Контроль загрязнения атмосферы тяжелыми металлами методом атомно-эмиссионной спектроскопии

Вестник ТГАСУ № 2, 2008

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ

УДК 543.423:541.182

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,

ТГАСУ, Томск

КОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ МЕТОДОМ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

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.

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 [5-9] 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» [19-21], 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.

Вследствие большой величины интервалов варьирования макрокомпонентов в пробах атмосферных аэрозолей учесть их влияние не представляется возможным. Но его можно практически полностью устранить введением «буфера», количество которого должно превосходить максимальную концентрацию мешающих элементов в пробах. В этом случае эффекты взаимного влияния становятся пренебрежимо малыми по сравнению с действием самого «буфера» [28-30]. При анализе атмосферных аэрозолей в качестве буфера был использован графитовый порошок, содержащий 5 мас. % Ка в виде хлорида. Им разбавляли зольные остатки проб, применяли его в качестве коллектора примесей при упаривании растворов и как основу для приготовления образцов сравнения. Правильность такого подхода подтверждают кривые испарения-возбуждения примесей из разных основ, полученные путем временной развертки спектров (рис. 2).

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. % №

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

Элемент Введено, мкг/фильтр Найдено, мкг/фильтр 5; ^эксп

Ва 1,0 0,89 ± 0,21 0,19 1,45

Ве 0,1 0,098 ± 0,009 0,07 0,64

ВІ 0,5 0,47 ± 0,07 0,13 1,12

са 0,5 0,45 ± 0,09 0,16 1,60

Со 1,0 0,95 ± 0,09 0,08 1,49

Сг 1,0 0,85 ± 0,20 0,19 2,10

Си 0,1 0,095 ± 0,013 0,12 1,02

Окончание табл.

Элемент Введено, мкг/фильтр Найдено, мкг/фильтр Sr ^жсп

Fe 0,5 0,48 і 0,11 0,19 0,50

Mn 0,1 0,099 і 0,011 0,09 0,25

Mo 0,1 0,089 і 0,01б 0,15 1,90

Ni 0,5 0,48 і 0,10 0,17 0,5б

Pb 0,5 0,4б і 0,12 0,20 0,9б

Sb 1,0 0,91 і 0,19 0,1б 1,34

Ti 0,5 0,54 і 0,14 0,20 0,81

V 0,1 0,092 і 0,022 0,20 1,00

Zn 0,5 0,47 і 0,11 0,19 0,75

Приведенные в таблице результаты анализа свидетельствуют об отсутствии систематической погрешности на стадиях пробоподготовки и количественного определения, относительное стандартное отклонение результатов анализа (Sr) не превышает 0,20.

Таким образом, разработанную методику можно эффективно применять для анализа атмосферного воздуха, воздуха рабочей зоны предприятий, про-мвыбросов на содержание тяжелых и токсичных металлов, что позволит повысить экологическую безопасность урбанизированных территорий.

Библиографический список

1. Майстренко, В.Н. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов / В.Н. Майстренко, Р.З. Хамитов, Г.К. Будников. - М. : Химия, 1996. - 319 с.

2. Методы анализа загрязнений воздуха / Ю.С. Другов, А.Б. Беликов, Г.А. Дьякова [и др.]. - М. : Химия, 1984. - 384 с.

3. Муравьева, С.И. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе / С.И. Муравьева, Н.И. Казнина, Е.К Прохорова. - М. : Химия, 1988. - 320 с.

4. Obateru, F. A comparison of three multielement techniques for the analysis of trace metals in atmospheric aerosols with microwave acid digestion / F. Obateru, D. Ryan. // Pittsburgh Conf. Presents PITTCON 96, Chicago, III, March 3-8, 1996: Book Abstr. - Chicago (III), 1996. -С. 641.

5. Герхет, Е.В. Сравнение задерживающей способности различных фильтрующих материалов при отборе дымов и туманов / Е.В. Герхет // Методы определения вредных веществ в воздухе. - М. : Наука, 1961. - С. 12-21.

6. Торопов, С.А. К вопросу об эффективности некоторых фильтрующих материалов при улавливании высокодисперсной пыли и аэрозолей в воздухе производственных помещений / С.А. Торопов, Б.Е. Андронов // Физико-химические методы исследования воздушной среды. - М. : Профиздат, 1961. - С. 41-55.

7. Руководство по контролю загрязнения атмосферы: РД 52.04.186-89. - М. : Госкомгид-ромет СССР, 1991. - 693 с.

8. Петрянов, И.В. Фильтрующие материалы ФП для анализа аэрозолей свободной атмосферы / И.В. Петрянов, В.И. Козлов, Э.Л. Дружинин // Труды ИПГ, 1976. - В. 21. - С. 3-7.

9. Волокнистые фильтрующие материалы / И.В. Петрянов, В.И. Козлов, П.И. Басманов [и др.]. - М. : Знание, 1968. - 76 с.

10. Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах. - Л. : Гидрометеоиздат, 1987. -270 с.

11. Сопоставление результатов атомно-абсорбционного и рентгенофлуоресцентного определения металлов в атмосферных аэрозолях / О.В. Кузнецова, Е.Н. Коржова,

А.Н. Смагунова [и др.] // Журн. аналит. химии. - 2004. - т. 59. - № 1. - С. 46-51.

12. Использование метода масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в элементном анализе объектов окружающей среды / В.К. Карандашев, А.Н. Туранов, Т.А. Орлова [и др.] // Заводская лаборатория. - 2007. - Т. 73. - № 1. - С. 12-22.

13. Tolgyessy, J. Contribution to the radioanalytical determination of heavy metals in the working environment of welders / J. Tolgyessy, L. Olah, E.H. Klehr // J. Radioanal. and Nucl. Chem.: Art. - 1987. - V.114. - № 1. - P. 101-104.

14. Matherny M., Complex method for the determination of elements in environmental products / M. Matherny, H. Niekel // Euroanalysis 5: 5th Eur. Conf. Anal. Chem../Book Abstr., Krakow. -1984. - C. 313.

15. Исследование элементного состава атмосферных аэрозолей с помощью современных аналитических методов / В.А. Михайлов, С.Г. Пушкин, А.А. Назаров [и др.] // Тр. Зап.-Сиб. Регионального научно-исследовательского гидрометеорологического института.-1979. - С. 40.

16. Пушкин, С.Г., Компараторный нейтронно-активационный анализ. Изучение атмосферных аэрозолей / С.Г. Пушкин, В.А. Михайлов. - Новосибирск : Наука, 1989. - 125 с.

17. Прямое и оперативное определение элементов в окружающем воздухе и выдохе человека с помощью электростатического осаждения аэрозолей в графитовом атомизаторе Зеемановского спектрометра / А.А. Ганеев, Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко [и др.] // Журн. аналит. химии. - 2006. - Т. 61. - № 1. - С. 92-99.

18. Suqima Akkiyoshi. Emission spectrographic determination of glass fiber filter // Anal. Chem. Acta, 1975. - V. 78.- № 1. - P. 107-114.

19. Флориан, К. Использование эмиссионного спектрального анализа для исследования объектов окружающей среды / К. Флориан, Э. Краковская, Н. Пшешовская // Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды.- Л. : Изд-во ЛГУ, 1982. - С. 89-92.

20. Спектральный метод определения пыли / Н.И. Александров, Г.С. Гуния, А.И. Гунченко [и др.] // Труды гл. геофиз. обсерв. - 1974. - Вып. 314. - С. 104-113.

21. Петрова, Р.И. Спектральный анализ пыли промышленных предприятий / Р.И. Петрова,

В.Г. Дьякова, Е.Т. Турмухамбетова // Исследование физических процессов в газообразных и конденсированных системах. - Караганда, 1985. - С. 76-78.

22. Suqimac, A. Determination of trace elements in suspended particulate matter by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry with electrothermal vaporization / A. Suqimac, R.M. Barnes // Anal. Chem. 1986. - V.58. - № 4. - P. 785-789.

23. Руководство по контролю загрязнений атмосферы.- Л. : Госкомгидрометеоиздат, 1976. -447 с.

24. Жигаловская, Т.Н. Содержание тяжелых металлов в воздухе некоторых районов СССР / Т.Н. Жигаловская, В.В. Егоров, А.М. Шилина // Метеорологические аспекты загрязнений атмосферы. - М. : Гидрометеоиздат, 1971.

25. Raxbaum, H. Spatial Distribution of atmospheric aerosol constituents in Linz (Austria) / H. Raxbaum, E. Quintana, M. Pimminqer // Fresenius Z. Anal. Chem. - 1985. - V. 322. -№ 2. - P. 205-212.

26. А.с. 1434315 / З.И. Отмахова, В.И. Кулешов, Г.В. Кашкан [и др.] // Б.И. 1988. - № 40.

27. Кузьмин, Н.М., Концентрирование следов элементов / Н.М. Кузьмин, Ю.А. Золотов. -М. : Наука, 1988. - 268 с.

28. Кузнецова, А.И. Эмиссионный спектральный анализ проб, содержащих в высоких концентрациях элементы с многолинейчатым спектром / А.И. Кузнецова, Т.В. Моргулис // Журн. аналит. химии. - 1982. - Т. 37. - № 9. - С. 1584-1589.

29. Эффективный потенциал ионизации как характеристика влияния основы в атомноэмиссионном анализе / Е.В. Смирнова, И.Е. Васильева, Л.Л. Петров, С.В. Лонцих // Журн. аналит. химии. - 1986. - Т. 41. - № 8. - С. 1361-1370.

30. Северин, Э.Н. Сравнительное изучение спектроскопических буферов при количественном спектральном анализе порошкообразных материалов / Э. Н. Северин, А.В. Павлухина // Прикладная спектроскопия. - М. : Наука, 1969. - С. 418-424.

31. ГСО 4519-4523 -89. Стандартные образцы графита (комплект СОГ-21). УГТУ-УПИ.

32. ГСО 4166-4171-87. Стандартные образцы состава графита (комплект СОГ-28). УГТУ-УПИ.

Вестник ТГАСУ № 2, 2QQS

147

T.V. LAPOVA, E.V. PЕTRОVА, V.I. OTMAKHOV, Z.I. OTMAKHOVА

ATOMIC EMISSION SPECTROSCOPY CONTROL OF THE ATMOSPHERE POLLUTION BY HEAVY METALS

The number of the industrial and atmospheric aerosols analysis carried out by atomic emission spectroscopy (AES) investigations are observed in the paper. The different sample preparations of the filters AFA for the spectral analysis were studied. It was shown that, combined sample preparation is the optimal procedure for all kinds of aerosols filters. The special carrier for the optimization of atomic analysis was found. On the basis of obtained results, the method of the atomic emission determination of metals in industrial and atmospheric aerosols was developed.

УДК 536.24

А.И. БОРОДИН, докт. физ.-мат. наук,

Е.А. ИВАНОВА, аспирант,

ТГАСУ, Томск

НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛООБМЕН ТЕЛ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ*

Предложен новый метод расчета средней (интегральной) температуры тела произвольной формы в режиме охлаждения (нагревания) - зональный интегральный метод (ЗИМ). Основные достоинства ЗИМ - простота, универсальность и удовлетворительная точность в практических приложениях - продемонстрированы на известных аналитических решениях и на ранее полученных авторами результатах численного решения задач нестационарного теплообмена.

Процесс переноса теплоты в неподвижной среде при отсутствии внутренних источников (стоков) теплоты описывается дифференциальным уравнением теплопроводности, общий вид которого в декартовых координатах

где / - температура; т - время; р - плотность; с - удельная массовая теплоемкость; X - коэффициент теплопроводности; х, у, 2 - линейные координаты.

Условия на контактной границе S с подвижной средой записываются в виде

Введение

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 04-01-0085б.

© А.И. Бородин, Е.А. Иванова, 2008