Обеспечение экологической безопасности, связанной с токсичностью олова и его аналитическое определение

Олово относится к числу приоритетных загрязнителей окружающей нас среды. Загрязнение им природных объектов и промышленных материалов отмечено во многих регионах мира. Наличие его также возможно и в пищевых продуктах, поэтому содержание этого канцерогена необходимо систематически и строго контролировать. Согласно Санитарно-Эпидемиологическим законам и Нормативным документам, принятым Минздравом Республики Узбекистан концентрация олова и его соединений в природных водах и почве не должна превышать 0,2 мг/л и 0,5 мг/л, соответственно.

Отравления оловом и его соединениями, вызваны также и выделением AsH₃ при попадании воды на отходы, полученные при его очистке от мышьяка. У рабочих оловоплавильных заводов при длительном воздействии пыли оксида олова (чёрное олово, ?SnO) могут развиться пневмокониозы у рабочих, занятых изготовлением оловянной фольги, отмечаются также случаи хронической экземы. Тетрахлорид олова (SnCl₄· 5H₂O) при концентрации его в воздухе свыше 90 мг/м³ раздражающе действует на верхние дыхательные пути, вызывая кашель; попадая на кожу хлорид олова, наблюдается сильное раздражение.

Острый судорожный яд-оловянистый водород (SnH₄), также сильно влияет на дыхательные пути человека. Тяжёлые отравления при употреблении в пищу давно изготовленных и устаревших по сроку хранения консервов связаны с образованием в консервных банках SnH₄ (за счёт действия на посуду консервных банок органических кислот, содержащих в самих продуктах). При острых отравлениях оловянистым водородом характерны судороги, нарушение равновесия; возможен даже смертельный-летальный исход.

Поэтому, дать общую характеристику и прогнозировать основные токсичные свойства олова и его соединений, связанные с повышением уровня их токсичности в окружающей среде, воздухе, почве и водных системах и аналитичеческий контроль за их содержанием важны и необходимы для диагностирования и прогнозирования состояния здоровья человека и всего живого, что является особо актуальной и важной проблемой современной эколого-аналитической химии.

В то же время актуальной является задача определения олова в питьевой воде и пищевых продуктах, поскольку оно доволно часто в значительных количествах способно накапливаться в организме человека и животных, а превышение его содержания на уровне ПДК и выше вовсе не допустимо. Известно, что в присутствии нитратов и хлоридов, токсическое влияние олова значительно повышается и становится особо опасным. Основные трудности анализа оловосодержащих материалов, прежде всего, заключается в том, что его истинная концентрация в них находится на уровне n · 10^-8 М и ниже, соответственно и его точное количественное определение становится трудной аналитической и экологической задачей.

В свете поднятых в работе проблем необходима и важна разработка новых аналитических методик определения олова и его соединений. Поэтому разработка новых и совершенствование существующих электрохимических методик определения олова для анализа промышленных материалов и природных объектов, а также пищевых продуктов, обладающих лучшими метрологическими характеристиками, также является актуальной задачей современной электроаналитической химии. Всем этим требованиям удовлетваряет инверсионная вольтамперометрия, являющаяся одной из наиболее мощных и важных по метрологическим показателям и информатив-ности среди других методов анализа.

Для практической реализации постановленных в работе задач разработана нами инверсионно-вольтамперометрическая методика определения олова (II) и (IV) в присутствии различных по природе и концентрации посторонних катионов, мешающих анионов и комплексующих соединений с целью их применения в анализе модельных бинарных, тройных и более сложных смесей, пищевых продуктов, природных объектов и промышленных материалов.

В соответствии с намеченной целью и выдвинутым проблемам необходимо решать следующие задачи, для реализации которых было изучено влияние различных по природе и концентрации фоновых электролитов и буферных смесей на вид кривых (пиков) и результаты инверсионно-вольтамперометрического определения олова. Корреля-цию, установленную между величиной аналитического сигнала и значением потенциала полупика, временем накопления деполяризатора и диапазоном тока электроактивного вещества, температурой исследуемого раствора, характером и количеством фонового электролита и буферной смеси установлены границы определяемых концентраций олова (II) и (IV), выявлены погрешности измерения их полезного аналитического сигнала.

Вольтамперометрическое поведение олова (II) и (IV) исследовали на созданном нами угольно-пастовом электроде, модифицированном сернокислым гидразином.

Методики определения олова (II) и (IV) сводились к следующему: брали 4,0 мл 2,5*10^-6 М раствора олова и 3,0 мл 0,2 М фонового электролита или буферной смеси и доводили общий объём анализируемой пробы до 20,0 мл, затем помещали её в электролитическую ячейку и измеряли его полезный аналитический сигнал. Как правило, регистрировали лишь результаты четвертого измерения, так как первые два-три определения являлись тренировкой рабочего электрода, повышающей воспроизводимость токов ионизации и точность результатов измерений.

Нами установлено, что наилучшие по форме пики и более точные результаты получаются на фоновом электролите (0,2 М HCl) при диапазоне тока 0,5−1,0 мкА и времени электролиза 60 с, поскольку изменение этих факторов за пределы оптимальных не обуславливает обнаружение прямопропорциональной (линейной) зависимости между концентрацией олова и полезным аналитическим сигналом.

Разработанные нами инверсионно-вольтамперометрические методики определения олова (II) и (IV) вполне пригодны для анализа различных по природе вод, почв, стандартных образцов, руд, минералов, хвостов, концентратов и других объектов, поскольку установленные нами коэффициенты корреляции, нижние границы определяемых содержаний исследуемых элементов и их пределы обнаружения (чувствительность) находятся на уровне ПДК и ниже, что весьма необходимы при анализе различных природных объектов и промышленных материалов.

Полученные экспериментальные результаты обработаны правилами и процедурами математической статистики, известными в мировой литературе.