Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,570

ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФТОРИДОВ В МОЧЕ

Лисецкая Л.Г. 1 Меринов А.В. 1 Шаяхметов С.Ф. 1, 2
1 Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований
2 Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования – филиал Российской медицинской академии непрерывного профессионального образования
Усовершенствование методики измерения концентрации фторид-ионов в пробах мочи с целью устранения мешающих влияний и улучшения точности определения. Исследования проб на содержание фторид-ионов выполняли ионоселективным методом. Особенностью предлагаемой методики является устранение матричного эффекта в сложных по составу пробах, что достигается введением в стандартный буферный раствор динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б). Применение Трилона Б увеличивает степень извлечения на 10 % по сравнению с использованием стандартного буферного раствора и обеспечивает степень извлечения вещества на уровне 99,7 %. Методом добавок оценена правильность получаемых результатов, что позволило установить оптимальные условия проведения анализа. Впервые определены показатели прецизионности, воспроизводимости и точности методики измерения фторид-иона в пробах мочи. Для диапазона измерений 0,19–40,00 мг/дм3 стандартные отклонения, рассчитанные в условиях повторяемости и воспроизводимости, составляют соответственно 3,76 и 5,2 %. Показатель точности измерения не превышает ±11 %. Для оценки возможности использования результатов измерения при реализации методики в деятельности конкретной лаборатории рассчитаны значения пределов повторяемости и воспроизводимости. Приведены результаты измерения концентрации фторидов в моче пациентов с различной фтористой нагрузкой. Усовершенствованная методика позволяет производить измерения в диапазоне, перекрывающем измеряемые уровни у лиц с различной техногенной нагрузкой. Впервые рассчитаны показатели прецизионности, воспроизводимости и точности усовершенствованной методики.
фторид-ион
моча
количественный анализ
потенциометрический метод
прецизионность
точность
1. Онищенко Г.Г. Окружающая среда и состояние здоровья населения. Экологическая доктрина России в контексте общенациональной стратегии устойчивого развития // Гигиена и санитария. 2001. № 3. С. 3–10.
2. Бобровицкий И.П., Яковлев М.Ю., Нагорнев С.Н., Худов В.В., Скальный А.В., Рахманин Ю.А. Научные и организационно-методические основы реализации приоритетных проектов медицины окружающей среды как интегративного профилактического направления медицинской науки и практического здравоохранения // Микроэлементы в медицине. 2017. № 2. С. 3–9.
3. Борисова. Е.Я., Иванова Г.Ф., Калетина Н.И., Мищихин В.А., Симонов Е.А., Скальная М.Г., Скальный А.В., Смирнов А.В., Чукарин А.В. Токсикологическая химия. Метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие. М.: ГЭОТАР_Медиа, 2008. 1016 с.
4. Элементный статус населения России. Часть 1. Общие вопросы и современные методические подходы к оценке элементного статуса индивидуума и популяции / Под ред. А.В. Скального, М.Ф. Киселева. СПб.: Медкнига «ЭЛБИ_СПб», 2010. 415 с.
5. Измеров Н.Ф., Денисов Э.И., Прокопенко Л.В., Сивочалова О.В., Степанян И.В., Челищева М.Ю., Чесалин П.В. Методология выявления и профилактики заболеваний, связанных с работой // Медицина труда и промышленная экология. 2010. № 9. С. 1–7.
6. Гилева О.В., Уланова Т.С., Вейхман Г.А., Недошитова А.В., Стенно Е.В. Методическое обеспечение определения токсичных и эссенциальных элементов в биологических средах человека для задач социально-гигиенического мониторинга и биомедицинских исследований // Гигиена и санитария. 2016. № 1. С. 116–121.
7. Шаяхметов С.Ф., Лисецкая Л.Г., Меринов А.В. Оценка токсико-пылевого фактора в производстве алюминия (аналитический обзор) // Медицина труда и промышленная экология. 2015. № 4. С. 30–35.
8. Медицина труда при электролитическом получении алюминия / Под ред. О.Ф. Рослого. Екатеринбург, 2011. 160 с.
9. Оберлиз Д., Харланд Б.Ф., Скальный А.В. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных. СПб.: Наука, 2008. 544 с.
10. МУК 4.1.773-99. Количественное определение ионов фтора в моче с использованием ионселективного электрода. М.: Минздрав России, 2000. 8 с.
11. Колесник А.Г., Капустин А.М., Кулаженко Т.В., Житков М.Ю., Серебренникова Л.Е, Степанова И.А., Серебренникова В.Г. Мониторинг экскреции фторида с мочой с использованием отечественных фторидселективного электрода и иономера. Нормы для регионов с различной обеспеченностью фторидом, усовершенствованная медицинская технология № ФС-2006/018-У // Институт стоматологии. 2007. № 2. С. 68–71.
12. Терещенко А.Г., Пикула Н.П., Толстихина Т.В. Внутрилабораторный контроль качества результатов анализа с использованием лабораторной информационной системы. Бином, 2012. 315 с.
13. Рослый О.Ф., Лихачева Е.И., Вагина Е.Р. Медицина труда при электролитическом получении алюминия. Екатеринбург: Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий, 2011. 160 с
14. Здоровье населения и окружающая среда: методическое пособие: раздел в системе «Социально-гигиенического мониторинга». М., 2004. Выпуск 3. Часть 3 (2). С. 272–273.

Угроза здоровью человека, связанная с загрязнением окружающей среды, является в настоящее время одной из самых актуальных проблем [1, 2]. Для адекватной оценки антропогенной нагрузки наиболее надежным методом является контроль содержания химических соединений в биологических средах [3–5]. В настоящее время данный прием рекомендован экспертами ВОЗ как наиболее доказательный [6].

Фтористые соединения широко применяются в различных отраслях промышленности. На предприятиях алюминиевой промышленности данный токсикант значительно превышает гигиенические нормативы [7, 8]. Ионы фтора постоянно входят в состав организма человека и содержатся главным образом в костной и зубной тканях. При недостатке фторидов у человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении – флюороз. Высокие концентрации ионов фтора опасны ввиду их способности к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных в биологическом отношении элементов (Р, Са, Мg и др.), нарушающему их баланс в организме [9]. Количественная оценка содержания фторид-иона в моче базируется на ионоселективном методе определения, характеризующимся высокой селективностью и чувствительностью метода. Однако в указанной методике не учитываются мешающие влияния. Ион фтора образует с некоторыми катионами малодиссоциированные комплексные соединения, а с катионами щелочноземельных металлов – малорастворимые фториды. Пробы мочи содержат значительное содержание минеральных веществ, преимущественно солей кальция и магния. При этом фторид-ионы могут находиться в связанном состоянии, что влияет на результаты измерения.

Целью нашей работы было усовершенствование методики определения фторид-ионов в пробах мочи с целью улучшения точности определения.

Материалы и методы исследования

Исследования выполняли специалисты лаборатории аналитической экотоксикологии и биомониторинга ФБГНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований». Объектами исследования являлись биологическая среда (моча), стандартные растворы фторид-иона, метрологические характеристики измерительного процесса.

Исследования проб на содержание фторид-ионов выполняли ионоселективным методом с использование иономера Мультитест ИПЛ-211. Градуировочную зависимость строили в координатах: значение pFградуировочных растворов, соответствующих отрицательному логарифму концентрации ионов фтора, -lg[F-], моль/дм3 – значение потенциала электрода, мВ.

Результаты исследования и их обсуждение

За основу определения была взята методика ионоселективного определения фторид-ионов в моче ионоселективным методом [10]. Для устранения мешающих влияний была использована динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б), обладающая способностью превращать нерастворимые соли кальция и магния в растворимые путем извлечения ионов металла из солей и замещения их на ионы натрия, соли которого растворимы и легко определяются.

Правильность результатов оценивали методом добавок. В качестве добавки использовался раствор, содержащий 0,4 мг фторид-иона (табл. 1).

Таблица 1

Результаты анализ проб мочи с различным составом буферного раствора

Состав буферного раствора

Величина введенной добавки, мг

Величина найденной добавки, мг

Степень извлечения добавки, %

Буфер БРОИС

0,4

0,37 ± 0,002

92,5 ± 0,4

Буфер БРОИС + Трилон Б (0,001М)

0,4

0,384 ± 0,001

95,6 ± 0,6

Буфер БРОИС + Трилон Б (0,025М)

0,4

0,406 ± 0,001

100,4 ± 0,4

Буфер БРОИС + Трилон Б (0,033М)

0,4

0,385 ± 0,002

96,2 ± 0,5

Буфер БРОИС + Трилон Б (0,05М)

0,4

0,385 ± 0,003

96,2 ± 0,7

Таблица 2

Результаты анализа проб мочи с различной величиной добавки

Состав буферного раствора

Величина введенной добавки, мг

Величина найденной добавки, мг

Степень извлечения добавки, %

Буфер БРОИС

0,025

0,023 ± 0,0003

92,0 ± 1

Буфер БРОИС + Трилон Б (0,025М)

0,025

0,025 ± 0,0006

100,4 ± 2,4

Буфер БРОИС

0,1

0,091 ± 0,001

91,2 ± 1

Буфер БРОИС + Трилон Б (0,025М)

0,1

0,101 ± 0,001

100,1 ± 1,4

Буфер БРОИС

0,2

0,18 ± 0,002

91,4 ± 1,1

Буфер БРОИС + Трилон Б (0,025М)

0,2

0,2 ± 0,002

100,1 ± 1

Буфер БРОИС

0,5

0,46 ± 0,005

91,9 ± 0,9

Буфер БРОИС + Трилон Б (0,025М)

0,5

0,49 ± 0,01

99,8 ± 0,9

Материалы исследований показали, что лучшие результаты достигнуты при добавлении в буферный раствор Трилона Б в концентрации 0,025 М. Для оценки степени извлечения добавки провели эксперимент с различной величиной добавки (табл. 2).

Как видно из табл. 2, степень извлечения добавки при использовании стандартного буферного раствора составляет 91,1–91,9 %, в то время как применение Трилона Б увеличивает степень извлечения в среднем на 10 %.

В ходе разработки методики впервые были рассчитаны основные метрологические характеристики – показатели прецизионности и точности (табл. 3).

Таблица 3

Метрологические характеристики усовершенствованной методики измерения концентрации фторид-иона в моче

Показатели

Рассчитанные значения

Диапазон измерений, мг/дм3

0,19-40,00

Стандартное отклонение повторяемости, sr, %

3,76

Пределы повторяемости, r

10,5

Стандартное отклонение воспроизводимости, sR, %

5,26

Пределы воспроизводимости, R

14,7

Показатель точности, ±d, %

11

Представленные значения пределов повторяемости и воспроизводимости характеризуют параметры методики, при которых полученные результаты будут признаны приемлемыми. Экспериментальная оценка показала, что для всего диапазона концентраций средняя полнота извлечения составляет 99,7 %. При соблюдении всех регламентированных условий проведения анализа погрешность результатов измерений при доверительной вероятности Р = 0,95 не превышает 11 %.

Несмотря на многочисленные публикации, касающиеся токсичности фтористых соединений и влияния их на состояние здоровья при профессиональном и экологическом воздействии, публикаций по методологии проведения биомониторинга фторидов крайне мало. В отечественных руководствах существует уже упоминавшаяся методика, основанная на ионоселективном измерении. А.Г. Колесник с соавторами [11], была сделана попытка модифицировать данную методику. Однако модификация заключалась в увеличении числа определений и усреднении результатов, что уменьшает коэффициент вариации, но не влияет на точность определения. Следует сказать, что ни отечественная, ни зарубежная методика не учитывают мешающее влияние состава матрицы. Кроме того, отсутствуют показатели прецизионности и точности для внутреннего и внешнего контроля качества проводимых измерений, что в настоящее время является необходимым условием для всех лабораторий [12]. Кроме того, методические приемы, положенные в основу метода определения, должны быть доступными, недорогими и индикативными. Представленные нами материалы по модификации методики развивают нормативно-методическую базу исследований и приводят ее в соответствие с современными требованиями.

В ходе апробации методики были проведены исследования населения Иркутской области, подвергающегося воздействию фтористых соединений в различной степени. Содержание фторид-ионов в моче определяли у детей и взрослых, проживающих в промышленных центров, и у поступивших в стационар работников алюминиевого производства Иркутской области с профессиональными заболеваниями (ПЗ) (табл. 4).

Таблица 4

Содержание фторид-иона в моче населения Иркутской области

Категория обследованных лиц

Количество проб

Концентрация фторид-иона в моче M ± m (min-max), мг/дм3

Дети

165

0,67 ± 0,14 (0,45–0,74)

Взрослое население

35

0,65 ± 0,17 (0,46–3,21)

Стажированные работники

32

1,83 ± 0,12 (0,85–4,67)

Пациенты с ПЗ в постконтактном периоде до 5 лет

23

1,69 ± 0,14 (0,52–2,95)

Пациенты с ПЗ в постконтактном периоде 5–10 лет

29

1,48 ± 0,1 (0,57–2,77)

Пациенты с ПЗ в постконтактном периоде 10 лет и более

7

1,29 ± 0,17 (0,83–2)

Как видно из данных табл. 4, у стажированных работников (стаж работы более 10 лет), продолжающих трудовую деятельность, содержание фторид-иона в моче колебалось в пределах от 0,85 до 4,67 мг/дм3, а у не работающих пациентов с профессиональным хроническим токсико-пылевым бронхитом и профессиональной хронической интоксикацией соединениями фтора – от 0,52 до 2,95 мг/дм3. У обследованных стажированных работников, продолжающих трудовую деятельность, и у 30 % неработающих работников алюминиевого производства содержание фторидов в моче превышало региональные уровни для взрослого населения. Элиминация фторид-иона продолжается и после окончания воздействия. По данным О.Ф. Рослого с соавторами [13], концентрация фторидов в моче работников Екатеринбургского алюминиевого завода в среднем составляет 2 мг/дм3. Детское население Иркутской области характеризуется сравнительно узким диапазоном содержания фторидов (табл. 4), в то время как в Пермском крае региональный уровень содержания фтора в моче детского населения составляет 0,32–1,32 мг/дм3 [14]. Таким образом, усовершенствованная нами методика позволяет производить измерения в диапазоне, перекрывающем указанные уровни, и может быть использована для оценки комплексной антропогенной нагрузки на территории при проведении санитарно-гигиенического мониторинга.

Заключение

Экспериментальные исследования показали, что применение Трилона Б, добавление Трилона Б снижает мешающее влияние матричных катионов и позволяет улучшить точность определения фторид-иона в пробах мочи, увеличивая степень извлечения определяемого компонента в среднем на 10 %. Нами установлены оптимальные условия проведения измерений. Диапазон определяемых концентраций составляет 0,19–40,0 мг/дм3. Усовершенствованная методика позволяет производить оценку содержания фторид-ионов в моче у лиц с различной техногенной нагрузкой. Впервые рассчитаны показатели прецизионности, воспроизводимости и точности методики, которые в соответствии с современными требованиями необходимо использовать при оформлении результатов измерений и оценке деятельности лабораторий на качество проведения измерений при реализации методики измерений.


Библиографическая ссылка

Лисецкая Л.Г., Меринов А.В., Шаяхметов С.Ф. ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФТОРИДОВ В МОЧЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 12-1. – С. 47-50;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12519 (дата обращения: 17.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252