ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ ПЕСТИЦИДОВ В ВОЗДУХЕ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

а 6 в г й а е

УЛУ/Л. ИШШИИ^ < КИИЯчМ! У//Л:

3 2 1 3 2 1 4 3 2 1 3 2 1 2 1 2 1

Сочетания наиболее значимых параметров для контролируемых временных точек.

А — 2 нед; I — р-липопротеиды; 2 — ТБК-тест; 3 мочевина; £ — 4 нед: / — общие липиды: 2 — АЛТ; 3 — каталаза; В — 8 нед; / — ТБК-тест; 2 — фосфолнпиды; Л — мочевина; 4 — ГГТ; Г — 16 нед; / —I мочевина: 2 — АЛТ: 3 — р-липопротеиды: Д — 24 нед; / — фосфолнпиды; 2 — церулоплазмнн; Е — 28 нед; / — каталаза; 2'— мочевина. Величины параметров выражены в процентах относительно контрольной группы.

выбранных временных точек была получена матрица исходных данных: 40 (объектов) на 22 (параметра). Для всех матриц использовалась лишь 1-я, самая мощная дискриминант-ная функция, поскольку во всех случаях содержала в себе не менее 99 % дискриминантных возможностей и с надежностью более чем 99,8 % (по Х-статистике Уилкса) описывала обнаруженные различия между контрольной и экспериментальной группами.

Выбор наиболее весомых параметров в дискриминантной функции проводился по стандартизованным коэффициентам (Кстанд) с учетом значимости по статистике Р-отношения.

В таблице для каждой из 6 матриц в 1-й колонке представлены полученные списки наиболее весомых параметров, совокупность которых позволяет описать основные различия между группами. Во 2-й колонке представлены соответствующие коэффициенты, отражающие относительный вес данного параметра в дискриминантной функции. Статистическая надежность (вычисленная по Р-отношенню) для всех параметров составляет более 95 %.

Таким образом, комплекс из 9 параметров позволяет описать все основные различия, существующие между экспериментальной и контрольной группами животных. То обстоятельство, что во всех случаях была обнаружена лишь 1 значи-

мая дискриминантная функция, позволяет утверждать, что различия между экспериментальной и контрольной группами возникли в результате действия одного ведущего фактора. Условия эксперимента позволяют обозначить этот фактор как хими ческий состав питьевой водьг. Наличие столь явно выделяю щегося фактора, вероятно, связано с воздействием группы токсических веществ со сходным механизмом поражения Комплекс изменений в организме экспериментальных живот ных, возникающих в результате запаивания водопроводном водой (синдром), полностью описывается совокупностью пара метров (симптомов), перечисленных в таблице.

На рисунке в виде гистограмм представлены сочетания параметров, описывающие основные отличия между группами Величина каждого параметра выражена в процентах относ» тельно контрольной группы, а порядок расположения на ри сунке (слева направо) соответствует их значимости. Каждая гистограмма представляет собой срез патологического процесса во времени, сочетание наиболее характерных изменений в организме на данный момент.

Как видно из гистограмм, патофизиологический смысл «юргннского синдрома» сводится к тому, что у животных, по лучающих для питья водопроводную воду, возникают патологические изменения, приводящие к нарушению липидного обмена, усилению процессов перекисного окисления липидов, повреждению биомембран и напряжению антиоксидантной системы организма. Заинтересованными органами являются печень и почки.

Выбор дискриминантного анализа в качестве метода статистической обработки результатов многомерного токсикологического эксперимента позволил снизить размерность информационного пространства без потерн информативности. Существенно упростить интерпретацию результатов.

Литература

1. Айвазян С. А., Бухштабер В. М., Енюков И. С., Мешал-кин Л. Д. Классификация и снижение размерности.— М., 1989.

2. Кравчук А. В., Сергеев С. Г. // Проблемы экологии человека в Сибири.— Новокузнецк, 1990.— Т. 2.— С. 31.

3. Сватков В. И. Ц Гиг. и сан,— 1989.— № И,— С. 46—52.

4. Сергеев С. Г., Казнин Ю. Ф.. Кравчук /4. В. // Экология и токсикология,— Ярославль, 1990.— Вып. 2.— С. 159—162.

5. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ / Ким Дж.-О. и др.— М., 1989.

Поступила 04.04.91

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1992 УДК 614.715:615.285.7|-074

Р. Е. Сова, В. А. Закордонец, В. И. Медведев, А. М. Айзен ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ ПЕСТИЦИДОВ В ВОЗДУХЕ

У

ВНИИ гигиены и токсикологии пестицидов, полимеров и пластических масс Минздрава СССР. Киев

В исследованиях по гигиеническим аспектам загрязнения атмосферного воздуха пестицидами важное значение придается изучению закономерностей распространения паров и аэрозольных частиц.

Загрязнение атмосферного воздуза населенных мест пестицидами возможно в результате первичного переноса веществ в момент опрыскивания сельхозкультур и за счет их испарения с обработанных площадей. Одной из характеристик вторичного переноса является диффузионная способность рассеяния вещества. Количественной оценкой степени распространения пестицидов является величина коэффициента диффузии О.

В работе [4] предлагается приближенная методика определения £>, основанная на известной формуле, вытекающей из кинетической теории газов [1, 6):

0=

3 \кТ(т,+т2)

8па,

I

2лт,т2

Г".

смг/с,

где п — количество молекул вещества объема. Рассчитывается п из соотношения

Мо

У

(1) единице

(2)

Здесь М)=6,022-1023 — число Авогадро; У — объем одного моля вещества при заданных абсолютной температуре Т и давлении р, связанный с параметрами состояния в нормальных условиях УоТо соотношением

К=

УоТ То '

Подстановка (3) в соотношение (2) дает

ЫоТо п= ., ж УоТ

или при Уо=22,4 • 103, см3/моль, Г0=273 К

7,339-10г1

(3)

(4)

(5)

т\, тг — соответственно массы молекул пестицида и воздуха в граммах, связанные с молекулярными массами этих веществ М\ и М2 соотношениями т\=М\Шо, т2=М2то, где т0=1,67-Ю-24, г — масса протона. Л= 1,38-10_16

^ — постоянная Больцмана. л

Для практического использования соотношения (1) необ-

Таблица 1

Вычисленные и экспериментально установленные величины критического объема типовых веществ

Укр. см3/моль Укэ. см3/моль Относительная

Вещество погрешность, %

Метан 91,99 99 7,8

Пропан 195,0 195 0

Этан 142,5 148 3,0

Циклогексан 322,1 308 4,6

Цнклопентан 263,4 260 1,3

Таблица 2 Коэффициенты диффузии некоторых пестицидов

Вещество 0. см'/с 01. см'/с

Базудин 0,0227 0,0200

Байгон 0,0488 0,04 &0

Рогор 0,0316 0,0267

Байтекс 0,0268 0,0233

Хлорофос 0.0372 0,0440

Карбофос 0,0242 0,0220

Метафос 0,0303 0,0315

ходимо иметь величины диаметра молекулы пестицида 01 и воздуха 02.

0| +о2

В этом случае а, 2=

(6)

В работе |5] отмечается, что определение диаметров молекул является достаточно трудной задачей, так как размер молекулы представляет собой некоторую условную величину. В качестве радиуса молекулы г0, согласно квантовой теории [2], принимают то предельное расстояние, при котором силовое поле молекулы, убывающее с расстоянием ее от центра г, становится пренебрежимо малым.

В качестве предельного значения энергии взаимодействия можно принять величину, равную средней энергии относительного теплового движения молекул кТ, подчинив величину г о условию

и(2гй)=кТ, (7)

где Ч(2г0) — энергия взаимодействия молекул на расстоянии 2л0.

Условие (7) выполняется в критической точке, когда силы молекулярного сцепления не в состоянии противостоять тепловому движению, вследствие чего исчезает различие между жидким и газообразным состоянием вещества. В этом случае объем одного моля вещества является критическим объемом Кк. Исходя из наиболее плотной упаковки молекул (чему отвечает заполнение объема Ук на 3/4) при условном радиусе гп. получаем соотношение

3 ......"-4— <8>

откуда для диаметра молекулы пестицида 0| имеем

а|=1,336- СМ. (9)

В работе (4) нахождение диаметра молекул пестицидов требует определения валентных углов и валентных связей, что является достаточно сложной задачей. Как следует из формулы (9), диаметр молекулы может быть вычислен, если известен ее критический объем Ук. Последний определяется относительно просто, исходя из понятия парахора вещества Р„, введенного С. Сегденом, который показал, что парахор обладает аддитивным свойством, т. е. для сложного вещества он может быть с большой точностью представлен в виде суммы отдельных атомов и связей, входящих в молекулу. Для парахоров отдельных атомов и связей, содержащихся в молекуле, существуют специальные таблицы [3). Величины парахоров веществ, найденные экспериментально, приведены в работе [ 1).

По известному значению парахора критический объем любого вещества с большой точностью может быть определен по формуле (3)

,1.25 см3

Ук= (0,377ЯП+11,0)

(10)

В табл. I для сравнения приведены вычисленные по предложенному способу значения критического объема Укр и соответствующие экспериментальные значения УКЭ типовых веществ, согласно [1].

В доступной нам литературе отсутствуют сведения об экспериментально установленных значениях критических объемов молекул пестицидов.

Для определения условного диаметра молекулы воздуха можно использовать подход, принятый в работе [4], согласно которому

02=Снго„,+С01о0,+САгоКг, (11)

где СДга=0,7«, Сог=0,21 и Сдг=0,01 — величины, определяющие относительное содержание данного газа в воздухе; оо,. оАг — диаметры соответствующих молекул.

"После вычислений, используя данные о диаметрах ^лоле-кул азота, кислорода и аргона из [5], имеем ог=3,47-10 см.

Молекулярную массу воздуха АЬ можно рассчитать по формуле, аналогичной (11), где вместо диаметров подставляются молекулярные массы. После вычислений получаем М2=28,29. Таким образом, определены все величины, входящие в формулу (1) определения коэффициента диффузии.

Существенно, что для определения Ук по предложенному способу достаточно знания структурной формулы молекулы пестицида.

Рассмотрим пример определения коэффициента диффузии хлорофоса, структурная формула которого имеет следующий вид:

И

н-с-о

I \ ОН Н \/ I

• У

н-с-о

I

н

Р -С-С-С1з I

он

Записываем в виде суммы слагаемых отдельные атомы, группы и связи молекулы хлорофоса (М|=257,45|.

1 (Р)+4 (С)+3 (С1)+7 (НприС) + 1 (Нпр1, 0) + + 1 (двойная связь). Используя данные табл. 1 [3], имеем Яп= 1-40,5+ +4 -9,0+7 • 15,5+3 -55,2+1 ■ 10+1 • 19=348,6

На основании формулы (10) Ук= (0,377-348.6+ II)1-25= 492,02 см3/моль.

Используя формулы (9) и (6), получаем последовательно о=1,336- Ю-8 У493,02 =10,55-10~8

°1.2

_ Ю.55+3,47 ,|0_8=

см.

см.

При вычислении коэффициента диффузии по формуле (1) при температуре /=20 °С (7=293 К), величина п согласно (5) равняется:

7,339-1021 293

= 2,51-10

I*

После вычислений коэффициент диффузии хлорофоса в воздухе равен 0=0,0372 см2/с.

В табл. 2 представлены величины коэффициентов диффузии пестицидов, которые вычислены по предложенной нами методике О и рассчитаны по способу,, изложенному в работе [4] — О|.

Незначительное расхождение в данных объясняется приближенным определением коэффициента диффузии в обоих случаях. Это связано, например, с представлением молекулы пестицида как шара с наиболее плотной упаковкой атомов.

Выводы. 1. Предложен способ определения коэффициента диффузии пестицидов, основанный на понятии критического объема молекулы вещества.

2. Рассчитаны коэффициенты диффузии пестицидов по предложенной методике.

Литература

1. Бретшнайдер Ст. Свойства газов и жидкостей,— М.; Л., 1966.

2. Кондратьев В. Н. Структура атомов и молекул.— М., 1969.

Г}

Индекс 71428

для индивидуальных подписчиков 1 р. 50 к.

3. Краткий справочник физико-химических величин / Барон Н. М„ Квят Э. И., Подгорная Е. А. и др.— Л., 1974.

4. Лихтман Т. В.. Цетлин В. М. // Гиг. и сан.— 1976.- № 7,— С. 76-79.

Индекс 71429 для предприятий и организаций 5 р.

5. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей,— Л., 1982.

6. Чепмен С., Каулинг Т. Математическая теория неоднородных газов.— М., 1960.

Поступила 13.12.90

© А. И. ЖЕБЕНТЯЕВ, Л. Н. СУЗДАЛЬЦЕВА, 1992 УДК в13.155:546.491-074

А. И. Жебентяев, Л. Н. Суздальцева

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТОДИКА КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РТУТИ В СМЫВАХ И МАТЕРИАЛАХ

Витебский медицинский институт; Витебская городская санэпидстанция

В практической работе химических лабораторий санэпидстанций часто происходит разлив высокотоксичной ртути в помещениях. После принятия мер по механическому сбору ртути и последующей демеркуризации помещения возникает необходимость в качественном и количественном определении ртути на поверхностях, в материалах и т. д.

Для количественного определения ртути в смывах с поверхностей и в различных материалах рекомендован метод [1], основанный на образовании желто-розового осадка комплексной соли СигНд^. Этот метод имеет ряд существенных недостатков: низкая чувствительность (1-я пробирка шкалы с содержанием 0,05 мкг ртути в 1 мл визуально трудно отличается от контрольной пробы), длительность проведения анализа, субъективная оценка количественного содержания ртути в связи с невозможностью построения калибровочного графика. С учетом этих недостатков и предлагаем более совершенную методику количественного определения ртути в смывах и материалах. Методика основана на взаимодействии иодидного комплекса ртути с кристаллическим фиолетовым с последующим фотометриро-ванием окрашенного в сине-фиолетовый цвет раствора. Кристаллический фиолетовый используется для количественного определения ртути в воздухе [2].

Отбор пробы. Смыв с поверхности производят 25 мл поглотительного раствора (2,5 г кристаллического возогнан-ного йода растворяют в 1 л 3% раствора калия иодида) с помощью ваты. Раствор и вату помещают в склянку с притертой пробкой. Для повышения точности расчета содержания ртути на 1 см2 площади предлагается использовать трафарет для смывов с поверхности. Трафарет представляет собой рамку из оргстекла с внутренним квадратным отверстием 25X25 см.

Методика определения ртути. Раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 50 мл через воронку. Вату переносят на фильтр, отжимают стеклянной палочкой и несколько раз промывают поглотительным раствором. Объем колбы доводят до метки поглотительным раствором. Для анализа берут 0,5 и 2 мл полученного раствора, прибавляют 1 мл реактивного раствора (сыесь равных объемов 0,03 % водного раствора кристаллического фиолетового и 2,5 н. раствора сульфита натрия) и измеряют на спектрофотометре оптическую плотность растворов при 560 нм в кюветах с толщиной слоя 1 см. Растворы для построения калибровоч-

ного графика содержат 0,1—5,0 мкг ртути в 3 мл фотометри-руемого раствора.

Расчет количества ртути (X)) в пробе (мг/см2) проводят по формуле:

у _ А ■ У, ' у-1000-625'

где А — количество ртути, найденное в анализируемом (0,5» или 2 мл) объеме пробы; мкг, У1 — общий объем пробы, мл; у — объем пробы, взятый для анализа, мл; 1000 — коэффициент пересчета мкг в мг; 525 — пересчет на 1 см2 площади.

Аналогично определяют содержание ртути в различных ^материалах. Предварительно взвешенную пробу (около 2—3 г), ;штукатурки, цемента и др. заливают поглотительным раствором VI оставляют на 2—3 ч. Раствор фильтруют и разбавляют поглотительным раствором до 50 мл На анализ берут

0.5.и 2 мл полученного раствора. При расчете количества ртути (Хг) в материалах (мг в 1 г пробы) формула имеет вид:

У Л-У,

2 у- 1000-Я' где Н — навеска пробы.

Диапазон измеряемых концентраций этути: 0,8-10 40-Ю-4 мг/см2.

Относительная погрешность определения ртути в смывах и материалах не превышает ±20 %.

Таким образом, применение кристаллического фиолетового для количественного определения ртути в смывах и материалах повышает чувствительность определения ртути, ускоряет время проведения анализа и повышает точность результатов.

Литература

1. Быховская М. С.. Гинзбург С. Л., Хализова О. Д. // Методы определения вредных веществ в воздухе.— М., 1966.— С. 208-210.

2. Методические указания по измерению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны (Переработанные технические условия, № 9).— М., 1986,— С. 135—138.

Поступила 29.03.91

Редактор Л. Ф. Громова Технический редактор О. В. Морозова

Художественный редактор Н. И. К ору нова Корректор А. М Шувалова

Сдано в набор 26.11.91 г. Подписано в печать 26.12.91 г. Формат 60X88'/» Печать офсетная Усл. печ. л. 9,80 Усл. кр. отт. 9.80 Уч. изд. л. 10,73 Тираж 7126 Заказ 6788 Цена для индивидуальных подписчиков — 1 р. 50 к.

для предприятий и организаций —5 руб.

Ордена Трудового Красного Знамени Издательство «Медицина» Москва 101000. Петровернгскнй пер. 6/8 Набрако на ордена Трудового Красного Знамени Чеховском полиграфическом комбинате Мнннстерстга печати и информации Российской Федерации 142300, г. Чехов Московской области

Отпечатано в Подольском филиале ПО «Периодика» 142110, г. Подольск ул. Кирова, 25

ISSN 0016-9900. Гигиена и санитария. 1992. № 2. С. 1—80.