CC BY
4
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
■£3
УДК 614.715:547.531-074
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 3,4-БЕНЭПИРЕНА В ПРИСУТСТВИИ ПИРЕНА
С. К. Ненашева
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
В источниках загрязнения атмосферы наряду с канцерогенным 3,4-бензпиреном были обнаружены и другие углеводороды — как канцерогенные, так и неканцерогенные. В связи с этим возникла необходимость изучения неканцерогенного пирена, производные которого — 3,4-бензпи-рен и 3,4,7,8-дибензпирен — являются сильно канцерогенными углеводородами. Нашей задачей было выяснить влияние пирена на количественное опведеление 3,4-бензпирена.
Пирен представляет собой кристаллическое вещество белого цвета; температура плавления его 148°, молекулярный вес 202,24. Эмпирическая формула С^Ню, структурная формула:
4
/\ 5| |3
6,х Vх,2
8\ /10 9
В процессе исследования проводился подбор растворителей. Ввиду того что пирен хорошо растворяется в бензоле, последний и был выбран как растворитель.
Пирен в растворителях при облучении ультрафиолетовым светом флюоресцирует голубым цветом с зеленоватым оттенком, тогда как 3,4-бензпирен флюоресцирует ярко-фиолетовым цветом. Исходя из этого, можно при определении 3,4-бензпирена в процессе хроматографичес-кого фракционирования отделить пирен от 3,4-бензпирена по цвету флюоресценции.
Для количественного определения пирена нами применялся метод спектрального молекулярного анализа, в частности адсорбционная спектроскопия в ультрафиолетовой области спектра. Этот метод при изучении канцерогенного вещества 1,2,5,6-дибензантрацена ранее уже был предложен М. В. Нифонтовой. В настоящей работе его использовали для спектрофотометрического определения пирена в растворах и в смеси с 3,4-бензпиреном.
Пирен определяли на спектрофотометре СФ-4 путем измерения оптической плотности растворов испытуемого вещества при длине волны, соответствующей максимуму поглощения. Для этого была построена
спектральная характеристика пирена в бензольном растворе (С = 1 мкг/мл) на длинах волн от 279 до 350 ммк, максимум поглощения для пирена был найден на длине волны 338 ммк (рис. 1, сплошная линия). Исследования проводили на водородной лампе.
Необходимым условием для метода адсорбционной спектроскопии в ультрафиолетовой области служит подчинение раствора вещества закону Беера. Для того чтобы проверить подчинение раствора пирена этому закону, мы построили кривую зависимости интенсивности поглощения от концентрации пирена при Х = 338 ммк-, установлено, что пирен,
Рис. 1. Спектральные характеристики пирена и 3,4-бензпирена.
/ — пирен (раствор 1 мкг/мл), 2 — 3,4-бензпирен (раствор 1 мкг/мл)-, растворитель — бензол.
Рис. 2. Калибровочный график для определения пирена в бензольном растворе при Х= 338 ммк.
растворенный в бензоле, подчиняется закону Беера в пределах концентрации 1—6 мкг/мл (рис. 2). Данный график использовали при определении неизвестных концентраций пирена в растворах. Искусственные приборы с точным содержанием пирена готовили в концентрациях 1, 1,5, 2,5, 3,5 и 6 мкг/мл.
Результаты многократных опытов показали, что ошибка определения пирена по величине оптической плотности в максимуме поглощения колеблется от 0 до ±8% (в среднем ±2%).
При раздельном исследовании пирена и 3,4-бензпирена в их смеси мы использовали систему 2 уравнений Фнрордта, которую применяют при определении 2 компонентов из смеси, если известно поглощение каждого вещества в отдельности. На одном графике вычерчивают кривые поглощения для обоих определяемых веществ (см. рис. 1). Используя систему 2 уравнений Фирордта, выбирают 2 длины волны таким образом, чтобы на одной из них интенсивности поглощения сильно различались (в нашем случае ^=300 ммк), а при другой длине волны интенсивности поглощения были очень близки (А, = 304 ммк). Одним из условий применения системы двух уравнений Фирордта является подчинение закону Беера раствора пирена на выбранных длинах волн.
Для раздельного определения в смеси пирена и 3,4-бензпирена мы приготовляли искусственные пробы (смеси) с различным содержанием в
Смесь Пирен 3,4-Бензпирен
1-Я 0,4 0,6
2-я 0.5 0,5
3-я 0,6 0,4
4-я 1,2 0,8
5-я 1,0 1,0
6-я 0,8 1,2
4*
51
них обоих компонентов. В 1 мл раствора в зависимости от порядка смеси было следующее содержание пирена и 3,4-бензпирена (в мкг).
При работе на спектрофотометре использовали все 4 кюветы его: в 1-ю наливали растворитель (бензол), во 2-ю — пирен в бензоле (С=1 мкг/мл), в 3-ю — 3,4-бензпирен в бензоле (С=1 мкг/мл), в 4-ю — смесь, концентрации которой указаны выше. Для каждого раствора определяли оптическую плотность на выбранных ранее длинах волн (А, = 300 и 304 ммк).
Данные оптической плотности подставляли в уравнения системы Фнрордта:
проба (смесь) 3,4-бенз- 3,4-бенз- проба (смесь) пирен пирен
(Дзоо_|_Дао*)_— (Дзоо_•_Д 304)
пирен 3,4-бенз- пирен 3,4-бенз- '
пирен пирен
(Дзоо Д304) - (Д»04 Д зоо)
проба (смесь) пирен пирен проба (смесь)
(Дз04 Д зоо) - (Д304 Дзоо)
пирен 3,4-бенз- пирен 3,4-бенз-
пирен пирен
ОД 300 Д304> (Д зол Дзоо)•
где X — концентрация 3,4-бензпирена, К — концентрация пирена.
Подставляем в уравнения данные оптической плотности, например для смеси 0,5 мкг пирена+ 0,5 мкг 3,4-бензпирена в 1 мл раствора. Оптическая плотность (Д) 1 мкг пирена (А,=300 ммк) равна 0,045, оптическая плотность (Д) 1 мкг пирена (Я = 304 ммк) равна 0,053, оптическая плотность (Д) 1 мкг 3,4 бензпирена (А, = 300 ммк)—0,209, оптическая плотность (Д) 1 мкг 3,4-бензпирена (Л = 304 ммк)—0,086, оптическая плотность (Д) смеси (>. = 300 ммк)—0,135, оптическая плотность (Д) -смеси (А, = 304 ммк) —0,071.
Получаем:
у 0,135 • 0.086 — 0,209 • 0,071 — 0,003229
Л = 0,045 • 0,086 - 0,053 • 0.209 = -0,007207 = °'49' т е' 98% 3,4-бензпирена
У _ 0,071 • 0.045 • 0.053 • 0,135 _ 0.003825
~~ 0,045 • 0,086 — 0,053 • 0,209 ~ 0,007207 ~~ 0,53> т е' 106% пирена
Результаты определения пирена и 3,4-бензпирена в их смеси показали, что ошибка колеблется от 0 до ± 13% (в среднем ±5,2%).
Выводы
1. Получена спектральная характеристика пирена и 3,4-бензпирена в бензольных растворах: максимум поглощения для 3,4-бензпиренэ X = 299 ммк, для пирена К = 338 ммк.
2. Установлено: а) подчинение раствора пирена закону Беерав пределах концентрации от 1 до 6 мкг/мл и точность спектрофотометрическо-го определения пирена по градуировочному графику при А, = 338 ммк\ б) возможность определения пирена и 3,4-бензпирена из их смеси при применении системы 2 уравнений Фирордта.
3. Установлено, что пирен не будет мешать определению 3,4-бензпирена по методике Дикуна: а) при хроматографическом фракционировании пирен и 3,4-бензпирен различаются по цвету флюоресценции; б) спектры поглощения пирена и 3,4-бензпирена имеют различные максимумы поглощения.
ЛИТЕРАТУРА
Нифонтова М. В., Терновская Л. И. Гиг. и сан., 1962, № Ю, с. 46.
Поступила 1/IX 1964 г.
УДК 614.72:546.8Й1-074
К ВОПРОСУ ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВАНАДИЯ В ВОЗДУХЕ
М. Н. Кузьмичева Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Совместное присутствие в воздухе ряда предприятий ванадия и соединений хрома вызывает необходимость разработки метода их раздельного определения. Для этого может быть применена колориметрическая реакция 5-валентного ванадия с гидроксамовой кислотой. На перспективность реакции для определения ванадия указывают И. П. Али-марин, Ф. П. Судаков и другие авторы. Ее использовал Pilz для исследования этого элемента в биологических пробах. В результате реакции образуется фиолетовый ванадий — салицилгидроксамовый комплекс. Наше внимание привлекло то, что синтез салицилгидроксамовой кислоты несложен (способ описан Pilz). Исходными продуктами ее получения являются метиловый эфир салициловой кислоты, едкий натр и гидроксил-амин солянокислый. Изучив описанную реакцию, мы разработали оптимальные условия для определения общего содержания ванадия (соединений его) в виде аэрозолей в воздухе и установили влияние некоторых элементов, которые могут присутствовать в нем совместно с ванадием.
Предложен следующий ход определения: после отбора пробы на фильтр из полихлорвиниловой ткани ФПП его помещают в фарфоровую чашку, заливают 2 мл 50% раствора азотной кислоты, выпаривают досуха на водяной бане и сжигают при 500—550°. Остаток после сжигания обрабатывают 2 мл 5% раствора едкого натра, промывают небольшими порциями горячей дистиллированной воды, кипятят и доводят объем до 5 мл.
Если раствор мутный, то его фильтруют или центрифугируют; для определения берут 2,5 мл ('/2 пробы) и помещают в колориметрическую пробирку. Одновременно готовят 2 стандартные шкалы с содержанием в первой 0, 1, 2, 4, 6, 8 и 10 мкг и во второй 0, 10, 15, 20, 25, 30, 35 и 40 мкг ванадия. В колориметрические пробирки вносят для этого соответствующее количество водного стандартного раствора ванадата аммония, добавляют по 1 мл 5% раствора едкого натра, объем доводят дистиллированной водой до 5 мл. Затем во все пробирки шкалы и проб добавляют по 5 мл 0,5% раствора салицилгидроксамовой кислоты (в уксусной кислоте). Образующуюся фиолетовую окраску измеряют визуально или на фотоколориметре при длине волны 490 ммк в кюветах с расстояниями между рабочими гранями 20 мм.
Установлено, что соединения хрома в количестве до 100 мкг (в пересчете на Сг203) и никеля до 500 мкг в пробе не мешают определению изучаемого вещества описанным выше способом.
Этот метод был использован нами при обследовании одного из цехов получения пятиокиси ванадия параллельно с ранее предложенным фосфорновольфрамовым методом. Часть данных, полученных нами при определении ванадия в одной и той же пробе обоими методами, представлена в таблице.
