Способ измерения микроконцентраций диоксида азота в воздухе

госидАРственный номитвт по иэоБРЕтвниям и отнРытиям пРи гннт ссор .(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МИКР 0 КОНЦЕНТРА ПЕЙ ДИОКСИДА АЗОТА В ВОЗДУХЕ(57) изобретение относится к радиотех нике и может быть испольеовано при анализе загрязнений атмосферы оксидами азота от промъшшенных предприятий и транспорта, а также в научных исследованиях по воздействию диоксида азота на живые организмы. Целью изобретении является Увеличение чувствительдности и упрощение анализа. Сущность способа заключается в селективной реакдии металлического ванадия с цнскснтдом азота в ацетоиитрнле. Концентрирование диоксида азота проводят в полугерметичном пробоотборнике с помещенньм в него металличесиим ванадием и эаполненны ацетонитрилом. Затем проводят химическое взаимодействие металлического ванадия с диоксидом азота (в ацетрнитриле), в течение 4-24 Ч. В результате реакции образу ется сложное ванадиевое соединение. Из пробирок удаляют непрореагировав щй металлический ванадий н аликвотуванадиевого соединения, после естестВЕННОГО ИСПаРения облучают потоком тепловых нейтронов интегральной дозой(9 О 5 О,О)-1 О нейтр./мг и по колпчеству радиоактивного-ванадия 52 на основании линейной зависимости между количеством прореагировавшего ванао ДНЯ И концентрацией диоксида азота-определяют концентрацию диоксида азо та в воздушной смеси. 5 табл.Изобретение относится к радиохимии. И в частности, может быть использо-вано для определения микроконцентра ций диоксида азота в атмосферном ВОЗ дуке методом нейтронноактивационного аналиеа.(Цель изобретения увеличение чувствительностн и УПР 0 ЩНе анализа дироксида азота в воздушнон смеси.В результате ядерной реакции р 5(паа) 5747 на тепловых нейтронах образуется радиоактивный изотоп ванадия-52 с периодом полураспада 274903,76 мин и энергией чизлунения 14339 цкэВ (выход Гквантов 100). Ва 4 надневое соединение облучается при плотности потока тепловых нейтронов в интервале (3,0-55) -1 о 6 нейтр./ч 2-с)в течение 30-20 счто соответствует интегральной дозе (9,0 5 О,О)х х 10 нейтр./мъ. При времени облучения исследуемых образцов более 90 с их активность резко возрастает 3 асчет активации мешающих элементов (натрня,хлора, алюминия), что затрудняет измен рение активности ванадия-52, а привремени облучения менее 30 с увеличивается времяиэмерения активности ванадия-52 в исследуемом образце. При Одном облучении может быть проанализит ровано 15-17 проб образцов и эталоновСущность изобретения заключается в селективной реакции металлического ванадия с диоксидом азота в ацетонит 1 рипе с образованием ванадиевого соединения. Существенной особенностью предлагаемого способа определения микроконцентраций диоксида азота в воздухе является то, что взаимодействие 15 металлического ванадия с диоксидом азота в ацетонитриле осуществляется непосредственно в пробоотборнике. Измерение количества ванадия в химнческом соединении производитсямметодом нейтронно-активационного анализа(НАА). Предельная чувствительность измерения концентрации ванадия методом НАА составляет 2-109 г/г.Эксперимент показал линейная эави-25 симостьмежду концентрацией диоксида азота (в интервале концентраций 6,30 хН)1 2,90-10 г/мл) и количеством прореагировавшего ванадия Н.- объем ацетонитрила используемого 30 для аспирирования воздуха со скоростью 300 л/мин, составляет 5-6 мл.за время экспозиции металлического ванадия в количестве 450,0 мг в ацетонитриле (5-6 мл), в течение 25 суток(600 ч) количество прореагировавшего ванадия не превышает (270-3,40)на 1 мл растворителя. 0 Чувствительность предлагаемого способа определения микроконцентраций чднокснда азотав воэдУХ Возрастаетс увеличением времени экспозиции ме таллического ванадия в растворе ацето-.мя экспозиции более 24 ч нецелесо 9 б .д 5разно, так как величина прореагироВНВШЕГО- ванадия практически НЕ ИЗ меняется. П р и ме р 1. для приготовленияркалнбровочных смесей использован статический метод. Концентрация.основного растворадиоксида азота В ацетонитриле 0019 О г на 1 мл раствора. Поспедователъны разбавлением осиовногора створа приготовлены рабочиерастворы с концентрациями 6,3010 ъ 2,1 О 19 д в 9 о-1 о- 2 зо 1 о 730.10 2,64 8,60-10 н 2,90-1 Ог/мл Все Бпера-Т дин при приготовлении растворов про 55водят в охлажденньш-при ОС стеклянных пробирках для уменьшения потерь диоксида азота. Объем раствора3,0 мл. Для контрольного измерения одну пробирку наполняют 3 мл чистого ацетоннтрила (без добавления диоксида азоте). В пробирки с растворами помещают по 200-350 мг металлического ванадия н экспоннруют в течение 4 ч.1 Затем удаляют из пробирок с раствором непрореагнровавшийванадий.По 1 млраствора изкаждой пробирки наполняютв лавсановыекюветы.Послеиспарениярастворителя при комнатной температуре в течение 2 О-25 минкюветь 1 помещаютв охран ный полиэтиленовый контейнер для облуче ННЯ сОбразцы облучают потоком тепловых нейтронов-при плотности потока(305,5)-1015 нейтр.Дм 1-С.) вчтеченне 30 с.Измерение-наведенной радиоактивности ванадия-52 проводят на радиометрической установке, включающей многоканальны анализатор ЫТА-1024 и полупроводннковы -Се(Ь 1)-детектор с рабочим объемом 50 смд. Времи измерения каждого образца 100 с.Результаты измерений приведены в табл. 1. Из табл. 1 следует, что между концентрацией диоксида азота и прореагировавшмм количеством ванадия имеется линейная зависимость.П р н ме р 2. Предлагаемое техническое решение измерения концентрации диоксида азота в воздухе проведено на ингаляционной установке УИН-2.Через барб 9 терсостонщий из двух последовательно соединенных полугерметических пробирок с помещенными в их по 300 мгметаллическоо ванадия и наполненных ацетонитрилом по 3 6 мл)аспирировали воздушнуюсМесБ 4 объемом 03 м в течение 1 мин. Хим-.ч ванадия с диоксидом азота осуществляю длосв в течене 1 ч.По 2 мл раствора из кавдй адайъи кн наполняли в лавсановые кюветы и после естественного испарения в течениер 2025 мн образцы облучалсь потоком тепловык нейтронов приплотности по 0 нейтр.Д 1 с.) в течение 30 с..ности ванадия-52 проводили на многока 5 1581004 - - анапьном аналиэатореМТА-1024. Время где К 3 Т- количество элемента в образиэмерения каждото образца 100 с. ЦЕ 0 ТН- едРезультаты измерения приведены В Аха Аут активность Элемента образца та 5 д 2 1 5 и эталона соответственно, отн.едИз табл. 2 следует, что объем ацеЧ объем аспирированного воздушт.тонитрила в пробнрне для аспирнрова- 5 ния воздушной смеси должен быть не нг оьъемад М менее 5-6 мл,так как при меньшем У объем ацетонитрила, мл. объеме ацетонитрила потери диоксида 10 -Результаты Измерении 0 выч 5 ГенЙ азота составляют 102. . приведенд В Табл 3(- 3 М УП р н м е р 3. Используя результа- 6 д) ты, полученные в примерах 1 и 2, про из таблицы следует что Предлагде Верены Концентрации диоксида азота В тмое техническое решение определения воздухе, получаемом для затравки лабо-5 мшкроконцентраций диокснда а 3 та В раторныщживотныш на установке УНН-2 воздухе ПЗвлЯет дпределять КОНЦЕНТ радиобиологического вНВария . рацию диоксида азота в воздушных и- - 1 Исследуемьш воздушныи-объем аспи ЕГТЧЗ е 3 до Уровня (доп 500)х рировали через барботер состоящий Х МЛ 0 из полугерметического пробоотборника 20 По описаннои методике определили с помещенньш в него.300 мг металли Концентрацию диоксида а 3 Та В Иссле. - емом ческого ванадия и наполненного 6 мл ду воздухе В 3 авиСТ Т Времеацетонитрила. Воздушную смесь пропус ш 4 облучениятцлтплотностипотока.теплокали со скоростью 0,3 мз/мин в течение БЫХ НЕЙТРОНОВ (3055)-10 нейтр.Дм 9.п 1 нн 25 В качестве эталона использованаВ качестве эталона использовали ра КОНЦЭНТРЗЦИЯ диоксида азота 6,90 нее приготовленные растворы ацетонит 110 фГ/МЛ. , . . ряда С дидксидвм аэотд (69 о.10-1 . Результаты измерений и вычислений 770.1 и 5290.10-др/д) по формуле (1) приведены в табл. 4.Дополнительно приготовлены еще два 30 Из табл. 4 следует, что при времераствора с концентрациями 9,70-10 ни облучения менее 30 с и более 90 си 3,20-107 г/мл. 1 - наблюдается отклонение от линейной В пробирки с эталонныи растворами зависиости. т поместили по 300 мл металлического ва- По описанной методике определена надин. Химическое взаимодействие меж 35 зависимость между исходной массой медду металлическим ванадием и диоксидом таллического ванадия и количеством аэота в ацетонитриле проводили в те прореагировавшего ванадия. В качестве чение 4 ч. Затем из пробирок и пробо эталона использовали концентрацию диотборника удаляли непрореагировавшнй оксида азота 690 ч 104 г/мл, время эксметаллический ванадий. Аликвотную . 40 понирования 4 ч,времн облучения 60 счасть раствора объемом по 2 мл напол при плотности потока тепловых нейтроияли В лавсановые кюветы. После испа днов (З 055,5)10 нейтр.4 р 7 жф РЕЧИ РаТ 3 РТедя В естественных УС Результаты измерений приведены в ловиях в течение 20525 мин образцы И та 5 д.5 этаЛ 0 Н помещались В ОХРЗННЫЭ Подиб 45 Из табл. 5 следует, что количество.этиленовые контейнеры, которые 0 бЛУ прореагировавшего ванадия в интервале чались потоком тепловых нейтронов при (2 о 0 д 50) мл металлического ванадия плотности потока (3,О 5,5)-10 нейтр./ практически не изменяется.д.41 с ) в течение 90 с. Интегральная доза облучения (30-50 ч 107 неЙТР-/М 2). 50 Ф о р М У л а н 3 о б р е т е нн я Измерение наведенной радиоактивностиванадияг 52 проводил на многоканаль СПособ измерения микроконцентра ном анализаторе ЫТА 1024. Время изме- дн дИКда азота В В 3 дУхеЪ Включаю рения каждого дбразда 100 с р щй воздействие окислов азота, содер Расчет концентрации диоксида азота 55 жащихся В в 3 дУХеэ на вещество С 5 Р 3 В исследуемом воздушном объеме про- зованием химического соединения, по водили по формуле которому определяют содержание диска Т - К гА гу сида азота, о т л и ч а ю щ и й с яК АТ 9 (1) ч тем, что, с целью увеличения чувстви 7 1581004 Втельности и упрощения анализа, проводят концентрирование диоксида азота путем аспирирования воздушной смеси в барботере, состоящем из лопугерме тического пробоотборника с помещен 5 ньм в неи 200-30 Омг металлического ванадия н наполненного 5-6 мл ацетонитрипа, осуществляют воздействие диоксида азота на металлический вана .10агировавшнй мталлческий ванадий, а затем цлквоту раствора образовавшегося ванадиевого соединения объемом 1-2 мл облучают потоком тепловых нейтронов интегральнойдоэойа(90-50,0)и 110 нейтр./м 2 н по количеству ванадия-52, на основании линейной зависимости между количеством ванадия и концентрацией диоксида азота определяют концентрацию диоксида азота.Концентрация Количество ДНОКСИДЗ 830 ванадия В та, г/мл - единице объема,отн.ед. а,зо 1 о-3 д 3105 2,10-10 т,4.105 5,90-0 дв 10 2,30-10 1,5 104 7,7 о-1 о- 5,2 10Объем аце Концентра- Количество ЦНЯ ДИСК ВЗНЗДИН В сида 330 ВДИННЦВ та, г/мл объема,0 ТН.ЕД. 2,5-10 1,80-10 8,6-10 7,50-10 2,9-10-5 2,50-10 Контроль 20010тонитрила, отн,ед мл 1-я пробирка 2-я пробирла 3,0 20 000 10 000 4,0 -26 800 4 700 5,0 29 500 1 000 6,0 30 000 650 Т а 6 л н ц а 3 Количество Количество Количество Концеитра диоксида ванадия в ванадия в ция диоксиаэота в еди. единице - единице да-азота в- ницеобъеиа оръема эта- объема об- исследуе эталона лона (Аэ), ранца (Ад) ион воздуш(КдТ) г отн.ед. бтн.ед. ном объеме.