Методы определения химических элементов зависят от количества элемента в пробе и его аналитических свойств.
Одной из важнейших частей работы то определению зольного состава биологических материалов является подготовка пробы к анализу. Собранный для химических анализов материал должен быть тщательно очищен от примесей. Кишечники беспозвоночных должны быть очищены от содержимого. Это достигается или выдерживанием животных без пищи во влажной ткани в течение двух суток или, по методу Буше, проталкиванием капроновой лески с оплавленным концом через пищевод (дождевые черви, личинки щелкунов). Вскрывать животных не рекомендуется, так как с жидкостями тела теряются и химические элементы. Кивсяков и мокриц нужно выдержать сутки без пищи. Высушивание проводится в почвенных стаканчиках или в пакетах из оберточной бумаги в сушильном шкафу при температуре 105°С до постоянного веса. Насекомых, мокриц, кивсяков перед этим замаривают эфиром, а дождевых червей и личинок типулид подсушивают в бюксах с сухой фильтровальной бумагой, а затем переносят в почвенные стаканчики.
При подготовке проб к определению микроэлементов материал собирается и сушится в пакетах из пергамента, кальки или в пластмассовых стаканчиках, так как другие материалы загрязняют подготавливаемые пробы (Зырин и др., 1971). Фиксированные материалы использовать не следует. Высушивание и озоление лучше проводить сразу после сбора животных и определения их видовой принадлежности. Пробы можно сушить и при температуре 50°С, но это удлиняет время сушки. При 105°С постоянный вес пробы величиной 200 мг живого веса достигается примерно через 6 часов. Не следует применять температуру выше 105°С. Перед взвешиванием пробы охлаждают в эксикаторе, на дно которого ставят бюкс с хлористым кальцием или гранулированной щелочью.
Для определения макроэлементов достаточны навески 50— 100 мг сухого веса, для имаго насекомых в 2—3 раза больше. Озоление проб ведется сухим или мокрым способом. Сухое озоление в муфельной печи ведется при температуре не выше 450°С (Стриганова, см. статью в наст, сб.) до получения светлой золы в фарфоровых или платиновых тиглях. Однако в фарфоровых тиглях при долгом, использовании происходит приплавление частиц золы к глазури, в результате чего тигль, становится непригодным для использования.
Мокрое озоление ведется в смеси концентрированных кислот (азотной и серной) или в серной концентрированной кислоте. При определении фосфора нередко пользуются мокрым озолением в кипящей (203° С) 70%-ной хлорной кислоте, которая гидролизует органические соединения. Однако при мокром озолении опасно загрязнение проб примесями в реактивах. Пожалуй, лучшим является озоление по методу Г. Я. Ринькиса. Пробу обугливают в течение 15—20 мин. в муфельной печи или па мощной электроплитке при температуре 400° до прекращения выделения дыма. Затем тигль помещают на мощной электроплитке, накаленной докрасна, и накрывают либо выпарительной чашкой с отверстием посередине, либо крышкой с боковым вырезом (вместо крышки можно использовать кусочек асбеста, предварительно прокаленный). Через отверстие в тигль опускают перегонную трубку от колбы, наполненной (не более половины) смесью азотной и серной (для связывания воды) кон-центрированных кислот в отношении 2 : 1. В колбу опускают запаянные с одного конца стеклянные капилляры длиной 20—30 мм. При кипении выделяются бурые пары азотной кислоты, которыми и озоляется до конца проба. При температуре плитки 400° озоление происходит за 5—7 мин., при более низкой температуре время озоления удлиняется. Пропускание паров кислоты прекращают при исчезновении частичек угля, зола белая, фиолетовая или розовая от присутствия большого количества марганца. Озоление. ведется в вытяжном шкафу, в перегонной колбе используется трубка со шлифом. Резиновая пробка очень быстро разъедается кислотами, но так как озоление ведется парами кислоты, то проба не загрязняется. При этом способе при наличии достаточного количества тиглей, одной муфельной печи и двух мощных электроплиток можно озолять до 90 проб в день, тогда как при сухом озолении в одной муфельной печи за сутки озоляется не более 30 проб.
Золу растворяют в 2—3 мл концентрированной соляной или азотной кислоты, причем соляная кислота предпочтительнее в связи с летучестью. Раствор переносят в мерную колбу на 50 или 100 мл и разбавляют дистиллированной водой до метки.
Этот раствор можно использовать для определения натрия и калия методом фотометрии в пламени. Чувствительность метода 0,5 мг/л. При определении калия в половину исследуемого раствора добавляют 2 мл 10%-нового раствора хлористого натрия, на каждые 25 мл раствора. Раствор помещают в мерную колбу вдвое большего объема и доводят дистиллированной водой до метки. Это делается для усиления интенсивности излучения калия. Вторую половину исходного раствора используют для определения натрия.
Методы определения микроэлементов требуют аналитической базы. Требования к посуде и химическим реактивам для анализа тех или иных элементов можно найти в указанных ранее руководствах. Общим руководством по ведению аналитических работ является книга П. И. Воскресенского (последнее издание 1973 г.), а по приготовлению растворов Для химических анализов — П. П. Коростелева (1964). Железо, медь, молибден, цинк, марганец определяются фотоколориметрическим способом. Указанные элементы можно определять и полярографически. Этим же методом определяются никель и кобальт (Лебедев, Усович, 1969).
Если названные методы не требуют громоздкого и дорогого оборудования, то оно необходимо для определения, например, редких щелочных и щелочно-земельных металлов — лития, цезия, рубидия, стронция, бария. Щелочные и щелочно-земельные элементы определяются методом пламенной фотометрии, при наличии сложных оптических систем и использовании высокой температуры (Полуэктов, 1967). Многие элементы хорошо определяются спектрографически (Зырин и др., 1971; Боровик-Романова и др., 1973). Однако спектральный метод требует разработки методики определения химических элементов в животных, так как одной из важнейших деталей определения элементов на спектрографе является правильный состав эталонов, которые для животных проб не разработаны. С точки зрения загрязнения среды особый интерес представляют селен, бериллий,
кадмий, мышьяк, свинец, ртуть. Селен можно определить колориметрически (Лебедев, Усович, 1969); кадмий, свинец и ртуть колориметрически с дитизоном (Ковальский, Гололобов, 1969;. Сендел, 1964); мышьяк спектрофотометрически (Тельг, 1973). Определение таких важных и интересных микроэлементов, как ванадий и титан, лучше вести спектрографическим методом, хотя разработаны и колориметрические.