Описан принцип способа количественного определения ионов цинка и других металлов с использованием «Анализатора вольтамперометрического АКВ-07» методом инверсионной вольтамперометрии.

Биологическая роль цинка

Цинк в природе в чистом виде (пластичный серебристо-белый металл) не встречается. Его выделяют из полиметаллических руд. В таблице Менделеева его атомный номер - 30. В живых организмах он присутствует в виде солей, а точнее в виде иона Zn2+ в составе белковых систем. Цинк – эссенциальный микроэлемент, требующийся для правильного функционирования организма. Суточная потребность взрослого человека составляет 10-25 мг. Известно, что наибольшее значение цинк имеет для иммунной системы: недостаток цинка снижает активность специфического и неспецифического иммунитета и наоборот коррекция уровня цинка восстанавливает иммунокомпетентность организма. Цинк входит компонентом во многие ферментные системы (известно более 200), чем и обусловлено его широчайшее влияние на все стороны обмена веществ. Опосредованно он участвует в обмене белков, нуклеиновых кислот, витаминов А и Е. От его содержания в тканях зависят процессы регенерации кожи, рост ногтей и волос, работа вкусовых и обонятельных рецепторов. Цинк повышает иммунитет, поддерживает репродуктивную функцию принимает участие в кроветворении.

Следствием дефицита цинка являются: снижение иммунитета, задержка роста и  полового созревания, аденома простаты и импотенция, нарушения обмена углеводов и сахарный диабет, поражения глаз и кожи, расслаивание ногтей, медленное заживление ран, снижение массы тела, повышенная утомляемость, раздражительность, раннее старение.

Не менее опасен для здоровья  не только недостаток цинка, но и его избыток. В этой связи актуальным является определение его не только в биологических тканях, но и в продуктах питания, а также в воде.

Методы определения цинка.

Существует множество методик определения цинка, которые можно сгруппировать следующим образом: весовые методы, колориметрические, объёмные. Это химические способы и для количественного определения требуется устранение мешающих компонентов с близкими химическими свойствами. В образцах всегда присутствуют соединения других металлов. В зависимости от анализируемой пробы в них могут быть медь, железо, кадмий, никель, кобальт, марганец и ещё множество других элементов. Поэтому им предшествует предварительное отделение ионов цинка от сопутствующих металлов путем осаждения, экстракции или разделение с помощью анионитов. Известный метод по ГОСТ 18293-72 относится к колориметрическому способу и также требует длительной подготовки и очистки от меди и железа, которые мешают определению. Точность метода невелика.

Существуют аппаратные методы определения ионов цинка: полярографический, атомно-абсорбционный, флюорометрический, электрохимический основанные на физических свойствах металлов. Методы, основанные на физических свойствах, не только не требуют освобождения от «посторонних» металлов, но позволяют определять их в одной пробе.

На нашем предприятии мы определяем содержание цинка (и других тяжелых металлов) с помощью «Анализатора вольтамперометрического АКВ-07». Он предназначен для количественного определения металлов (Fe, Zn, Cd, Pb, Cu, Bi, Sb, Co, Ni, Cr, Tl, Mn, Se, Hg, As, и ряда других) в различных объектах (в воздухе; в воде: питьевой, минеральной, природной и сточной; в пищевой продукции; в почвах, грунтах и донных отложениях) в диапазоне концентраций от 1*10-4 до 1,0 мг/дм3. В анализаторе реализован метод инверсионной вольтамперометрии, основанный на процессах электрохимического накопления (восстановления) электрохимически активных ионов из водных растворов на измерительном электроде с дальнейшим их электрорастворением при линейной смене потенциала. Принцип действия анализатора основан на измерении зависимости тока, проходящего через электрохимическую ячейку от потенциала измерительного электрода. Величина аналитического сигнала пропорциональна массовой концентрации определяемых ионов в растворе. Измерения выполняются в режиме инверсионной вольтамперометрии с прямоугольной формой поляризующего напряжения. По отдельной заявке анализаторы комплектуются персональным компьютером и принтером, что позволяет автоматизировать как процедуру измерений, так и полную обработку результатов анализа, формирование протоколов испытаний, создание отчетов и баз данных. Основной язык меню – русский. Поэтому пользователи смогут сами детально освоить эти методики. Здесь я обрисую только общую схему, чтобы потенциальные пользователи имели представление о процессе анализа.

К анализатору прилагаются методики выполнения измерений тяжелых металлов в различных объектах. При одном режиме работы анализатора, можно определять концентрацию нескольких ионов в одной пробе одновременно. Четыре режима работы анализатора позволяют определить 10 металлов. По одному из режимов можно анализировать 5 элементов (Zn, Cd, Pb, Cu, Bi); по другому - два элемента (Co, Ni); по третьему – еще два (Fe, Se). Для определения серебра требуется отдельный режим. Еще один режим со специальным электродом позволяет выявить 4 элемента -  Hg, As, Sb и Mn.

Методики аттестованы ВНИИМС Госкомитета РФ по стандартизации и метрологии и апробированы в ряде испытательных лабораторий ЦСМ, ЦГСЭН. Суть метода в том, что на углеситаловом электроде концентрируются ионы металла, которые в дальнейшем при определенном для каждого иона потенциале растворяются. Процесс электрохимического растворения фиксируется в виде вольтамперограммы. Процедура повторяется после добавления стандартных растворов. Сравнивая величину сигналов до и после добавки, вычисляют концентрацию анализируемого иона. Предварительно из сигналов вычитают величину сигнала «холостой» пробы.