CC BY
6
Выводы
1. Предложен метод определения ацетсфенона в воздухе, основанный на реакции взаимодействия его с м-динитробензолом в щелочной среде. Чувствительность метода 1 у в определяемом объеме. Ацетон в количестве 100 у, а также бензол, изопропилбензол, гидроперекись изо-пропилбензола, диметилфенил-карбинол, а-метилстирол, фенол не мешают определению.
2. Рекомендовано два способа отбора проб воздуха: в этиловый спирт, помещенный в V-образный поглотитель с пористой пластинкой № 1, со скоростью 2 л/мин и во взвешенный слой силикагеля марки АСМ зерценностью 0,25—0,5 мм со скоростью 10 л]мин.
ЛИТЕРАТУРА
ЯворовскаяС. Ф. Хим. пром. СССР, 1959, № 4, стр. 77. J а п о w s к у J. V., Ber. dtsch. ehem. Ges., 1891, Bd. 24, S. 971.
Поступила 17/11 1961 г.
-к -b tV
О НАКОПЛЕНИИ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ В ПЕНЕ И ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛЕНКЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ1
Кандидат физических наук В. Ф. Жевержеева Из Института общей и коммунальной гигиены имени А. Н. Сысина АМН СССР
Проф. С. М. Драчевым и младшим научным сотрудником А. А. Бы-линкиной было обнаружено накопление (5-активности в пене и поверхностной пленке природных вод. В нашей лаборатории при исследовании радиоактивного загрязнения природных вод также наблюдалось значительное концентрирование а-излучателей в пене и поверхностных пленках ряда водохранилищ и рек, причем а-активность пены иногда в десятки, сотни и более раз превышала а-активность воды, взятой из слоя, прилегающего к поверхности. Так, а-активность пены водохранилища составляет 34-Ю-11 к/л, воды водохранилища — 0 (порядка фона), поверхностной пленки реки — 127- Ю-11 к/л воды реки около берега — 2,7-10"11 к/л.
Исследование распределения загрязнений, попадающих в водоем, по толще объема воды имеет весьма важное значение для гигиенической науки, так как дает возможность заранее знать места скопления загрязнений, попадающих в природные воды.
Свойства поверхностных пленок и пены не только воды, но и различных жидкостей и растворов широко используются в медицине и в технологических процессах некоторых производств.
Для изучения процесса концентрирования радиоактивных веществ в пене нами была разработана методика лабораторных опытов, дающая возможность экспериментально воспроизвести накопления радиоактивных изотопов в пене. Первые результаты этих опытов описаны в настоящей статье. Накопление радиоэлементов в пене мы производили следующим образом. Водный раствор, содержащий пенообразователь, взбалтывали в закрытом цилиндрическом сосуде емкостью 1,5—2 л в течение 2 часов.
1 Статья была сдана в журнал «Медицинская радиология» 20/VI 1960 г.—Р е д.
Для приготовления раствора обычно брали воду из естественного водоема, содержащего незначительное количество солей (80—120 мг), и из метеорных вод, собранных на территории города (содержащих общий сухой остаток до 60 мг).
Ряд опытов проведен с водой, искусственно загрязненной радиоактивными веществами К, U, Sr90, Се144, Cs134. Взбитый раствор оставляли в закрытом сосуде на 24 часа для обеспечения накопления в пене радиоэлементов, после этого пену снимали сачком в мерную колбу, где она находилась до полного разрушения (обычно 24 часа). Объем жидкости, полученный из пены (после ее разрушения), и объем воды, оставшийся после снятия пены, измеряли мерным цилиндром, а затем выпаривали в фарфоровых чашках на водяной бане. Полученные после выпаривания сухие остатки переносили на алюминиевые стандартные тарелки и взвешивали rfa аналитических весах.
Измерение на присутствие ß-активности в полученных сухих остатках производили торцовым счетчиком Т-25-БФЛ с использованием установки Б.
Активность а-излучений определяли сцинтилляционной приставкой П-349-2 к установке ПС-10 000; при этом исследуемые препараты имели а-насыщенный слой.
Для получения значений радиоактивности в абсолютных единицах был использован относительный метод определения активности при помощи эталона. В качестве эталона для определения ß-активности была взята мелкокристаллическая соль KCl, причем при расчетах активности вносили поправки на K-захват и на самопоглощение в слое препарата. В качестве эталона для определения а-активности был использован препарат урана в виде UeOs. Активность рассчитывали на один и тот же объем жидкости в количестве 1 л.
Нами исследован ряд пенообразователей, из которых наиболее удачным для процесса накопления радиоэлементов в поверхностном слое оказался сапонин.
По описанной методике нами получены данные (табл. 1), указывающие на накопление активности в пене, взбитой из воды естественного водоема. Таким образом, наши опыты воспроизводят наблюдаемое в природе концентрирование радиоэлементов в поверхностном слое. Из табл. 1 видно, что значение удельной активности пены, полученной искусственным путем (опыт 1), составляет 13,9-Ю-10 к/л, в то же время раствор сапонина, оставшийся после снятия пены, обладает ß-излуче-нием 3,6-Ю-10 к/л, т. е. удельная радиоактивность пены в 3,9 раза выше радиоактивности раствора.
Таблица 1
Распределение радиоактивности по компонентам раствора и значение удельных активностей
пены и водного раствора сапонина
g Ао Распределение активности после образования пены Удельная -активность
№ опыта Содержание радис тивности в 1000 М-водного раствора поннна. из когоро взбивается пена, расп/мт. объем пены, мл радиоактивность пены, расп/мин. объем раствора, мл радиоактивность раствора, оставшегося после снятия пены, расп/мин. всего, расп/мин. ошибка, % пены раствора сапонина. оставшегося после снятия пены
1 2 858 1 660 39 20 112 130 961 980 760 1 540 872 1 670 1,6 0,6 13,9- 10—10 29,3-Ю-10 3,5-Ю-10 1 7,2-10—10
Несмотря на незначительный объем пены (39 мл), она сосредоточивает значительное количество активности (112 расп/мин.) по сравнению с активностью жидкости, оставшейся после снятия пены (объем
жидкости 961 мл, т. е. в 24 раза больше объема пены, обладает активностью 780 расп/мин). Такой же характер распределения активности между пеной и жидкостью показывает опыт 2: радиоактивность искусственно полученной пены в 4 раза выше, чем в растворе, так как удельная активность пены 29-Ю-10 к/л, удельная активность раствора 7,1 • 10"10 к/л.
В табл. 2 приведено изменение удельных р-актив-ностей образцов со временем. Полученные данные указывают на уменьшение активности раствора после удаления пены.
"Накопление радиоэлементов в пене и в поверхностных пленках природных вод можно объяснить с точки зрения теории адсорбционных явлений с участием твердых частиц, коллоидов и солей, растворенных в воде. В то же время при рассмотрении с точки зрения адсорбции процесса накопления радиоизотопов в пене необходимо учесть влияние ряда физико-химических факторов (например, величины рН природной воды, изменения химизма среды при адсорбции и образования вследствие этого новых сложных компонентов; содержание в воде органических и неорганических веществ, характер и концентрацию пенообразователя; сродство между пенообразователем и адсорбируемыми радиоэлементами и т. п.).
В случае адсорбции твердых частиц играет роль характер дисперсности твердой частицы. Накоплению радиоэлементов в поверхностном слое способствует ряд других факторов, например, поднятие радиоактивности, сосредоточенной в донных отложениях за счет пузырьков газа, кумуляции активности бактериями, содержащимися в значительном количестве в пене. Возможен захват радиоактивных аэрозолей из воздуха, прилегающего к поверхностному слою водоема, за счет разрыва пузырьков пены, так как при этом происходит всплеск воды в виде струек, капли которых достигают высоты 20 см.
Ниже приводим ряд воззрений, объясняющих процесс накопления радиоактивности в поверхностном слое. Необходимо отметить, что химические свойства радиоактивных изотопов не отличаются от свойств неактивных изотопов тех же элементов. Рассматривая адсорбцию твердых частиц, коллоидов и растворенных в воде солей, предполагаем, что радиоэлементы входят в их состав.
Поднятие твердых частиц на поверхность в естественных водоемах можно объяснить следующим образом: твердая частица обволакивается жидкими маслянистыми веществами, выделяемыми растениями и животными водоемов (или к ней прилипают пузырьки воздуха), что и способствует их всплыванию. Процесс поднятия в этом случае зависит от соотношений величин поверхностного натяжения вода—масло— твердая частица (или вода — воздух — твердая частица). Накоплению твердых частиц в пене благоприятствует низкое межфазное поверхностное натяжение. Твердые частицы будут сосредоточиваться на границе сред масло — вода, если выполняется следующее соотношение ств/м ><тт/м — огт/в, где ств/м, стт/м, ат/в — коэффициенты поверхност-чного натяжения, соответственно: вода — масло, твердое тело — масло и твердое тело— вода.
Таблица 2
Изменение удельных р-активностей пены и водного раствора сапонина со временем (см. опыт 2)
Удельная Р-активность, к/л
водного рас-
Время измерения твора сапонина,
пены
после снятия
пены
Май........ 29 -Ю-10 7,2- Ю-10
Июнь........ 26 -Ю-10 7,1. Ю-10
Июнь........ 7, МО"10
Сентябрь ...... 26-10~10 6,7-10~10
Сентябрь ...... 11-ю-10 5,5-Ю-10
Декабрь...... 5-Ю-10 2,3-Ю-10
Ряд авторов исследовал пены, в пленках которых находились твердые частицы, в целом составляющие так называемые трехфазные системы.
Барч (Bartsch), исследуя трехфазные системы, указывает, что устойчивость пены зависит от концентрации пенообразователя, поверхностного сродства между пенообразователем и твердыми частицами и дисперсности твердых частиц. Барч утверждает, что частицы высокой дисперсности увеличивают устойчивость пены в меньшей степени, чем грубодисперсные.
Существует общепризнанное мнение, что твердые частицы, содержащиеся в пене, способствуют ее устойчивости, так как служат как бы точками опоры, которые препятствуют разрыву пленок пены. Установлена адсорбция коллоидных веществ на поверхность раздела фаз при встряхивании из водных растворов с органической жидкостью.
Еще в 1894 г. Ремсдер (Remsder) обнаружил, что при перемешивании белка последний может быть полностью выделен из раствора. Ряд авторов, в частности Б. В. Скопинцев, природную пену рассматривает как своеобразный концентрат коллоидных веществ.
Онзагер и Самарас (Onsager, Samaras) развили теорию Вагнера (Wagner), основанную на неравномерном распределении ионов между поверхностью и объемом жидкости. Такое распределение было вычислено по разности потенциальных энергий иона на поверхности и иона в объеме раствора.
Далее Джонс и Рэй (Jones, Ray) произвели исследования зависимости поверхностного натяжения от концентрации раствора. Они ставили своей целью установить, существует ли общее правило, согласно которому соли поверхностно-неактивные в небольших концентрациях дают минимум на кривых зависимости поверхностного натяжения от концентрации. При достаточно низких концентрациях эти соли становятся поверхностно-активными.
На основании собственных данных Джонс и Рэй предполагают, что такое поведение является характерным для всех солей. Ввиду того что адсорбция солей на поверх-
Таблица 3
Концентрирование KCl в пене водного раствора сапонина
Содержание КС1 в 1 л водного раствора сапонина, мг/л Удельная активность, к/л
пены оставшегося раствора
75 150 29-10—10 10,2-Ю-") 3,60-10-ю 3,64- 10-ю
ности воды менее изучена, чем адсорбция твердых взвесей и коллоидов, исследования были начаты с выяснения возможности накопления в поверхностном слое солей, растворенных в воде, и в частности соли KCl как главного радиоактивного компонента природных вод.
В качестве примера в табл. 3 приведен один из результатов измерений, указывающий, что при увеличении концентрации KCl накопление в пене KCl уменьшается, вследствие чего происходит уменьшение удельной активности пены.
Согласно данным табл. 3, в воде, содержащей 75 мг KCl, активность пены по сравнению с раствором увеличена в 8 раз. В то же время при добавлении к раствору 160 мг KCl активность пены по сравнению с раствором увеличилась лишь в 3 раза.
В наших опытах при концентрации KCl порядка 0,001 н. это явление усугубляется тем, что мы искусственно уменьшаем поверхностное натяжение путем введения в раствор сапонина.
Наши измерения подтверждают аналогичные результаты, полученные Джонсом и Рэем. Данный опыт проведен с метеорной водой, содержащей в 1 л 60 мг/л твердого осадка с активностью порядка
3,6-Ю-10 к!л. Поэтому в пене произошло накопление активности за счет КС1 и за счет активности воды. Данные о концентрировании активности в пене при отсутствии КС1 приведены в табл. 1, опыт 1. Те же результаты получены с водой, содержащей весьма малую активность.
Необходимо отметить, что в весьма редких случаях не наблюдается значительного накопления радиоэлементов в пене природных вод. Это может быть потому, что в данном месте водоема происходят физико-химические процессы, препятствующие накоплению радиоэлементов в поверхностном слое, влияет характер донных отложений.
Для выяснения влияния донных отложений на процесс накопления радиоизотопов в пене мы произвели следующий опыт: исследовали накопления радиоактивности в пене раствора, содержащего бентонитовую глину и при ее отсутствии. Вследствие особенности строения бентонитовая глина применяется как адсорбент радиоактивных веществ. Один из результатов наших измерений приводим в табл. 4.
Таблица 4
Влияние бентонитовой глины на накопление активности в пене, собранной с раствора.
содержащего 80 мг/л КС1
Удельная активность, к/л
Раствор пены оставшегося растЕОра
Гомогенный КС1 ............... То же с добавкой 20 г/л бентонитовой глины . . 34-10-10 Порядка фона 3,610-'* 4,Ы0-к>
Результаты, приведенные в табл. 4, показывают, что бентонитовая глина оказалась эффективным адсорбентом, в результате чего адсорбция радиоэлементов в пене отсутствует. По вопросу накопления радио активности в пене проведено более 100 опытов.
В настоящее время по указанной методике нами совместно с В. Л. Анохиным продолжаются исследования накопления в пене ряда радиоизотопов: U, Sr90, Cs134, Се144, Ru10e.
Кроме того, производятся микробиологические исследования для выяснения биологической ассимиляции радиоактивных веществ. Такая постановка опыта, как нам кажется, даст возможность выяснить основной фактор, обусловливающий накопление радиоэлементов в пене, а также выяснить вопросы, связанные с миграцией радиоэлементов в природных водах.
Выводы
1. Описаны опыты искусственного воспроизведения в лабораторных условиях явления накопления радиоактивных веществ в пене на поверхности водных растворов.
2. Показано, что в пене, образованной за счет введения в раствор сапонина, наблюдается концентрирование радиоизотопов, загрязняющих природные воды.
ЛИТЕРАТУРА
Б ы л и н к и н а А. А. Тезисы докл. научной конференции молодых ученых ин-та обшей и коммунальной гигиены. М., 1959, стр. 3.—С копинцев Б. А. Метеорол. и гидрол., 1939, № 2, стр. 75.—Ш у лейки н В. В. Физика моря. М„ 1953. — Д р а-чев С. М., Корш Л. Е„ Ми тяги на О. В. Журн. эпидемиол., микробиол и им-мунобиол., 1957, № 1, стр. 372. — А 1 е х а п d е г J., J. Am. Chem. Soc., 1921, v. 43, p. 434,—Kolloid Z„ 1925, Bd. 36, S. 334, —Jones G.Jay W A J Am Chem Soc., 1937. v. 59, p. 187; 1941, v. 63, p. 288,—Onsager L„ Samaras N N. T. J. Chem. Physics, 1934, v. 2, p. 528,—R a m s d e r, Arch. Anat. Physiol., 1894.— Wag ner, Z. Physik., 1924, Bd. 25, S. 474.
Поступила 28/111 1961 r.
TV -й- -j5r
