Определение таллия в костях экстракционно-фотометрическим методом

/ Крылова А.Н. Лаврешин А.Н.  // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1977 — №4. — С. 46.

Крылова А.Н., Лаврешин А.Н. Определение таллия в костях экстракционно-фотометрическим методом

Научно-исследовательский институт судебной медицины (дир.— проф. В.И. Прозоровский) Министерства здравоохранения СССР, Москва

УДК 340.87:616.71-008.926.83-074:543.42

THALLIUM ESTIMATION IN BONES BY AN EXTRACTION PHOTOMETRY TECHNIQUE

A. N. Krylova, A. N. Lavreshin

A simple technique of thallium estimation in bones is proposed. It is based on mineralization of the material with acids and extractional estimation with brilliant green and dithizone. The estimation limit is 0.25 mg Tl/100 g of bone, 94—84 per cent of it being determined with an error of 15—30 per cent when brilliant green and dithizone are employed respectively. When 5 mg of thallium are added to 100 g of bone material, •88—86 per cent of it are determined with a respective error of 12—8 per cent.

ссылка на эту страницу

В судебно-химической практике при доказательстве отравлений «металлическими» ядами, как правило, определяют их содержание в паренхиматозных органах. Если прошло значительное время после захоронения трупа, для установления отравления используют не только остатки мягких тканей, но и другие части трупа, в частности костную ткань. Судебно-химические лаборатории нашей страны не располагают методикой исследования костной ткани для установления факта отравления «металлическими» ядами.

Отравления соединениями таллия не всегда диагностируются вследствие неспецифичности их клинических проявлений и нехарактерной патологоанатомической картины. Многие авторы (Thomas и соавт., 1963; Moureau и соавт., 1964, и др.) обращают внимание на то, что симптомы отравления соединениями таллия неспецифичны и напоминают признаки отравления мышьяком или пищевую токсикоинфекцию — ботулизм. Machata и Tomas и соавт. (1963) показали, что при отсутствии мягких частей трупа установление отравления таллием возможно путем анализа костных останков.

Billeck и Machata (1964) опытами на животных доказали, что при однократном введении таллия перорально он в первые же сутки откладывается не только в мягких, но и в костной ткани. При пероральном введении кроликам ‘/a LD50 сульфата таллия он отложился в печени и костях в примерно одинаковых количествах, а содержание его в почках оказалось в 9 раз большим, чем в печени или костях. Через 29 дней его уровень в почках и печени падает и становится равным содержанию в костях. Через 57 дней содержание таллия в костях в 50 раз выше, чем в печени, и в 3 раза выше, чем в почках. Авторы приходят к выводу, что исследование костей при отравлениях таллием (при отсутствии мягких тканей трупа) позволяет решать вопрос об отравлении достаточно надежно.

Определение таллия в костях человека в норме и при отравлениях описано Geilmann и соавт. (1960), Kisser (1963), Weinig и Schmidt (1966), Goenechea и Sellier (1967) Многие авторы отмечают, что подготовка костной ткани является основным этапом анализа, часто определяющим его результаты. Machata (1963), изучив возможности различных методов анализа костной ткани, установил, что обычно используемый в судебно-химической практике спектральный метод анализа не позволяет определять естественно содержащееся в организме человека количество таллия; при анализе биологического материала, в том числе костей, необходимо предварительное концентрирование таллия путем озоления органических веществ; в процессе сухого озоления при 450°С из 20 мкг добавленного таллия теряется 12,5 мкг, т. е. 63%; граница определения таллия на кварцевом спектрографе при анализе костной ткани после сухого озоления составляет 0,6—0,7 мг в 100 г. Такова же она и при прочих методах: пламенной фотометрии, рентгенофлюорометрии, флюорометрии по-комплексу с красителем — родамином В. Другие авторы (Kisser, 1963; Duvivier и соавт., 1964) также отмечают высокую летучесть соединений таллия: в процессе определения его в моче 50—60% количества таллия улетучивается во время прокаливания остатка при 350°С.

Наиболее надежным и в достаточной мере чувствительным методом определения таллия в костях большинство авторов считает сочетание влажного озоления кислотами с экстракционным выделением таллия из минерализата и последующим определением каким-либо физико-химическим методом.

Для минерализации костей чаще рекомендуют нагревание их с серной, азотной кислотами и пергидролем (Kisser, 1963; Tomas и соавт., 1963), серной, азотной и хлорной кислотами (Weinig и Schmidt, 1966; Geilmann и соавт., 1960)

Выделение таллия из минерализата производят экстракцией диэтиловым эфиром в виде бромида, а также экстракцией в виде комплекса с диэтилдитиокарбаминатом или дитизоном с последующим разрушением комплекса нагреванием в присутствии концентрированной серной кислоты или реэкстракцией таллия азотной кислотой в водную фазу. В водном растворе таллий чаще определяют полярографическим или спектральным методом. Kisser (1963) описывает экстракционно-флюорометрическое определение таллия в костях, основанное на образовании комплекса таллия с родамином В. Tomas и соавт. (1963) на примере 3 случаев заведомого отравления таллием показали, что таллий можно определить количественно в костях полярографическим и спектральным методами после минерализации костной ткани серной и азотной кислотами в присутствии пергидроля и выделения таллия экстракцией дитизоном. Количество таллия в костной ткани в 2 из этих случаев, когда пострадавшие прожили около одного месяца, колебалась от 0,08 до 2,7 мг в 100 г; в случае, когда пострадавший умер через 4 ч после поступления яда, в костях обнаружены только следы таллия.

В 1971 г. мы описали метод определения таллия в органах человека для целей судебно-химического анализа, основанный на принципе дробного метода с использованием комплексов таллия с бриллиантовым зеленым и дитизоном. В разработанных нами условиях определяемый минимум составляет 2-10 -3 мг в навеске 2,5 г. Граница определения — 5-10-2 мг в 100 г органа. При добавлении к 100 г органа 0,1—10,0 мг таллия определяется 94—96 %.

Мы применили разработанный нами ранее метод определения таллия по комплексу с бриллиантовым зеленым и по дитизонату таллия для определения таллия в костях, так как оба метода доступны для всех лабораторий страны, обладают высокой чувствительностью и достаточной точностью.

Целью нашей работы было выбрать оптимальные условия минерализации костей и изучить условия определения таллия указанными реакциями в минерализатах костной ткани.

Экспериментальная часть

Минерализация костей. Для разрушения органических веществ в костной ткани применили метод влажного озоления кислотами. С этой целью использовали серную, азотную и хлорную кислоты, так как все соли таллия с этими кислотами растворимы, а при таком сочетании кислот на разрушение органических веществ уходит минимум времени.

Предварительными опытами установили, что температура надосадочной жидкости в минерализате 135°С, а в осадке около дна колбы 210°С.

Несмотря на сравнительно низкую температуру при минерализации костей, длительное нагревание их (более 2 ч) приводит к потерям небольших количеств таллия.

Выбирая величину навески кости, исходили из рекомендаций Machata (1963), обратившего внимание на неравномерное распределение таллия в костях. Чтобы избежать ошибки при определении таллия, он рекомендует брать навески кости весом от 2 до 5 г. В то же время длительность нагревания при минерализации зависит от величины навески.

Как показали опыты, на минерализацию 5 г кости затрачивается до 2 ч, а при наличии большого количества костного жира — до 3—3,5 ч. Затрата времени на минерализацию 2 г кости — 45—60 мин, при высоком содержании жира — до 90 мин. Потери таллия при минерализации 2 г кости незначительны.

Методика. К 2 г костной ткани в стакане емкостью 100 мл добавляли по 8 мл воды, концентрированной азотной и серной кислот и 42% хлорной кислоты и нагревали до растворения кости, после чего содержимое стакана переносили в колбу Кьельда ля емкостью 150 мл и производили разрушение органических веществ при периодическом добавлении разбавленной (1:1) азотной кислоты. По окончании разрушения в случае присутствия окислов азота их удаляли формалином при нагревании, добавляли в остывшую жидкость равный объем воды и переносили ее на фильтр вместе с осадком. Промывали осадок 5 мл 4 и. серной кислоты и 10 мл воды. Фильтрат и промывные воды объединяли и в полученном минерализате определяли таллий.

Определение таллия. При разрушении костной ткани кислотами в минерализат переходит большое количество солей кальция и неизвестное количество железа и двухвалентных элементов, содержащихся в костях в естественном состоянии. К тому же при анализе костей трудно взять среднюю пробу. В результате мы не располагаем точными данными о количественном составе элементов в полученном минерализате. Это не дает возможности непосредственно использовать разработанный нами ранее (1971) метод дробного определения таллия, рассчитанный на знание количества посторонних элементов в анализируемом объекте.

В связи с этим мы производили предварительное выделение таллия из минера-лизата, затем переводили таллий в водную фазу и параллельно определяли таллий с бриллиантовым зеленым и по дитизонату таллия.

Для выделения таллия из минерализата использовали экстракцию его хлороформом в виде дитизоната. Это дает возможность отделить таллий от кальция, железа, меди, кадмия, цинка и др.

Из руководств Е. Сендела (1964) и Г. Иванчева (1961) известно, что при экстракции дитизоната калия хлороформом из водных растворов при pH 14 в присутствии цианида вместе с таллием могут экстрагироваться свинец, висмут, индий и олово (II). При исследовании костей свинец практически полностью осаждается в виде сульфата, олово в присутствии избытка дитизона окисляется до олова (IV), которое не реагирует с дитизоном; индий при рН>11 плохо экстрагируется дитизоном. Таким образом, вместе с таллием из щелочной среды экстрагируются только висмут и небольшие количества индия.

По нашим наблюдениям, а также по некоторым данным литературы (Г. Реми, 1972), таллий вступает во взаимодействие с цианид-ионом и при комплексировании двухвалентных элементов частично теряется. Поэтому при выделении таллия из минерализата мы не вводили цианидов, а при проведении определения таллия в реэкстракте по дитизонату комплексирование попавших в экстракт двухвалентных элементов производили дробно, проверяя по ходу экстракции степень экстракции дитизоната таллия по изменению окраски при введении цианидов и промывая экстракт дробным введением цианидов.

Операция переведения таллия из дитизоната в водную фазу разложением серной кислотой при нагревании длительна и, как показали опыты, ведет к потерям таллия. Поэтому мы переводили таллий из дитизоната в водную фазу путем реэкстракции его серной кислотой.

Опыты показали, что до 20 мкг таллия полностью переходит из дитизоната в 5 мл 4 н. серной кислоты при встряхивании в течение 2 мин. До 200 мкг таллия переходит из дитизоната в водную фазу при двухкратной обработке (по 10 мл) 4 н. серной кислотой. В процессе выделения таллия в виде дитизоната и переведения его в водную фазу реэкстракцией потери таллия не превышает 10%.

В ходе эксперимента были уточнены отдельные детали методики определения таллия с бриллиантовым зеленым. Установлено, что количественное окисление 200 мкг таллия достигается за 60 мин, для чего требуется 0,2. (1975) показали, что оптимальная концентрация серной кислоты при экстракции таллия с бриллиантовым зеленым составляет 6 н. — 8 н. В этих условиях полностью подавляется влияние ртути, кадмия и железа, что соответствует нашим данным (1971).

Методики определения таллия с учетом внесенных поправок были проверены на водных растворах.

Методика определения таллия с бриллиантовым зеленым. К 5 мл 5 н. раствора H2SO4, содержащего определенное количество таллия1, добавляли 0,2 мл концентрированной серной кислоты (уд. вес 1,84), 3 мл 5 н. раствора НС1 и 0,2 мл 5% раствора нитрита натрия. Через 60 мин добавляли 1 мл насыщенного раствора мочевины, а через 10 мин — 0,2 мл 0,1% раствора бриллиантового зеленого, 5 мл толуола и 1 г безводного сульфата натрия. Энергично встряхивали жидкость в течение 30 с. Экстракцию повторяли без добавления бриллиантового зеленого до тех пор, пока слой толуола не переставал окрашиваться в голубой цвет. Объединенные экстракты промывали 5 н. H2SO4, измеряли объем и светопоглощение (оптическую плотность) экстракта по отношению к толуолу при 640 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм.

Методика определения таллия с дитизоном. К 5 мл исследуемого раствора добавляли по 2 мл 20% раствора лимонной кислоты, 10% раствора сульфата гидроксиламина и 1 мл 5% раствора цианида натрия, а затем 20% раствор едкого натра

до pH 9—10 по универсальной индикаторной бумаге и 2 мл избытка его. Добавляли 5 мл хлороформа и несколько капель 0,01% раствора дитизона в хлороформе и энергично встряхивали в течение 30 с. Экстракцию повторяли до тех пор, пока слой хлороформа не переставал изменять зеленую окраску дитизона на красную. Объединенные экстракты промывали смесью 1% раствора едкого натра и 0,5 мл 5% раствора цианида натрия. Измеряли объем экстракта и светопоглощение по отношению к хлороформу при 505 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм.

Результаты опытов на водных растворах представлены в табл. 1.

Таблица 1

Определение таллия в водных растворах (п = 6 для каждой концентрации таллия)

Опыты на водных растворах показали достаточную точность определения даже малых количеств таллия.

Определение таллия параллельно двумя методами в реэкстракте дитизоната таллия повышает доказательность метода, так как в реакцию с бриллиантовым зеленым висмут в разработанных условиях не вступает. Единственной помехой может быть только индий. Для идентификации таллия от индия использовали микрокристаллические реакции, которые производили в азотнокислом реэкстракте дитизоната таллия после измерения его плотности. Были использованы реакции образования тройной азотистокислой соли таллия, меди и свинца; двойной соли цезия и таллия в солянокислой среде и реакция образования хромата таллия. В связи с тем что реакции образования тройной азотистокислой соли таллия, меди и свинца мешают большие количества калия и аммония, использование их гидроокисей для нейтрализации и промывания экстрактов дитизонатов недопустимо.

Таблица 2

Определение таллия в костях (п = 6 для каждой концентрации таллия)

Методика исследования костей. 2 г кости минерализовали описанным выше способом. Минерализат делили на 2 равные части. К половине его добавляли по 2 мл лимонной кислоты и сернокислого гидроксиламина, а затем —20% раствор едкого натра до pH 9—10 по универсальной индикаторной бумаге и 5 мл избытка его. Производили экстракцию хлороформом при добавлении 0,01% раствора дитизона небольшими порциями, встряхивали в течение 30 с до тех пор, пока слой хлороформа не приобретал устойчивую зеленую окраску. Объединенные экстракты слегка промывали 15 мл 1% раствора едкого натра и реэкстрагировали 2 раза по 2 мин с 10 мл 4 н. H2SO4. Реэкстракты объединяли, промывали небольшим количеством хлороформа, делили на 2 равные части и определяли содержание в них таллия — с бриллиантовым зеленым и дитизоном. Оставшийся после измерения плотности экстракт дитизоната таллия реэкстрагировали в течение 2 мин встряхиванием с 2 мл 2 н. азотной кислоты. Полученный реэкстракт наносили по 5—6 капель (в зависимости от интенсивности окраски экстракта дитизоната таллия) на 3 предметных стекла и производили микрокристаллические реакции по методу, приведенному в руководстве по микрокристаллоскопии И.М. Коренмана (1955).

Описанную методику проверяли при определении содержания таллия в костной ткани ребер трупов лиц, погибших вследствие травмы (путем добавления стандартного раствора сульфата таллия к навеске костной ткани 2 г). Результаты опытов представлены в табл. 2.

Опыты показали, что при добавлении от 5 до 100 мкг таллия к 2 г кости таллий определяется обоими методами с достаточной точностью. В пересчете на навеску 100 г граница определения таллия — 0,25 мг. Количество определяемого таллия при этом — 94—84%, ошибка при определении таллия с использованием бриллиантового зеленого и дитизона соответственно составляет 15 и 30%. При содержании 5 мг таллия в 100 г кости определяется 88—86% его количества с ошибкой, составляющей при применении бриллиантового зеленого и дитизона соответственно 12 и 8%.

При исследовании экспертного материала—костей трупа человека с давностью захоронения около 5 лет—было определено следующее содержание таллия в 100 г кости: в ребре — 4 мг, в позвонке — 3,5 мг, в подвздошной кости — 7,4 мг.

Вывод

Разработан простой и доступный метод определения таллия в костях для целей судебно-химического анализа. Метод основан на минерализации костей кислотами и экстракционном определении таллия с бриллиантовым зеленым и дитизоном. Граница определения — 0,25 мг таллия в 100 г кости. При добавлении 0,25 мг таллия в 100 г кости определяется 94—84% его количества с ошибкой 15 и 30% при использовании бриллиантового зеленого и дитизона соответственно; при добавлении 5 мг таллия определяется 88—86% его количества с ошибкой 12 и 8% соответственно.

 

1 Стандартный раствор таллия готовили растворением сульфата таллия в 5 н. H2S04 (концентрация 1 мг таллия в 1 мл), из которого по мере надобности готовили более разбавленные растворы.

похожие материалы в каталогах

Судебно-химические исследования

похожие статьи

Обнаружение бриллиантового зеленого в трупном материале / Муравьева Г.М. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1999. — №3. — С. 35-36.

Определение свинца в биологическом материале дитизонатным методом / Крылова А.Н. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1968. — №4. — С. 28-33.

Сравнительная оценка методов выделения ареколина и кондельфина из биологического материала / Бисенбаев Э.М., Крамаренко В.Ф. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1968. — №4. — С. 26-28.

Определение малых количеств ацетальдегида газо-жидкостной хроматографией (Сообщение I) / Колдаев А.А. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1968. — №4. — С. 24-26.

Установление прижизненности механической травмы по биохимическим показателям / Асташкина О.Г., Столярова Е.П., Полтарев С.В., Терешина Н.А. // Медицинская экспертиза и право. — 2010. — №3. — С. 43-45.