Совместное применение лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии и рентгенофлуоресцентной спектроскопии для элементного анализа водных организмов

Элементный химический анализ водных организмов необходим для изучения их биохимии и экологии, а также для экологического мониторинга. Большинство пригодных для этого аналитических методов предполагает переведение твердой пробы в раствор. Анализ без разложения возможен методами рентгенофлуоресцентной спектроскопии (РФС) и лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (ЛИЭС), аналитические возможности которых дополняют друг друга. Проведено сравнение результатов ЛИЭС и РФС при определении ряда макрои микроэлементов (P, Cl, K, Ca; B, Mn, Fe, Cu, Zn, Sr) в органах и тканях рыб и водных растений с помощью градуировочной зависимости. Для учета матричных эффектов сигналы элементов нормировали на интенсивность некогерентно рассеянного излучения (в РФС) и на интенсивность линии водорода H_a из серии Бальмера (в ЛИЭС). Сравнение полученных результатов с данными независимого анализа методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой показало, что ЛИЭС превосходит РФС по правильности результатов для относительно легких элементов (P, K, Ca, Mn, Fe и Cu). При определении более тяжелых элементов (Zn и Sr) это преимущество переходит к РФС. Сочетание ЛИЭС и РФС позволяет расширить круг определяемых элементов и в некоторых случаях (P, K, Mn, Fe, Zn, Sr) избежать химического разложения пробы, что важно для упрощения процедуры анализа.

1. C. M. Wood. Fish Physiology, Eds. C. M. Wood, A. P. Farrell, C. Brauner, 31, Academic Press (2011) 1-51

2. Т. И. Моисеенко. Геохимия, № 3 (2015) 222-233

3. И. В. Кизеветтер. Биохимия сырья водного происхождения, Москва, Пищевая промышленность (1973)

4. Н. И. Сушков, Н. В. Лобус, И. В. Селивёрстова, Т. А. Лабутин. Опт. и спектр., 128, № 9 (2020) 1231-1237

5. N. I. Sushkov, G. Galbács, K. Fintor, N. V. Lobus, T. A. Labutin. Analyst, 147 (2022) 3248-3257

6. N. I. Sushkov, G. Galbács, P. Janovszky, N. V. Lobus, T. A. Labutin. Sensors, 22 (2022) 8234

7. J. Ylikörkkö, G. N. Christensen, H. J. Andersen, D. Denisov, P.-A. Amundsen, P. Terentjev, E. Jelkänen. Environmental Monitoring Programme for Aquatic Ecosystems in the Norwegian, Finnish and Russian Border Area. Updated Implementation Guidelines, Centre for Economic Development, Transport and the Environment for Lapland (2015)

8. N. A. Panichev, S. E. Panicheva. Food Chemistry, 166 (2015) 432-441

9. R. R. Rasmussen, R. V. Hedegaard, E. H. Larsen, J. J. Sloth. Analyt. Bioanalyt. Chem., 403, N 10 (2012) 2825-2834

10. T. I. Moiseenko, L. P. Kudryavtseva. Environ. Poll., 114, N 2 (2001) 285-297

11. N. A. Gashkina, T. I. Moiseenko, L. A. Shuman, I. M. Koroleva. Ecotoxic. Environ. Safety, 239 (2022) 113659

12. M. O. Varrà, S. Ghidini, L. Husáková, A. Ianieri, E. Zanardi. Foods, 10, N 2 (2021) 270

13. O. Y. Song, M. A. Islam, J. H. Son, J. Y. Jeong, H. E. Kim, L. S. Yeon, N. Khan, N. Jamila, K. S. Kim. Meat Sci., 172 (2021) 108344

14. T. I. Moiseenko, N. A. Gashkina, Y. N. Sharova, L. P. Kudryavtseva. Ecotoxic. Environ. Safety, 71, N 3 (2008) 837-850

15. M. B. Bueno Guerra, C. E. G. R. Schaefer, G. G. A. de Carvalho, P. F. de Souza, D. S. Júnior, L. C. Nunes, F. J. Krug. J. Analyt. At. Spectrom., 28, N 7 (2013) 1096-1101

16. П. М. Фарков, А. Л. Финкельштейн. Аналитика и контроль, 6, № 4 (2002) 485-489

17. A. Hokura, E. Harada. Metallomics: Recent Analytical Techniques and Applications, Eds. Y. Ogra, T. Hirata, Tokyo, Springer Japan (2017) 125-145

18. Г. А. Леонова, В. А. Бобров. Геохимическая роль планктона континентальных водоемов Сибири в концентрировании и биоседиментации микроэлементов, Новосибирск, Гео (2012)

19. R. A. Rezk, A. H. Galmed, M. Abdelkreem, N. A. Abdel Ghany, M. A. Harith. J. Adv. Res., 14 (2018) 1-9

20. Y. Zhang, T. Zhang, H. Li. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 181 (2021) 106218

21. K. Rawat, N. Sharma, V. K. Singh. X‐Ray Fluorescence in Biological Sciences, Wiley оnline Books (2022) 1-20

22. F. M. Peinado, S. M. Ruano, M. G. B. González, C. E. Molina. Geoderma, 159, N 1 (2010) 76-82

23. G. G. Arantes de Carvalho, M. B. Bueno Guerra, A. Adame, C. S. Nomura, P. V. Oliveira, H. W. Pereira de Carvalho, D. Santos, L. C. Nunes, F. J. Krug. J. Analyt. At. Spectrom., 33, N 6 (2018) 919-944

24. D. Santos, L. C. Nunes, G. G. A. de Carvalho, M. da S. Gomes, P. F. de Souza, F. de O. Leme, L. G. C. dos Santos, F. J. Krug. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 71-72 (2012) 3-13

25. R. Zeisler. Fresenius’ J. Analyt. Chem., 360, N 3 (1998) 376-379

26. G. Galbács. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy in Biological, Forensic and Materials Sciences, Cham, Springer International Publishing (2022)

27. N. B. Zorov, A. A. Gorbatenko, T. A. Labutin, A. M. Popov. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 65, N 8 (2010) 642-657

28. L. C. Peruchi, L. C. Nunes, G. G. A. de Carvalho, M. B. B. Guerra, E. de Almeida, I. A. Rufini, D. Santos, F. J. Krug. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 100 (2014) 129-136

29. A. M. Popov, T. F. Akhmetzhanov, S. M. Zaytsev, A. N. Drozdova, I. A. Kalko, T. A. Labutin. J. Analyt. At. Spectrom., 37, N 10 (2022) 2144-2154

30. F. O. Leme, D. M. Silvestre, A. N. Nascimento, C. S. Nomura. J. Analyt. At. Spectrom., 33, N 8 (2018) 1322-1329

31. Определение массовой доли химических элементов в пробах животного и растительного происхождения рентгенофлуоресцентным методом на приборе СЕР-01: МВИ.МН 3272-2009, Минск, МГЭУ (2009)

32. Описание типа средств измерений № 44726-10: спектрометры энергий рентгеновского излучения СЕР-01, ВНИИФТРИ (2010), https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/355615

33. C. Aragon, J. A. Aguilera, F. Penalba. Appl. Spectrosc., 53, N 10 (1999) 1259-1267

34. Е. В. Смирнова, О. В. Зарубина. Стандартные образцы, № 3 (2014) 45-57

35. Количественный химический анализ почв. Методика измерений массовых долей металлов в осадках сточных вод, донных отложениях, образцах растительного происхождения спектральными методами. ПНД Ф 16.2.2:2.3.71-2011, Москва, ФБУ “ФЦАО” (2011)

36. Д. Кремерс, Л. Радзиемски. Лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия, Москва, Техносфера (2009)

37. K. Rawat, N. Sharma, V. K. Singh. X‐Ray Fluorescence in Biological Sciences, Wiley Online Books (2022) 1-20

38. R. van Grieken, A. Markowicz. Handbook of X-ray Spectrometry, New York and Basel, Marcel Dekker (2002)

39. Г. В. Павлинский. Основы физики рентгеновского излучения, Москва, Физматлит (2007)

40. А. В. Подкорытова, Т. И. Вишневская. Парафармацевтика. Фармацевтический бюл., № 2 (2003) 22-23

41. Е. В. Лысенко. Комплексная оценка химического состава экосистем малых озёр восточного Сихотэ-Алиня, дис. … канд. геогр. наук, Владивосток, ТИГ ДВО РАН (2018)

42. A. J. Muztar, S. J. Slinger, J. H. Burton. Canad. J. Plant Sci., 58, N 3 (1978) 851-862

43. А. П. Виноградов. Полное собрание трудов в 18 т. Т.1. Химический элементарный состав организмов моря, Москва, РАН (2020)

44. E. Tognoni, G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 65, N 1 (2010) 1-14

45. Z. Hu, D. Zhang, W. Wang, F. Chen, Y. Xu, J. Nie, Y. Chu, L. Guo. TrAC, Trends Anal. Chem., 152 (2022) 116618

46. J. A. Aguilera, C. Aragón, G. Cristoforetti, E. Tognoni. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 64, N 7 (2009) 685-689