Химико-токсикологический анализ при отравлении мышьяком

Отравления мышьяком могут быть случайными, умышленными (по­пытка самоубийства или покушение на убийство), производственны­ми, ятрогенными или в результате поступления мышьяка из окружаю­щей среды. В последнем случае его источником обычно являются поч­ва, вода либо пищевые продукты, при этом из неорганических веществ преобладают соединения пятивалентного мышьяка.

В последние 20 лет примеси мышьяка в питьевой воде стали ведущей причиной массовых хронических отравлений этим веществом. Недавно Агентство по охра­не окружающей среды снизило максимальную допустимую кон­центрацию мышьяка в питьевой воде до 0,01 мг/л. Основанием для этого послужили данные статистического моделирования, согласно которым при концентрации мышьяка 0,05 мг/л, ранее считавшейся до­пустимой, повышается риск рака легких и мочевого пузыря.

Патофизиология

Главной мишенью трехвалентного мышьяка является пируватдегидрогеназный комплекс. В результате его ингибирования снижается обра­зование ацетил-КоА, что приводит к замедлению реакций цикла Креб­са и синтеза АТФ. Яд блокирует также рециркуляцию липоевой кислоты в цикле Кребса. Кроме того, он ингибирует ацетил-КоА-ацетилтрансферазу, которая катализирует последнюю стадию окисления жирных кислот, что еще сильнее снижает образование АТФ. Трехва­лентный мышьяк подавляет также активность глутатионсинтазы, Г-6-ФД (необходимой для синтеза НАДФН) и глутатионредуктазы.

Мышьяк блокирует калиевые каналы задержанного выпрямления, обеспечивающие реполяризацию кардиомиоцитов. Это приво­дит к желудочковым аритмиям, в том числе пируэтной тахикардии. Снижение транспорта глюкозы и подавление глюконеогенеза могут привести к истощению запасов гликогена и гипогликемии.

Токсичность пятивалентного мышьяка может быть отчасти связана с его восстановлением до трехвалентного состояния. Кроме того, он может нарушать окислительное фосфорилирование, замещая в ходе гликолиза неорганический фосфат. При длительном контакте с мышь­яком возрастает риск сердечно-сосудистых заболеваний, портального фиброза печени и злокачественных новообразований.

Симптомы отравления мышьяком

Симптомы отравления зависят от конкретного соединения, попавшего в организм, его количества, а также от того, острое это отравление или хроническое. При высоких дозах высокотоксичных соединений (на­пример, мышьяковистого ангидрида) быстро развиваются симптомы острого отравления, а при длительном поступлении с питьевой водой малых доз мышьяка медленно развивается иная клиническая картина. Симптомы подострого отравления мышьяком могут развиться как у выживших после острого отравления, так и при длительном поступлении яда из окружающей среды.

Острое отравление

Самые ранние симптомы острого отравления мышьяком при приеме внутрь — признаки поражения ЖКТ (тошнота, рвота, боли в животе, понос). Они появляются в первые же минуты, самое большее — не­сколько часов спустя. Понос при отравлении мышьяком тяжелый, почти как при холере, стул мо­жет иметь вид рисового отвара. К поражению разных органов могут привести как гиповолемия, так и прямое действие мышьяка. Сердеч­но-сосудистые нарушения варьируют от синусовой тахикардии и орто­статической гипотонии до шока. Возможна острая энцефалопатия, прогрессирующая на протяжении нескольких суток и проявляющаяся спутанностью сознания, комой и эпилептическими припадками. Ее причиной считают отек головного мозга и точечные кровоизлияния в мозг. Возможны синдром острого повреждения легких, РДСВ, дыха­тельная недостаточность, гепатит, гемолитическая анемия, ОПН, рабдомиолиз и смертельный исход. ОПН может быть следствием ишемии почек, вызванной артериальной гипотонией, осаждения миоглобина или гемоглобина в почечных канальцах, некроза коркового вещества или прямого действия мышьяка на почечные канальцы.

Подострое отравление

После острого отравления мышьяком на протяжении суток или недель могут со­храняться или появляться новые симптомы поражения ЦНС, ЖКТ, легких, сердечно-сосудистой системы, гематологические и дерматоло­гические нарушения. Возможно развитие стойкой энцефалопатии (го­ловная боль, оглушенность, спутанность сознания, нарушения памя­ти, изменения личности, раздражительность, галлюцинации, эпилеп­тические припадки). Сообщалось о поражениях отводящего нерва и двусторонней нейросенсорной тугоухости. Нейропатии обычно разви­ваются через 1—3 нед после острого отравления, но иногда и раньше. Среди возможных дерматологических проявлений — гнездная алопе­ция, герпетиформные высыпания на слизистой рта, диффузная пятни­стая зудящая сыпь и отрубевидное шелушение, не сопровождающееся зудом. Изредка наблюдаются месовские полоски — поперечные белые полосы на ногтях шириной 1—2 мм. При подостром отравлении неор­ганическими соединениями мышьяка возможны также нефропатия, утомляемость, снижение аппетита и похудание, пируэтная тахикардия и стойкие симптомы поражения ЖКТ.

Хроническое отравление мышьяком

Хроническое отравление малыми количествами неорганических со­единений мышьяка обычно вызвано контактом на производстве или попаданием из окружающей среды. Симптомы поражения ЖКТ (тош­нота, рвота, понос) встречаются реже, чем при остром отравлении. Длительное потребление яда с питьевой водой сопряжено с по­вышенным риском поражений кожи (в том числе злокачественных новообразований), артериальной гипертонии, сахарного диабета, по­ражений мелких артерий и различных злокачественных новообразо­ваний внутренних органов. Кожа очень чувствительна к токсическо­му действию мышьяка. Описаны гиперпигментация, гиперкератоз, плоскоклеточный и базальноклеточный рак, болезнь Боуэна. Соглас­но популяционным исследованиям, мышьяк при хроническом воз­действии повышает частоту сахарного диабета, рестриктивных дыха­тельных нарушений и поражений сосудов. В частности, выявлена связь между длительным воздействием яда и обнаруженным на Тайване поражением артерий ног, сопровождающимся нарастающей ишемией тканей вплоть до гангрены стоп. Среди наиболее распро­страненных неврологических симптомов — энцефалопатия и нейро­патии.

Диагностика отравления мышьяком

Способ измерения концентрации мышьяка в организме, время взятия проб и интерпретация результатов зависят от характера отравления (острое, подострое, хроническое, отдаленные последствия) и клиниче­ской картины. На результаты анализа могут влиять такие факторы, как накопление органических соединений мышьяка (например, диметиларсенита и арсенобетаина) при ХПН или их поступление с пищей. В срочных случаях перед тем, как начать лечение комплексобразующими средствами, определяют концентрацию мышьяка в разовой пор­ции мочи. Высокая концентрация при типичных анамнезе и клиниче­ской картине подтверждает диагноз, но низкая концентрация еще не исключает отравления. Так как скорость выведения мышьяка с мочой непостоянна, диагноз считается окончательно установленным при его концентрации в суточной моче > 50 мкг/л или > 100 мкг/г креатинина.

Если концентрация мышьяка в моче лишь слегка повышена, нужно учитывать данные анамнеза и клиническую картину, так как известно, что употребление в пищу морепродуктов может кратковременно повы­сить концентрацию мышьяка в моче до 1700 мкг/л. Если источником яда могли быть морепродукты, выясняют, какое именно соеди­нение содержится в моче. Если это невозможно, измерение повторяют после того, как пострадавший в течение недели воздерживается от употребления в пищу рыбы, моллюсков и водорослей.

Некоторые лабораторные показатели важны в диагностике как хро­нического, так и подострого отравления, в последнем случае они могут измениться через несколько дней или недель после острого отравле­ния мышьяком. К ним относятся клинический анализ крови, активность печеноч­ных ферментов, показатели функции почек, общий анализ мочи, кон­центрация мышьяка в суточной моче. Возможны нормоцитарная, нормохромная или мегалобластная анемия, лейкоцитоз с последующей лейкопенией (число нейтрофилов при этом снижается в большей сте­пени, чем число лимфоцитов), относительная эозинофилия, тромбоцитопения, быстрое падение уровня гемоглобина (признак гемолиза или желудочно-кишечного кровотечения), базофильная зернистость эритроцитов. Сывороточные концентрации креатинина и билирубина и активность аминотрансфераз могут повыситься, а концентрация гаптоглобина — снизиться. Возможны протеинурия, гематурия и пиурия. После прекращения контакта с мышьяком его экскреция с мочой со временем постепенно снижается, но небольшие количества мышьяка могут выводиться даже несколько месяцев спустя.

Рентгенография живота, проведенная вскоре после попадания яда внутрь, может выявить в ЖКТ рентгеноконтрастный мате­риал. Чувствительность и специфичность этого метода неизвестны, поэтому отрицательный результат не исключает отравления. На ЭКГ отмечается уплощение зубца Т, желудочковая экстрасистолия, неустойчивая мономорфная желудочковая тахикардия и пируэтная тахикардия. Для диагностики аксонопатии, в том числе бессим­птомной, исследуют скорость распространения возбуждения по нер­вам.

Лечение отравления мышьяком

Острое отравление мышьяком опасно для жизни и требует активного лечения, при необходимости в БИТ. При этом важно помнить о неко­торых особенностях. Во-первых, необходимо пристально наблюдать за водным балансом, поскольку возможен отек головного мозга и легких. Во-вторых, следует избегать препаратов, удлиняющих интервал QT, например антиаритмических средств классов 1а, 1с. По этой же причине важно поддерживать нормальные сывороточные концентра­ции калия, магния и кальция. В-третьих, необходимо обеспечивать нормальные уровень глюкозы плазмы и запасы гликогена.

In vitro мышьяк плохо связывается активированным углем, но in vivo активированный уголь оказывается достаточно эффективным. Если в ЖКТ обнаруживается рентгеноконтрастный материал, показано про­мывание кишечника. С кожи яд легко удаляется мылом, водой и мочалкой.

Показания к терапии комплексобразующими средствами и сроки ее начала зависят от состояния пострадавшего и концентрации яда в организме. Если состояние тяжелое, а диагноз острого отравления мышьяком точно установлен или достаточно вероятен, лечение начи­нают, не дожидаясь результатов анализа. При подостром и хрониче­ском отравлении мышьяком можно дождаться данных экспресс-анализа и лишь затем начинать лечение, но только если состояние пострадавшего не ухудшается. В США применяют димеркапрол и сукцимер. Их дозы, способ применения и побочные эффекты рассмотрены в гл. А23 и А24. При остром отравлении мышьяком вначале назначают димеркапрол. Он вводится парентерально, поэтому моторика ЖКТ на него не влияет. Однако у димеркапрола узкий терапевтический диапазон, в связи с чем после удаления мышьяка из ЖКТ и стабилизации гемодинамики обычно пе­реходят на сукцимер. Пеницилламин не применяется, так как он плохо связывает мышьяк и не противодействует его токсическому эффекту.

Гемодиализ

При гемодиализе (вне зависимости оттого, вводится ли димеркапрол) мышьяк удаляется в незначительных количествах, поэтому больным с нормальной функцией почек гемодиализ не показан. У пострадавших с почечной недостаточностью клиренс мышьяка при гемодиализе со­ставляет 76—87,5 мл/мин. В одном исследовании при сеансе гемодиа­лиза длительностью 4 ч из организма было выведено около 3—5 мг мышьяка, что несущественно по сравнению с его экскрецией нормально функционирующими почками.

1.Главным требованием к ХТА является быстрое получение результа­тов. Объектами ХТА являются кровь, спинномозговая жидкость, моча, рвотные массы, промывные воды желудка, а также связанные с отрав­лением вещественные доказательства: лекарственные препараты, рас­тительные объекты (например, маковая соломка), органические рас­творители, средства бытовой химии, остатки пищи, неизвестные жидкости и др.
В некоторых перечисленных объектах возможно низкое содержание яда. Содержание некоторых сильнодействующих лекарственных средств в организме пострадавшего может быть ниже предела обнаружения. Для их опреде­ления требуются специальные методы выделения (изолирования) и вы­сокочувствительные физико-химические экспресс-методы анализа. Современные методы ХТА являются объективной основой правильного клинического диагноза, позволяют контролировать выведение токсич­ных веществ из организма в процессе детоксикации (мониторирование лечения).

2. Надежность получаемых результатов зависит от момента взятия био­пробы. Для токсикантов разной химической природы существует опре­деленный временной интервал между отравлением и отбором пробы, что связано с механизмами поступления, распределения, а также пери­одом полувыведения токсиканта.
Кроме того, при проведении ХТА следует принимать во внимание:
• характер отравления (острое или хроническое);
• количество принятого яда и массу тела (доза на единицу массы);
• биодоступностьтоксиканта и его связывание с белками;
• синергизм/антагонизм действия с другими химическими вещест­вами;
• пол пострадавшего;
• состояние здоровья (сопутствующие заболевания). Пренебрежение любым из перечисленных факторов может стать причиной ошибки анализа и привести к ложноотрицателыюму или ложноположительному результату.

3.^ При острых отравлениях чаще всего проводят ХТА на следующие группы токсикантов или их отдельные представители.
• Лекарственные препараты психотропного действия: барбитураты, бензодиазепины, феноти-аншы, лепонекс, противосудорожные и другие трициклические антидепрессанты, наркоти­ческие аналгетики (опиаты и опиоиды).
• Лекарственные препараты и другие вещества кардиотоксичного действия: адреноблокаторы. антагонисты кальциевых каналов, сердечные гликозиды.антиаритмические препараты, клофелин.
• Лекарственные препараты и другие вещества судорожного действия: тубазид, трицикличес­кие антидепрессанты.
• Лекарственные препараты и другие вещества антихолинергического (холинолитического) действия: антигистаминные.противопаркинсонические. алкалоиды белладонны.
• Алкоголь и суррогаты алкоголя, другие спирты: метиловый, этиленгликоль.изопропило-вый.
• Органические растворители: дихлорэтан, четыреххлористый углерод, трихлорэтилен. бензол.
• Прижигающие жидкости: кислоты, щелочи, окислители.
• Яды метгемоглобинобразуюшего действия: анилин, нитраты, нитриты.
• Соединения металлов (меди, ртути, железа, свинца и др.), мышьяка и селена.
• Ядовитые грибы.
• Оксид углерода (II).другие газы, включая токсичные дымы.
• Газы раздражающего, прижигающего, удушающего действия: хлор, аммиак, оксиды азота и серы, сероводород.
• Антихолинестеразные яды: фосфорорганические инсектициды, карбаматы. пиретроиды. физостигмин.
• Токсины (яды животного и растительного происхождения).
• Наркотики.

4.В тех случаях, когда клинические проявления на ранних стадиях развития интоксикации не позволяют установить причину отравления, проводят качественные и количественные иссле­дования в возможно короткие сроки (максимум в течение 1—2 ч после поступления больного в стационар). Успех проведения ХТА при диагностике острых отравлений и, в конечном счете, успех лечения в значительной степени зависят от качества и скорости обмена информацией между клиницистом и химиком. Объем и глубина проведения ХТА в большинстве случаев определяется потребностями клиницистов. Подробное изучение клинической картины отрав­ления, характерных симптомов отравления отдельными ядами является одним из основных условий адекватного выбора методов ХТА. Поэтому химик-токсиколог должен знать главные симптомы острых отравлений различными токсикантами.

1.Жанпейс У. А., Озекбаева Н.А., Даркембаева Р.Д. Русский язык: Учебник для студентов I курса медицинских вузов (бакалавриат). – М.: Литтерра, 2015. – 272 с.

2.Абжанова Т.А., Абжанов Р.С. Культура деловой коммуникации. – Алматы: Экономика, 2011.

4. Байзолданов Т. Токсикологическая химия ядовитых веществ, изолируемых методом
экстракции. – Алматы, 2002.
5.Вергейчик Т.Х. Токсикологическая химия. –М.:МЕДпресс-информ, 2009.

4.Озекбаева Н. А. Научный стиль речи. Учебное пособие для студентов казахского отделения медицинских вузов (бакалавриат). - Алматы, 2015. – 220 с.

6. Цой А.А. Контекстно-интегративная технология обучения русскому языку как неродному в вузе. Монография. – Алматы: 2012. – 240 с.

1.В чем отличие учебно-профессиональных диалогов от других видов диалогов? 2.Каковы коммуникативные цели следующих функциональных типов диалогов: диалога-сообщения информации, диалога-запроса информации, диалога-побуждения, диалога-расспроса?

3.Каких коммуникативных умений требуют все четыре функциональных типа диалога в совокупности?

4. Какой тип диалога используется, чтобы спросить о наличии лекарственных средств, препаратов и т.д.
5. По-вашему мнению, какой тип профессионального диалога уместен, чтобы предоставить достоверную информацию об имеющихся лекарственных препаратах, средствах; дать рекомендацию и др.?
6.Административная работа, должностные и общественные обязанности сотрудников аптеки, фармацевтической компании (Заведующий аптекой (администрация фармкомпании) – персонал аптеки, коллектив) требуют использования какого типа профессионального диалога?
7. Как вы считаете, в процесс спора, обсуждения, дискуссии, диспута на актуальные проблемы в профессиональной деятельности специалистами в области медицины используются какие типы профессиональных диалогов?

8. Как называется реплика, открывающая диалогическое единство, определяющаясодержание и форму следующего за ним высказывания?

9. Какова функция реплики-стимула?

10. Что представляет собой ответная реплика - реплика-реакция? Какие типы диалогов определяются по характеру реакций?

Применение и токсичность соединений мышьяка. Соединения мышьяка относятся к числу веществ, проявляющих сильное токсическое действие на организм людей и животных. Отмечены случаи отравлений ангидридом мышьяковистой кислоты, арсе-нитами, арсенатами, хлоридом мышьяка (III), мышьяковистым водородом, органическими препаратами мышьяка и др.

Ангидрид мышьяковистой кислоты применяется в медицине, в сельском хозяйстве (как инсектицид), в стекольной и кожевенной промышленностях. Арсениты и арсенаты некоторых металлов применяются в качестве ядохимикатов. Сюда относится парижская (швейнфуртская) зелень (см. гл. VI, § 18). Определенное токсикологическое значение имеют органические соединения мышьяка, применяемые в медицине (новарсенол, осарсол и др.). Известны случаи отравлений мышьяковистым водородом. Очень токсичными являются боевые отравляющие вещества (люизит, адамсит и др.), содержащие мышьяк. Соединения пятивалентного мышьяка в организме превращаются в более токсичные соединения трехвалентного мышьяка. Определенное количество мышьяка содержится в тканях организма как составная их часть (см. табл. 7).

Водорастворимые соединения мышьяка хорошо всасываются из пищевого канала. Пыль, содержащая ангидрид мышьяковистой кислоты, мышьяксодержащие ядохимикаты, попадая в организм через дыхательные пути, действует на ферменты, содержащие сульфгидрильные группы. Это приводит к торможению обменных процессов в организме. В ряде случаев под влиянием соединений мышьяка наступает паралич капилляров. Некоторые соединения мышьяка оказывают некротизирующее действие. Это свойство ангидрида мышьяковистой кислоты используется в зубоврачебной практике. Поступивший в организм мышьяковистый водород проникает преимущественно в эритроциты, в результате чего наступает их гемолиз. Это приводит к закупорке почечных канальцев, возникновению желтухи и т. д. Мышьяк способен кумулироваться в организме.

При остром отравлении соединениями мышьяка они накапливаются в основном в паренхиматозных органах, а при хронических отравлениях — в костях и ороговевших тканях (покровы кожи, ногти, волосы и др.).

Мышьяк выводится из организма через почки с мочой, кишки и через некоторые железы. Выделение мышьяка из организма происходит медленно, чем и обусловлена возможность его кумуляции. В экскрементах мышьяк еще можно обнаружить через несколько недель, а в трупном м-ле — и через несколько лет после смерти.

Исследование минерализатоз на наличие соединений мышьяка

Применяемые в хим.-токс. анализе методы обнаружения мышьяка основаны на переведении его в мышьяковистый водород и на последующем определении мышьяковистого водорода при помощи реакции Зангер — Блека, реакции с раствором диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине и реакции Марша. При всех этих реакциях из соединений мышьяка выделяется летучий и очень ядовитый мышьяковистый водород. Поэтому при выполнении всех перечисленных выше реакций на мышьяк требуется предосторожность.

Две первые реакции являются предварительными. При их отрицательном результате дальнейшее исследование минерализата на наличие мышьяка не производится. При положительном результате указанных реакций на мышьяк дополнительно выполняют реакцию Марша.

Реакция Зангер — Блека основана на восстановлении соединений мышьяка до мышьяковистого водорода, который затем на фильтровальной бумаге реагирует с хлоридом или бромидом ртути (II). Реакция выполняется в специальном приборе (рис. 6).

Восстановление соединений мышьяка производится водородом в момент его выделения, который получают при взаимодействии металлического цинка с серной кислотой:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + 2H

Металлический цинк и серная кислота, применяемые для получения водорода, не должны содержать мышьяка. Реакция между металлическим цинком и серной кислотой протекает медленно.

Водород, образовавшийся при взаимодействии серной кислоты и цинка, восстанавливает соединения мышьяка до AsH3:

AsO2 - + 7H → AsH3 + 2H2O

AsO3 3- + 9H → AsH3 + 3H2O

AsO4 3- + 11H → AsH3 + 4H2O

Скорость восстановления соединений трех-и пятивалентного мышьяка (арсенитов и арсена-тов) водородом неодинаковая. Арсениты восстанавливаются водородом легче, чем арсенаты. Поэтому вначале производят восстановление арсенатов в арсениты водородом в присутствии солей железа (II) или олова (II), затем арсениты восстанавливаются водородом с образованием мышьяковистого водорода:

AsO4 3- + Sn2+ + 4H+ → AsO2 - + Sn4+ + 2H2O

AsO2 - + 7H → AsH3 + 2H2O

Образовавшийся мышьяковистый водород реагирует с хлоридом или бромидом ртути (II), которыми пропитана фильтровальная бумага. При реакции образуется ряд окрашенных соединений, которые располагаются на бумаге в виде желтых или коричневых пятен.

AsH3 + HgCl2 → AsH2(HgCl) + HCl

AsH3 + 2HgCl2 → AsH(HgCl)2 + 2HCl

AsH3 + 3HgCl2 → As(HgCl)3 + 3HCl

После обработки бумаги слабым раствором иодида калия вся бумага (кроме пятна, содержащего указанные соединения мышьяка) приобретает красноватую окраску, обусловленную переходом хлорида или бромида ртути в иодид этого металла:

HgCl2 + 2KI → HgI2 + 2 KCl

При дальнейшей обработке бумаги концентрированным раствором иодида калия бумага обесцвечивается (образуется K2[HgI4]), а пятно, содержащее соединения мышьяка AsH2(HgCl), AsH(HgCl)2, As(HgCl) 3, остается желтым или коричневым.

Реакции Зангер-Блека мешает сероводород, который может образоваться при взаимодействии водорода с серной кислотой: H2SO4 + 8Н → H2S + 4Н2О.

Реакции Зангер-Блека также мешают соединения, ионы которых восстанавливаются водородом.

Сереводород, выделившийся при взаимодействии водорода с серной кислотой, на фильтровальной бумаге реагирует с хлоридом или бромидом ртути (II). В результате этой реакции образуется черного цвета сульфид ртути, который маскирует окраску пятен, содержащих соединения мышьяка. Для связывания сероводорода применяют вату, пропитанную раствором ацетата свинца:

H2S + Pb(CH3COO)2 →PbS + 2СН3СООН

Приготовление бумаги, пропитанной раствором хлорида или бромида ртути (III) (см. Приложение 1, реактив 7).

Приготовление ваты, пропитанной раствором ацетата свинца (см. Приложение 1, реактив 8).

Реакция с раствором диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине. При выполнений этой реакции находящиеся в минерализате соединения мышьяка восстанавливают до мышьяковистого водорода, который собирают в пробирку (приемник), содержащую свежеприготовленный раствор диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине. Раствор диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине не должен содержать влаги. При наличии мышьяка в минерализате раствор диэтилдитиокарбамата серебра приобретает устойчивую красно-фиолетовую окраску. Химизм этой реакции не выяснен.

Обнаружению мышьяка при помощи этой реакции мешают соединения сурьмы, которые тоже реагируют с указанным реактивом и дают оранжево-красную окраску. Сурьма дает эту реакцию тогда, когда содержание ее в 100 г биол. м-ла составляет 0,5 мг и выше.

Восстановление соединений мышьяка при этой реакции происходит под влиянием водорода, условия получения которого подробно приведены при описании реакции Зангер — Блека. Реакцию соединений мышьяка с диэтилдитиокарбаматом серебра выполняют в специальном аппарате (см. рис. 7).

Предел обнаружения: 0,5 мкг мышьяка в 1 мл минерализата. Граница обнаружения: 0,01 мг мышьяка в 100 г биол. м-ла.

Приготовление раствора диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине (см. Приложение 1, реактив 15).

Реакция Марша основана на восстановлении соединений мышьяка водородом в момент его выделения и на последующем термическом разложении образовавшегося при этом мышьяковистого водорода:

AsO2 - + 7H → AsH3 + 2H2O

2AsH3 → 2As + 3H2

Реакция Марша является наиболее доказательной из всех реакций, рекомендованных для обнаружения мышьяка в различных объектах. Она не только позволяет обнаружить малые количества мышьяка, но и отличить его от сурьмы.

Реакцию Марша выполняют в специальном аппарате (рис. 8), который состоит из колбы 1, капельной воронки 2, хлор кальциевой трубки 3 и восстановительной трубки 4. Отверстие колбы аппарата Марша имеет пришлифованную поверхность и закрывается пришлифованной пробкой, в которую впаяны капельная воронка и отводная трубка. Восстановительная трубка аппарата Марша изготовляется из тугоплавкого стекла (диаметр 4 мм) или кварца. В нескольких местах этой трубки имеются сужения (диаметр 1,5 мм), а конец ее согнут почти под прямым углом и вытянут в острие. Между отводной и восстановительной трубками помещается хлоркальциевая трубка, заполненная безводным хлоридом кальция, предназначенным для осушивания газов, выходящих из колбы аппарата. Колбу, хлоркальциевую и восстановительную трубки соединяют друг с другом (стык в стык) при помощи кусочков резинового шланга. Собранный таким образом аппарат Марша должен быть герметичным.

Определение мышьяка с помощью реакции Марша выполняют в три этапа. Вначале проверяют реактивы на отсутствие в них мышьяка, затем определяют мышьяк в исследуемом растворе и, наконец, проверяют подлинность налета, образовавшегося в восстановительной трубке.

Через 20—25 мин после начала выделения водорода проверяют полноту вытеснения воздуха водородом из аппарата Марша. Для этого над выходным отверстием восстановительной трубки аппарата держат опрокинутую узкую пробирку. Через 4—5 мин эту пробирку закрывают пальцем и, не переворачивая ее, относят подальше от аппарата Марша. К отверстию пробирки подносят зажженную спичку для воспламенения водорода. Если водород полностью вытеснил воздух из пробирки, то при зажигании водорода не будет ощущаться даже незначительного взрыва (треска). Если воздух из аппарата вытеснен не полностью, через аппарат продолжают пропускать водород до вытеснения им воздуха. Полноту вытеснения воздуха водородом проверяют через каждые 4—5 мин.

2. Определение наличия мышьяка в реактивах. Для этой цели можно применить несколько способов.

Зажигают водород, выходящий из отверстия восстановительной трубки аппарата Марша. При наличии мышьяка в реактивах пламя приобретает синеватую окраску. Эту пробу можно производить только тогда, когда из аппарата Марша полностью вытеснен воздух водородом. При наличии хотя бы следов воздуха в аппарате во время зажигания газов, выходящих из трубки, может произойти взрыв .

Восстановительную трубку аппарата Марша перед одним из сужений обвертывают куском металлической сетки (для равномерного нагревания), а находящееся за сеткой сужение трубки обвертывают мокрым фитилем из марли. Один конец фитиля погружают в чашку с водой, а второй — в стакан для стекания жидкости. После этого расширенную часть трубки, обвернутую металлической сеткой, нагревают до слабого красного каления. Если в реактивах содержится мышьяк, то через некоторое время в охлажденной суженной части восстановительной трубки появляется темный налет с металлическим блеском (свободный мышьяк). Обычно проверку наличия металлического налета в трубке производят через час после начала нагревания восстановительной трубки.

Спустя 15—20 мин после начала взаимодействия цинка с серной кислотой проверяют полноту вытеснения воздуха из аппарата Марша водородом, как указано выше. После полного вытеснения воздуха из аппарата Марша в капельную воронку, в которой еще остался небольшой объем раствора серной кислоты, вносят 20 мл минерализата и 2 мл 10%-го раствора хлорида олова (II) в 50 %-м растворе серной кислоты. Содержимое капельной воронки в течение 30—40 мин небольшими порциями вливают в колбу аппарата Марша и равномерно нагревают расширенную часть восстановительной трубки (перед сужением). Одновременно с этим при помощи фитиля из марли охлаждают суженную часть восстановительной трубки, расположенную за местом нагревания. Через 20—30 мин после начала нагревания восстановительной трубки проверяют наличие мышьяка в исследуемой пробе минерализата. С этой целью проводят ряд наблюдений и опытов.

1. Проверяют наличие налета в восстановительной трубке аппарата Марша. Наличие налета, его внешний вид и место расположения в восстановительной трубке может указывать на наличие мышьяка в пробе.

2. Зажигают водород, выходящий из трубки аппарата Марша. При наличии мышьяка в микерализате пламя приобретает синеватую окраску. Зажигание водорода производят только после вытеснения им воздуха из аппарата. Если из аппарата не пол ностью вытеснен воздух, то может быть взрыв.

3. В указанное пламя вносят холодные фарфоровые крышки или фарфоровые пластинки. Если в минерализате содержатся соединения мышьяка, то на холодных фарфоровых крышках или пластинках отложится буро-сероватый налет.

4. Восстановительную трубку аппарат Марша осторожно поворачивают на 180°, а затем конец ее погружают в 5 %-й раствор нитрата серебра, слабо подщелоченный аммиаком. Если в выходящем из аппарата токе газов содержится мышьяковистый водород, то указанный раствор потемнеет в результате образования металлического серебра:

AsH3 + 3AgNO3 → AsAg3 + HNO3

AsAg3 + 3 AgNO3 → AsAg3 * 3 AgNO3

AsAg3 * 3AgNO3 + 3H2O → 6Ag + H3AsO3 + 3HNO3

Выделившаяся при этих реакциях азотная кислота связывается аммиаком.

В течение первых 20—30 мин с начала реакции в аппарате Марша результаты перечисленных опытов и наблюдений могут быть положительными только при наличии относительно больших количеств мышьяка в минерализате. При малых количествах мышьяка в минерализате за указанное время налет его в восстановительной трубке не образуется. В связи с этим исследование минерализата на наличие мышьяка в аппарате Марша продолжают в течение часа. Если в восстановительной трубке аппарата Марша образуется налет, то его подвергают дальнейшему исследованию на наличие мышьяка.

Исследование налета. Образование налета в восстановительной трубке является одним из важных доказательств наличия мышьяка в минерализате. Однако в восстановительной трубке могут давать налеты и другие вещества (сурьма, селен, сера, уголь).

Налеты мышьяка можно отличить от налетов других веществ по окраске и по расположению их в восстановительной трубке. Налет мышьяка имеет буровато-серую окраску с металлическим блеском, налет сурьмы — матово-черный, налет селена — серый, а налет серы — желтоватый или слегка бурый.

При несоблюдении условий разрушения биол. м-ла в минерализатах могут быть органические вещества, которые откладываются в восстановительной трубке в виде черного налета (уголь). Налет мышьяка откладывается в суженной части восстановительной трубки сразу же за местом ее нагревания, а налет сурьмы образуется по обе стороны от места нагревания восстановительной трубки. Это объясняется тем, что сурьмянистый водород (SbH 3 ) при нагревании разлагается легче, чем мышьяковистый водород. Кроме этого, сурьма менее летуча, чем мышьяк.

Для дальнейшего исследования налетов, образовавшихся в восстановительной трубке, ее отсоединяют от аппарата Марша и выполняют ряд опытов. Восстановительную трубку в области расположения налета нагревают. При этом происходит окисление отложившихся в трубке веществ. Налеты угля и серы исчезают из трубки, так как при их окислении образуются газообразные продукты (оксид серы (IV) или оксид углерода (IV). Налеты мышьяка и сурьмы окисляются и откладываются в виде оксидов в холодных местах восстановительной трубки. Оксид мышьяка имеет форму октаэдров, а оксид сурьмы аморфный. Образование кристаллов, имеющих форму октаэдров, является одним из важнейших доказательств наличия мышьяка в минерализате.

При пропускании сероводорода через восстановительную трубку, содержащую оксиды мышьяка или сурьмы, образуются сульфиды, отличающиеся друг от друга окраской. Сульфид мышьяка имеет желтую окраску, а сульфид сурьмы — красную или черную. При действии конц. соляной кислоты окраска сульфида мышьяка не изменяется, а сульфид сурьмы обесцвечивается:

Sb2S3 + 6HCl → 2 SbCl3 + 3H2S

Налеты мышьяка, которые образуются в восстановительной трубке, растворяются в свежеприготовленном растворе гипохлорита натрия:

2As + 5NaOCl + 3 H2O → 2H3AsO4 + 5NaCl

Налеты сурьмы не растворяются в гипохлорите натрия.

Отложившиеся в восстановительной трубке налеты мышьяка и сурьмы могут быть использованы для обнаружения этих веществ при помощи микрокристаллоскопических реакций. При обработке этих налетов несколькими каплями конц. азотной кислоты они растворяются с образованием мышьяковой и метасурьмяной кислот:

3As + 5HNO3 + 2H2O → 3H3AsO4 + 5NO

3Sb + 5HNO3 → 3HSbO3 + 5NO + H2O

Полученные растворы указанных кислот наносят на предметные стекла, а затем осторожно выпаривают досуха. На сухие остатки наносят по капле 5 н. раствора соляной кислоты и по кристаллику хлорида цезия. В присутствии сурьмы образуются бесцветные кристаллы в виде многогранников. Соединения мышьяка с этим реактивом не дают кристаллов. Если к указанному раствору прибавить кристаллик хлорида цезия и кристаллик иодида калия, то мышьяк дает красно-оранжевый осадок.