vol. 153. P. 414 – 423. DOI:10.1016/j.foodchem.2013.12.081Olmedo P., Pla A., Hernandez A. F., et al. Validation of a method to quantify chromium, cadmium, manganese, nickel and lead in human whole blood, urine, saliva and hair samples by electrothermal atomic absorption spectrometry / Anal. Chim. Acta. 2010. Vol. 659. N 1 – 2. P. 60 – 67. DOI:10.1016/j.aca.2009.11.056Olmedo P., Pla A., Hernandez A. F., et al. Validation of a method to quantify chromium, cadmium, manganese, nickel and lead in human whole blood, urine, saliva and hair samples by electrothermal atomic absorption spectrometry / Anal. Chim. Acta. 2010. Vol. 659. N 1 – 2. P. 60 – 67. DOI:10.1016/j.aca.2009.11.056de Almeida G. R. C., Tavares C. F. D., de Souza A. M., et al. Whole blood, serum, and saliva lead concentrations in 6-to 8-year-old children / Sci. Total Environ. 2010. Vol. 408. N 7. P. 1551 – 1556. DOI:10.1016/j.scitotenv.2009.12.034de Almeida G. R. C., Tavares C. F. D., de Souza A. M., et al. Whole blood, serum, and saliva lead concentrations in 6-to 8-year-old children / Sci. Total Environ. 2010. Vol. 408. N 7. P. 1551 – 1556. DOI:10.1016/j.scitotenv.2009.12.034Guo W., Dong S., Jin Y., et al. Evaluation of variation of saliva iodine and recommendations for sample size and sampling time: Implications for assessing iodine nutritional status / Clin. Nutr. 2021. Vol. 40. N 5. P. 3559 – 3566. DOI:10.1016/j.clnu.2020.12.010Guo W., Dong S., Jin Y., et al. Evaluation of variation of saliva iodine and recommendations for sample size and sampling time: Implications for assessing iodine nutritional status / Clin. Nutr. 2021. Vol. 40. N 5. P. 3559 – 3566. DOI:10.1016/j.clnu.2020.12.010Савинов С. С., Анисимов А. А. Влияние условий отбора образцов слюны человека на результаты определения макро- и микроэлементов / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 4. С. 327 – 332. DOI:10.31857/S0044450220040143Savinov S. S., Anisimov A. A. Effect of Conditions for Sampling of Human Saliva on the Results of Determination of Macro- and Micronutrients / J. Anal. Chem. 2020. Vol. 75. N 4. P. 453 – 458. DOI:10.1134/S1061934820040139Novo D. L., Mello J. E., Rondan F. S., et al. Bromine and iodine determination in human saliva: Challenges in the development of an accurate method / Talanta. 2019. Vol. 191. P. 415 – 421. DOI:10.1016/j.talanta.2018.08.081Novo D. L., Mello J. E., Rondan F. S., et al. Bromine and iodine determination in human saliva: Challenges in the development of an accurate method / Talanta. 2019. Vol. 191. P. 415 – 421. DOI:10.1016/j.talanta.2018.08.081Соломенцева Н. С., Шуваева О. В. Определение микроэлементов в природных водах методом атомно-эмиссионной спектрометрии сухих остатков на торцах графитовых электродов / Журн. аналит. химии. 2007. Т. 62. № 7. С. 719 – 724.Solomentseva N. S., Shuvaeva O. V. Determination of trace elements in natural waters by atomic emission spectrometry of solution dry residues at the ends of graphite electrodes / J. Anal. Chem. 2007. Vol. 62. N 7. P. 645 – 649. DOI:10.1134/S1061934807070064Дробышев А. И., Емелина О. И. Спектроаналитические возможности униполярной дуги переменного тока при фотоэлектрической регистрации спектра / Журн. аналит. химии. 1996. Т. 51. № 10. С. 1047 – 1050.Drobyshev A. I., Emelina O. I. Analysis of water samples and aqueous solutions by atomic emission spectrometry using an MFS-8 spectrometer / J. Anal. Chem. 1999. Vol. 54. N 12. P. 1152 – 1154.Дробышев А. И., Савинов С. С. Экспериментальное исследование светосилы цифрового спектрографа на базе МФС-МАЭС / Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 120. № 2. С. 349 – 352. DOI:10.7868/S0030403416020070Drobyshev A. I., Savinov S. S. An experimental study of the luminosity of an MFC-MAES-based digital spectrograph / Opt. Spectrosc. 2016. Vol. 120. N 2. P. 335 – 338. DOI:10.1134/S0030400X16020077Лабусов В. А., Гаранин В. Г., Шелпакова И. Р. Многоканальные анализаторы атомно-эмиссионных спектров. Современное состояние и аналитические возможности / Журн. аналит. химии. 2012. Т. 67. № 7. С. 697 – 707.Labusov V. A., Garanin V. G., Shelpakova I. R. Multichannel analyzers of atomic emission spectra: Current state and analytical potentials / J. Anal. Chem. 2012. Vol. 67. N 7. P. 632 – 641. DOI:10.1134/S1061934812070040Путьмаков А. Н., Попов В. И., Лабусов В. А., Борисов А. В. Новые возможности модернизированных спектральных приборов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. Т. 73. Спецвыпуск. С. 26 – 28.Putmakov A. N., Popov V. I., Labusov V. A., Borisov A. V. New possibilities of modernized spectral instruments / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2007. Vol. 73. Special Issue. P. 26 – 28 [in Russian].Лабусов В. А., Гаранин В. Г., Зарубин И. А. Новые спектральные комплексы на основе анализаторов МАЭС / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 1. Ч. II. С. 15 – 20.Labusov V. A., Garanin V. G., Zarubin I. A. New Spectral Complexes Based on MAES Analyzers / Inorg. Mater. 2018. Vol. 54. N 14. P. 1443 – 1448. DOI:10.1134/S0020168518140133Дробышев А. И., Савинов С. С. О некоторых особенностях регистрации спектра и фотометрирования спектральных линий с помощью цифрового спектрографа на базе МФС-МАЭС / Приборы и техника эксперимента. 2013. Т. 6. С. 56 – 59. DOI:10.7868/S0032816213050133Drobyshev A. I., Savinov S. S. On certain features of spectrum recording and photometric measurements of spectral lines using a MFS-MAES-based digital spectrograph / Instrum. Exp. Tech. 2013. Vol. 56. N 6. P. 693 – 696. DOI:10.1134/S0020441213050138

The authors declare that there are no conflicts of interest present.