CC BY
4
Растворы тщательно перемешивают, по истечении 10 мин переносят в кюветы с фторопластовыми вкладышами и измеряют их оптические плотности. На основе полученных результатов строят калибровочный график.
Ход анализа. 400 см3 исследуемого воздуха с помощью универсального газоанализатора УГ-2 протягивают со скоростью 100 см3/мин через фторопластовый патрон с бумажным фильтром. После этого фильтр вынимают пинцетом и отмывают 2 раза водой (по 0,5 см8), которую собирают в колориметрическую пробирку. В колориметрическую пробирку прибавляют по 1 см3 осаждающей смеси, содержимое пробирки тщательно перемешивают и по истечении 10 мин измеряют оптическую плотность полученного раствора. Содержание серной кислоты в растворе находят по калибровочному графику и по найденным результатам рассчитывают концентрацию Н2304 (в миллиграммах в 1 м3) в анализируемом воздухе. При определении серного ангидрида результаты анализов пересчитывают на 503. Продолжительность анализов при наличии калибровочного графика 15 мин. Относительная погрешность от 4 до 30%.
ЛИТЕРАТУРА. Бланк А. Б. — «Ж. аналит. химии», 1964, № 3, с. 363. — Перегуд Е. А., Быховская М. С., Гернет Е. В. Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе. М., 1970, с. 27. — Перегуд Е. А., Гернет Е. В. Химический анализ воздуха промышленных предприятий. Л., 1973, с. 403. — Суматашвили Г. Д. — Гидрохимические материалы, 1961, т. 33, с. 138. — Технические условия на методы определения вредных веществ в воздухе. М., 1972, с. 87.
Поступила 3/1II 1975 г.
УДК «14.72:632.95
Т. В. Лихтман, В. М. Цетлин РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ ПЕСТИЦИДОВ В ВОЗДУХЕ
Всесоюзный научно-исследовательский институт дезинфекции и стерилизации, Москва
В процессе применения пестицидов наряду с обеспечением требуемой эффективности их должны быть приняты необходимые меры предупреждения токсического действия препаратов на людей как во время обработки, так и после нее. При этом следует учитывать, что наибольшую опасность в обоих случаях представляет собой респираторный путь поступления токсиканта.
Необходимо разграничить понятия ядовитости (токсичности) и опасности веществ. Последняя, в частности, будет зависеть от таких физических свойств соединений, как давление насыщенного пара и коэффициент диффузии. Первый параметр определяет скорость испарения вещества (скорость поступления в окружающее пространство), второй — скорость распространения токсиканта в окружающей среде. Знание обеих характеристик позволит дать сравнительную оценку веществ и оценить рациональные пути их применения. В связи с этим нами были рассчитаны коэффициенты диффузии ряда наиболее часто используемых пестицидов.
Способность пестицидов распространяться в воздухе определяется их диффузионными свойствами. Процесс диффузии вещества в какой-либо среде описывается, как известно, законами Фика. В частности, соотношение между градиентом концентрации и диффузионным потоком вещества устанавливается первым законом Фика (С. А. Рейтлингер):
где / — количество вещества, прошедшего в единицу времени через единицу площади сечения, нормального к направлению х; Б — коэффициент пропорциональности между диффузионным потоком и градиентом концентрации, называемый коэффициентом диффузии.
Согласно уравнению (1), коэффициент диффузии определяет плотность потока при заданном градиенте концентрации. Поскольку поток стремится устранить неравномерность в распределении вещества в системе, Ъ является мерой скорости, с которой система способна при заданных условиях выравнивать разность концентраций. Эта скорость в свою очередь связана с микроскопическими параметрами системы, характеризующими тепловую подвижность молекул диффузионной среды и диффундирующих молекул. На основе молекулярно-кинетической теории газов было выведено уравнение Стефана — Максвелла, связывающее коэффициент диффузии со свойствами взаимно диффундирующих молекул (Чепмен С., Каулинг Т.):
п _3_ ГкТ (т, + /п2)-|1
° = I аип.-т. ' »
где п — количество частиц в единице объема (определяется как частное от деления числа Авогадро на объем, занимаемый молем вещества, при заданных условиях: при 20° и давлении 760 мм рт. ст., п = 2,52-1018 частиц в 1 см3).
1
где^о!—диаметр молекулы диффундирующего вещества; а2 — диаметр молекулы диффузионной среды. В нашем случае а1—диаметр молекул пестицидов, который можно приближенно рассчитать, зная радиусы атомов, длины валентных связей и величины валентных углов; ст2 — средний диаметр молекулы воздуха, который рассчитывают как сумму произведений диаметров молекул 02 и Аг на относительное содержание данного газа в воздухе:
аг=Ск1 • ^2+Со4оог+САг ■ а д г,
где Ск =0,78; Со, =0,21 и СдГ=0,01;к— константа Больцмана (к=1,38X х 10 эрг/град); Т — абсолютная температура °К; — масса диффундирующей молекулы пестицида, рассчитываемая как произведение молекулярного веса на массу протона тпр=1,67-10 "2* г; т2— средняя масса молекулы воздуха. Средний молекулярный вес воздуха считали равным 28,29.
Зная все перечисленные выше величины, можно рассчитать коэффициенты диффузии различных пестицидов. Результаты расчетов приведены в табл. 1. Из табл. 1 видно, что коэффициенты диффузии для достаточно широкого круга пестицидов меняются в пределах 1 порядка. Однако диффузионный поток определяется не только коэффициентом диффузии, но и, как мы видим, заданным градиентом концентрации. В данном случае градиент концентрации создается за счет испарения пестицида. Известно, что на поверхности испаряющегося вещества концентрация пара близка к давлению насыщенного пара. Для расчета диффузионного потока возьмем в качестве модели узкую трубку длиной 1 м, примыкающую к пестициду (см. рисунок).
На входе в трубку концентрация вещества Сх соответствует давлению насыщенного пара; на выходе из трубки концентрация С2 равна 0. Выходящее из трубки вещество тут же уносится в объем благодаря интенсивной циркуляции воздуха. Внутри трубки поддерживается стационарный поток вещества.
Такая модель несколько отличается от условий диффузии пестицидов на практике. Во-первых, мы рассчитываем случай одномерной диффузии, иду-
сг=о
С,(РН)
Одномерный ди4)фу-зионный поток пестицида в трубке.
Таблица 1
Коэффициенты диффузии пестицидов в воздухе
Пестицид
пекулярный вес Масса моле-кулыХЮ"г4г Диаметр молекулы (в А°) (Э. А. Мель-внн-Хьюз) Р см'/с при 20°
331 553 20,7 0,0137
258,29 431 17,2 0,019
304 508 16,6 0,020
330,35 550 15,7 0,022
230,29 384 15,6 0,0229
278,21 464 15,3 0,0233
291,26 486 15,1 0,0238
354,5 593 14,3 0,026
229 383 14,2 0,0267
413 690 13,3 0,0293
335,5 560 14,6 0,030
321,56 537 13,0 0,031»
277,2 463 12,9 0,0315
263,22 440 12,9 0,0315
380,74 636 12,1 0,0348
286,26 477 12,0 0,0355
373,5 625 11,0 0,041
257,45 430 10,5 0,044
209,12 350 10,1 0,048
220,99 370 9,5 0,0522
381,94 637 9,3 0.0531
291 486 7.2 0,0816
28,98 48,4 2,25 0,0816
Неопинамин
Меркаптофос
Диазинон
Карбофос
Метилмеркаптофос
Байтекс
Тиофос
ДДТ
Рогор
Нуванол
Трихлофос
Роннел
Метилнитрофос
Метафос
Дибром
Октаметил
Гептахлор
Хлорофос
Байгон
ДДВФ
Дилдрин
•у-Изомер ГХЦГ
Воздух
При 25°
Таблица 2
Диффузионные потоки пестицидов
Пестицид
Давление паров (в мм рт. ст.)1
С, (в ыг/м»)
IX Ю* (в ыг/м1'С)
Неопинамин
ДДТ
Дилдрин
Нуванол
Тиофос
Рогор
Метафос
Хлорофос
Байтекс
•у-Изомер ГХЦГ
Метилнитрофос
Диазинон
Байгон
Карбофос
Меркаптофос
Дибром
Гептахлор
Трихлофос
Октаметил
Роннел
Метилмеркаптофос ДДВФ
3,5.10"8 0,00064 0,0087
1,5. Ю-7 2 0,00294 0,0765
1,8.10-' 0,00373 0,198
8,0.10-' 0,018 0,527
5,7.10-« 0,0916 2,18
8,5.10-» 0,108 2,89
9,7.10-» 0,141 4,44
7,8.10-« 0,111 4,9
3,0. ю-& 0,460 10,7
9,4-10-« 0,151 12,3
5,4.10-5 0,828 26,1
8,4.10-5 1,39 27,8
9,0-10-5 1,04 50,0
1,25-10-« 2,28 50,2
2,48-Ю-4 3,54 66,2
2,0-10-«, 4,22 147
3,0-10-« 6,1 250
6,0.10-« 11,2 336
6,5.10-« 10,25 364
8,0-10-« 13,9 428
1,85. Ю-3 23,5 539
1,2-10—а 147,0 6900
1 Справочник по пестицидам. Киев, «Урожай», 1974.
1 При 25°.
щей только в одном направлении, тогда как в практических условиях вещество диффундирует в 3 направлениях. Во-вторых, мы рассматриваем стационарный процесс диффузии, тогда как на практике этот процесс обычно является функцией времени. И, наконец, в-третьих, на практике огромную роль в процессе диффузии играют конвективные токи, изменяющие скорость диффузии на несколько порядков. Однако, для того чтобы сопоставить диффузионную активность различных пестицидов и их способность распространяться в объеме, такая модель вполне приемлема. Она дает возможность сравнивать диффузионные свойства различных пестицидов, что имеет большое значение при оценке эффективности того или иного пестицида и его токсичности.
Таким образом, возвращаясь к нашей модели, мы можем определить градиент концентрации веществ в трубке, зная сх, с2 и расстояние х0. Затем, умножив градиент концентрации на коэффициент диффузии, получаем величину диффузионного потока в трубке.
Все результаты расчетов приведены в табл. 2. Сравнивая значение величин диффузионных потоков для различных пестицидов, мы видим, что эти значения меняются в очень широком интервале, составляющем 6 десятичных порядков (от 8,7- Ю-10 мг/м2-с для неопинамина до 6,9 • Ю-4 мг/м2- с для ДДВФ). Эти данные свидетельствуют о том, что диффузионные свойства пестицидов и их способность распространяться в объеме принципиально различны. Этот факт необходимо учитывать при оценке эффективности того или иного пестицида.
Выводы
1. Рассчитаны коэффициенты диффузии наиболее распространенных пестицидов. Показано, что величина коэффициентов диффузии разных пестицидов меняется в пределах 1 порядка.
2. Рассчитаны диффузионные потоки пестицидов, возникающие при их испарении. Показано, что диффузионные потоки пестицидов при одних и тех же условиях меняются в пределах 6 порядков. Последнее необходимо учитывать с точки зрения эффективности и токсичности пестицидов.
ЛИТЕРАТУРА. Рейтлингер С. А. Проницаемость полимерных материалов. М., 1974, с. 12. — Ч е п м е н С., К а у л и н г Т. Математическая теория неоднородных газов. М., 1960, с. 292.—Мел вин-X ьюз Э.-А. Физическая химия. Т. 1. М„ 1962, с. 31, 461.
Поступила 2О/XI 1975 г-УДК 614.72:546.18]-074:543.431
К. П. Панин
ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ И ПАРООБРАЗНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ 5-ВАЛЕНТНЫХ ФОСФОРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Городская санэпидстанция, Москва
До настоящего времени мы не располагаем методом раздельного определения аэрозолей и парообразных неорганических фосфорных соединений, а также их отдельных групп по растворимости. Между тем существует практическая необходимость разработки такого, причем несложного, метода. Важно также раздельное определение по группам токсических соединений и нейтральных или трудно растворимых солей фосфорной кислоты, которые являются «физиологическими». Их общее токсическое действие возможно лишь при высоких дозах и не представляет большого интереса. Разделение на токсические и малотоксические трудно растворимые сое-
