Научная статья на тему 'ГАЗОАДСОРБЦИОННО-ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКИСИ АЗОТА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ'

ГАЗОАДСОРБЦИОННО-ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКИСИ АЗОТА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
7
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — М.Т. Дмитриев, О.И. Жегалин, Н.А. Китросский, В.И. Панчишный, Л.В. Альтман

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ГАЗОАДСОРБЦИОННО-ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКИСИ АЗОТА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ»

степени загрязненности (1, 2 и 3-го типов) и дозами внесенного вируса от 10 до 80 ООО БОЕ/л в каждой группе опытов. Степень эффективности работы фильтров устанавливали по отношению количества вирусов, определяемого в элюате, к средней внесенной дозе вируса в каждом эксперименте. Результаты этой серии опытов приведены в табл. 2. Анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы. По эффективности обнаружения фильтры мембранный и из материала ФПП-3/20-3 имеют несущественные различия, что свидетельствует об равноценности. Минимально обнаруживаемая доза вируса составила 10—15 БОЕ/л, что соответствует минимально вносимой в данном исследовании. Зависимость выделения вируса от внесенной дозы обратно пропорциональная: чем меньше количество вирусных частиц в пробе воды, тем выше эффективность их обнаружения. Зависимость обнаружения вируса от степени загрязненности воды прямо пропорциональная: эффективность обнаружения вируса значительно возрастает с повышением количества взвешенных частиц в воде.

Учет присутствия вирусов при комплексной гигиенической оценке качества водных систем возможен при наличии эффективных и доступных методов концентрирования вирусных частиц из воды. Наиболее рациональными при исследовании проб воды большого объема становятся адсорбцион-но-фильтрационные методы благодаря использованию в качестве фильтров для задержки вирусов высокопористого фильтрующего материала с малым размером пор. В результате экспериментальной проверки отобран материал марки ФПП-3/20-3 (образец № 1), обеспечивающий наиболее эффективное обнаружение вируса при меньшей затрате времени. В сравнении с мембранным фильтром этот материал при равной эффективности выделения вирусных частиц имеет ряд преимуществ: скорость фильтрации (для 10 л водопроводной воды через фильтр ФП с диаметром 9 см требуется 10—20 мин, а при использовании мембранного фильтра за такое же время можно обработать не более 2—3 л), экономичность и доступность (ФПП-3/20-3 значительно дешевле мембранных фильтров, его может поставлять фирма «Изотоп»). Кроме того, в отличие от мембранных фильтров через материал ФПП-3/20-3 можно концентрировать вирусы без предварительной обработки из водопроводной воды (до 10 л), из воды открытых водоемов (3—5 л), из сточных жидкостей (1 л), что значительно упрощает и ускоряет вирусологическое исследование на этапе подготовки пробы к заражению культур клеток.

Поступила 9/Х1 1978 г.

УДК 614.72-074:546.172.6-31.06:543.544

М. Т. Дмитриев, О. И. Жегалин, Н. А. Китросский, В. И. Панчишный, Л. В. Альтман, Л. Г. Масленковский

ГАЗОАДСОРБЦИОННО-ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКИСИ АЗОТА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ

Институт общей н коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва

Все основные источники загрязнения атмосферного воздуха окислами азота (отработавшие газы автотранспорта, отходящие газы тепловых электростанций, предприятий азотной, химической, металлургической промышленности и др.) содержат более 95% окиси в составе различных окислов азота, поэтому она преобладает над другими окислами как в атмосферном воздухе, так и в воздушной среде производственных помещений. В качестве ПДК на окись азота (N0) рекомендовано 0,11 мг/м3 для атмосферного воздуха (среднесуточная) и 5,5 мг/м3 для рабочей зоны (ЭтНгцеш и ЛаМп^Ьик). Определение N0 имеет также важное значение при прогнозировании фотохимического смога (М. Т. Дмитриев и Н. А. Китросский,

1971), поскольку именно с реакции N0 начинается сложная цепь фотохимических процессов, приводящих к образованию пероксиацетилнитрата и других токсичных веществ.

Однако именно определение N0 связано со значительными методическими трудностями, обусловленными специфическими особенностями этой молекулы. Все существующие спектрсфотометрические методы анализа окислов азота, основанные на химико-аналитических реакциях, рассчитаны в основном на определение лишь двуокиси азота (NOz). Наиболее эффективным методом определения N0 в атмосферном воздухе по чувствительности и специфичности является хемилюминесцентный (М. Т. Дмитриев, 1976), однако хемилюминесцентные анализаторы все еще имеют ограниченное распространение и отечественной промышленностью еще серийно не выпускаются. Следует, однако, отметить, что для установления содержания N0 вполне могут быть использованы серийные газовые хроматографы (М. Т. Дмитриев и Н. А. Китросский, 1970), являющиеся в настоящее время вполне доступными приборами.

Метод газохроматографического определения N0 должен в первую очередь обладать высокой чувствительностью, достаточной для измерения концентраций на уровне ПДК. Поскольку NO обычно встречается в воздухе в присутствии избытка органических веществ (обычно в соотношении 2 : 5), то целесообразно использование детектора, нечувствительного к органическому углероду (практически это исключает применение пламен-но-ионизационного детектора). Кроме того, определению не должны мешать основные компоненты воздуха — азот, кислород, двуокись углерода, пары воды и все другие вещества, присутствующие в качестве загрязнителей. Важно также, чтобы примеси Ñ02 и других окислов азота не влияли на результаты анализа. Фактически это сводится к получению максимально упрощенной хроматограммы при определении NO в воздухе, на которой пикн сопутствующих веществ полностью отсутствуют или резко ослаблены.

При разработке метода газохроматографического определения N0 необходимо учитывать ее высокую реакционную и адсорбционную способность к неподвижным фазам, твердым носителям и адсорбентам. Так, при использовании силикагеля обнаружено необратимее удерживание NO (Lefort и Tarrago). При применении молекулярных сит 5А время удерживания N0 зависит от величины пробы (П. Джеффери и П. Кип-пинг), что также неприемлемо.

При разработке метода определения NO в воздухе мы испытали следующие адсорбенты: порапаки Q и Т, молекулярные сита 5А, сарановый уголь и др. Все жидкие фазы для выявления N0 в воздухе, естественно, непригодны. Лучшие результаты получены на активированном угле СКТ, импрегнированном сульфатом никеля (10 вес. %). Ранее этот же адсорбент был предложен для установления концентрации окислов азота в технологических газах, не содержащих кислорода (Г. С. Бескова и В. С. Филиппов). В качестве детекторов использовали аргоновый ионизационный детектор в газовом хроматографе XГ-1302, детектор электронного захвата в хроматографах ХГ-1302 и «Цвет-104» и ионизационно-резонансный детектор в газовом хроматографе «Газохром-1109».

Разработаны два способа приготовления адсорбента для хроматогра-фической колонки. В 80 мл воды растворяют 3,28 г семиводного сернокислого никеля, после чего полученный раствор вливают в колбу, содержащую 16,3 г активированного угля СКТ дисперсностью 0,25—0,50 мм. Затем смесь упаривают на роторном испарителе при температуре водяной бани 95°С и включенном вакуумном насосе. Полученный сорбент высушивают при 115°С в течение 3 ч. При приготовлении сорбента в фарфоровой чашке (при отсутствии роторного испарителя) к 20 г угля при перемешивании приливают 100 мл 10% раствора сульфата никеля. Полученную смесь также сушат при 115°С в течение 3 ч.

В спиральную колонку из нержавеющей стали длиной 4 м и диаметром 3 мм вносят приготовленный сорбент. Концы колонки закрывают небольшими тампонами из стекловаты. Приготовленную колонку устанавливают в термостат хроматографа. Расход газа-носителя (азота особой чистоты) 55 мл/мин, рабочая температура термостата колонок 150°, термостата детектора 90°С. Вновь приготовленную колонку для подготовки к работе 3 ч предварительно продувают газом-носителем.

Время удерживания N0 3,5 мин, углекислого газа 9,1 мин. Кислород, находящийся в преобладающем избытке, начинает поступать в колонку спустя 1,5 мин после входа пробы и полностью выходит из нее через 2,8 мин. Обращает на себя внимание незначительная величина пика углекислого газа. Принимая в расчет площади получаемых пиков и их содержание в пробе, получим, что чувствительность анализа к N0 в 5,5-10* раз выше, чем к углекислому газу. Таким образом, последний и кислород определению практически не мешают. Окись углерода, пары воды, метан и другие углеводороды или органические вещества, а также двуокись азота при данных условиях на хроматограмме не регистрируются.

Поскольку пары воды могут отрицательно влиять на работу хромато-графической колонки, перед ней устанавливают осушительную трубку длиной 20—25 см и внутренним диаметром 4—5 мм, заполненную ангид-роном. Трубку помещают рядом с термостатом при комнатной температуре, с колонкой ее соединяют с помощью металлического капилляра. Пробу воздуха 20 мл вводят в колонку с помощью дозирующей петли («мерной дозы»). Следует учитывать, что чувствительность радиоизотопных детекторов может быть существенно повышена изменением условий анализа. Так, при снижении температуры ионизационно-резонансного детектора с 300 до 50°С чувствительность повышается в 12 раз. При использовании оптимального напряжения на детекторе (60 В) чувствительность возрастает в 3—5 раз (по сравнению с напряжением 15 или 150 В). При наиболее благоприятных условиях чувствительность газохроматографического определения N0 в воздухе составляет 0,01—0,05 нг для детектора электронного захвата, 0,1 нг для аргонового ионизационного детектора и 1,2 нг для ионизационно-резонансного. Следовательно, минимальные измеряемые концентрации равны от 0,5 до 0,05 мг/м3 в зависимости от используемого детектора и газового хроматографа, что позволяет определять NO на уровнях ниже ПДК- Castello и Munari с помощью галиевого ионизационного детектора определяли в атмосферном воздухе концентрацию NO 1 мкг/м3 при объеме пробы 0,5 мл, что соответствует чувствительности 0,005 нг. Точность анализа 3—5%, длительность его не превышает 5 мин.

Указанная методика апробирована во многих гигиенических исследованиях при определении N0 в отходящих газах, отработавших газах автомобилей, воздушной среде производственных помещений и атмосферном воздухе.

Таким образом, газоадсорбционно-хроматографический метод обладает высокой специфичностью, чувствительностью и обеспечивает точность и экспрессность определения N0 в атмосферном воздухе.

ЛИТЕРАТУРА

Бескова Г. С., Филиппов В. С.— Заводская лабор., 1972, № 2, с. 154. Джеффери П., Киппинг П. Анализ газов методами газовой хроматографии. М., 1976, с. 165.

Дмитриев М. Т.— Гиг. и сан., 1976, № 2, с. 79.

Дмитриев М. Т., Китросский Н. А.— В кн.: Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина. Конференция по итогам научных исследований за 1969 г. Материалы. М., 1970, с. 34. Дмитриев М. Т., Китросский Н. А.— Гиг. и сан., 1971, № 10, с. 6. Castello G., Munari S.— Chim. Ind., 1969, v. 51, p. 469. Dmitrijeiu M. Т., Jakimtchuk P. P.— Z. ges. Hyg., 1972, Bd 18, S. 894. Lefort M., Tarrago X.— J. Chromatogr., 1959, v. 2, № 2, p. 218.

Поступила M/VIII 1978 Г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.