medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2020-99-11-1288-1293medlit-1112Research ArticleМЕТОДЫ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙMETHODS OF HYGIENIC AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONSИонохроматографическое амперометрическое определение йодидов, нитритов и двухвалентного железа в водеIonic chromatographic determination of iodides, nitrites and bivalent iron in water with amperometric detectorАбрамовЕ. Г.AbramovEvgeny G.noemail@neicon.ruМалышеваАлла ГеоргиевнаMalyshevaAlla G.

Доктор биол. наук, профессор, вед. науч. сотр. лаб. эколого-гигиенической оценки и прогнозирования токсичности веществ ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» ФМБА России, 119992, Москва.

e-mail: AMalysheva@cspmz.ru

MD, Ph.D., DSci., Professor, Leading Researcher, Laboratory for Environmental and Hygienic Assessment and Prediction of Substance Toxicity, Center for strategic planning and management of biomedical health risks, Moscow, 119991, Russian Federation.

e-mail: AMalysheva@cspmz.ru

amalysheva@cspmz.ruФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентстваCentre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks of the Federal Medical Biological Agency202024122020991112881293Copyright © Абрамов Е.Г., Малышева А.Г., 20202020Абрамов Е.Г., Малышева А.Г.Abramov E.G., Malysheva A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/1112Введение

Введение. Большинство утверждённых в нашей стране ионохроматографических методик для оценки качества и химической безопасности воды на содержание нормируемых анионов и катионов разработаны с использованием кондуктометрии. Однако количественное определение в питьевой воде и других водных объектах микроконцентраций катионов и анионов на фоне макроконцентраций других компонентов из-за их мешающего влияния с кондуктометрическим детектированием не представляется возможным.

Материал и методы

Материал и методы. Использованы водопроводная вода СВАО г. Москвы, ионный хроматограф «Стайер» с амперометрическим и кондуктометрическим детекторами и разделяющими колонками: при определении йодида - Phenomenex Star-Ion A-300 100/4.6, нитрита - Shodex IC SI-52 4E 250/4,6, железа двухвалентного - Shodex IC YS-50 150/4,6.

Результаты

Результаты. Приведены хроматограммы водопроводной воды с разными содержаниями определяемых ионов с использованием ионохроматографического анализа с амперометрическим и кондуктометрическим детектированием. Показана невозможность определения целевых компонентов стандартным методом с кондуктометрическим детектированием. Содержание сопутствующих ионов (хлоридов, нитратов, сульфатов), превышающее концентрации нитрита и йодида в десятки тысяч раз, не мешало определению.

Заключение

Заключение. Предложено высокочувствительное ионохроматографическое амперометрическое определение прямым вводом обладающих восстановительными свойствами йодид- и нитрит-ионов и железа двухвалентного в воде и других водных объектах, позволяющее устранить мешающее влияние макроконцентраций сопутствующих компонентов.

Introduction

Introduction. The majority of ionic chromatographic methods approved in our country for assessing the quality and chemical safety of water for the content of controlled anions and cations are developed using conductometry. However, quantitative determination of micro concentrations of cations and anions in drinking water and other water bodies against the background of macro concentrations of other components due to their interfering influence by the method of conductometric ion-chromatographic analysis is not possible.

Material and methods

Material and methods. The tap water in Nothern East Administrative district of Moscow was used. The “Stayer” ion chromatograph with amperometric and conductometric detectors and separating columns was used. The column Phenomenex Star Ion A-300 100/4.6 was used for the determination of iodide. The column Shodex IC SI-52 4E 250/4, 6 was used for the determination of nitrite. The column Shodex IC YS-50 150/4.6 was used for the determination of bivalent iron.

Results

Results. Chromatograms of ion chromatographic analysis with amperometric and conductometric detections of tap water with different contents of target ions are presented. It is shown that it is impossible to determine the target components using the standard method with conductometric detection. The content of accompanying ions (chlorides, nitrates, and sulfates), exceeding the concentration of nitrite and iodide by tens of thousands of times, was not prevented by the determination.

Discussion

Discussion. The high efficiency of the proposed method for determining iodides, nitrites, and bivalent iron is provided due to their anode discharge in the electrochemical cell of the detector. Interfering components (chloride, nitrate, phosphate, and sulfate) neither participate in the anodic oxidation process and nor generate an electrical signal; that allows determining micro concentration of nitrite and iodide ions and bivalent iron in virtually any aqueous system containing an excess of chlorides, nitrates, sulfates.

Conclusion

Conclusion. Authors proposed a highly sensitive ion - chromatographic amperometric determination of iodide, nitrite ions and bivalent iron in water and other water bodies. It allows eliminating the interfering influence of macro concentrations of accompanying components. The determination is performed by direct insertion of the sample into the chromatographic system.

амперометрияхроматографияйодидынитритыжелезоводаamperometrychromatographyiodidesnitritesironwaterReferencesHailu S., Wubshet M., Woldie H., Tariku A. Iodide deficiency and associated factors among school children: a cross-sectional study in Ethiopia. Arch. Public Health. 2016; 74: 46. https://doi.org/10.1186/s13690-016-0158-4Hailu S., Wubshet M., Woldie H., Tariku A. Iodide deficiency and associated factors among school children: a cross-sectional study in Ethiopia. Arch. Public Health. 2016; 74: 46. https://doi.org/10.1186/s13690-016-0158-4Delange F. Iodine deficiency in Europe and its consequences: an update. Eur. J. Nucl. Med. Imaging. 2002; 29(Suppl. 2): S404-16. https://doi.org/10.1007/s00259-002-0812-7Delange F. Iodine deficiency in Europe and its consequences: an update. Eur. J. Nucl. Med. Imaging. 2002; 29(Suppl. 2): S404–16. https://doi.org/10.1007/s00259-002-0812-7Трошина Е.А., Платонова Н.М., Панфилова Е.А., Панфилов К.О. Аналитический обзор результатов мониторинга основных эпидемиологических характеристик йододефицитных заболеваний у населения Российской федерации за период 2009 - 2015 гг. Проблемы эндокринологии. 2018; 64(1): 21-37. https://doi.org/10.14341/probl201864121-37Troshina E.A., Platonova N.M., Panfilova E.A., Panfilov K.O. The analytical review of monitoring of the basic epidemiological characteristics of iodine deficiency disorders among the population of the Russian Federation for the period 2009-2015. Problemy endokrinologii. 2018; 64(1): 21–37. https://doi.org/10.14341/probl201864121-37 (in Russian)Титов Ю.В. Изучение метаболизма нитритов и нитратов, поступающих с питьевой водой и пищей в организм человека и лабораторных животных. (Великобритания). Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. 1990; (4): 753.Titov Yu.V. Study of the metabolism of nitrites and nitrates coming from drinking water and food in the human body and laboratory animals. (Britain). Ekologicheskaya bezopasnost’ v APK. Referativnyy zhurnal. 1990; (4): 753. (in Russian)Колотилина Н.К., Долгоносов А.М. Определение йодид-иона в минерализованной природной воде методом изократической ионной хроматографии с кондуктометрическим детектированием. Сорбционные и хроматографические процессы. 2009; 9(5): 610-5.Kolotilina N.K., Dolgonosov A.M. Determination of iodide in natural mineralized water by isocratic ion chromatography with conductivity detection. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2009; 9(5): 610–5. (in Russian)Юсенко Е.В., Полынцева Е.А. Определение нитрит- и нитрат- ионов в моче методом ионной хроматографии со спектрофотометрическим детектированием. Фундаментальные исследования. 2013; (6-2): 332-6.Yusenko E.V., Polyntseva E.A. Determination of nitrite and nitrate ions in urine by ion chromatography. Fundamental’nye issledovaniya. 2013; (6-2): 332–6. (in Russian)Каминская О.В., Захарова Э.А., Слепченко Г.Б. Совместное вольт-амперометрическое определение нитритов и нитратов в водах. Журнал аналитической химии. 2004; 59(11): 1206-12.Kaminskaya O.V., Zakharova E.A., Slepchenko G.B. Simultaneous voltammetric determination of nitrites and nitrates in waters. Zhurnal analiticheskoy khimii. 2004; 59(11): 1206–12. (in Russian)Дикунец М.А., Элефтёров А.И., Шпигун О.А. Определение нитрит-иона методом ионной хроматографии с каталитическим детектированием. Журнал аналитической химии. 2003; 58(7): 721.Dikunets M.A., Elefterov A.I., Shpigun O.A. Determination of the nitrite ion by ion chromatography with catalytic detection. Zhurnal analiticheskoy khimii. 2003; 58(7): 721. (in Russian)Дикунец М.А., Шпигун О.А., Элефтёров А.И. Каталитическое детектирование нитрит-иона в ионной хроматографии. Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2001; 42(6): 414-7.Dikunets M.A., Shpigun O.A., Elefterov A.I. Catalytic detection of nitrite-ion in ion chromatography. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 2: Khimiya. 2001; 42(6): 414–7. (in Russian)Schwedt G., Rossner B. Ion-chromatographic trace analysis of amperometrically detectable anions in water. Fresenius J. Anal. Chem. 1987; 327(5-6): 499-502Schwedt G., Rossner B. Ion-chromatographic trace analysis of amperometrically detectable anions in water. Fresenius J. Anal. Chem. 1987; 327(5-6): 499–502.Новопольцева В.М., Осипов А.К. Способ фотометрического определения железа (II) в растворах чистых солей и искусственных смесей. Патент РФ № 2349914C1; 2009.Novopol’tseva V.M., Osipov A.K. Method for photometric determination of iron (II) in solutions of pure salts and artificial mixtures. Patent RF № 2349914C1; 2009. (in Russian)Лосев В.Н., Дидух С.Л., Трофимчук А.К. Способ определения железа (II). Патент РФ № 2374639C1; 2009.Losev V.N., Didukh S.L., Trofimchuk A.K. Method for determining iron (II). Patent RF № 2374639C1; 2009. (in Russian)Титов В.Ю. Определение тиоцианата, йодида, нитратов и нитритов в биопробах с помощью электрокинетического капиллярного хроматографа. (Дания). Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. 2000; (2): 263.Titov V.Yu. Determination of thiocyanate, iodide, nitrates and nitrites in bioassays using an electrokinetic capillary chromatograph. (Denmark). Ekologicheskaya bezopasnost’ v APK. Referativnyy zhurnal. 2000; (2): 263. (in Russian)Вилль А., Пруст Р., Штейнбах А. Определение следовых концентраций бромат-ионов в воде. Аналитика. 2012; (4): 50-5.Wille A., Proost R., Steinbach A. Trace-level determination of bromate in water. Analytika. 2012; (4): 50–5.Takeda A., Tsukada Y., Shibata T., Hasegava H., Unno Y., Hisamatsu S., et al. Determination of iodide, iodate, and total iodine in natural water samples by HPLC with amperometric and spectrophotometric detection, and off-line UF Irradiation. Anal. Sci. 2016; 32(8): 839-45. https://doi.org/10.2116/analsci.32.839Takeda A., Tsukada Y., Shibata T., Hasegava H., Unno Y., Hisamatsu S., et al. Determination of iodide, iodate, and total iodine in natural water samples by HPLC with amperometric and spectrophotometric detection, and off-line UF Irradiation. Anal. Sci. 2016; 32(8): 839–45. https://doi.org/10.2116/analsci.32.839Вторушина Э.А. Определение хлора, брома и йода в водных объектах и образцах с органической матрицей методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с применением газовой генерации: Автореф. дисс. … канд. хим. наук. Новосибирск.; 2010Vtorushina E.A. Determination of chlorine, bromine and iodine in water bodies and samples with organic matrix by atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma using gas generation: Diss. Novosibirsk; 2010. (in Russian)Astolfi M.L., Marconi E., Protano C., Vitali M., Schiavi E., Mastromarino P., et al. Optimization and validation of a fast digestion method for the determination of major and trace elements in breast milk by ICP-MS. Anal. Chim. Acta. 2018; 1040: 49-62. https://doi.org/10.1016/j.aca.2018.07.037Astolfi M.L., Marconi E., Protano C., Vitali M., Schiavi E., Mastromarino P., et al. Optimization and validation of a fast digestion method for the determination of major and trace elements in breast milk by ICP-MS. Anal. Chim. Acta. 2018; 1040: 49–62. https://doi.org/10.1016/j.aca.2018.07.037Kopilevich V.A., Surovtsev I.V., Galimova V.M., Maksin V.I., Surovtsev I.V., Mank V.V. Determination of trace amounts of iodide-ions in water using pulse inverse chronopotentiometry. J. Water Chem. Technol. 2017; 39(5): 289-93. https://doi.org/10.3103/S1063455X1705006XKopilevich V.A., Surovtsev I.V., Galimova V.M., Maksin V.I., Surovtsev I.V., Mank V.V. Determination of trace amounts of iodide-ions in water using pulse inverse chronopotentiometry. J. Water Chem. Technol. 2017; 39(5): 289–93. https://doi.org/10.3103/S1063455X1705006XСергеев Г.М., Шляпунова Е.В. Редокс-экстракционно-фотометрическое определение иодид-ионов в минеральных водах. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007; 73(6): 15-8Sergeev G.M., Shlyapunova E.V. Redox-extraction-photometric determination of iodide ions in mineral water. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2007; 73(6): 15–8. (in Russian)Ugo P., Moretto L.M., Silvestrini M., Pereira F.C. Nanoelectrode ensembles for the direct voltammetric determination of trace iodide in water. Int. J. Environ. Anal. Chem. 2010; 90(9): 747-59Ugo P., Moretto L.M., Silvestrini M., Pereira F.C. Nanoelectrode ensembles for the direct voltammetric determination of trace iodide in water. Int. J. Environ. Anal. Chem. 2010; 90(9): 747–59.Никольский Б.П., ред. Справочник химика в 6 томах. Том 3. М.-Ленинград; 1964Nikol’skiy B.P., ed. Handbook of the chemist in 6 volumes. Volume 3 [Spravochnik khimika v 6 tomakh. Tom 3]. Moscow-Leningrad; 1964. (in Russian)Richardson S.D., Thruston A.D., Caughran T.V., Chen P.N., Collette T.M., Schenck K.M., et al. Identification of new drinking water disinfection by - products from ozone, chlorine dioxide, chloramines, and chlorine. Water Air Soil Pollut. 2000; 123(1-4): 95-102. https://doi.org/10.1023/A:1005265509813Richardson S.D., Thruston A.D., Caughran T.V., Chen P.N., Collette T.M., Schenck K.M., et al. Identification of new drinking water disinfection by – products from ozone, chlorine dioxide, chloramines, and chlorine. Water Air Soil Pollut. 2000; 123(1-4): 95–102. https://doi.org/10.1023/A:1005265509813Умбаров И.А., Тураев Х.Х., Аликулов Р.В., Чориев О.Э., Эшмуродов Х.Э. Кинетика окисления йодид-ионов в присутствии различных окислителей из подземных солёных вод. Universum: технические науки. 2018; (3): 41-4Umbarov I.A., Turaev Kh.Kh., Alikulov R.V., Choriev O.E., Eshmurodov Kh.E. Kinetics of iodide ions oxidation in the presence of different oxidants from underground salty water. Universum: tekhnicheskie nauki. 2018; (3): 41–4. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.