Evaluation of the reliability analyzing hair by arc atomic emission spectroscopy | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2018. № 12. DOI: 10.17223/24135542/12/3

Evaluation of the reliability analyzing hair by arc atomic emission spectroscopy

This paper focuses on the reliability of analyzing hair by arc atomic emission spectroscopy with multichannel analyzer emission spectra compared with the alternative procedure of determining chemical elements in biological fluids by mass spec-trometry with inductively coupled plasma. To monitor the possibility of matrix effects on conducting the spectral analysis of hair, the IR-spectroscopy and X-ray analysis were used. The anionic composition for hair ash residue was determined by IR-spectroscopy. The main absorption band lies within 1450-1410 cm-1 due to the sulfate ions SO32-, which also cause the absorption band of878 cm-1 and 712 cm-1. A small bending at 1114.3 cm-1, 679.8 cm-1 is due to SO4 2- ions. We can conclude that the dominant anions in the hair ash are CO3 2-> SO4 2-> PO4 3-. XRD showed that the rest of the hair ash is mainly represented by the two crystalline phases: CaSO4 (65%) and СаСО3 (29%), SiO2 (6%). The set of methods for determining the main components in the ash residues of hair allows to establish close to the true composition of the mineral part of the sample, that none of them separately provides complete and necessary information about the composition. Interlaboratory comparative tests were conducted by the following criteria: evaluating a preliminary result according to Q-criterion, evaluating equal accuracy of the samples obtained by the Fisher criterion, estimating the accuracy by comparing two average values of the Student's t-criterion. On the basis of the metrological evaluation, we conclude on the insignificance of the discrepancies in the results for the methods evaluated, which in turn allows us to draw a conclusion on the reliability of the laboratory tests carried out by arc spectroscopy. A new technique using arc AES analysis with MAES allows to determine rapidly the chemical composition of hairs with high accuracy. It also allows to compare the obtained data with reference values for different gender and age as well as to identify significant deviations. By means of hair elemental analysis, the authors found the hygienic indicators reflecting environmental and climatogeographic factors. In future, it is planned to perform this type of validation tests conducted by arc atomic emission spectroscopy in comparison with neutron activation analysis, atomic absorption, stripping voltammetry, and other methods. The in-field evaluation of the methods tested was implemented in the city of Kyzyl, Tyva Republic, and in the village of Parabel, Tomsk region. The survey results for the selected regions show a certain elemental imbalance among the residents of Kyzyl and Parabel. The authors determined the regional specificity of accumulating Ca, Mg, Al, Ba, Pb, Zn, and Sr for Kyzyl and Ba, Al, Ag, Fe, P, Mn, and Zn for Parabel.

Download file
Counter downloads: 186

Keywords

межлабораторные сличительные испытания (МСИ), токсичные элементы, волосы, экология, элементный статус, г. Кызыл, с. Парабель, interlaboratory tests (ILT), toxic elements, hair, ecology, element status, Kyzyl city, Parabel village

Authors

NameOrganizationE-mail
Otmakhov Vladimir I.Tomsk State Universityotmahov2004@mail.ru
Obuhova Anastasia V.Tomsk State Universitynastyuflka95@mail.ru
Ondar Saylyk A.Tomsk State Universitysailyna@mail.ru
Omelchenko Maria V.Tomsk State Universitymasha.omko@gmail.com
Rabtsevich Eugenia S.Tomsk State Universityevgenia882-a@mail.ru
Petrova Elena V.Tomsk State Universityelena1207@sibmail.com
Всего: 6

References

Скальный А.В., Скальная М.Г., Лакарова Е.В., Ломакин Ю.В., Шарипов К.О. Мето ды исследования элементного состава организма: теоретические и прикладные аспекты // Микроэлементы в медицине. 2012. № 13 (3). С. 14-18.
Отмахов В.И., Обухова А.В., Ондар С.А., Петрова Е.В. Определение элементного статуса человека с целью оценки экологической безопасности регионов // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2017. № 9. С. 50-59.
Нотова С.В., Киреева Г.Н., Жуковская Е.В., Грабеклис А.Р., Кияева Е.В., Скальный А.В., Дерягина Л.Е. Влияние антропогенных и геохимических факторов среды обитания на элементный статус детей Челябинской области // Экология человека. 2017. № 11. С. 23-28.
Скальный А.В., Березкина Е.С., Демидов В.А., Грабеклис А.Р., Скальная М.Г. Эколого-физиологическая оценка элементного статуса взрослого населения Республики Башкортостан // Гигиена и санитария. 2016. Т. 95, № 6. С. 533-538.
Кара-Сал И.Д. Оценка эколого-геохимического состояния территории города Кызы ла (Республика Тыва) : автореф. дис.. д-ра геогр. наук. Томск, 2012. 23 с.
О состоянии и охране окружающей среды Томской области в 2017 году : государ ственный доклад / гл. ред. Ю.В. Лунева; редкол.: Ю.В. Лунева, Н. А. Чатурова; сост. Н.А. Чатурова; Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Томской области, ОГБУ «Облкомприрода». Томск: Дельтаплан, 2018. 158 с.
Отмахов В.И., Петрова Е.В., Варламова Н.В. Структурно-методическая схема создания методик анализа оксидных материалов с применением метода атомно-эмиссионной спектроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74, № 8. С. 15-17.
Отмахов В.И. Методологические особенности создания методик атомно-эмиссионного анализа различных объектов // Аналитика и контроль. 2005. Т. 9, № 3. С. 245-249.
МУК 4.1.1482-03 Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой : методические указания. М. : Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрав России, 2003. 56 с.
Накамото К. ИК спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений /под ред. Ю.А. Пентина. М. : Мир, 1991. 536 с.
МУ ФР.1.31.2013.13831 Методика (метод) измерений массовой концентрации элементов в пробах волос методом атомно-эмиссионного анализа с дуговым возбуждением спектра : свидетельство об аттестации методики (метода) измерений № 08-47/380.01.00143-2013.2016.
Смагунова А.Н., Карпукова О.М. Методы математической статистики в аналитической химии. Ростов н/Д. : Феникс, 2012. 346 с.
Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М. : Оникс 21 век : Мир, 2004. 272 с.
Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. М. : Оникс 21 век : Мир, 2004. 216 с.
Агаджанян Н.А., Скальный А.В., Березкина Е.С., Демидов В.А., Грабеклис А.Р., Скальная М.Г. Референтные значения содержания химических элементов в волосах взрослых жителей Республики Татарстан // Экология человека. 2016. № 4. С. 38-44.
 Evaluation of the reliability analyzing hair by arc atomic emission spectroscopy | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2018. № 12. DOI: 10.17223/24135542/12/3

Evaluation of the reliability analyzing hair by arc atomic emission spectroscopy | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2018. № 12. DOI: 10.17223/24135542/12/3