CC BY
13
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
О ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ МЕТОДЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАЛЫХ
КОНЦЕНТРАЦИЙ 3,4-БЕНЭПИРЕНА
П. А. Короткое, Н. Н. Сержантова, В. Б. Тимофеев
Из Украинского научно-исследовательского института коммунальной гигиены
В опубликованной недавно работе П. П. Дикуна (1961) предложен количественный спектрофотометрический метод определения малых концентраций 3,4-бензпирена. Чувствительность метода позволяет определить содержание 3,4-бензпирена до Ю-8 г в 1 мл раствора. По данной методике в отличие от предыдущих (П. П. Дикун, 1955), количественный анализ ведут по спектрам флуоресценции 3,4-бензпирена при низких температурах методом гетерохромной фотометрии (Ф. Вейгарт, 1934; В. К. Прокофьев, 1951), используя 1,12-бензперилен в качестве внутреннего эталона. Регистрацию
Д
Г
ч
ИСП 5/
ПСР 01 ' Т" " 1 1 •
спектров вели фотографическим методом.
Для повышения точности, чувствительности и экспрессности анализа мы сочли необходимым использовать фотоэлектриче- <? ский способ регистрации интенсивностей в методе П. П. Дикуна (1961).
Принципиальная схема действующего фотоэлектри- Рис. 1. Принципиальная схема фотоэлектрического ческого спектрометра при- спектрометра.
. _. _ 1 5 —источник ультрафиолетового излучения, возбуждаю-
ведена на рис. 1. щего флуоресценцию рабочих веществ; в качестве
В фокальной ПЛОСКОСТИ источника использовали лампу ПРК-4; Ф - светофильтр ~ типа УФС-3; — осветительная кварцевая линза; камерного объектива поме- К — дьюар с жидким азотом (температура 77°К). в коптя гт яги п,Гуппиаа ттт^пи торый помещают пробирку с раствором 3,4-бензпирена щста^ъ сылиАпам и 1,12-бензперилена; ¿2 — проектирующая стеклянная
Приемником света служил линза; С-спектограф ИСП-51 с камерой 270 мм.
фотоэлектронный умножитель ФЭУ-19 (Н. О. Чечик и др., 1954). Для питания фотоумножителя использовали электронный стабилизатор типа «Орех». Сигнал с фотоумножителя подавался на вход усилителя постоянного тока. В качестве усилителя использовали микрорентгенометр типа «Кактус», обладающий чувствительностью 3 * 10~12 а (деление, в котором удалялась ионизационная камера), а сигнал подавался на сетку сдвоенной электрометрической лампы 2Э2П. Для непрерывной записи сигнала использовали самопишущий электронный потенциометр. Перемещение по спектру осуществляли с помощью механического вращения призмен-ного столика спектрографа синхронно с разверткой лентопротяжного механизма потенциометра.
На рис. 2 приведена запись спектра флуоресценции раствора 0,1 у ¡мл 3,4-бензпирена и 1 у ¡мл 1,12-бензперилена в п.-гексане в спектральном интервале 4000—4100 А. Раствор замораживали в жидком азоте'.
Максимум ^1 = 4021 А соответствует коротковолновой линии 3,4-бензпирена, максимум ^2 = 4060 А — линии 1,12-бензперилена. Приведенная запись соответствует спектральной ширине щели 1,9 А. Данный спектр несколько искажен собственным распределением спектральной чувствительности фотоумножителя. Спектр этого же раствора с учетом спектральной чувствительности фотоумножителя изображен на рис. 3. Как показали вычисления, учет спектральной чувствительности деформирует кривую, изображенную на рис. 2, лишь в пределах 4—5%, так как регистрируется довольно узкий спектральный участок. Поэтому в наших измерениях в дальнейшем селективностью спектральной чувствительности фотоумножителя можно пренебречь.
•ч
I
Рис. 2. Запись спектра флуоресценции раствора 0,1 у/мл 3,4-бензпирена и 1 у/мл 1,12-бензперилена в п-гексане при 20°.
Ш Ш
Я тр.
Рис. 3. Спектр флуоресценции раствора 0,1 у/мл 3,4-бензпирена и 1 у/мл 1,12-бензперилена с учетом спектральной чувствительности фотоумножителя. Пунктиром показано распределение интенсивности спектра флуоресценции 3,4-бензпирена под максимумом линии А^ = 4060 А 1,12-бензперилена.
Определение 3,4-бензпирена ведут из сравнения интенсивностей в максимуме линии ?ч=4021 А 3,4-бензпирена и Л2 = 4060 А 1,12-бензперилена (см. рис. 2). Отсчет интенсивности в максимуме линии 3,4-бензпи-рена Лз,4 ведут от коротковолнового фона интенсивности, который зависит от спектральной ширины щели. Для точного определения интенсивности линии 1,12-безперилена Л 1,12 нужно учесть вклад, который дает флуоресценция 3,4-бензпирена под максимумом Я2=4060 А 1,12-бензперилена (см. рис. 3). Проведенные измерения спектра флуоресценции чистого замороженного при 77° К 3,4-бензпирена в интервале концентраций от 3 до 0,01 у/мл показали, что этот вклад составляет 11% максимума интенсивности ^1 = 4021 А при спектральной ширине щели 1,9 А. С изменением спектральной ширины щели его величина будет несколько меняться.
Для определения неизвестных концентраций 3,4-бензпирена необходимо предварительно знать отношение интенсивностей Л3,4 и Л],12 линий флуоресценции >.1 = 4021 А 3,4-бензпирена и ^ = 4060 А 1,12-бенз-
перилена, приведенных к единице концентраций. С этой целью проведены измерения в широком интервале концентраций 3,4-бензпирена и 1,12-бензперилена (от 10 до 0,005 у!мл). Результаты представлены в таблице.
Результаты определения неизвестных концентраций 3,4-бензпирена
Концентрация 3,4-бензпирена С34 Концентрация 1.-12 бенз-периле-на Clfl2 Отношение интенсивностей в максимумах флуоресценции фотометрируемых линий, приведенное к единице концентраций 3,4-бензпирена и 1,12-бензпе-рилена Концентрация 3,4- бензпи-рена С3 4 Концентрация 1,12-бензперилена С1.12 Отношение интенсивностей в максимумах флуоресценции фотометрируемых линий, приведенное к единице концентраций 3,4-бензпирена и 1,12-бензперилена
в -¡/мл (\0~ -6 г/мл) в 7/жл (10" ~6 г/мл)
2 1 4,4:1 0,1 1,0 5,1 1
2 2 4,5:1 0,01 0,01 4,0 1
2 4 4,0:1 0,01 0,02 5,0 1
2 10 4,2:1 0,01 0,05 5,1 1
0,5 0,5 4,0:1 0,01 0,1 4,9 1
0,5 1 4,0:1 0,005 0,01 4,1 1
0,5 2,5 4,1:1 0,001 0,005 5,9 1
0,5 10 4,3:1 Среднее отношение
0,1 0,1 5,2:1 интенсивностей
0,1 0,2 5,0:1 максимумов линий
0,1 0,5 5,0:1 флуоресценции,
приведенных
• к единице кон-
• центраций . . . 4,55:1
Из данных таблицы видно, что в указанном интервале концентраций мы не сталкиваемся с концентрационным тушением флуоресценции. Поэтому интенсивность флуоресценций 3,4-бензпирена и 1,12-бензперилена пропорциональна соответствующим концентрациям.
Отношение интенсивностей фотометрируемых линий флуорес-
»12
ценции 3,4-бензпирена и 1,12-бензперилена оказалось равным 4,55 для равных концентраций. Полученный результат согласуется с данными фотографического метода П. П. Дикуна (1961).
Для определения неизвестной концентрации 3,4-бензпирена Сх при известном содержании 1,12-бензперилена С\Л2 в данном растворе необходимо измерить интенсивности Лз>4 и Л],12 соответствующих линий ¿,1=4021 А и ¿2=4060 А. Тогда искомую концентрацию 3,4-бензпирена можно рассчитать из соотношения:
у
Сх = Си2 . /з'4 = 0,22 С1>|Г*Д- .
4,55 . У112
Чувствительность фотоэлектрического метода оказалась равной 5- Ю-10 г/мл. Точность анализа не ниже 12%.
ЛИТЕРАТУРА
Вейгерт Ф. Оптические методы в химии. Л., 1933. — Дикун П. П. Вопр онкол., 1961, К? 7, стр. 42. — Он же. Там же, 1955, № 4, стр. 34; № 5, стр. 24.— Лукьянов С. Ю. Фотоэлементы. М. — Л., 1948. — Прокофьев В. К. Фотографические методы количественного спектрального анализа металлов и сплавов. М.—Л., 1951.—Ч е ч и к Н. О., Ф а й н ш т е й н С. М., Л и ф ш и ц Т. М. Электронные умножители. М., 1954. — Шишловский А. А. Прикладная физическая оптика. М, 1961.
Поступила 22/1X 1962 г.
# ^ #
4 Гигиена и санитария, № 5
