Определение тяжелых металлов в воздухе
Обновлено: 20.05.2024
Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Лапова Т. В., Петрова Е. В., Отмахов В. И., Отмахова З. И.
Обобщен опыт исследований по анализу промышленных и атмосферных аэрозолей методом атомно-эмиссионной спектроскопии. Исследованы различные способы подготовки фильтров АФА к спектральному анализу. Показано, что для всех марок аэрозольных аналитических фильтров наилучшим на данный момент является комбинированный способ пробоподготовки. Для оптимизации условий атомно-эмиссионного анализа подобран соответствующий носитель. На основании проведенных исследований разработана методика атомно-эмиссионного определения металлов в промышленных и атмосферных аэрозолях.
Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Лапова Т. В., Петрова Е. В., Отмахов В. И., Отмахова З. И.
Атомно-эмиссионная методика анализа грибов на содержание тяжелых металлов и использование ее для целей экомониторинга
Концентрирование примесей из водных сред в присутствии эффективного коагулянта на флокулирующем сорбенте
Атомно-эмиссионный анализ биологических объектов с целью проведения экомониторинга районов Томской области и Горного Алтая
Текст научной работы на тему «Контроль загрязнения атмосферы тяжелыми металлами методом атомно-эмиссионной спектроскопии»
Вестник ТГАСУ № 2, 2008
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ
Т. В. ЛАПОВА, канд. хим. наук,
Е.В. ПЕТРОВА, канд. хим. наук, доцент,
В.И. ОТМАХОВ, докт. техн. наук, профессор,
З.И. ОТМАХОВА, канд. хим. наук,
КОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ МЕТОДОМ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Концепция устойчивого развития и принцип «зеленой» химии предусматривают комплексный подход к организации контроля, сбора и переработки техногенных отходов и использования их в качестве вторичного сырья. При этом наиболее сложным является обеспечение экологической безопасности атмосферы. В настоящее время на урбанизированных территориях, в том числе строительных объектах, атмосфера перегружена различными токсикантами. Особенно опасно загрязнение воздушного бассейна тяжелыми и токсичными металлами, которые, в отличие от органических загрязнителей, не разлагаются, а лишь перераспределяются между природными средами, накапливаясь впоследствии в живых организмах и проявляя высокую токсичность даже в следовых количествах.
Контроль за содержанием тяжелых металлов (ТМ) в атмосфере является сложной аналитической задачей, для решения которой привлечены современные методы анализа. Наиболее экспрессным и универсальным из них является метод атомно-эмиссионной спектроскопии (АЭС), важным достоинством которого является возможность одновременного количественного определения большого числа элементов в широком интервале концентраций с приемлемой
© Т.В. Лапова, Е.В. Петрова, В.И. Отмахов, З.И. Отмахова, 2008
точностью. Однако широкое применение АЭС для анализа атмосферы урбанизированных территорий сдерживается отсутствием достоверных, метрологически аттестованных и экспрессных методик анализа. Целью настоящей работы явилась разработка химико-спектральной методики количественного определения широкого круга тяжелых и токсичных металлов в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны и промышленных выбросах.
ТМ в воздушном бассейне присутствуют в основном в виде твердых аэрозолей, реже - в газообразной форме (ртуть) [1, 2]. Для извлечения аэрозольных частиц воздуха чаще всего используют различные фильтры: из стекловолокна, керамики, тефлона, полиамида, графита и других материалов [3, 4]. Результаты исследования ряда фильтрующих материалов 7 показали целесообразность использования отечественных тонковолокнистых фильтров Петрянова (ФП), которые даже при высоких скоростях фильтрации (>1 м/с) улавливают не менее 90 % аэрозолей с размером частиц 0,2 мкм и выше. К средствам разового контроля аэрозолей, разработанным на основе материала ФП, относятся аналитические аэрозольные фильтры (АФА) [10]: АФА-ХА из ацетилцеллюлозного материала, АФА-ХС из полистирола, АФА-ВП, АФА-ХП и АФА-РС из перхлорвинила.
Пробы отбирают путем аспирации воздуха через чистые неэкспонированные фильтры. С целью санитарно-гигиенической оценки состояния окружающей среды отбор проб осуществляют в соответствии с РД-52.04.186-89 -для атмосферного воздуха, по ГОСТ 12.1.003-88 - для воздуха рабочей зоны, по ГОСТ 17.2.4.05-83 и ГОСТ 17.2.3.01-77 - для промвыбросов.
В настоящее время для определения содержания металлов в промышленных и атмосферных аэрозолях привлечены фотометрический, полярографический, атомно-абсорбционный, атомно-эмиссионный, рентгенофлуоресцентный, масс-спектральный и нейтронно-активационный методы анализа [1, 2, 7, 10-17]. Наибольшее практическое применение нашли атомно-абсорбционный и атомно-эмиссионный методы. В нормативном документе [7] в качестве основного метода определения концентрации ТМ в аэрозолях рекомендуется атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС), хотя некоторые исследователи показывают, что данная методика атомно-абсорбционного анализа атмосферных аэрозолей может иметь систематические погрешности, обусловленные неполным разложением материала пробы [11]. Кроме того, при всех достоинствах метод ААС уступает по производительности методу АЭС.
В настоящей работе в качестве аналитического метода контроля использован атомно-эмиссионный метод с дуговым источником возбуждения и автоматической регистрацией спектра на фотодиодную линейку с после -дующей обработкой данных на ЭВМ.
В связи со спецификой отбора проб аэрозолей воздуха металлы, входящие в их состав, оказываются связанными с материалом фильтра. Способ прямого их определения методом АЭС отягощен большими погрешностями, так как сильное газовыделение при сжигании органической части фильтра не обеспечивает равномерного поступления примесей в разряд. Способ разложения фильтра непосредственно в электроде [18] также не нашел широкого применения, так как использование лишь части фильтра ставит под сомнение
представительность всего анализа. По этой причине предварительная подготовка фильтроматериалов к атомно-эмиссионному анализу, обеспечивающая количественное переведение контролируемых компонентов из органической матрицы фильтра на новый коллектор, удовлетворяющий требованиям метода АЭС, является неотъемлемой частью разрабатываемых методик.
При исследовании атмосферных аэрозолей спектральному анализу в большинстве случаев подвергают либо полученный после термической минерализации фильтра зольный остаток в смеси с «буфером» 21, либо раствор, полученный кислотным разложением зольного остатка [22] или фильт-роматериала [23, 24]. Возможна кислотная экстракция примесей, исключающая операцию разложения материала фильтра [25]. Растворы упаривают на «буфере» или вводят непосредственно в анализатор [22].
Возникла необходимость систематизировать имеющееся в литературе большое разнообразие приемов извлечения элементов из фильтров с целью их атомно-эмиссионного анализа в зависимости от материала ФП, состава и свойств контролируемых компонентов, получить данные о возможных потерях примесей в процессе пробоподготовки и полноте их извлечения из фильтров. С этой целью исследованы следующие способы подготовки фильтров к анализу методом АЭС:
- кислотная экстракция контролируемых примесей без разложения фильтроматериала;
- разложение фильтров минеральными кислотами и органическими растворителями;
- термическая минерализация фильтров;
- комбинированный способ, включающий минерализацию фильтра концентрированной Н2804 с последующим термическим озолением минера-лизата.
Исследование проводили на модельных образцах методом «введено-найдено», которые готовили путем введения на чистые неэкспонированные фильтры рассчитанного количества сухой смеси, имитирующей сажу, состоящей из оксидов металлов и графитового порошка. Различные способы пробоподготовки исследовали на фильтрах АФА-ВП, АФА-ХП, АФА-ХА, АФА-ХС.
Кислотная экстракция металлов без растворения основы применима для фильтров, устойчивых к действию кислот: АФА-ВП, АФА-ХП, АФА-ХС. Из ряда минеральных кислот (НС1, Н2804, НК03, НС104) наиболее подходящим растворителем является НК03. Это обусловлено меньшей летучестью нитратов по сравнению с хлоридами соответствующих элементов, отсутствием интенсивного газовыделения, сопровождающего растворение в НС104, стабильностью массы концентрата. В качестве растворителя были исследованы растворы НК03 различной концентрации. Максимальное извлечение металлов достигнуто последовательной двухкратной обработкой модельных образцов небольшими объемами (4-5 мл) 6 М НК03 при слабом нагревании, исключающем кипение. Объединенный раствор упаривали на графитовом коллекторе под ИК-лампой и анализировали методом АЭС. Результаты проведенного эксперимента показали, что такие элементы, как Мо, ", Сг, С^ 8п
и 8Ь, извлекаются либо частично, либо совсем не извлекаются. Это может быть связано как с индивидуальными свойствами веществ (например, отсутствие в концентратах 8п с образованием в НК03 малорастворимой метаоло-вянной кислоты), так и со способностью фильтров задерживать элементы в порах матрицы.
Таким образом, применение кислотной экстракции в качестве метода пробоподготовки фильтроматериалов ограничено узким кругом контролируемых металлов. Для его расширения целесообразно проводить полное химическое разложение органической матрицы фильтра. Известно [8, 9], что фильтры АФА-ХА неустойчивы в сильных кислотах, а фильтры АФА-ХП, АФА-ВП - в хлорированных углеводородах и кетонах. Для разложения фильтров АФА-ХА использована 6 М НК03, а для фильтров АФА-ХП - хлороформ. Эффективность перевода примесей на графитовый коллектор устанавливали методом «введено-найдено». Для этого фильтры, содержащие известное количество металлов в виде стандартного образца графита (СОГ-21), растворяли небольшим объемом (4-5 мл) соответствующего растворителя в кварцевых чашках при слабом нагревании. Полученный раствор упаривали на графитовом коллекторе, а сухой остаток озоляли до постоянной массы в муфельной печи при ^ = 250-300 °С. Полученный таким образом концентрат анализировали методом АЭС. Способ полного растворения органической матрицы фильтра позволил количественно извлечь практически все контролируемые примеси металлов из аэрозольных фильтров в аналитический концентрат. Но многостадийность пробоподготовки, необходимость использования дополнительных реактивов увеличивают флуктуации в контрольном опыте элементов, составляющих основу природных объектов (А1, Са, Mg, Бе и др.), в результате чего погрешность определения возрастает. Кроме того, сочетание операций упаривания раствора и озоления сухого остатка приводит к нежелательным потерям элементов, соединения которых имеют низкие температуры кипения.
Термическое разложение материала фильтра предпочтительнее для спектрального анализа, т. к. оно предусматривает в едином цикле минерализацию органической составляющей с получением аналитического концентрата без дополнительного использования реактивов, что способствует снижению уровня и флуктуаций контрольного опыта. Однако такой способ применим только для фильтров на основе перхлорвинила, при озолении которых образуется хрупкий углеродный каркас. Термическая деструкция фильтров АФА-ХА проходит через стадию расплава, затрудняя отделение аналитического концентрата от стенок посуды.
Для полного разложения органической основы фильтров их озоление проводили в потоке кислорода в кварцевой трубчатой микропечи, предложенной для озоления органических объектов [26]. Для этого фильтр помещали в трубку-контейнер, сжимали его там по принципу поршневой системы, вводили контейнер в трубку-печь и нагревали ее до 250-300 °С, регулируя температуру с помощью трансформатора. Подачу кислорода осуществляли дози-рованно через перистальтический насос (рис. 1).
Рис. 1. Схема установки, предназначенной для пробоподготовки фильтров АФА-ХП, АФА-ВП путем их сжигания в потоке кислорода:
1 - кварцевая трубка-контейнер; 2 - фильтр; 3 - кварцевая трубка-печь; 4 - спираль; 5 - вход переменного тока от сети 220 В; 6 - трансформатор; 7 - емкость с кислородом; 8 - перистальтический насос; 9 - поглотительная ячейка; 10 - поглотитель
Для устранения процесса соулетучивания микрокомпонентов была подобрана эффективная поглотительная смесь, состоящая из диэтилдитиокарба-мата натрия (не менее 6 мас. %) и угольного порошка.
Поскольку примеси после термической деструкции фильтра распределяются между зольным остатком и поглотителем, целесообразно проводить спектральный анализ их однородной смеси. Метод термической минерализации фильтров АФА-ВП в потоке кислорода позволил полностью перевести контролируемые компоненты из матрицы фильтра на графитовый коллектор.
Для сокращения промежуточных стадий при переводе аэрозольных фильтров в удобную для спектрального анализа форму, снижения погрешностей и сокращения времени проведения анализа исследовали комбинированный способ минерализации, который довольно часто используется для разложения органических материалов, так как позволяет избежать возможных потерь примесей на стадии озоления [27]. Исследования показали, что для фильтров любых марок оптимальным является способ пробоподготовки, заключающийся в предварительном обугливании фильтроматериала концентрированной H2SO4 (V = 0,1 см3) при температуре 150-180 °С с последующим озолением минерального остатка в муфельной печи (t = 450-500 °С) в присутствии графитового порошка (т = 0,045 г). При таком способе пробоподготовки общая масса минерализата не превышает 0,050 ± 0,002 г. Причем на долю зольного остатка приходится лишь десятая часть от всей массы концентрата. Его основу составляет графитовый порошок, являющийся новым коллектором примесей.
Роль серной кислоты не ограничивается деструкцией органической матрицы фильтра. Микроэлементы, реагируя с ней, образуют сульфаты, темпера-
тура кипения которых выше по сравнению с другими соединениями, что предотвращает потери примесей. Это подтверждают и экспериментальные данные, свидетельствующие о количественном переводе исследуемых элементов из материалов любых марок фильтров на графитовый коллектор.
Независимо от выбранного способа пробоподготовки аэрозольных фильтров, предпочтительнее проводить спектральный анализ зольных остатков. Молекулярная форма контролируемых элементов в этом случае известна (оксидная или сульфатная), а нижние границы их определяемых содержаний зависят от массы полученного минерализата. Ее контролируют и варьируют добавлением графитового порошка в зависимости от степени загрязнения воздуха.
Правильность результатов атомно-эмиссионного анализа полученных таким образом концентратов примесей зависит от степени их соответствия стандартным образцам по физико-химическим характеристикам. Специфика проб атмосферных и промышленных аэрозолей заключается в многокомпонентном и переменном составе, включающем элементы естественного и техногенного происхождения. В процессе подготовки фильтров к анализу на графитовый коллектор, наряду с элементами техногенного происхождения, переходят в преобладающих и переменных количествах элементы, составляющие основу любых природных объектов (81, Са, М§, А1, Бе). Влияя на процессы испарения и возбуждения микроэлементов, они усиливают или ослабляют интенсивность их спектральных линий. Аналитическим выражением взаимного влияния элементов является смещение градуировочных графиков и увеличение погрешности анализа.
Сложная многокомпонентная основа аэрозолей воздуха приводит к различию в испарении примесей из чистого графитового порошка и графитового порошка, содержащего верхний уровень концентраций преобладающих элементов в зольных остатках проб атмосферных аэрозолей. Это сказывается как на величине максимумов испарения, так и на продолжительности экспозиции. Хлорид натрия, добавленный к графитовому порошку, нивелирует влияние матричных элементов, создавая компромиссные условия для анализа проб, различных по своему составу.
Рис. 2. Кривые испарения-возбуждения V и РЬ (с = 5• 10-3 мас. %) из разных основ: 1 - графитовый порошок; 2 - графитовый порошок, содержащий преобладающие элементы атмосферных аэрозолей (А1, 8І - 1,0 мас. %, Са, Бе - 0,5 мас. %, -
0,1 мас. %); 3 - графитовый порошок с 5 мас. % № (№С1); 4 - графитовый порошок с 5 мас. % № и преобладающими элементами атмосферных аэрозолей (А1, 8І - 1,0 мас. %, Са, Бе - 0,5 мас. %, Mg - 0,1 мас. %)
На основании проведенных исследований разработана химикоспектральная методика анализа промышленных и атмосферных аэрозолей на содержание тяжелых и токсичных металлов. Она заключается в минерализации комбинированным способом фильтров АФА, на которых методом аспирации произведен отбор аэрозольных частиц воздуха. Количественный спектральный анализ смеси коллектора и зольного остатка фильтра проводят с помощью градуировочных образцов, полученных введением 5 мас. % Ка в виде КаС1 в стандартные образцы состава графита СОГ-21 или СОГ-28 [31, 32]. Правильность определений по разработанной методике проверена методом «введено-найдено» по /-критерию (таблица).
Проверка правильности атомно-эмиссионной методики анализа фильтров АФА-ХП после их минерализации комбинированным способом (п = 5, Р = 0,95, ^табл = 2,78)
Определение тяжелых металлов в воздухе
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ СЕЛЬХОЗУГОДИЙ И ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА
(издание 2-е, переработанное и дополненное)
Зам. Министра сельского хозяйства Российской Федерации А.Г.Ефремов
10 марта 1992 г.
B настоящих методических указаниях изложены методы отбора проб, подготовки их к анализам и определения тяжелых металлов (цинка, меди, свинца, кадмия и ртути) в пробах почв, продукции растениеводства и кормах.
Методические указания предназначены для использования в работе проектно-изыскательских станций химизации сельского хозяйства и их филиалов и других учреждений, определяющих содержание тяжелых металлов в указанных объектах.
При переработке методических указаний учтены замечания Калининградской, Красноярской, Сумской, Херсонской, Хабаровской областных и Эстонской республиканской станций химизации.
Методические указания подготовили: канд. хим. наук А.В.Кузнецов, канд. с.-х. наук А.П.Фесюн, канд. с.-х. наук С.Г.Самохвалов (ЦИНАО); канд. физ.-мат. наук Э.П.Махонько (НПО "Тайфун").
Первая редакция методических указаний утверждена заместителем Председателя Госагропрома СССР Г.А.Романенко 16.01.89 г.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. В последние годы уделяется особое внимание проблеме загрязнения окружающей природной среды тяжелыми металлами (ТМ) и другими токсичными элементами.
В связи с возрастающими масштабами техногенного загрязнения окружающей среды ряд тяжелых металлов и токсичных элементов включен в международные и отечественные списки загрязняющих веществ, подлежащих контролю.
По степени опасности химические элементы подразделяются на три класса (ГОСТ 17.4.1.02-83) [1]:
1 - вещества высокоопасные;
2 - вещества умеренноопасные;
3 - вещества малоопасные.
Отнесение химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, к классам опасности
Мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бенз(а)пирен
Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон
Класс опасности химических веществ устанавливается не менее чем по трем показателям в соответствии с приложением 1.
1.2. Специалисты агрохимической службы, научно-исследовательских институтов, проектно-изыскательских станций химизации сельского хозяйства и их филиалов, районных и межрайонных агрохимических лабораторий осуществляют систематический контроль за загрязнением почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства тяжелыми металлами в следующих случаях:
1.2.1. При использовании отходов промышленности и коммунального хозяйства в качестве средств химизации сельского хозяйства - известьсодержащие отходы, фосфогипс, осадки сточных вод, компосты из твердых бытовых отходов (ТБО);
1.2.2. При комплексной природоохранной оценке технологий использования средств химизации, в первую очередь при комплексном агрохимическом окультуривании полей;
1.2.3. При интенсивном загрязнении почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства выбросами промышленных отходов предприятий, определенном на основании данных инвентаризации источников загрязнения;
1.2.4. При использовании сточных вод, содержащих ТМ и другие токсичные примеси, для орошения сельскохозяйственных угодий.
1.3. Работы по контролю за использованием отходов сточных вод и загрязнением почв сельскохозяйственных угодий техногенными выбросами (п.1.2.1-1.2.3.) проводятся, как правило, по договорам с предприятиями, являющимися источниками загрязнения, а при проведении природоохранной оценки технологий использования средств химизации сельского хозяйства (п.1.2.4.) - по договорам с областными (краевыми, АССР) агропромышленными объединениями.
2. ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ, ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА И КОРМАХ
2.1. Работы по определению содержания ТМ в почвах, продукции растениеводства и кормах проводятся проектно-изыскательскими станциями химизации сельского хозяйства и их филиалами по программам, согласованным с республиканскими объединениями "Сельхозхимия", республиканскими и региональными научно-методическими центрами и областными (республиканскими, краевыми) агропромышленными объединениями.
Работа включается в производственно-финансовый план станции химизации и оплачивается в соответствии с утвержденными нормами выработки и расценками.
2.2. Для обоснованного планирования работ по выявлению и предотвращению накопления ТМ и других токсичных элементов в почве сельскохозяйственных угодий, продукции растениеводства и кормах с целью безопасного и высокопроизводительного ведения сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения проектно-изыскательские станции химизации должны располагать полной информацией о предприятиях - источниках загрязнения и используемых и планируемых к использованию в качестве средств химизации отходах.
2.3. В первую очередь обращается внимание на известь и гипссодержащие отходы (их смеси), отходы промышленности и коммунального хозяйства, используемые в качестве органических удобрений, отходы, применяемые как макро- и микроудобрения. При этом учитывается значимость каждого вида отхода для использования в условиях области (АССР, края, зоны обслуживания).
Проводится максимально возможный сбор информации о физических свойствах, химическом составе отходов, наличии токсичных элементов.
2.4. Планирование работ по изучению загрязнения почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства токсичными выбросами предприятий осуществляется на основании следующих показателей:
- снижения урожайности и ухудшения качества урожая сельскохозяйственных культур;
- изменения роста и развития растений;
- негативного влияния выбросов на состояние почвенного плодородия (физико-химические свойства почвы, воздействие на почвенную микрофлору и фауну и др.).
С этой целью проводится сбор информации о выбросах промышленных предприятий. Материалы по запросу областного (краевого, АССР) агропромышленного объединения получают на предприятиях-источниках загрязнения, областных (районных) санитарно-эпидемиологических станциях.
Возможно использование материалов областных (краевых, АССР) территориальных схем охраны природы (ТЕРСКОП), которые в настоящее время составлены для многих областей (материалы имеются в облисполкомах, санэпидемстанциях).
2.5. Проводится оценка существующих условий воздушного переноса промышленных выбросов за длительный период, для чего по данным местных метеостанций строится "роза ветров", а также за период вегетации растений.
Особое внимание уделяется предприятиям цветной и черной металлургии, энергетики, горнодобывающей и химической промышленности.
3. ОТБОР ПРОБ ПОЧВЫ И РАСТЕНИЙ ПРИ ОБЩИХ И ЛОКАЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЯХ
3.1. Общие положения
Термины и определения, используемые в методических указаниях, и их пояснения приведены в приложении 2.
Отбор проб почвы и растений проводится в районах воздействия промышленных, сельскохозяйственных, хозяйственно-бытовых и транспортных источников загрязнения при контроле санитарно-гигиенического состояния с.-х. угодий и растительной продукции.
3.2. Аппаратура, материалы, реактивы:
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 19596-87. - Примечание изготовителя базы данных.
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 23707-95. - Примечание изготовителя базы данных.
- ножи из полиэтилена или полистирола;
- сита почвенные с диаметром отверстий 2 мм по ГОСТ 3584-73*;
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 6613-86. - Примечание изготовителя базы данных.
- ступки и пестики фарфоровые по ГОСТ 9147-80;
- банки стеклянные широкогорлые с притертыми пробками вместимостью 500, 800, 1000 см;*
* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
- банки или коробки из пищевого полиэтилена, полистирола;
- шпатели металлические по ГОСТ 19126-79*;
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 19126-2007, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
- шпатели пластмассовые по ГОСТ 19126-79;
- бумага оберточная по ГОСТ 8273-75;
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 892-89. - Примечание изготовителя базы данных.
- пакеты или пленка полиэтиленовая;
- сушильный шкаф, обеспечивающий поддержание заданного температурного режима 40-150 °С с погрешностью ±5 °С;
- вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
Инструменты, используемые при отборе проб, должны быть тщательно очищены от ржавчины. Не следует употреблять оцинкованные ведра, медные изделия, эмалированные тазы, окрашенные инструменты, содержащие тяжелые металлы.
Особого внимания заслуживает правильный выбор упаковочного материала для предотвращения загрязнения тяжелыми металлами проб, взятых в поле. Пробы почв помещают в мешочки из отбеленной хлопчатобумажной ткани. Мокрые пробы отбирают в полиэтиленовые мешочки и после доставки с поля незамедлительно сушат в проветриваемом помещении.
3.3. Отбор проб почвы
3.3.2. Образцы почв отбираются два раза в год: весной - после схода снега и осенью - во время уборки урожая. Для контроля загрязнения ТМ отбор проб почв проводят не менее 1 раза в 3 года.
3.3.3. В каждом хозяйстве обследуется 3-5 полей занятых основными культурами. Размер пробной площадки при однородном почвенном покрове колеблется от 1 до 5 га, а при неоднородном почвенном покрове - от 0,5 до 1 га. С каждой из этих площадок отбирается не менее 1 объединенной пробы.
3.3.4. На пахотных почвах точечные пробы отбирают на глубину пахотного слоя, на сенокосах и пастбищах - на глубину до 25 см через интервалы 0-5, 5-10, 10-20 (25) см. Для контроля загрязнения легкомигрируюшими веществами точечные пробы отбирают по генетическим горизонтам на всю глубину почвенного профиля [3]. При отборе проб под зерновыми и пропашными культурами, а также под виноградниками необходимо в равной мере захватить рядки и междурядья. В садах пробы отбирают примерно в 1 м от ствола дерева.
Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно
МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКАХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ
Методика измерений методом атомно-абсорбционной спектрометрии с беспламенной атомизацией
Дата введения 2017-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Институт глобального климата и экологии Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Российской академии наук" (ФГБУ "ИГКЭ Росгидромета и РАН")
2 РАЗРАБОТЧИК Л.В.Бурцева, канд. физ.-мат. наук (руководитель разработки)
с Управлением мониторинга загрязнения окружающей среды, полярных и морских работ (УМЗА) Росгидромета 23.09.2016 г.;
с Федеральным государственным бюджетным учреждением "Научно-производственным объединением "Тайфун" (ФГБУ "НПО "Тайфун") 12.09.2016 г.
4 УТВЕРЖДЕН Заместителем Руководителя Росгидромета 26.09.2016 г.
5 АТТЕСТОВАНА ФГБУ "НПО "Тайфун" Свидетельство об аттестации методики (метода) измерений N 18.10.594/01.00305-2011/2016 от 09.02.2016, регистрационный код по Федеральному реестру ФР.1.31.2016.25408
7 ВЗАМЕН РД 52.44.594-97 "Методические указания. Определение массовой концентрации тяжелых металлов в атмосферных осадках и поверхностных водах. Методика выполнения измерений методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с беспламенной атомизацией"
8 СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ 2021 г.
ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ 5 лет
Введение
Представительные систематические данные об уровне загрязнения атмосферных осадков и поверхностных вод в фоновых районах суши токсичными свинцом, кадмием, медью, никелем и цинком (компоненты) являются важной частью информации, которая необходима для оценки и прогноза состояния окружающей среды, а также для разработки природоохранной стратегии на национальном и международном уровне.
Фоновыми считаются территории, которые не подвергаются непосредственному воздействию антропогенных выбросов загрязняющих веществ. К ним относятся особо охраняемые природные территории (ООПТ), где располагаются национальные парки и биосферные заповедники. На такие территории загрязняющие вещества антропогенного происхождения, в том числе и указанные компоненты, поступают за счет дальнего внутриконтинентального и межконтинентального переноса воздушными массами.
Для получения и использования информации о состоянии фонового загрязнения окружающей среды Росгидрометом на ООПТ России создана система станций комплексного фонового мониторинга, в программу которой входит измерение концентраций свинца, кадмия, меди, никеля и цинка в атмосферных осадках и поверхностных водах суши.
Низкий уровень концентраций указанных компонентов в атмосферных осадках и поверхностных водах в фоновых районах потребовал разработки методических рекомендаций, специально предназначенных для измерения значений концентраций ниже предельно допустимых концентраций (ПДК) для природных вод (таблица 1). Значения ПДК для атмосферных осадков не установлены.
В связи с этим в 1997 году была разработана, аттестована и введена в действие методика измерения, изложенная в РД 52.44.594-97 "Методические указания. Определение массовой концентрации тяжелых металлов в атмосферных осадках и поверхностных водах. Методика выполнения измерений методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с беспламенной атомизацией"
Настоящая методика измерений основана на использовании измерительных приборов нового поколения и выполнении новых требований к качеству измерений.
В качестве средства измерения массовой концентрации свинца, кадмия, меди, никеля и цинка в водных образцах введен в методику измерений современный отечественный атомно-абсорбционный спектрометр с электротермической атомизацией и автоматической коррекцией фона "КВАНТ-Z.ЭТА 1". Управление работой спектрометра, отображение, обработку и хранение информации осуществляет персональный компьютер.
Методика измерений предполагает применение и других атомно-абсорбционных спектрометров, приемлемых для выполнения прямой электротермической атомизации проб.
Получение в фоновых районах достоверных данных обеспечивается точным выполнением требований настоящей методики измерений, регламентирующего отбор проб атмосферных осадков и поверхностных вод и измерение компонентов в них. Нормативы качества вод и нормы погрешности измерений компонентов, согласно ГОСТ 27384, приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Нормы погрешности измерений компонентов на уровне нормативов качества вод
МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Дата введения 2016-07-01
2 РАЗРАБОТЧИК Л.В.Бурцева, канд. физ-мат. наук (руководитель разработки)
с Управлением мониторинга загрязнения окружающей среды, полярных и морских работ (УМЗА) Росгидромета 18.12.2015;
с Федеральным государственным бюджетным учреждением "Научно-производственным объединением "Тайфун" (ФГБУ "НПО "Тайфун") 03.12.2015
4 УТВЕРЖДЕН Заместителем Руководителя Росгидромета 21.12.2015
5 АТТЕСТОВАН ФГБУ "НПО "Тайфун", Свидетельство об аттестации методики (метода) измерений N 18.12.593/01.00305-2011/2015 от 25.11.2015, регистрационный код по Федеральному реестру
7 ВЗАМЕН РД 52.44.593-97 "Методические указания. Определение массовой концентрации тяжелых металлов в атмосферных аэрозолях. Методика выполнения измерений методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с беспламенной атомизацией"
8 СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ 2020 год
Тяжёлые металлы существуют в воздухе в составе атмосферных аэрозолей. Тяжёлые металлы токсичны, входят в перечень приоритетных загрязняющих веществ и подлежат мониторингу в приземном слое атмосферного воздуха на региональном и фоновом уровнях. Фоновым считается уровень, характерный для особо охраняемых природных территорий (ООПТ).
В рамках выполнения положения [1], утвержденного постановлением Правительства РФ от 06.06.2013 N 477 "Об осуществлении государственного мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды", на территории Российской Федерации продолжает работать ранее созданная Росгидрометом система станций комплексного фонового мониторинга, расположенных на ООПТ, к которым относятся биосферные заповедники.
В программу наблюдений, осуществляемую на этих станциях, входит измерение концентрации ряда тяжёлых металлов в атмосферном воздухе, уровень концентраций которых на ООПТ чрезвычайно низок (на два-три порядка ниже предельно допустимых концентраций). В связи с этим в 1997 году была разработана, аттестована и введена в действие методика измерения, изложенная в РД 52.44.593-97 "Методические указания. Определение массовой концентрации тяжёлых металлов в аэрозолях воздуха. Методика выполнения измерений методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с беспламенной атомизацией".
Необходимость пересмотра РД 52.44.593-97 связана с появлением измерительных приборов нового поколения и новых требований к качеству измерений.
В качестве средства измерения массовой концентрации тяжёлых металлов в пробе атмосферного воздуха введен в методику измерений современный отечественный атомно-абсорбционный спектрометр с электротермической атомизацией и автоматической коррекцией фона "КBAHT-Z.ЭTA". Управление работой спектрометра, отображение, обработку и хранение информации осуществляет персональный компьютер.
При пересмотре РД учтены требования нормативно-правовых документов в области обеспечения единства измерений.
Методика измерений предполагает применение и других атомно-абсорбционных спектрометров с беспламенной атомизацией.
Получение в фоновых районах достоверных данных обеспечивается точным выполнением требований настоящего руководящего документа, регламентирующего отбор проб атмосферного воздуха и измерение тяжёлых металлов в них.
1 Область применения
1.1 Настоящий руководящий документ (РД) устанавливает методику измерений массовой концентрации тяжелых металлов свинца (Рb), кадмия (Cd), меди (Сu), никеля (Ni) и цинка (Zn) (далее - компоненты) в пробах атмосферного воздуха, отобранных на фильтр из фильтроткани ФПА - 15-2,0, методом атомно-абсорбционным спектрометрии с беспламенной атомизацией и автоматической коррекцией неселективного поглощения.
1.2 Диапазоны измеряемых массовых концентраций ограничены значениями, представленными в таблице 1.
1.3 Настоящий РД распространяется на особо охраняемые природные территории (ООПТ), на которых расположены станции комплексного фонового мониторинга сети Росгидромета, распространяется на другие территории Российской Федерации, где концентрации тяжелых металлов в атмосферном воздухе изменяются во времени в диапазонах, представленных в таблице 1.
1.4 Настоящий РД предназначен для применения на государственной наблюдательной сети станций комплексного фонового мониторинга по РД 52.04.186 (часть III, разделы 1, 2.1, 2.2, 3.1), работающей в рамках положения [1].
Примечание - В настоящем РД применены термины и определения по ГОСТ Р 52361-2005.
2 Нормативные ссылки
В настоящем РД использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения
ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
ГОСТ Р 52361-2005 Контроль объекта аналитический. Термины и определения
ГОСТ Р ИСО 12884-2007 Воздух атмосферный. Определение общего содержания полициклических ароматических углеводородов (в газообразном состоянии и в виде твердых взвешенных частиц). Отбор проб на фильтр и сорбент с последующим анализом методом хромато-масс-спектрометрии
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание
ГОСТ 17.2.4.02-81 Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ
МИ 1317-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров
МИ 2881-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа
РД 52.18.5.-2012* Перечень нормативных документов (по состоянию на 01.08.2012)
* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
ПМГ 96-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Результаты и характеристики качества измерений. Формы представления
ПНД Ф 12.13.1-03 Техника безопасности при работе в аналитических лабораториях (общие положения)
РМГ 60-2003 Государственная система обеспечения единства измерений. Смеси аттестованные. Общие требования к разработке
РМГ 61-2010 Государственная система обеспечения единства измерений. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки
РМГ 76-2014 Государственная система обеспечения единства измерений. Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа
РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы.
1 Ссылки на остальные документы приведены в разделах 4 и А.3 (приложения А).
2 При пользовании настоящим руководящим документом целесообразно проверять действие ссылочных нормативных документов:
- национальных стандартов - в официальной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты";
- информативных документов Росгидромета - по РД 52.12.5* и дополнений к нему - ежегодно издаваемых информационных указателей документов (ИУНД).
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: РД 52.18.5-2012. - Примечание изготовителя базы данных.
3 Требования к показателям точности измерений
Относительная суммарная погрешность измерений массовой концентрации определяемых веществ в атмосферном воздухе, согласно ГОСТ 17.2.4.02 для диапазона от 0,8 до 10 предельно допустимых концентраций (ПДК) не должна превышать ±25%, для диапазона ниже 0,8 ПДК погрешность не нормирована.
Погрешность измерений концентрации свинца, кадмия, меди, никеля и цинка во всем диапазоне определяемых значений соответствует приписанным характеристикам, приведенным в таблицах* 1. Пределы повторяемости и воспроизводимости приведены в таблице 2.
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Диапазон измеряемых массовых концентраций тяжелых металлов на один, два и более порядков ниже ПДК, представленных в таблице 3.
Таблица 1 - Диапазон измерений, значения показателей качества (количественная оценка) методики измерений повторяемости, воспроизводимости, точности
Наименование определяемого компонента
Диапазон измерений, мг/м
Показатель повторяемости (среднее квадратическое отклонение результатов единичного определения, полученных по методике в условиях повторяемости) , мг/м
Показатель воспроиз-
водимости* (среднее квадратическое отклонение всех результатов измерений, полученных по методике в условиях воспроиз-
водимости) , мг/м
Показатель точности (границы, в которых находится погрешность результатов измерений, полученных по методике) , мг/м
ФЛЮОРЕСЦЕНТНОЕ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»
Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — М.Т. Дмитриев, Ф.М. Григорьева
К МЕТОДИКЕ ИЗУЧЕНИЯ ОСТРОЙ ТОКСИЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ С ВЫРАЖЕННЫМИ ЩЕЛОЧНЫМИ И КИСЛОТНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Текст научной работы на тему «ФЛЮОРЕСЦЕНТНОЕ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ»
питывали 10 г отмытого кислотой хромо-сорба Р (60—80 меш) и высушивали путем нагревания на электроплитке в фарфоровой чашке при постоянном перемешивании. Высушенный хромосорб Р засыпали в трубку из нержавеющей стали с внутренним диаметром 5—6 мм и помещали в электропечь. Через трубку пропускали воздух со скоростью 100 мл/мин при 560°С в течение 1 ч, а затем — водород со скоростью 50 мл/мин при 460°С в течение 10 ч. Воздух и водород для продувки отводились от газовых линий хроматографа (см. рисунок).
Анализируемый воздух отбирали в стеклянные газовые пипетки на 200— 400 мл, которые герметично закрывали резиновыми трубками. Пробы воздуха (2—5 мл) вводили в необогреваемый испаритель хроматографа медицинским шприцем на 5 мл.
Количественный анализ выполняли методом абсолютной калибровки по высотам пиков. Калибровочный график строили путем анализа соответствующих искусственно составленных смесей окиси углерода и азота, приготовленных в резиновых камерах. График имел линейный характер. Ошибка определения не превышала 6 отн.%. Чувствительность метода 0,1 мг/м3, время анализа 1V, мин.
Предлагаемая методика апробирована при изучении загрязненности атмосферного воздуха промышленными выбросами и выхлопными газами автотранспорта.
ЛИТЕРАТУРА. Дмитриев М. Т., Китросский Н. А., Мас-ленковский Л. Г. — Гиг. и сан., 1976, № 9, с. 60—64. — Емельянова О. А., Гаврилина Л. Я., Кузовкин М. Н. и др. — Ж- аналит. химии, 1973, № 12, с. 2428—2431. — Со 1 ce t М. W., NaegeliD. W., Dryer F. L. et al. — Envi-ron. Sci. Technol., 1974, v. 8, p. 43—46. — D a v i d s o n E. — Chromatographia, 1970, v. 3, N 1, p. 43—45. — PorterK-, VolmanD. H. — Analyt. Chern., 1962, v. 34, p. 748—749. — Villalobos R„ С h a p m a n R. L. — ISA Trans., 1971, v. 10, p. 356—362.
Поступила 10/XI 1977 r.
Схема газовых линий газохроматогра-фической системы.
/ — блок ввода пробы; 2 — хроматогра-фическая колонка; 3 — термостат колонки; 4 — метанатор; 5 — пламенно-ноннза -циокный детектор; 6 — выход детектора: 7 — термостат детектора.
Доктор хим. наук М. Т. Дмитриев, Ф. М. Григорьева
ФЛЮОРЕСЦЕНТНОЕ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Для исследования загрязнения воздушной среды весьма перспективны радиоактивные излучения, применение которых позволяет значительно повысить чувствительность и специфичность анализа (М. Т. Дмитриев; М. Т. Дмитриев и Н. А. Китросский). В то же время радиоактивные излучения хорошо используются в различных отраслях промышленности, серийно выпускается большое количество оборудования. Эти же приборы
3 Гигиена и санитария .V? 7
Рис. 1. Схема флюоресцентного рентгенорадио-метрического определения тяжелых металлов в воздухе.
Объяснения в тексте.
могут быть применены и для определения токсических веществ в воздушной среде. Так, в горнорудной промышленности для измерения содержания металлов в рудах широко используется рентгенорадиометриче-ский метод (А. Л. Якубович). Анализ проводили с помощью приборов типа РАП-8, «Мине-рал-2», «Минерал-3» и «Квант», имеющихся на всех горно-ме-таллургических комбинатах и в полевых разведочных лабораториях. Эта аппаратура (с батарейным питанием) проста и доступна и совершенно безопасна в работе. Мы разработали способ флюоресцентного рентгенорадиометрического определения тяжелых металлов в воздухе с помощью этих приборов.
Схема флюоресцентного рентгенорадиометрического определения тяжелых металлов в воздухе представлена на рис. 1. Источник гамма-излучения в ампуле находится в цилиндре 1 для установки изотопа 2. В цилиндре имеются фиксированные отверстия, позволяющие устанавливать источник в нужное положение. Пучок гамма-излучения диафрагмируется коллиматором 3 и попадает на фильтр с отобранной пробой 4. Фильтр с анализируемой пробой помещают в прободержатель 5 и укрепляют с помощью обжимного кольца 6. При взаимодействии гамма-излучения с веществом пробы происходит фотоэлектрическое поглощение гамма-квантов, что приводит к удалению электронов с их оболочек и образованию возбужденных атомов. При спонтанных переходах возбужденных атомов в основное, стабильное состояние (при этом один из электронов с вышележащих уровней переходит на более низкий) выделяются фотоны характеристического рентгеновского излучения, которое также диафрагмируется коллиматором 7, далее пропускается через дифференциальные фильтры 8, детектируется фо-
Рис. 2. Зависимость вероятности вторичного рентгеновского излучения и энергии К-связи электрона от атомного номера элемента.
По оси абсцисс — атомный номер металла; по оси ординат: слева — вероятность излучения (в%), справа — энергия К-свя-зи (в кэВ); I — вероятность рентгеновского излучения; 2 — прямая пропорциональная зависимость; 3 — энергия /(-связи.
Рис. 3. Зависимость интенсивности вторичного рентгеновского излучения от уровня дискриминации для ряда тяжелых металлов: Ре (У), Ад (2), СА (3), Мо (4), Ът (5).Ц
По оси абс цисс — уровень дискриминации (в%): по оси ординат — скорость счета (в 10* имп/мин)
тоэлектронным умножителем 9 и регистрируется усилителем и пересчетной схемой 10. Вероятность вторичного, характеристического рентгеновского излучения при фотоэлектрическом поглощении определяется выражением (для /С-уровня):
где / — вероятность вторичного излучения (в %); 2 — атомный номер определяемого элемента в таблице Менделеева.
На рис. 2 приведена зависимость вероятности вторичного рентгеновского излучения от атомного номера элемента: с его увеличением выход рентгеновской флюоресценции возрастает. Одновременно повышается и энергия К-связи электрона в атоме элемента. Возрастание вероятности флюоресценции особенно быстро происходит для элементов с атомным номером выше номера железа (7.—26); оно более сильное, чем прямая пропорциональность. При 1 более 83 увеличение выхода флюоресценции практически полностью приостанавливается. В область оптимального флюоресцентного рентгенорадиометрического определения металлов входят Mg, 51, Сг, 2т, Мл, Те, Со, Си, 1п, Аэ, Мо, Ад, Сё, Бп, БЬ, Ва, Ре, Нд, РЬ, В1. С повышением вероятности вторичного рентгеновского излучения растет и чувствительность определения металлов.
На рис. 3 представлены спектры флюоресценции рентгеновского характеристического излучения для Те, Мо, ¿г и Ag, т. е. зависимости интенсивности рентгеновского излучения от уровня дискриминации. Аналогичные данные получены и для ряда других металлов. В качестве источника гамма-излучения взят 1,0Ти активностью 100 мг-экв Иа, для регистрации флюоресценции — прибор «Минерал-3». Как видно из рис. 3, флюоресцентное рентгеновское излучение при выбранных условиях анализа приводит к достаточно большой скорости счета импульсов, причем каждый из элементов имеет свой характерный фотопик, что указывает на высокую чувствительность определения металлов рентгенорадиометрическим методом. Спектры флюоресценции имеют максимумы, положение которых зависит от порядкового номера элемента. Дифференциальные фильтры (так называемые фильтры Росса) позволяют выделить излучение, характерное для определяемого элемента, что обеспечивает высокую специфичность анализа. Известны фильтры Росса для большинства элементов — от Б (¿=16) до Ш (¿=74) (И. П. Алимарин и Ю. В. Яковлев).
Экспериментально получаемая чувствительность определения тяжелых металлов зависит от атомного номера элемента, энергии /С-связи электрона, энергии первичного гамма-излучения, высоты фотопика, активности источника излучения, надежности радиометрической аппаратуры и характеристик дифференциальных фильтров (их сбалансированности), а также длительности счета
интенсивности вторичного излучения. Для гамма-излучения 170Ти (энергия первичного излучения 84 кэВ) активностью 100 мг-экв Яа, при длительности счета 2 мин на пробу, использовании прибора «Минерал-3» вариации фона, обусловленные этими факторами, составляют ~1-103 имп/мин. Полученные для этих условий удельные скорости счета и чувствительности
Чувствительность определения тяжелых металлов флюоресцентным рентгенорадиометрическим методом
Металл Атомный номер Удельная скорость счета, 1 0* ИМП/(МИН'МКГ) Чувствительность определения, мкг
определения приведены в таблице. Как следует из полученных 'данных, чувствительность определения тяжелых металлов флюоресцентным радиометрическим методом составляет 0,3—0,6 мкг вещества в определяемой пробе. Дальнейшее усовершенствование рентгенорадиометрической аппаратуры (например, создание прибора «Квант») позволит еще^бо-лее повысить чувствительность анализа.
Фильтры диаметром 5 см для отбора проб воздуха готовили из фильтровальной бумаги для тонкодисперсных осадков. Для создания оптимальной для анализа поверхностной плотности — 20—35 мг/см2 (так называемого тонкого слоя) на фильтры, закладываемые в патроны, наносили активированный уголь в порошке марки АГ-3, АГ-5, Г или ПАУ-1 в виде водной суспензии (поверхностная плотность слоя 30 мг/см2). Слой фиксировали смесью 1% раствора крахмала с глицерином (5: 1). По окончании фильтрации водной суспензии угля добавляли 0,25—0,50 мл фиксирующей смеси. Для удаления избытка влаги через фильтр в течение 1—2 с аспи-рировали 2—3 л обеспыленного воздуха (пропускаемого через ткань Пет-рянова). Установлено, что небольшая остаточная влажность фильтра (до 30%) и осаждаемая на фильтр пыль не влияют на фоновую интенсивность рентгеновского излучения и результаты анализа.
Необходимые минимальные объемы проб воздуха обусловливаются чувствительностью определения, ПДК для конкретных тяжелых металлов и могут быть получены из выражения:
где УМин — минимальный объем пробы воздуха (в л); амин — минимально определяемое количество тяжелого металла (в мкг); ПДК — предельно допустимая концентрация или часть ее (в мг/м3) в случае, когда необходимо контролировать комбинацию ряда металлов.
Принимая ПДК1 для Сс1 0,015 мг/м3, для 1т 0,18 мг/м3, для Мо 0,12 мг/м3, для Ва 0,25 мг/м3 и используя приведенные в таблице показатели чувствительности определения (минимально определяемые количества), из выражения (2) получим минимальные объемы проб воздуха для Ва (1,5 л), 2.x (3,5 л), Мо (4,5 л) и Сс1 (25 л). Пробы воздуха отбирали со скоростью 10—15 л/мин. Следовательно, благодаря высокой чувствительности флюоресцентного рентгенорадиометрического метода длительность отбора проб воздуха на содержание тяжелых металлов не превышает 3 мин.
Концентрацию тяжелых металлов в воздухе определяли по формуле:
где С — концентрация тяжелого металла в воздухе (в мг/м3); т — найденное количество металла в пробе (в мкг); V — объем отобранной пробы воздуха, приведенный к нормальным условиям (в л).
Как показали результаты натурных исследований, взятые пробы были полностью подготовлены для анализа непосредственно после проведенного отбора. Консервация проб возможна в любой упаковке, а длительность их сохранения практически не ограничена. При определении того или иного конкретного тяжелого металла с соответствующим данному элементу дифференциальным фильтром мешающее действие сопутствующих металлов не превышает 0,5—1%. Длительность флюоресцентного рентгенорадиометрического измерения металла в пробе не превышает 6 мин, точность определения 2—3%.
Таким образом, флюоресцентный рентгенорадиометрический метод измерения содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе харак-
1 Расчетные величины на основе данных, приведенных в справочном пособии «ПДК вредных веществ в воздухе и воде» (Л., 1975).
теризуется высокой чувствительностью, точностью и специфичностью, достаточной экспрессностью и позволяет применять для анализа современную автоматизированную радиометрическую аппаратуру. Важнейшим достоинством метода является возможность непосредственного определения тяжелых металлов в отобранных пробах без их обработки, проведения химико-аналитических реакций и других препаративных операций.
ЛИТЕРАТУР AJjA лимарин И. П., Яковлев Ю. В. — В кн.: Ядер-но-фнзические методы анализа вещества. М., 1971, с. 5.— Д'м итриев М. Т. — Атомная энергия, 1965, т. 19, № 1, с. 97. — Д м и тр и е в М. Т.,"Д итросский Н. А. — Гиг. и сан., 1966, № 7, с. 54. — Я к у б о в и ч А. Л. Ускоренный анализ минерального сырья с применением сцинтилляционной аппаратуры. М., 1963, с. 12.
Поступила I2/X 1977 г
УДК 614.771 + 614.7781-074:615.285.7
Е. С. Ковалева, Г. А. Таланов
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕВИНА В ПОЧВЕ И РАСТЕНИЯХ qПOMOЩЬЮ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
Всесоюзный научно-исследовательский институт ветеринарной санитарии, Москва
Мы воспроизвели метод, разработанный О. А. Малининым на стандартных растворах, а затем подобрали оптимальные условия экстракции и очистки экстрактов для определения севина в почве и растительных объектах. Для подбора подвижного растворителя были испытаны различные смеси: гексан — ацетон, гексан — ацетон — бензол, гексан — ацетон — этанол, хлороформ — метанол, серный эфир — петролейный эфир — метанол, петролейный эфир — ацетон. Лучшие результаты получены при использовании подвижной системы гексан — ацетон—хлороформ (3:1: 0,3 по объему). севина 0,6, 1-нафтола — 0,9. Минимальное количество севина и 1-нафтола, определяемое при разделении стандартного раствора пестицида в этой системе и проявлении пятен на хроматограмме путем опрыскивания пластинки 15% раствором КОН в 60% этаноле, а затем 0,05% раствором прочного красного ГГ в 50% этаноле составило 0,1 мкг.
Было испытано несколько способов экстракции и очистки экстрактов. Лучшие результаты получены при использовании следующего способа. Пробу почвы, измельченной зеленой массы или корнеклубнеплодов массой 10 г помещали в склянку на 200 мл с притертой пробкой, заливали 30—40 м I бензола, тщательно перемешивали и оставляли при комнатной температуре на 14—16 ч. Экстракт отфильтровывали через ватный фильтр в фарфоровую выпаривательную чашу. Содержимое склянки промывали 5—7 мл бензола, который сливали через тот же фильтр в фарфоровую чашку. Бензольный экстракт упаривали досуха в токе воздуха. Сухой остаток растворяли в 5 мл 20% водного раствора этанола, подкисленного уксусной кислотой (0,1 мл 1% уксусной кислоты). Этанольный раствор фильтровали через ватный фильтр в делительную воронку на 25 мл. Чашку еще раз смывали таким же количеством подкисленного водного раствора этанола и отфильтровывали в ту же делительную воронку. Затем в делительную воронку заливали 5—7 мл хлороформа, осторожно встряхивали ее в течение 2 мин, а затем нижний (хлороформный) слой сливали в фарфоровую чашку для упаривания на 40—50 мл. В воронку еще раз заливали 5—7 мл хлороформа и повторяли экстракцию тем же способом. Экстракты объединяли в фарфоровой чашке и упаривали досуха на водяной бане при температуре 50— 60°С. Сухой остаток растворяли в 0,2 мл метанола и наносили на старт хро-матографической пластинки. Чашку еще 3—4 раза смывали таким же количеством метанола, который с помощью пипетки наносили в ту же точку
Читайте также: