CC BY
2
Характеристика режима работы полярографа ПУ-1: вид полярографии — перемен потоковая с прямоугольной формой поляризующего напряжения, рабочий электрод — медленно капающий ^(период капанья 28 с), режим полярографической ячейки — двухэлектродный, однокапельный, I электролизер с внешним насыщенным каломельным электродом, что позволяет значительно сократить время его промывки.
Литература
1. ГОСТ 18293—72 Вода питьевая. Методы определения свинца, цинка и серебра.
2. Манита М. Д., Салихджанова Р. М.—Ф., Яворов-екая С. Ф. Современные методы определения атмосферных загрязнений населенных мест. М., 1980.
3. Новые эффективные методы пробоподготовки и химического анализа. М., 1985.
4. Унифицированные методы анализа вод. М., 1973.
Поступила 29.04.85
Обзоры
УДК 614.7-073.91«
М. Т. Дмитриев, Б. И. Фрадкин, В. А. Мищихин (Москва)
ПРИМЕНЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОЙ ФЛЮОРЕСЦЕНЦИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И БИОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Возможности современной гигиены могут непрерывно повышаться в результате использования новейших достижений фундаментальных наук — физики, химии и биологии, в частности для прецизионного изучения окружающей среды, установления естественного содержания химических веществ в различных средах, биологических материалах и организме человека, выявления случаев загрязнения среды и изучения биологического действия токсичных веществ. Весьма перспективны методы и приборы на основе ионизирующих излучений или радиационной техники 11, 2, 301.
Одним из физических явлений, представляющих интерес для гигиены, является рентгеновская флюоресценция. Ре применение представляется весьма перспективным для изучения окружающей среды и биологических материалов 18, 11, 13, 311.
Флюоресцентный рентгенорадиометрический метод относится к ядерно-физическим методам, которые используются для экспрессного одновременного определения большого числа химических элементов в недеструктивных условиях в различных по состоянию пробах (твердых, жидких, газообразных) и дают хорошо воспроизводимые результаты. Флюоресцентный рентгенорадиометрический метод основан на воздействии ионизирующего излучения на электроны глубоких орбит атомов анализируемых элементов. Рентгеновские лучи, попадая на исследуемое вещество, взаимодействуют с ним. Если энергия рентгеновского излучения больше критического потенциала возбуждения химического элемента, возникает вторичное (флюоресцентное) характеристическое рентгеновское излучение. Для возбуждения характеристического излучения элемента необходимо, чтобы энергия падающего
фотона превышала энергию связи электрона в атоме. Интенсивность рентгеновского излучения измеряется радиометрическими приборами.
Большинство элементов определяется по наиболее интенсивным жестким линиям К-серии характеристического излучения и лишь элементы с высокими атомными номерами (более 70) — по линиям Ь-серни. Анализ содержания элементов при проведении флюоресцентного рентгенорадио-метрического анализа осуществляется путем измерения интенсивности импульсов одной или нескольких аналитических линий данного элемента. В зависимости от конкретных задач и условий анализа используется та или иная методика измерений, предусматривающая как способ определения интенсивности аналитической линии элемента, так и учета основных факторов, влияющих на интенсивность аналитической линии (свойства определяемого элемента, состав исследуемого материала, агрегатное состояние, геометрические условия измерения излучения и др.). Радиоактивные изотопы, используемые для флюоресцентного рентгено-радиометрического определения токсичных веществ в окружающей среде, и их характеристики приведены в таблице.
При выборе радиоизотопного источника излучения важно обеспечить максимальную эффективность возбуждения аналитической линии определяемого элемента, наилучшее соотношение интенсивности аналитической линии элемента и мешающих веществ. Это достигается применением источника с энергией возбуждающего излучения, примерно в 1,5 раза превышающей энергию излучения, поглощающегося определяемым элементом. Для флюоресцентного рентгенорадиометрического олре-
/ /
Характеристики радиоактивных изотопов, используемых для флюоресцентного рентгенорадиометрического определения токсичных веществ в окружающей среде
Изотоп Технические Период Основные ли- Энергия Выход кван- Определение эле- Активность
условия полураспада. нии. используе- основных тов на ра- ментов с атомными источника.
годы мые для анализа лнииА. к?В спад номерами мКн
"Ре, ТУ-И 2,9 Ка 5,9 0,30 20-24 10-30
тип ИРМЖ-2 146—71 Кр (К-серия)
6,5 0,30
,00Сс1 ТУ-И 1,29 Ка 22,1 1,07 22-44 . 5
155-71 Ко (К-серия)
24,9 1,07 73-83
«8Ри То же 86,4 (Ь-серия)
Ьа 13,6 0,13 24-35 20
Ьр (К-серия)
16,8 0,13 73-83
г41Ат » > 458 Ьа и • 13,9 17,7 0,25 0,36 (Ь-серия) 24—36 50-69 (К-серия) 73-83 (Ь-серия) 15
деления относительно легких элементов с атомными номерами до 24 (в частности, хрома) наиболее эффективным источником является "Ие, к преимуществам которого относится малая зависимость результатов измерений от присутствия в пробе более тяжелых элементов (например, железа), поскольку они не возбуждаются излучением этого источника. Высокая чувствительность анализа на элементы с атомными номерами от 25 (марганец) до 30 (цинк) по К-серии достигается с источниками 238ри и 241дт [37| Последний удобен для анализа элементов по К-серии рентгеновского излучения с атомными номерами от 50 (олово) до 63 (самарий). Для определения по К-серин характеристического излучения элементов с номерами от 29 (медь) до 42 (молибден) и тяжелых элементов по Ь-линии пригодны источники 11 ""Бп и 109Сс1, недостатком которых является их сравнительно небольшой период полураспада 16, 36, 41].
Важное значение имеют факторы, определяющие зависимость интенсивности аналитической линии от концентрации элемента в пробе. Заметное влияние оказывают не только концентрация элемента, но и химический и гранулометрический состав анализируемых проб. Для получения представительного излучающего слоя, отражающего средний химический состав пробы, его дисперсность должна быть достаточно высокой. Влияние химического состава проб на интенсивность анализируемой линии проявляется ее увеличением или уменьшением в зависимости от соотношений массовых коэффициентов поглощения массы анализируемого элемента и наполнителя в присутствии в пробе элементов, способных избирательно повышать или уменьшать общую энергию характеристического излучения анализируемого элемента 15, 25].
Необходимо устранение или учет влияния условий определения на анализ веществ с помощью рентгеновской флюоресценции. Существует ряд
способов устранения влияния химического состава проб: анализ по методам внешнего стандарта или стандартного фона, анализ с введением добавок или разбавления образцов и др. 128, 321. Чувствительность флюоресцентного рентгенорадиометрического метода в анализируемой пробе определяется по минимальной определяемой концентрации, рассчитываемой по формуле:
2,33 УГ С — р 'О,
где С — минимальная определяемая концентрация в пробе (в %); ^ — скорость счета импульсов для фона (в имп/мин); Р — скорость счета импульсов для реального измерения (в имп/мин); 5 — концентрация элемента в пробе (в %).
Пределы обнаружения химических элементов в пробе варьируют от Ю-4 до 0,1 %. Максимальная чувствительность регистрируется для элементов с атомными номерами от 25 до 40 (по К-серии) и от 75 до 85 (по Ь-серии). Флюоресцентный рент-генорадиометрический метод обеспечивает получение хорошо воспроизводимых результатов. Точность анализа оценивается относительной ошибкой в пределах 0,5—1%. Анализ можно проводить непосредственно без разрушения проб и специальной подготовки 13, 7, 23].
В литературе описано значительное число методик для определения токсичных веществ в различных объектах окружающей среды и биологических материалах (ртути, свинце, кадмии, марганце, хроме, ванадии, кобальте, уране, окислах азота, сероводороде, сернистом газе, аммиаке, меркаптанах и др.) 19, 10, 19, 22, 29, 35]. При определении меди, мышьяка и цинка в воздухе фильтры готовят из фильтровальной бумаги по диаметру алонжа для отбора проб и определяют массу фильтра после их просушки. Затем проверяют фон от воздействия излучения изотопа. Пробы отбирают при скорости 15—20 л/мин. Затем фильтр сушат и устанавли-
вают в прибор, определяют интенсивность рентгеновской флюоресценции для соответствующих аналитических линий. Калибровку обычно проводят С помощью стандартных навесок или растворов, которые наносят на фильтр и радиометрнруют при действии излучения изотопа 114, 441.
При определении элементов в почве, пищевых, продуктах, растениях,.биологических материалах цавески в воздушно-сухом состоянии мелко измельчают и на анализ берут 5 г пробы. Растения слегка прессуют в таблетки. Пробы вводят в пластмассовые кюветы, которые помещают под излучение. Исключив фоновое излучение незаполненной пластмассовой кюветы, по калибровочному графику находят содержание элемента в пробе. Для жидких пищевых продуктов и биологических проб используют навески 5 мл и при соответствующих аналитических линиях определяют интенсивность счета импульсов. Пробы из твердых продуктов измельчают, помещают в пластмассовые кюветы и также проводят измерения. Для анализа воды и напнтков берут навески 5 г 1151.
Большинство неорганических и органических веществ также может быть определено с помощью рентгеновской флюоресценции 116—18, 381. При этом необходимо применять химические реакции, позволяющие зафиксировать определяемое вещество с анализируемым элементов (если элементы, входящие в исходный загрязнитель, этим методом не определяются). Далее образующиееся соединение переводят в нерастворимое состояние и осаждают на фильтре. Поскольку определение одного и того же вещества возможно с помощью многих химических реакций, целесообразно выбрать одну из них, наиболее специфичную для определяемого соединения. Необходимо учитывать также чувствительность и специфичность анализируемого элемента.
Аппаратура для рентгенораднометрического анализа сравнительно несложна, проста в обращении и состоит из источника возбуждения атомов (радиоизотопного источника), монохроматизирующего устройства для выделения линии характеристического рентгеновского излучения (спектрометр, фильтры), приемника излучения (пропорциональный и сцинтилляционный детекторы), анализирующей аппаратуры для измерения интенсивности рентгеновских линий. Эффективность использования рентгенорадиометрической аппарутуры зависит от особенностей анализируемого образца, вида анализа, подготовки проб, качества калибровки прибора, способа регистрации импульсов, стабильности работы аппаратуры и др. Важными достоинствами флюоресцентного рентгенораднометрического анализа являются высокая экспрес-сность и производительность. Обычно на дисплее получают цифры, характеризующие содержание элементов в пробе [4, 33, 40, 431.
Флюоресцентный рентгенорадиометрический метод определения химических веществ довольно широко используется в различных отраслях про-
мышленности, географических и космических исследованиях, при изучении загрязнения окружающей среды 121, 27, 34, 39, 421. Вместе с тем гигиенические учреждения, в том числе санэпидстанции, довольно редко располагают радиометрическими приборами, необходимыми для флюоресцентного рентгенораднометрического анализа, в то время как они обычно имеются на различных предприятиях. На основании опыта нашего института можно сделать вывод о том, что внедрение эффективных рентгенорадиометрических методов определения токсичных веществ в практику осуществляется в случае, когда сотрудники гигиенических учреждений работают совместно с инженерами заводских лабораторий. Такое содружество позволяет в весьма краткие сроки дать гигиеническую характеристику окружающей среды, предотвращает поступление в нее токсичных веществ, способствует быстрой реализации гигиенических ре-комедаций. В связи с этим представляют интерес данные по использованию отечественной радиоизотопной техники в различных отраслях промышленности 112, 20, 241. Основными потребителями радноизотопной техники являются горнодобывающая промышленность (18%), цветная и черная металлургия (15%), строительная индустрия (13%), химическая промышленность (12%), промышленность строительных материалов (10%), рыбное хозяйство (8%), легкая и пищевая промышленность (8%) и др., что позволяет использовать для гигиенических исследований заводские лаборатории и этих предприятий.
По чувствительности анализа флюоресцентный рентгенорадиометрический метод находится на уровне наиболее современных физико-химических методов (порядка 10—50 нг). Длитеьность определения 5—10 мин, точность анализа 2—4%. Представляет интерес то, что дальнейшее усовершенствование рентгенорадиометрической аппаратуры позволит еще более повысить чувствительность и специфичность анализа. Приборы для рентгеновского флюоресцентного анализа портативны и вполне доступны, совершенно безопасны в работе 1261.
Таким образом, рентгеновская флюоресценция может найти самое широкое применение для прецизионного исследования состава окружающей среды, различных биологических материалов.
Литература
1. Адлер Р. — В кн.: Физические методы анализа следов элементов. М., 1967, с. 51.
2. Алимарин И. П., Яковлев Ю. В. — В кн.: Ядерно-физические методы анализа вещества. М., 1971, с. 121.
3. Афонин В. П., Гуничева Т. Н. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ горных пород и минералов. Новосибирск, 1977, с. 17.
4. Бетин /О. П., Завгородний В. Н. — Завод, лаб., 1983, № 12, с. 28.
5. Блохин М. А. Физика рентгеновских лучей. М.,1953, с. 48.
6. Боев В. А. и др.— Докл. АН Тадж. ССР, 1981. т. 24, № 12, с. 728.
7. Большаков В. А. Энергоднсперсионный рентгенофлуо-
ресцентнын метод анализа почв. Минск, 1978, с. 152.
8. Большаков В. А., Данилов В. Ф.— В кн.: Рентгено-флюоресцентный метод анализа ночв. Минск, 1977, с. 51.
9. Гольдштейн М. М., Гильберт Э. Н., Юделевич И. Т.— Жури, а нал ит. химии, 1983, т. 38, № 6, с. 1056.
10. Гриффит X., Надь А. 3., Бакош Л.— Завод, лаб., 1983, № 8, с. 45.
11. Дмитриев М. Т.— Атом, энергия, 1965, т. 19, Ms 1, с. 97.
12. Дмитриев М. Т.— В кн.: Радиоизотопные средства контроля и автоматизации технологических процессов в промышленности. М., 1972, с. 176.
13. Дмитриев М. Т. В кн.: Физико-химические методы исследования окружающей среды. М., 1980, с. 3.
14. Дмитриев М. Т., Григорьева Ф. М,— Гиг. и сан., 1978, № 7, с. 65.
J5. Дмитриев М. Т., Григорьева Ф. М,— Там же, № 10, • с. 52.
16. Дмитриев М. Т., Григорьева Ф. М.— Там же, 1979, № 9, с. 53.
17. Дмитриев М. Т., Григорьева Ф. М,— Там же, 1980, № 7, с. 52.
18. Дмитриев М. Т., Григорьева Ф. М,— Там же, № 12, с. 52.
19. Дмитриев, М. Т., Китросский И. А,— Там же, 1966, X? 7, с. 54.
20. Дмитриев М. Т., Шевколович Ю. В.— В кн.: Всесоюзная науч. конф. по применению изотопов и излучений. Труды. М., 1968, с. 135.
21. Дмитриев М. Т. и др.— В кн.: Современные проблемы гигиенической регламентации и контроля качества окружающей среды. М., 1981, с. 111.
22. Иваненко В. В., Метелев А. Ю,— Жури, аналит. химии, 1983, т. 38, № 5, с. 862.
23. Кахана М. И,— Завод, лаб., 1964, № 4, с. 433.
24. Неман Е. П. Рентгенорадиометрический метод опро-
бования месторождений цветных и редких металлов. Л., 1978.
25. Лосев Н. Ф. Количественный рентгеноспектральный флуоресцентный анализ., М., 1969, с. 212.
26. Международная программа по безопасности химических веществ. Женева, 1984.
27. Новиков Ю. В. и др.— Гиг. и сан., 1973, № 6, с. 70*
28. Применение поглощения п испускания рентгеновских лучей./Либхавскн X. А., Пфейфер Г. Г., Уинслоу Э. Г. и др. М., 1964.
29. Ширяева М. Б,— Журн. аналит. химии, 1983, т. 38, № 6. с. 984.
30. Якубович А. Л., Зайцев Е. И., Пржиялговский С. М. Ядерно-физические методы анализа минерального сырья. М„ 1969, с. 110.
31. Ahmad S., Chandhary M. S.— J. radioanalyt. Chem,, 1983, v. 78, p. 375.
32. Ahmad S., Chandhary M.S., Qureshi J. H.— Ibid., 1981, v. 67, p. 119.
33. Arikan P., Al kan J.— Ibid., p. 403.
34. Bem H., Holzbecher J., Ryan D. E.— Analyt. chim. Acta, 1983, v. 152, p. 247.
35. Beurlon G.— J. radioanalyt. Chem., 1983, v. 77. p. 123.
36. El Nimr T., De Corte F.— Ibid., 1981, v. 67, p. 421.
37. Girey E. /.— Ibid., p. 367.
38. Griffin H. C., Copeland R. A., Epstein P.— Radio-chem. radioanalyt. Lett., 1981, v. 50, p. 67.
39. Mantel M.— Analyst, 1983, v. 108, p. 1190.
40. Ozek F., Ortaovali A. Z.— J. radioanalyt. Chem., 1981, v. 67. p. 375.
41. Parry S. J.— Analyt. Proc., 1982, v. 19, p. 90.
42. Parwate D. V., Mukerjee S. K., Gard A. N.— J. Indian chem. Soc., 1983, v. 60, p. 490.
43. Rautanen J., Rosenberg R. J.— radioanalyt. Chem., 1983, v. 79, p. 129.
44. Stockman H. W.— Ibid., v. 78, p. 307.
Поступила 13.12.84
За рубежом
УДК 813/.в14:00|1:008
Б. Стефанов
О НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧАХ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ НАУКИ
Медицинская академия, Высший медицинский институт, Плевен (НРБ)
Для достижения своей цели (сохранение, укрепление и улучшение здоровья человека) гигиеническая наука должна выполнить ряд задач, которые по существу являются ее основными подцелями. Как цель, предмет и главный метод, так и задачи гигиенической науки специфичны, чем она и отличается от других наук. '
В гигиенической литературе (преимущественно в учебниках и руководствах) задачи гигиены определяются различным образом. В ряде случаев нечетко разграничиваются задачи от цели и предмета гигиенической науки. Большинство авторов считают, что задача гигиены — сохранение здоровья путем оптимизации окружающей среды (а это скорее ее цель). Р. Д. Габович 11], описывая предмет гигиены, фактически перечисляет ее задачи.
В современной болгарской литературе 12] задачи гигиены формулируются следующим образом: изучение влияния факторов внешней среды на развитие, здоровье и работоспособность людей; разработка гигиенических норм и требований к факторам внешней среды, режимам труда, отдыха, быта, питания и обучения; разработка мероприятий по оптимизации положительного действия факторов внешней среды на организм и предотвращению их возможного отрицательного действия, а также мероприятий, направленных на повышение адаптационных возможностей организма путем рационального питания, массовой физкультуры, использования санитарно-курортных факторов и др. Участие в научном обосновании и разработке законов и правительственных постановлений и
