CC BY
45
УДК 543.544
А.В. Рожанская
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТРАНСФОРМАЦИИ ФТОРОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ
АФ - НИИ медицины труда и экологии человека НЦ МЭ ВСНЦ СО РАМН (Ангарск)
Целью работы явилась постановка экспериментальных исследований по установлению качественного и количественного состава как исходных веществ, используемых в производстве фтороргани-ческих соединений, так и. продуктов их трансформации, с целью объективного контроля, состояния воздушной среды..
Ключевые слова: атмосферный воздух, ангидрид трифторметансульфокислоты, трифторметансульфофторид, газохроматографический метод определения
PROCESS OF TRANSFORMATION OF FLUORORGANIC SUBSTANCES EVOLVED INTO ENVIRONMENTAL AIR
A.V. Rozhanskaya
Research Institute of Industrial Medicine and Human Ecology, SC ME ESSC SB RAMS, Angarsk
The aim. of this study was to perform the experimental studies on determining qualitative and quantitative compositions both the stock substances used, in the production of fluororganic compounds both at the Electro-chemical Combinate in the town of Angarsk and their transformation products with the aim. of objective controlling environmental air state.
Keywords: environmental air, trifluormethanesulfonic acid anhydride, trifluormethane-sulfofluoride, gas-chromatographic determinantion method
В настоящее время большим спросом пользуются фторорганические соединения, такие как: трифторметансульфофторида (ТФМСФ), триф-торметансульфокислота (ТФМСК) и ее ангидрид (АТФМСК).
Они могут применяться как [3]:
• катализаторы продуктов нефтепереработки, позволяя, например, повысить октановое число бензинов;
• составляющая при производстве противоопухолевого антибиотика митрамицина;
• реагент при производстве различных лекарств, гербицидов, инсектицидов и красителей.
Перечень направлений использования ТФМСК и ее производных может быть продолжен, но одно
ясно, что данные вещества нужны, и их производство имеет хорошие перспективы. До сих пор остаются без ответа многочисленные вопросы механизма трансформации, во что и где эти вещества преобразуются, какими свойствами обладают образующиеся из них химические соединения, какова степень их токсичности, накапливаются ли они в атмосфере, где разрушаются, каким образом химические соединения проникают через барьеры живого организма и как выводятся [4, 5].
В соответствии с действующими природоохранительными и санитарными нормами при проектировании в обязательном порядке проводится оценка воздействия проектируемого производства на окружающую среду.
Целью нашего исследования явилось установление качественного и количественного состава как фторорганических веществ, так и продуктов их трансформации с целью объективного контроля за состоянием воздушной среды.
В лабораторных условиях невозможно с достаточной точностью предсказать, как будут себя вести химические вещества в природных условиях, хотя и есть разработанные методики исследования экологических превращений химических загрязнителей в лабораторных условиях [2], которые моделируют природу и дают результаты близкие к наблюдениям в окружающей среды.
Мы использовали метод самопроизвольного разложения. Он прост, требует минимальных затрат на оборудование и приближен к природным условиям. Для проведения испытания использовали в качестве источника излучения солнечный свет. Однако солнечному свету свойственны колебания распределения длин волн и интенсивности, что ухудшает воспроизводимость результатов, создает дополнительные неудобства и затрудняет контроль.
Для исследования процесса трансформации фторорганических соединений нами был взят АТФМСК. Лабораторное моделирование процессов, происходящих в атмосфере, дало качественную и количественную характеристику ситуации.
Лабораторные исследования под действием солнечной радиации проводили в стеклянных бутылях, вместимостью 20 дм3, имеющие пробку со шлифом и краником с отводной трубкой для отбора проб воздуха.
В каждой емкости последовательно создавали концентрацию указанного вещества от 140 до 430 мг/м3. Бутыли оставляли стоять от одних суток до пяти с ежедневным отбором проб газо-воздуш-ной смеси на анализ. Для исследования веществ использовали физико-химические методы исследования. Разделение веществ осуществляли на хроматографе с пламенно-ионизационным детектором по методике определения ТФМСК и ее ангидрида [6], разработанной и апробированной нами ранее (табл. 1).
В пробах газо-воздушной смеси (табл. 2) были обнаружены ТФМСК, HF, SO2, трифторметан, гек-сафторэтан, а также наблюдалось два четко выраженных пика с временем удерживания 1 мин 10 сек и 10 мин 30 сек, которые идентифицировать нам не удалось. Содержание серной кислоты было обнаружено в незначительных количествах, в пределах 0,001 мг/м3.
Исследования показали, насколько важным является определение экологических превращений данных химических веществ при попадании их в окружающую среду. Вполне понятно, что сильно токсичные, но легко разлагаемые вещества причинят меньше вреда, чем токсичные, но устойчивые к разложению [1].
Величина ОБУВ АТФМСК в атмосферном воздухе установлена и составляет 0,05 мг/м3. ПДК для фтороводорода (0,005 мг/м3) в 10 раз меньше, чем ОБУВ для АТФМСК. Следовательно, фтороводо-род, как продукт трансформации АТФМСК, является более токсичным веществом, чем исходный
Таблица 1
Условия газохроматического определения ангидрида трифторметансульфокислоты
Твердый носитель Хроматон N-AN-DMCS
Жидкая фаза 15% полифениловый эфир
Температура колонки 120 °С
Температура детектора и испарителя 190 °С
Таблица 2
Результаты исследования по изучению процесса трансформации ангидрида трифторметансульфокислоты под действием солнечной радиации
Длительность опыта, сут. Заданная концентрация АТФМСК, мг/м3 Определяемые компоненты, мг/м3; %
ТФМСК Фтористый водород Диоксид серы Трифторметан Гексафторэтан
мг/м3 % мг/м3 % мг/м3 % мг/м3 % мг/м3 %
1 140 27,79 19,85 1,45 1,03 0,37 0,26 40,86 29,18 48,98 34,98
2 140 29,71 21,22 2,11 1,50 0,30 0,21 46,16 32,97 38,73 27,67
3 140 34,15 22,25 3,57 4,57 0,13 0,10 42,05 30,04 29,91 21,36
1 270 42,54 15,74 6,40 2,37 0,48 0,91 60,31 22,33 75,14 27,83
2 270 51,85 19,20 10,3 3,84 0,40 0,15 76,88 28,47 64,15 23,75
3 270 53,26 19,72 17,6 6,51 0,30 0,11 75,14 27,82 36,87 13,65
1 430 94,37 21,94 19,4 4,51 0,75 0,18 117,6 27,36 124,0 28,84
2 430 96,48 22,43 21,5 5,00 0,74 0,17 121,6 28,28 106,8 24,85
3 430 99,3 23,09 30,6 7,12 0,68 0,16 121,2 28,19 68,41 15,91
Таблица 3
Результаты исследования по изучению процесса трансформации ангидрида трифторметансульфокислоты под действием УФ света
Время облучения, ч. Заданная концентрация АТФМСК, мг/м3 Концентрации определяемых компонентов (средние), мг/м3
ТФМСК Фтористый водород Диоксид серы Трифторметан Гексафторэтан Озон
мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3
1 125 60,12 18,41 0,52 89,34 94,77 0,007
58,34 18,92 0,54 87,22 94,34 0,008
3 125 40,17 15,20 0,43 64,55 78,38 0,04
39,12 14,98 0,42 66,12 77,99 0,05
5 140 21,13 13,00 0,38 41,54 56,33 0,13
22,48 13,35 0,34 40,97 58,12 0,13
ангидрид. ОБУВ для гексафторэтана установлен 20 мг/м3, для трифторметана — 10 мг/м3.
Также было проведено лабораторное исследование по изучению превращений АТФМСК под действием УФ облучения.
Моделирование фотохимической реакции проводили в затравочных камерах, вместимостью 200 дм3. В центр камеры помещали источник света — УФ лампу ПКР-4 с диапазоном излучаемых волн 248 — 250 нм.
В ходе лабораторного эксперимента проводился качественный и количественный анализ продуктов трансформации; был установлен факт фотохимической трансформации, изменение концентрации веществ в зависимости от времени облучения (табл. 3). Исследование проб воздуха проводили фотохимическим и газохроматографическим методами.
После облучения пробы газо-воздушной смеси в камере идентифицированы следующие компоненты: ТФМСК, HF, SO2, трифторметан, гек-сафторэтан и озон.
Лабораторное моделирование процессов, происходящих в атмосфере, дает качественную характеристику ситуации, складывающейся при данных экологических условиях.
ВЫВОДЫ
При проведении санитарно-химического контроля выбросов предприятий, выпускающих продукцию ТФМСК, АТФМСК и ТФМСФ, необходимо учитывать наличие в атмосферном воздухе и продуктов их трансформации, таких как гидрофторид, трифторметан, гексафторэтан и диоксид серы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зеленин К.И. Органические вещества атмосферы / К.И. Зеленин // Соросовский образовательный. — 1998. — № 4. — С. 39 — 44.
2. Исидов В.А. Органическая химия атмосферы / В.А. Исидов. — СПб.: Химия, 1992. — 287 с.
3. Исикова Н. Фтор: химия и применение / Н. Исикова, Е. Кобаяси. — М.: Мир, 1982. — 276 с.
4. Миргородский В. Чрезвычайные ситуации при выбросах токсичных веществ / В. Миргородский // Мир и безопасность. — 2000. — № 1. — С. 54-58.
5. Плахоткин В.Н. Фториды вокруг нас /
В.Н. Плахоткин // Соросовский образовательный.
- 1998. - №2. - С. 95-100.
6. Сборник методических указаний. МУК 4.1.995-4.1.997.-00. - М.: Минздрав России, 2001.
- 28 с.
