CC BY
19
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
"SSL
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗОТНОЙ И СОЛЯНОЙ КИСЛОТ В ПРИСУТСТВИИ НИТРАТОВ И ХЛОРИДОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Канд. биол. наук М. Д. Маната, канд. мед. наук В. П. Мелехина
Кафедра коммунальной гигиены Центрального института усовершенствования врачей,
Москва
Для определения соляной кислоты в присутствии хлоридов в атмосферном воздухе рекомендован микротитрометрический метод (М. В. Алексеева и Е. В. Елфимова), чувствительность определения 2 мкг HCl. Неудобство этого метода заключается в том, что при проведении экспериментов с количествами HCl в воздухе порядка сотых и десятых долей миллиграмма в 1 м3 приходится отбирать большие объемы исследуемого воздуха (100—150 л). В противном случае на титрование пробы расходуется очень малый объем 0,005—Н раствора щелочи (около 0,01 мл), вследствие чего получается не вполне достоверный результат.
Метода определения малых концентраций азотной кислоты в атмосферном воздухе в литературных источниках мы не нашли.
Перед нами была поставлена задача определения микроколичеств соляной и азотной кислот порядка сотых и десятых долей миллиграмма в I ж3 в условиях опыта при гигиеническом нормировании этих веществ в атмосферном воздухе.
Приступив к разрешению поставленной задачи — спектрофотомет-рическому определению микроколичеств HCl и HN03 в воздухе на спектрофотометре СФ-5, мы в первую очередь изучили зависимость оптической плотности окрашенных растворов соляной и азотной кислот со спиртовым раствором метилового красного от концентрации кислот (от десятых до целых долей микрограмма в 1 мл раствора).
Точные микрограммовые концентрации этих кислот были приготовлены следующим образом: из точно 0,1 • Н—HCl и HN03 разбавлением были приготовлены 0,005—Н растворы (концентрации проверяли титрометрически) с содержанием в 1 мл—183 мкг HCl и 315 мкг HN03, из последних готовились растворы с содержанием 1,83 мкг/мл HCl и 3,15 мкг!мл HN03 и затем соответствующим разбавлением готовили растворы с содержанием 0,18—1,83 на 1 мл HCl и от 0,31 —3,1 на 1 мл HN03.
Во всех опытах применяли свежеприготовленную дважды дистиллированную воду с pH 6,8—6,9. Опыты проводили со свежеприготовленными растворами кислот из исходных растворов (1,83 мкг на 1 мл HCl и 3,15 мкг на 1 мл HN03).
В результате предварительных опытов подобраны следующие условия фотометрирования на спектрометре СФ-5: 1) как реагент применяют 0,2 мл 0,01% спиртового раствора метилового красного, которые добавляют к 5 мл исследуемого раствора; реакционную смесь фото-метрируют через 1 — IV2 мин.; 2) фотометрирование ведут при К макс. 530 ммк (на основании снятой спектральной характеристики, рис. 1); 3) в качестве контроля используют 5 мл дистиллированной воды плюс 0,2 мл 0,01 % метилового красного, дистиллированная вода та же, на которой готовились растворы кислот.
При указанных условиях были сняты градиуровочные кривые зависимости оптической плотности водных растворов НС1 и НМ03 от их концентраций (рис. 2). Как видно из рис. 2, в области концентраций 0,18—1,83 мкг/мл НС1 и 0,31—2 мкг/мл ЬШОз соблюдается линейная зависимость, т. е. в этой области концентраций возможно определение микрограммовых концентраций этих водных растворов кислот с реагентом— 0,01% спиртового раствора метилового красного. В дальнейшем указанные градуировочные графики использовали как рабочие при определении концентрации кислот в эксперименте.
Рис. 1. Спектральная характеристика
водных растворов HCl и НЫОз. А — HCl; Б — HN03; / — 0,48; 2 — 0,85; 5—1.10; 4— 0.3; 5 — 1,6; б — 2,0.
Рис. 2. Градуировочный график зависимост:: оптической плотности водных растворов HCl и HN03 от их концентрации при X макс. 530 ммк.
/ — HCl; 2 — HNO3.
0 0,2 Ofi 0.6 0,8 1,0 ОЛ o.'t 0,6 0,8 10 хонцентраиия (мкг/мл)
I
1 I
0.06 ОЛ1
Для определения НС1 и НЫ03 в атмосферном воздухе пробу отбирают со скоростью 1 л/мин в 5 мл дистиллированной воды, помещенной в нейтральный поглотитель с пористой пластинкой. Имеются указания, что при просасывании атмосферного воздуха через дистиллированную воду в поглотителе с пористой пластинкой № 2, обладающим сопротивлением 40—60 мм вод. ст., сернистый газ из этого воздуха частично окисляется до ЭОз кислородом воздуха (К. А. Буштуева)1. Наши опыты подтвердили это положение, в связи с чем мы пользовались поглотителями с пористыми пластинками, обладавшими сопротивлением не более 30 мм вод. ст.
Учитывая чувствительность определения (0,18 мкг/мл НС1 и 0,31 мкг/мл НЫ03) и предполагаемые концентрации этих кислот в воздухе, достаточно отобрать 10—20 л исследуемого воздуха. При отборе 20 л воздуха чувствительность метода определения соляной кислоты — 0,04 мг/м3, азотной — 0,075 мг/м3.
Ввиду того что даже в чистом атмосферном воздухе присутствуют кислые газы — С02 от 0,03 до 0,05 об.% (0,6—0,98 мг/л) и ЭОг от 0,0002 до 0,0005 мг/л, при просасывании пробы атмосферного воздуха в количестве 20 л в 5 мл дистиллированной воды возможно мешающее влияние этих газов при спектрофотометрическом определении кислог-
1 К. А. Буштуева. Аэрозоль серной кислоты в атмосферном воздухе и его
гигиеническое значение. Дисс. М., 1954.
ности с реагентом метиловым красным. Так, при указанных выше концентрациях, данном способе отбора и полном насыщении этих газов в дистиллированную воду концентрация водного раствора углекислого газа может быть 0,06—0,1 М, а сернистого газа — 1,5 • Ю-5— 3-Ю-5 М и, если учесть константу диссоциации (КО для Н2С03— 3,5 • Ю-7, для НгБОз—1,7 • Ю-2, то предполагаемый рН водного раствора углекислого газа будет 3,73—4,62 и сернистого газа — 3,14—3,33!.
Однако при указанном способе отбора атмосферного воздуха, т. е. при просасывании пробы воздуха через 5 мл дистиллированной воды и при 15—20°, полного насыщения С02 и Э02 не произойдет: стало быть, и рН водных растворов этих газов можно считать значительно большими. Чтобы убедиться в последнем, были поставлены опыты, в которых просасывались пробы в количестве 20 л незагрязненного атмосферного воздуха с содержанием 0,04—0,05 об. % С02 и 0,56—1 мг/м3 БОг, со скоростью 1 л/мин через поглотители с пористыми пластинками, обладавшие сопротивлением 20—30 мм вод. ст., наполненные 5 мл дистиллированной воды.
Во всех опытах оптические плотности растворов Е530 ммк = 0. Так опытным путем нами установлено, что при указанных выше условиях отбора пробы воздуха количество в нем С02 0,03—0,05 об.% и Б02 0,0002—0,0005 мг/л не оказывают мешающего влияния на спектро-фотометрическое определение НС1 и НЫОз в атмосферном воздухе.
В заключение для оценки спектрофотомет-рического метода определения соляной и азотной кислот этот метод сравнивали в условиях эксперимента с титрометриче-ским.
Для большей точности титрование микроколичеств кислот с 0,005—Н раствором щелочи с индикатором метиловым красным производили в присутствии «свидетеля» — буферного раствора с рН 6,2 и метилового красного. В эксперименте концентрации кислот создавались на установке, рекомендованной Комитетом по санитарной охране атмосферного воздуха, путем пропускания части воздушного потока через гусек, содержащий кислоты. Из этой установки отбирали пробы воздуха в дистиллированную воду, добавляли метиловый красный, пробу замеряли на спектрометре СФ-5 и затем эту же пробу отти-тровывали щелочью. Результаты представлены в таблице.
Как видно из таблицы, результаты, полученные спектрофотометри-ческим методом, хорошо согласуются с результатами титрометриче-ского определения.
1 Так как водные растворы С02 и 502 являются слабыми двухосновными кисло-
тами, то рН этих растворов вычисляют по формуле: рН=—'/2 1й Ккисл.—'/г С„„сп
где Ккисл. — константа диссоциации кислоты (К|), С„Яст — концентрация кислоты.
Сравнительная оценка титро«етрического и спечтрофотометрического методов определения микроколичеств соляной и азотной кислот в воздухе (в услозиях эксперимента)
Найдено НС1 в мг/м' Найдено НЫО, в мг/м а
титрометрически спектрофо-тометрнче-ски титрометрически спектр офо тометриче ски
0,53 0,57 0,78 0,87
0,66 0,55 0,78 0,85
0,53 0,60 0,78 0,82
0,66 0,62 0,78 0,68
0,50 0,50 1,17 1,13
0,54 0,52 0,85 0,84
0,54 0,57 1,95 1,90
0,54 0,58 1,95 2,00
0,70 0,63 1,50 1,35
0,63 0,66 1,50 1,80
В среднем. . .0,58 0,58 1,204 1,224
Выводы
1. Разработан спектрофотометрическнй метод определения минеральных кислот — соляной и азотной — в присутствии хлоридов и нитратов. Метод основан на применении спиртового раствора метилового красного как реагента на кислоты, с последующим измерением оптической плотности окрашенных водных растворов этих кислот.
Чувствительность определения соляной кислоты 0,18 мкг/мл, азотной кислоты 0,31 мкг/мл; определению мешают другие кислоты и основания.
2. Кислые газы — СОг и БОг, всегда присутствующие в атмосферном воздухе, при данном способе отбора проб воздуха не мешают спектрофотометрическому определению соляной и азотной кислот.
ЛИТЕРАТУРА
Алексеев В. Н. Курс качественного химического полумикроанализа. М.. 1952.— Алексеева М. В., Елфимова Е. В. Гиг. и сан., 1958, № 8, стр. 71. — Б ы х о в-с к а я М. С., Гинзбург С. Л., X а л и з о в а О. Д. Методы определения вредных веществ в воздухе и других средах. М., 1961. — Кольтгоф И. М. и Сендэл Е. Б. Количественный анализ. М.—Л., 1941.
Поступила 4/У 1963 г.
К МЕТОДИКЕ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЩИХ ВИБРАЦИИ
Аспирант В. М. Скорнецкий, младший научный сотрудник П. С. Миронов
Свердловский институт гигиены труда и профпатологии
В настоящее время в распоряжении гигиенистов имеется мало приборов, позволяющих производить измерения общих вибраций. Наиболее распространенный прибор ВР-1 имеет пределом регистрации частоту от 5 до 100 гц и амплитуду от 0,05 до 6 мм. Кроме этого, даннь;й прибор позволяет определять вибрации только относительно неподвижного объекта, т. е. масса человека, измеряющего вибрацию, должна быть неподвижна по отношению к вибрирующему объекту. Однако в большинстве случаев сам человек, измеряющий вибрацию, подвергается ее воздействию. Так, например, он не может по этой причине измерить вибрографом ВР-1 вибрацию в кабине движущегося автомобиля, экскаватора и т. д.
Выпускаемые с 1960 г. датчики (комплект К-001) в сочетании с регистрирующим осциллографом Н-700 позволяют измерять общие вибрации в диапозоне частот от 2 до 200 гц и амплитудах смещения до 1 мм. Такой диапозон регистрируемых вибраций не обеспечивает определения больших амплитуд вибраций.
Мы использовали для записи общих вибраций вибрографы больших перемещений (ВВП и ВЭГИК), разработанные Институтом физики земли АН СССР имени О. Ю. Шмидта для регистрации близких землетрясений и взрывов. ВВП позволяет вести запись вибрации при частотах от 1 до 50 гц и амплитудах смещения от 1 до 300 мм с ускорением до 50 Виброграф ВЭГИК позволяет регистрировать вибрации с частотой до 50 гц и амплитудой до 3 мм. Принципом работы этих приборов является наведение э. д. с. (электродвижущей силы) в катушке маятника, остающегося неподвижным в пространстве во время колебания при пересечении силовых линий магнита катушкой.
