CC BY
7
Методы исследования
УДК 614.71:614.7781-074
Проф. Э. С. Лахно, Н. В. Козлова, Т. А. Выхрестюк
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЛЕТУЧИХ ВЫДЕЛЕНИЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МАСС СПЕКТРОМЕТРИИ
Киевский научно-исследовательский институт общей и коммунальной гигиены
им. А. Н. Марзеева
Вещества, выделяемые растительностью в окружающую среду, оказывают существенное биологическое действие (Е. С. Лахно). Степень и характер проявления этих свойств зависят от химического состава летучих выделений растительности.
До настоящего времени химический состав фитоорганических соединений, выделяемых в атмосферный воздух, изучен слабо (Е. С. Лахно; С. С. Скворцов; Э. В. Степанов). Это обусловлено громоздкостью и малой чувствительностью химического метода исследования. В связи с малым количеством летучих фитоорганических соединений в атмосферном воздухе и небольшой скоростью его протягивания через поглотитель (0,2—1 л/мин) требуется много времени на забор проб; для улавливания каждого вещества, входящего в комплекс летучих фитонцидов того или другого вида растений, нужно иметь специфический жидкий поглотитель. Это вызывает необходимость изыскивать более совершенные методы исследования веществ, выделяемых растительностью в атмосферный воздух.
Современным методом исследования химического состава комплексных соединений, широко применяемым в органической химии с 1960 г., является масс-спектрометрический.
Масс-спектры органических веществ строго индивидуальны, поэтому вопрос о наличии или отстутствии в смеси определенного вещества может быть решен вполне однозначно. Исключение составляют многокомпонентные смеси, в которых имеется значительное наложение пиков масс-спектра.
Весьма сложным и очень важным методическим приемом является способ улавливания из воздуха летучих веществ, находящихся там в ничтожных количествах. Методы накопления газов в герметичной камере, на стекле, в полых газоотборниках для масс-спектрометрического анализа фитонцидов непригодны. В масс-спектрометр исследуемое вещество нужно вводить в концентрированном виде в жидкой или газообразной фазе; в последнем случае оно может быть адсорбировано поверхностью вещества-поглотителя, такого, как активированный уголь, силикагель и др. Летучие фитонциды можно адсорбировать из воздуха с помощью замораживания по принципу улавливания мнкропримесей (М. Л. Красовицкая и соавт.; М. И. Гайдук и Л. П. Микитюк; О. А. Сухоруков). Методы накопления, предложенные авторами этих работ, не могли быть заимствованы полностью, так как предполагают использование У-образных трубок, изготовленных из сравнительно труднодоступных материалов (мельхиор, нержавеющая сталь и т. п.).
Мы рекомендуем улавливать летучие фитоорганические соединения методом замораживания на прокаленном силикагеле 0,5—1 мм зернения. Форма трубки, в которой находится поглотитель, должна соответствовать форме пробоприемника^масс-спектрометра. При работе с масс-спектрометром МИ-1309 использовали прямой формы трубку диаметром 0,6 см и длиной 13 см.
Пользуясь методом замораживания фитоорганических соединений на силикагеле при 0° (таяние снега или льда), можно уловить и накопить
Наспиратору
Рис. 1. Установка для замораживания летучих выделений срезанных частей растений.
1 — двухтубусная склянка для частей растений; 2 — трубка для силикагеля; 3 — пластмассовый стакан диаметром 12 см с 2 отверстиями на одном уровне с противоположных сторон диаметром 0.8 см для укрепления трубки с енлнкагелем и 1 отверстием (10) для стока воды: 4 — сосуд для стока талой воды: 5 — трубка с натронной известью; 6 — изогнутая стеклянная трубка, длинный конец которой превышает высоту тубусной склянки; 7 — изогнутая стеклянная трубка с краном (9); 8 — резиновые трубки; // — охлаждающая смесь.
Рис. 2. Установка для замораживания летучих выделений растений в природных
условиях.
/ — стеклянный шар с множеством отверстий для пропускания воздуха: 2 — трубка для'силикагеля: 3 — пластмассовый стакан, аналогичный стакану, показанному на рис. 1: 4 — сосуд для стока талой воды; 5 — резиновые трубки. .
И аспиратору
низкомолекулярные спирты, эфиры, альдегиды и карбоновые кислоты; при —21,2° (таяние смеси льда и хлористого натрия в соотношении 100:30,4), кроме низкомолекулярных компонентов, улавливаются непредельные углеводороды, терпены и сложные эфиры. Sh-и фитоорганические соединения, а также соединения, которые замораживаются при — 55° (углеводороды и кислородсодержащие вещества с массой более 150), можно уловить, если для замораживания применить смесь льда и хлористого кальция в соотношении 100:42,2 (И. Т. Горновский).
Для улавливания из воздуха летучих фитоорганических соединений методом замораживания нами изготовлены установки для работы в лабораторных (рис. 1) и природных (рис. 2) условиях.
В лабораторных условиях отделенные от растений части весом 4 г (для хвойных растений и цветов, выделяющих много веществ, достаточна навеска 2 г) помещали в двухтубусную склянку и выдерживали в течение 1 ч при закрытых отверстиях. К исходу 1 ч трубку с прокаленным силика-гелем помещали в отверстия пластмассового стакана, который полностью загружали льдом или замораживающей смесью в зависимости от того, какие вещества намечено уловить. Тубусную склянку соединяли с трубкой, содержащей силикагель, затем подключали аспиратор и, открыв краны обоих отверстий тубусной склянки, пропускали воздух в количестве, равном 6-кратному объему тубусной склянки, со скоростью 0,2 л/мин, если производили охлаждение льдом или льдом с хлористым натрием, и со скоростью 0,3—0,4 л/мин, если охлаждающая смесь состояла из льда с хлористым кальцием.
В природных условиях исследуемый воздух забирали через стеклянный шар с отверстиями и протягивали через трубку с силикагелем с той же скоростью. Необходимый объем воздуха составляет в хвойных посадках около 10 л, в лиственных—около 20 л, на что потребуется не больше 1V2 ч. Замороженные фитоорганические соединения на силикагеле можно анализировать на масс-спектрометре как-: сразу, так и после хранения до 12 сут в морозильнике холодильника при закрытых концах трубки.
Фитоорганические соединения анализировали на масс-спектрометре МИ-1309. Для этого ионный источник, камеру анализатора и другие узлы аналитической стойки масс-спектрометра прогревали до 120°. Затем трубку
с пробой помещали в пробоприемник системы напуска. Пробоприемник охлаждали до температуры жидкого азота (—196°) и откачивали воздух из всех используемых участков вакуумной системы. После откачки воздуха и подготовки к анализу ионного источника и камеры анализатора пробоприемник прогревали до 100°. При этом исследуемые вещества десорбиро-вались и в газообразном виде поступали в ионный источник через дозирующий вентиль и диафрагму в условиях, близких к молекулярному режиму натекания. На выходе масс-спектрометра получали запись спектра масс осколков ионов химических соединений, входящих в состав летучих веществ изучаемого типа растений.
ЛИТ Е{Р А Т У Р А. Гайдук М. И., Микитюк Л. П. — В кн.: Гигиена населенных мест. Вып. 12. Киев, 1973, с. 173—175. — Горновский И. Т. Краткий справочник по химии. Киев, 1974. — Красовицкая М. Л., Запорожец Т.С., Соболь А. С.—«Гиг. и сан.», 1962, № 7, с. 27—30. — С т е п а-н о в Э. В. Летучие вещества и фитонцидность лесных формаций Салаира. Автореф. дис. канд. Свердловск, 1972. — Сухоруков О. А. и др. — «Гиг. и сан.», 1973, № 11, с. 70—72.
Поступила 19/VIII 1975 г.
УДК 613.632.4:546.226-3251-074
< Канд. хим. наук Ю. X. Кокк, Ю. В. Аннист
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТУМАНА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И СЕРНОГО АНГИДРИДА В ВОЗДУХЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Тартуский университет
Для определения тумана серной кислоты в воздухе производственных помещений рекомендован визуальный вариант нефелометрического метода, основанного на реакции серной кислоты с хлористым барием (Е. А. Перегуд и Е. В. Гернет; «Технические условия на методы определения вредных веществ в воздухе», 1972). Однако при практическом применении этого метода возникает ряд затруднений, связанных с необходимостью отбора слишком больших объемов проб анализируемого воздуха (до 200 дм3) и визуальной оценкой степени помутнения фотометрируемых растворов.
Предлагаемый нами метод основан на переведении тумана серной кислоты и серного ангидрида из воздуха в малые объемы воды и точном фо-тотурбидиметрическом определении этих компонентов в виде взвеси Ва504 в присутствии этилового спирта и этиленгликоля (Г. Д. Суматашвили) в конечном объеме 2 см3 на фотоэлектрическом колориметре-нефелометре ФЭК-Н-57. Достигаемая таким образом высокая чувствительность определения Н2504 (0,3 мкг) позволяет ограничиваться объемами анализируемого воздуха, составляющими только 400 см3, и осуществить исследование тумана серной кислоты в воздухе в концентрациях от 0,7 до 20 предельно допустимых за короткие сроки.
С целью переведения микрограммовых количеств определяемых компонентов из воздуха в малые объемы водных растворов исследованы различные методы их улавливания. Установлено, что туман серной кислоты (а также серный ангидрид) полностью улавливается вырезанными из обез-золенной фильтровальной бумаги («красная лента») круглыми фильтрами (диаметром 10 мм), которые вложены в изготовленный из фторопласта Ф-4 патрон. Различные конструкции таких патронов приведены в литературе (Е. А. Перегуд и соавт.).
Для просасывания анализируемого воздуха через фильтры применена воздухозаборная часть газоанализатора УГ-2 со штоком, калиброванным на 400 см3. Опыты показали, что микрограммовые количества серной кислоты полностью отделяются от бумажных фильтров двукратным отмыванием 0,5 см3 воды.
