CC BY
4
остатков пестицидов и профилактике загрязнения ими продуктов питания, кормов и внешней среды. Методы анализа. 2-е. Труды. Таллин, 1971, с. 324. В leidner W. Е., Baker Н. М., Lewitsky М. et al. — J. Agricult. Food Chem., 1954, v. 2, p. 476.
Hughes R. £., Freed V. H. — Ibid., 1961, N 9, p. 381.
Поступил» 11/XII 1978 r.
УДК 814.72-073:621.375.826
И. М. Липовский, профессора Л. М. Свердлов и В. Н. Козлов
К МЕТОДИКЕ ЛАЗЕРНОГО ГИГИЕНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
Саратовский политехнический институт
Данная работа посвящена исследованию взаимодействия излучения С02-лазера с молекулярными газами с целью определения предельно регистрируемых концентраций данного газа. В качестве исследуемых веществ были выбраны газы, включенные Министерством здравоохранения СССР в число опасных в гигиеническом отношении.
Большинство молекулярных газов имеет в инфракрасной области спектра множество колебательно-вращательных полос (Л. М. Свердлов и соавт.), которые могут быть использованы для детектирования молекул излучением лазеров ИК-Диапазона. Для всех указанных в таблице газов наблюдалась флюоресценция, интенсивность которой существенно зависела от величины эффективного сечения взаимодействия ач на частоте генерации лазера. Для определения сечений взаимодействия мы снимали зависимость абсорбционных характеристик каждого газа от модового состава излучения СОг-ла-зера. Сечение определяется взаимным перекрытием вращательно-колеба-тельной структуры полос поглощения исследуемых газов и полосы генерации С02-лазера и вычисляется по формуле: 1пТ=ачМ1, где Т — оптическое пропускание; N — концентрация молекул газа, / — длина пути, про-
Предельно регистрируемые концентрации загрязняющих веществ, рассчитанные на основании экспериментальных данных
Вещество Полоса поглощения. с«-1 Av. см"1 OV, отн 2S, отн. ед. "пдк населенного пункта мг/м' рабочей зоны ^прк. мг/м*
Акролеин 959 16 3,90 58 0,03 0,2 0,02
Ацетон 896 47 0,34 9 0,35 200.0 0,30
Ацетонитрил 918 25 0,14 3 — 10.0 0,50
Диметиламнн 930 13 0,74 11 0,005 1.0 0,10
Диоксан 886 57 0,15 3 — 10.0 1,00
Дих лор метан 895 48 0,08 1,5 — 50.0 2,00
Дибромметан 810 133 0,02 0,4 — 10,0 13,00
Пентан 908 35 0,90 10 100,0 — 0,10
Ннтрометан 921 22 1,40 17 — 30,0 0,07
Пиридин 991 48 0,30 5,7 0,08 5,0 0,40
Пиперидин 926 17 0,60 8,4 — 0.2 0,20
Толуол 892 51 0,15 2,4 0,60 50,0 0,90
Трихлорэтилен 933 10 20,40 265,0 4,00 10,0 0,01
Тетрахлорэтилен 908 35 0,3 5,6 — 10,0 0,90
Тетрахлорметан 795 148 0,02 0,35 4,00 20,0 16,00
Уксусная кислота 989 46 17,40 172,0 0,20 5.0 0,006
Циклогексан 908 35 0,10 0,9 1,40 80,0 1,40
Этилен . 949 6 5,25 95,0 3,00 — 0,008
Бензол 673 270 0 0 1,50 5.0 -
Примечание. NПДк — ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и воздухе рабочей зоны, утвержденные 16/УШ 1975 г. и 15/УП 1976 г.; #прк — предельно регистрируемые концентрации загрязняющих веществ.
ходимого лазерным излучением. Полученные данные приведены в таблице. Сравнение сечений поглощения для различных газов показывает, что они резко увеличиваются с уменьшением разности между частотой лазерного излучения и частотой поглощающей полосы Лу, и наиболее сильное взаимодействие лазерного излучения с молекулой наблюдается в случае резонанса, когда Ау=0. Если вещество не поглощает лазерное излучение (Ду велико), то эффективное сечение близко к 0 (бензол). Измерение суммарной интенсивности полос флюоресценции 2Б исследуемых газов во всей области излучения показало, что при одинаковых условиях возбуждения и регистрации указанные интенсивности в большинстве случаев пропорциональны сечениям взаимодействия (см. таблицу).
Чувствительность флюоресцентного метода связана с кинетикой возбужденных колебательных состояний молекул исследуемого газа и определяется особенностями возбужденных состояний и взаимодействием исследуемых молекул с молекулами основных атмосферных компонент. Предельно регистрируемые концентрации (Мпрк) можно, например, определить по формуле (В. П. Лопасов и соавт.):
„ _ Рпор-трад
где Рпор — пороговая чувствительность регистрируемой аппаратуры, (~10-8 Вт); Е — энергия лазерного импульса (~10-2 Дж); трад — радиационное время жизни возбужденного уровня (~10-1 с); / — длина пути импульса в исследуемой среде (1 м); е — коэффициент, учитывающий конструкцию оптической схемы регистрации сигнала и представляющий собой отношение используемой части сигнала к его общей мощности (~10~2); и Уф — частоты флюоресценции и поглощения (упЛ>ф~0,5).
На основании экспериментальных данных были определены величины Мпрк загрязнителей, приведенные в таблице. Наибольшая чувствительность наблюдается для веществ с наибольшей величиной ач, т. е. наиболее сильно взаимодействующими с лазерным излучением. Из таблицы видно, что чувствительность лазерного метода для большинства исследуемых газов выше принятых ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов и воздухе рабочей зоны.
Можно предложить следующую методику определения загрязнения воздушной среды. Импульс от лазера с помощью оптической системы направляется в атмосферу. Возбуждаемый в загрязняющем газе эхо-сигнал ИК-флюоресценцин поступает в приемную систему, расположенную на оптической оси с лазером, затем на регистрирующий элемент, где определяется спектральный состав флюоресценции, а также время между лазерным импульсом и эхо-сигналом. Таким образом можно определить наличие загрязнителя, его состав и расстояние до него. Измеряя мощность сигнала, можно найти концентрацию загрязнителя по приведенной формуле, подставляя вместо Раор Рсигн.
В дальнейшем нами намечается расширение круга исследуемых загрязнителей, определение сечений взаимодействия различных загрязняющих газов в широком диапазоне длин волн с учетом тушения излучения в конкретных физических условиях.
Выводы
1. С помощью лазера на С02, работающего в импульсном режиме, можно определять концентрацию любых молекулярных газов, имеющих полосы поглощения, близкие к частоте генерации С02-лазера (943 см-1), как дистанционно, так и в локальном объеме.
2. Чувствительность флюоресцентного метода тем выше, чем больше величина эффективного сечения взаимодействия лазерного излучения с молекулами вещества оу.
3. Чувствительность лазерного метода для большинства" из исследуемых газов выше принятых ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов и воздухе рабочей зоны.
4. Для успешного применения флюоресцентного метода гигиенического контроля необходимо определение сечений взаимодействия различных загрязняющих газов в широком диапазоне длин волн с учетом тушения флюоресценции в конкретных^физических^условиях.
ЛИТЕРАТУРА
Лопасов В. П., Лукьяненко С. Ф., Нечаев С. Ю. и др. — В кн.: Молекулярная спектроскопия высокого и сверхвысокого разрешения. Новосибирск, 1976, с. 121 —131. Свердлов Л. М., Ковнер М. А., Крайнее Е. П. Колебательные спектры многоатомных молекул. М., 1970.
Поступила 22/1X 1978 г.
УДК1 612.015.3.014.46:547.281.1+614.7:547.281.1-074
Канд. хим. наук Г. Ф. Дрегваль, В. И /Кузнецова, Н. М. Бродская
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОБОДНОГО ФОРМАЛЬДЕГИДА
Всесоюзный научно-исследовательский институт гигиены и токсикологии пестицидов, полимерных и пластических масс, Киев
Для разработки метода определения формальдегида использована его реакция с димедоном (Е. А. Сидорова и С. А. Проскурина; Horning). В работе Е. Ф. Малыгина этот метод использован для определения формальдегида в биосредах, но и он требовал усовершенствований.
Главной целью наших исследований являлось повышение чувствительности метода и сокращение времени проведения анализа. Это было достигнуто тем, что взаимодействие растворов формальдегида с димедоном осуществлялось при повышенной температуре.
В большинстве методик Vorländer образовавшийся формальдимедон отделяют фильтрованием (при большом содержании формальдегида) или упариванием полученных растворов (Е. Ф. Малыгина и В. А. Цендров-ская).
Для сокращения времени и повышения чувствительности анализа мы применили экстракцию анализируемых растворов хлороформом или хлористым метиленом.
Схема анализа водных растворов включает: взаимодействие растворов формальдегида с димедоном, экстракцию полученного раствора, концентрирование экстракта путем отгонки растворителя до объема 0,2—0,3 мл и хроматографическое определение формальдимедона в тонком слое сорбента или газохроматографическое.
Как показали наши исследования, для анализа вполне приемлемы пластинки «Silugol» или силикагель КСК — крахмал. Смешивают с 125 мл дистиллированной воды 40 г тщательно растертого и просеянного силика-геля и 1 г крахмала. Смесь растирают до получения сметанообразной массы и равномерно наносят на сухую поверхность пластинок для хроматогра-фирования. Из указанного количества сорбционной массы может быть приготовлено 10—15 пластинок. Их сушат в течение 1 сут при комнатной температуре, хранят в эксикаторе.
При анализе по описанной методике открываемый минимум формальдегида 0,02 мкг, а предельная концентрация — 1 : 2-Ю9 или 5-Ю-4 мг/л. Полнота определения для водных вытяжек 95±2%. При использовании в качестве элюентов различных растворителей получены определенные значения Rj (см. таблицу).
