Новости

Чем мы дышим - металлом?

Дышим мы воздухом, а пьем воду и другие напитки. Воздух и вода в наши дни далеки от идеала. Воздух, особенно в промышленных районах, бывает загрязнен. Поэтому необходимо устанавливать фильтры для вентиляции. Воду мы тоже берем не из кристально чистого родника, а напитки попадают к нам в пакетах и бутылках (все чаще из пластика), что никак не уменьшает содержание в них различных примесей — скорее, наоборот. Для характеристики чистоты воздуха и питьевой воды обычно используют величину ПДК — предельно допустимой концентрации данного вещества. Это такая концентрация, при которой вещество не приносит вреда здоровью даже при ежедневном воздействии на организм человека в течение длительного времени.
Вещества, которые могут присутствовать в воздухе рабочих помещений, делят на четыре класса: чрезвычайно опасные (ПДК < 0,1 мг/м3), высокоопасные (ПДК 0,1—1 мг/м3), умеренно опасные (ПДК 1,1 — 10 мг/м3) и малоопасные (ПДК > 10 мг/м3). Вне рабочих помещений, на улице или дома, требования к ПДК более жесткие. Для свинца, например, соответствующие ПДК равны 0,01 и 0,007 мг/м3, для ртути разница значительно больше: 0,01 и 0,0003 мг/м3. Оба металла, как видите, относятся к классу чрезвычайно опасных.
Помимо абсолютной концентрации, важна и форма, в которой вредное вещество присутствует в воздухе или воде. Для дыхания более опасны маленькие частицы (менее 15 мкм), поскольку они легче проникают в легкие. Для питья опаснее растворимые в воде соединения. Например, для растворимых солей бария ПДК в воздухе составляет 0,5 мг/м3, а смертельная их доза при приеме внутрь не превышает 1 г. В то же время для рентгеноскопии желудка пациенту дают выпить «бариевую кашу», содержащую десятки граммов нерастворимого и потому неопасного сульфата бария.
Как определяют ничтожные концентрации примесей в воде и в воздухе? Один из наиболее чувствительных методов — атомная спектроскопия. Обра-
зец при очень высокой температуре переводят в атомизированное состояние и затем измеряют либо интенсивность поглощения света атомами (абсорбционная спектроскопия), либо интенсивность испускания света (эмиссионная спектроскопия). Атом каждого элемента испускает (или поглощает) свет на определенных частотах, поэтому можно измерять содержание в образце разных элементов. Поскольку поглощение (или испускание) света измеряется с высокой чувствительностью, метод позволяет определять ничтожные концентрации веществ, которые измеряются уже не миллиграммами, а в миллион раз меньшими единицами — нанограммами.
Традиционные методы анализа требуют долго и тщательно отбирать пробы и переносить ее в лабораторию. Этого можно избежать, если использовать метод непрерывной регистрации. Вот какие результаты были получены сотрудниками химического факультета Политехнического университета штата Калифорния (США). В их приборе атмосферный воздух прокачивался с известной скоростью через сопло и попадал в нагреваемый током атомизатор — графитовую трубку. Перед атомизатором воздушный поток резко отклонялся вбок, так что в горячую часть атомизатора попадали только тяжелые металлические частицы (размер частиц составлял от 1 до 15 мкм), обладающие достаточной инерцией и не отклоняющиеся с общим потоком.
Чтобы проверить прибор в действии, исследователи прежде всего измерили содержание железа в воздухе собственной лаборатории. Оно оказалось равным 20 нг/м3. Но когда на расстоянии 1 м от прибора ручной дрелью посверлили какую-то железяку в течение всего нескольких секунд, прибор немедленно показал уже 80 нг/м3. Возвращение к прежнему уровню произошло примерно за час; это время, конечно, зависит от размера взвешенных в воздухе частиц — чем они меньше, тем дольше будут витать в воздухе.
Минимальная концентрация железа в воздухе, определяемая таким методом, составляла 1 нг/м3. Примерно такой же
оказалась чувствительность для бериллия, лития и цинка. Мышьяк, барий, висмут, хром, кобальт, никель, свинец, селен, кремний, серебро и олово можно было обнаружить, лишь когда их концентрация в воздухе была на порядок выше. Но этого более чем достаточно: как мы видели, ПДК для свинца в атмосфере составляет 7000 нг/м3.
Химики из Министерства цитрусовых (штат Флорида) также определяли содержание различных металлов, но не в воздухе, а в апельсиновом соке. Они исследовали восемь образцов сока, изготовленного разными фирмами в разных странах и хранившихся в контейнерах различных типов. Образец подвергали атомизации, впрыскивая его в аргоновую плазму, с температурой 10000 К. Сначала образцы проанализировали на содержание пяти макроэлементов (К, Р, Mg, Ca, Na). Высокое содержание калия (до 2 г/л) подтвердило, что апельсиновый сок — один из лучших источников калия, которого в нем в среднем в тысячу раз больше, чем натрия. Сок оказался также хорошим источником фосфора (около 0,15 г/л), магния (0,10 — 0,13 г/л) и кальция (до 0,2 г/л).
При анализе на 16 микро- и ультрамикроэлементов оказалось, что их количество зависит от типа упаковки и качества исходной воды. Контейнеры были изготовлены из луженой стали, и они сохраняли свойства сока довольно хорошо. Кроме одного, при заполнении соком из этого контейнера недостаточно тщательно удалили кислород: в его присутствии кислый сок разъел оловянное покрытие и добрался до стальной стенки. Результаты анализа сока из этой упаковки отличались от предыдущих: концентрация марганца в нем составляла 5,3 мг/л (в других —0,13 —0,31), железа — 328 мг/л (в других — 0,09 — 1,5), алюминия — 444 мг/л (вместо 0,08 — 0,58), олова — 513 мг/л (вместо 0,03 — 0,37). В 10 — 20 раз увеличились также концентрации Со, Сг, V.
Оказывается, хранение сока — непростая штука. Надо не только залить сок в контейнер — надо сначала откачать кислород.

Поделитесь статьей с друзьями

Яндекс.Метрика Индекс цитирования