научная статья по теме РАДИОЛИТИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ 3,4-БЕНЗПИРЕНА В РАЗБАВЛЕННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРАХ Химия

Текст научной статьи на тему «РАДИОЛИТИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ 3,4-БЕНЗПИРЕНА В РАЗБАВЛЕННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРАХ»

PАДИАЦИОННАЯ ХИМИЯ

544.54

РАДИОЛИТИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ 3,4-БЕГОПИРЕНА В РАЗБАВЛЕННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

© 2015 г. Х. Ф. Мамедов, М. А. Курбанов, И. И. Мустафаев, А. Г. Алиев, Ф. В. Мамедова, Н. Т. Бахтиярова

Институт радиационных проблем Национальной академии наук, Департамент комплексных исследований Азербайджан Аз-1065, Баку, ул. А. Насибова, 1А E-mail: xagani06@mail.ru Поступила в редакцию 01.11.2014 г. В окончательном виде 28.11.2014 г.

Изучено разложение 3,4-бензпирена в разбавленном водном растворе, под действием ионизирующего излучения 60Co. Значения радиационно-химического выхода разложения 3,4-бензпирена в исследуемых растворах (в открытых ампулах) варьируются в интервале (1.9—2.3) х 10-4 молекула/100 эВ, в барботируемых воздухом растворах (3.4—4.5) х 10-4 молекула/100 эВ (для растворов с концентрациями 3,4-бензпирена 20—30 мкг/л). Поглощенная доза ионизирующего излучения, равная 25 кГр, приводит к уменьшению концентраций 3,4-бензпирена до значений ниже их предельно допустимых концентраций (ПДК).

DOI: 10.7868/S0023119315050083

ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, 2015, том 49, № 5, с. 354-355

УДК

Из более 200 представителей полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) самым токсичным является 3,4-бензпирен. При сгорании нефтепродуктов, дерева, мусора и полимерных материалов образуются ПАУ. Эти вещества загрязняют атмосферу, почву, воду, растения. Человек с пищей в течение года получает не менее 6 мкг 3,4-бензпирена [1]. ПДК 3,4-бензпирена в продуктах составляет 2 мкг/кг [1, 2].

Основной целью данной исследовательской работы является изучение возможности разложения 3,4-бензпирена в разбавленных водных растворах и в экстрактах 3,4-бензпирена из растительных продуктов, под действием ионизирующего излучения.

Качественное и количественное определение компонентов в облучаемых растворах и анализ экстрактов анализируемых продуктов проводили с использованием ВЭЖХ, ГХ и ЖХ-МС (Шзо1и-йоп, СС-2010, ОСМВ^Р 2010 системы фирмы 8Ы-шаёги). При ВЭЖХ анализах использовались флуоресцентный детектор ИР-10Ах1 и детектор на фотодиодной матрице 8РЭ-М10Аур, колонки типа 8ире1ео, подвижные фазы вода, ацетонитрил [3].

Экстракцию 3,4-бензпирена из загрязненных кукурузных зерен проводили по схеме: экстрагирование гексаном — очистка гексанового экстракта — удаление гексана естественным выпариванием — щелочной гидролиз раствором КОН в водно-спиртовой смеси — концентрирование раствора. Для сравнения приготовили водный раствор 3,4-бен-зпирена с концентрацией 20 мкг/л (10 мл раствор с

концентрацией 200 мг/л подвергали 100 кратному разбавлению, 10 мл из полученного раствора подвергали следующему 100 кратному разбавлению).

Анализ 3,4-бензпирена в исследуемых объектах проводили согласно методикам EN ISO 15753:2006, ДСТУ 4689:2006. Мощность дозы от источника 60Co радиационно-химической установки составляла 0.33 Гр/с.

Облучение растворов проводили в открытой стеклянной реакционной ячейке с открытым краном. В растворе реакционной ячейки с открытым краном растворяется 0.0003 М атмосферного кислорода. Это количество О2 пополняется по мере его расходования в реакции окисления 3,4-бензпире-на. Барботаж воздухом (600 мл/мин) проводили непосредственно при облучении раствора (10 мл) в реакционной ячейке.

Параллельно ВЭЖХ, изучали изменения на инфракрасном спектре облученного раствора ("Specord-IR", Carl-Zeiss). Содержание перекиси водорода в исследуемых растворах определяли фотоколориметрическим методом по интенсивности окраски перекиси водорода с Ti(SO4)2 [4].

Радиолитическое разложение 3,4-бензпирена практически не изучено. С целью изучения возможности радиолитического разложения 3,4-бен-зпирена проводили облучение разбавленного водного раствора 3,4-бензпирена (20 мкг/л) и экстракта из загрязненных кукурузных зерен (30 мкг/л) поглощенными дозами ионизирующего излучения 60Со источника, равными 1, 2.5, 10 и 25 кГр.

РАДИОЛИТИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ 3,4-БЕНЗПИРЕНА

355

На рисунке приведены снижение концентрации 3,4-бензпирена в зависимости от значения поглощенной дозы.

Как видно, наблюдается повышение скорости разложения (приблизительно в 2 раза) 3,4-бен-зпирена при барботировании растворов воздухом. Ниже приведены оценка значений радиаци-онно-химических выходов разложения 3,4-бен-зпирена в облученных водных растворах:

— поглощенная доза ионизирующего излучения равная 1 кГр эквивалентна 6.24 х 1021 эВ/кг;

— за время поглощения этой дозы (3000 с) концентрация 3,4-бензпирена уменьшается на 6 мкг/л (при облучении раствора с концентрацией 3,4-бензпирена 30 мкг/л в открытых ячейках), что соответствует разложению 1.44 х 1016 молекул 3,4-бензпирена 1 л водном растворе (относительная молекулярная масса 3,4-бензпирена равна 252 г/моль);

— из вышеуказанных значений легко получить значения радиационно-химического выхода разложения молекул 3,4-бензпирена при поглощении растворами 100 эВ энергии.

Эти значения равны, соответственно, 2.3 х 10-4 и 4.5 х 10-4 молекула/100 эВ для раствора с концентрацией 3,4-бензпирена 30 мкг/л в открытой ячейке и при барботировании раствора воздухом и 1.9 х 10-4 и 3.4 х 10-4 молекула/100 эВ для раствора с концентрацией 3,4-бензпирена 20 мкг/л в открытой ячейке и при барботировании раствора воздухом.

Оцененные взвешиванием на электронных весах высушенной фильтровальной бумаги, после фильтрации облученного раствора, масса образовавшихся полимеров приблизительно соответствует снижению концентрации 3,4-бензпирена.

В процессе разложения 3,4-бензпирена могут принимать участие все свободно-радикальные продукты радиолиза воды (е-ч, Н, ОН, О, И+ч, ОИ-ч).

Наблюдаемый быстрый вход на плато образовавшегося перекиси водорода (при поглощенной дозе 1 кГр приблизительно 0.00001 М в растворе открытой ячейки и в барботируемом растворе) объясняется ее расходованием в дальнейших реакциях со свободно-радикальными продуктами радиолиза воды. Под действием ионизирующего

30

25

^ 20 м

3 15 О"

10 5

10 15 Д, кГр

Снижение концентрации 3,4-бензпирена в его водных растворах в зависимости от величины поглощенной дозы. Л, ▲ — облучение водного раствора 3,4-бен-зпирена (30 мкг/л) в открытой ячейке и при барботи-ровании воздухом; О, • — облучение водного раствора 3,4-бензпирена (20 мкг/л) в открытой ячейке и при барботировании воздухом.

излучения, свободно-радикальных продуктов радиолиза воды и молекулярного кислорода радикалы 3,4-бензпирена помимо окисления подвергаются взаимной рекомбинации или же рекомбинации через кислородные мостики, образуя более тяжелые ПАУ. Образованные тяжелые ПАУ в зависимости от степени полимеризации не являются токсичными и канцерогенными или же токсичность их многократно ниже токсичности 3,4-бен-зпирена [1, 3]. Поглощенная доза ионизирующего излучения, равная 25 кГр, приводит к уменьшению концентраций 3,4-бензпирена до значений ниже их ПДК.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нечаев П.А. // Пищевая химия. Санкт-Петербург: ГИОРД, 2007. С. 635.

2. Баранов Ю.С., Грибова Н.Ю. // Материалы Международной конференции "Прикладная физико-неорганическая химия". Севастополь, 2011. С. 121.

3. МамедовХ.Ф. // Иммунопатология. Аллергология. Инфектология. 2012. № 1. С. 74.

4. Подзорова Е.А. // Химия высоких энергий. 1976. Т. 10. № 5. С. 423.

ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 49 № 5 2015

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком