Kancerogenų nustatymas dujų chromatografijos metodu
5 (100%) 1 vote

Kancerogenų nustatymas dujų chromatografijos metodu

ĮVADAS

Higienos instituto. Darbo medicinos centras (toliau DMC) – nacionalinė profesinės sveikatos institucija, įsteigta 1992 m. spalio mėn. 12 d.

Pagrindinė DMC veikla – moksliniai tyrimai ir mokslinės bei techninės produkcijos kūrimas. DMC finansuojamas iš valstybės biudžeto lėšų, skirtų nacionalinėms ir valstybės remiamoms programoms vykdyti, taip pat sveikatos apsaugai skirtų lėšų. DMC taip pat gali gauti lėšų iš suinteresuotų žinybų, valstybinių, akcinių, visuomeninių, tarptautinių, užsienio organizacijų arba užsidirbti atlikdamas darbus pagal sutartis.

Pagrindinės DMC funkcijos – moksliniai tyrimai, profesinės sveikatos specialistų tobulinimas ir perkvalifikavimas, darbo aplinkos poveikio sveikatai ekspertiniai tyrimai ir informacijos kaupimas, profesinių ligų diagnostikos kriterijų rengimas, higieninis darbo sąlygų įvertinimas, informavimas ir konsultavimas aktualiais profesinės sveikatos klausimais.

Per 1993 – 1999 m. DMC darbuotojų skaičius iš esmės nesikeitė: 1999 m. dirbo 32 darbuotojai iš jų 7 – mokslo darbuotojai, 16 – specialistų su aukštuojų mokslu ir 9 – laborantai. DMC direktorius medicinos mokslų daktaras Remigijus Jankauskas.

Darbo medicinos centrą sudaro penki struktūriniai padaliniai:

 Mokslinių tyrimų skyrius

 Higieninio reglamentavimo ir ekspertizės skyrius

 Cheminių veiksnių tyrimo laboratorija

 Fizikinių veiksnių tyrimo laboratorija

 Profesinių ligų registras

Aš gilinausi į Cheminių veiksnių tyrimo laboratorijoje. Ši laboratorija atlieka ekspertinius aplinkos ir bioterpių užterštumo cheminėmis medžiagomis bei emisijų iš pramonės gaminių tyrimus, kuria darbo aplinkos cheminių medžiagų ekspozicijų registrus, studijuoja tarptautinius “geros laboratorinės praktikos” principus, konsultuoja ir metodiškai vadovauja visuomenės sveikatos priežiūros įstaigų laboratorijų veiklai, dalyvauja rengiant profesinės sveikatos specialistus ir tobulinant įgūdžius po diplomo įteikimo, kartu su Lietuvos ir užsienio šalių laboratorijomis dalyvauja palyginamuosiuose tyrimų kokybės programose. Taip pat cheminių veiksnių tyrimo laboratorija atestuota atlikti bandymus pagal Sveikatos apsaugos ministerijos Akreditavimo sveikatos priežiūros veiklai tarnybos nuostatus ir atitinka LST EN 45 001.

1. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI

Diplominio darbo tikslas – ištirti darbo aplinkos oro užterštumą kancerogenais dujų chromatografijos metodu.Diplominio darbo uždaviniai:

1. Patobulinti praktinius įgūdžius;

2. Surinkti ir išstudijuoti literatūrą apie kancerogenus;

3. Išstudijuoti dujų chromatografo veikimo principą;

4. Apdoroti analizės gautus rezultatus ir parašyti išvadas;

5. Nustatyti benzeno koncentraciją darbo aplinkos ore dujų chromatografijos metodu.

6. Atlikti ekonominius skaičiavimus

7. Susipažinti su darbo saugos reikalavimais, dirbant dujų chromatografijos laboratorijoje.

2. LITERATŪRINĖ DALIS

Norint įvertinti įvairių kenksmingų cheminių medžiagų riziką bei jos priklausomybę nuo taršos veiksnių, turi būti atliekami aplinkos oro užterštumo cheminėmis medžiagomis tyrimai.

Analizuojamas oras daugiausia yra imamas iš pramonės įmonių. Oro mėginiuose nustatomos esančios dujos, garai ir aerozoliai, kurie kenkia žmogaus sveikatai. Užterštumas atsiranda dėl vykstančių technologinių procesų. Teršalai į aplinką patenka dėl nevisiško įrengimų hermetiškumo, ypač kenksmingų procesų metu, taip pat dėl blogos ventiliacijos. Per didelė kenksmingų priemaišų koncentracija gali sukelti daugybę pavojų dirbančiųjų sveikatai.

Sanitarinė – cheminė analizė yra viena iš sunkiausių analizinės chemijos sričių. Nustatomos toksinių medžiagų koncentracijos, kurios reiškiamos šimtosiomis, o neretai ir tūkstantosiomis miligramo dalimis 1m3 oro. Be to analitikui dažnai tenka susidurti ne su individualiomis medžiagomis, o su daugiakomponentėmis ir sudėtingomis analitinėmis sistemomis.

Darbo aplinkos ore kenksmingą cheminį veiksnį (cheminė medžiaga, kuri dėl savo fizinių, cheminių ir toksikologinių savybių, naudojimo būdo, buvimo aplinkoje pobūdžio gali sukelti ūminius arba lėtinius sveikatos pažeidimus) apibūdina darbuotojo kvėpavimo erdvėje nustatyta cheminės medžiagos koncentracija (mg/m3). Koncentracija lyginama su vienkartine didžiausia leidžiama koncentracija (DLK) darbo aplinkos ore (Lietuvos higienos norma HN 23: 1993).

2.1. Chromatografijos esmė

Pirmasis chromatografijos metodą panaudojo rusų mokslininkas Cvetas 1903 m. Jis buvo botanikas. Dirbti carinėje Rusijoje neturėjo jokių sąlygų ir išvažiavo tęsti mokslinių darbų į Varšuvą ir ten tyrinėjo įvairių junginių, kurie įeina į augalų sudėtį, pagrinde chlorofilo savybes. Norėdamas kuo tiksliau atskirti iš mišinių atskirus junginius ir įrodyti, kad jie tikrai yra atskiri junginiai, jis panaudojo adsorbcijos procesus. Su jų pagalba pirmą kartą buvo išskirti tokie junginiai, kurių jokiais kitais metodais negalima buvo išskirti. Taigi chromatografinis analizės metodas ir naudojamas sudėtingų mišinių atskyrimui į atskiras komponentes. Šis atskyrimas gali būti pagrįstas:

 Adsorbcinėmis medžiagos savybėmis

 Skirtingų įvairių komponenčių tirpumu tame pačiame tirpiklyje

 Skirtingų komponenčių
pasiskirstymu tarp dviejų nesimaišančių tirpiklių

 Jonų mainais

Dažniausiai yra skiriamos sekančios chromatografijos rūšys:

 Adsorbcinė – molekulinė chromatografija

 Nusodinimo chromatografija

 Pasiskirstymo chromatografija

 Jonų mainų chromatografija

 Dujų chromatografija

Kai kurios chromatografijos rūšys, pvz.: pasiskirstymo ir nusodinimo skirstomos dar smulkiau. Pvz.: chromatografija kolonėlėse, chromatografija ploname sluoksnyje ir t. t..

Be minėtų chromatografijos rūšių dar yra sutinkama rečiau naudojama: elektrochromatografija, kompleksus sudaranti chromatografija ir t. t..

Kai kurios chromatografijos rūšys yra dar labai jaunos ir kuo toliau, tuo daugiau jų sukuriama.

Chromatografijos metodas, lyginant jį su kitais metodais (atskyrimo analizės metodais), turi labai daug privalumų (kiti atskyrimo metodai: filtravimas, nusodinimas, (elektrolizė) elektrogravimetrija):

 Chromatografiniu metodu galima atskirti dujines, skystas ir kietas medžiagas

 Analizei tinka ir labai dideli, ir labai maži medžiagų kiekiai

 Šis metodas tinka atskyrimui tokių medžiagų, kurios labai artimos pagal savo sąstatą, struktūrą ir kitais metodais sunkiai atskiria

 Labai aukštas atskyrimo laipsnis

 Labai paprasta aparatūra visose chromatografijos rūšyse, išskyrus dujinę chromatografiją.

Paskutiniu metu labai plačiai chromatografija naudojama medžiagų atskyrimui ir jų sukoncentravimui iš labai praskiestų tirpalų. Naudojama kiekybinei ir kokybinei analizei atlikti, medžiagų išvalymui nuo priemaišų, vandens minkštinimui gamyklose, katilinėse, elektrinėse, nes pramonėje naudojamas vanduo turi būti minkštas. Chromatografija naudojama tiek organinių, tiek neorganinių medžiagų analizei. Ypač grynumo laipsniui patikrinti, gaminant vaistus. Paskutiniu metu dujinė chromatografija naudojama nustatyti dopingo kiekiui sportininkų organizme. Pastaruoju metu plačiausiai naudojama vandens, atmosferos, jūrų, vandenynų užterštumui nustatyti.

2.2. Dujų chromatografijos metodas

Dujų chromatografija kaip cheminės analizės metodas plačiai naudojamas įvairiuose moksliniuose tyrimuose. Sudėtingų cheminių medžiagų kokybinė ir kiekybinė analizė dažniausiai atliekama dujų chromatografiniu metodu. Juo gali būti tiriamas visų rūšių dujos arba cheminės medžiagos dujiniame būvyje. Dujų arba lakiųjų cheminių junginių nustatymui pakanka nedidelio medžiagos kiekio iki 10-5%.

Palyginus su klasikiniais cheminiais metodais, tyrimams dujų chromatografiniu metodu reikalingos mažesnės laiko sąnaudos ir rezultatų apdorojimas sutrumpina analizės laiką iki kelių minučių. Todėl dabar dujų chromatografija plačiai taikoma ne tik analitiniams, bet ir technologinių procesų kontrolei.

Dujiniuose chromatografuose naudojamos dujos nešėjos, kurios tiriamą dujų mišinį perneša į kolonėlę.

Dujoms – nešėjoms keliami šie reikalavimai:

 mažas absorbsiškumas;

 inertiškumas, t. y. nereguoti su tiriamu komponentu.

Dažniausiai naudojamos: azoto, helio, argono vandenilio, anglies dioksido dujos ir kt.

Dujos išėjusios iš kolonėlės, patenka į detektorių. Detektoriuje signalas atsiranda sąveikaujant analizuojamoms molekulėms su kokia nors įrenginio detale. Dažnai naudojamas liepsnos jonizacinis detektorius (2 paveikslas): vandenilio liepsnoje jonizuojasi išeinančios iš kolonėlės organinės medžiagos. Detektoriaus elektriniame lauke atsirandantis jonų srautas proporcingas kiekiui patenkančiam į degiklį. Jonų srautas sustiprinamas ir registruojamas elektriniu potenciometru. Detertoriaus pagalba nustatoma kokybinė ir kiekybinė sudėtis.

2. pav. Liepsnos jonizacijos detektoriaus schema. 1 – degiklis, 2 – žiebtuvėlis, 3 – anodas.

Kokybinė dujų mišinio sudėtis yra nustatoma pagal smailės išėjimo laiką, nes kiekviena komponentė nepriklausomai, kokiame mišinyje bebūtų, išeina iš kolonėlės esant toms pačioms sąlygoms, visada tuo pačiu laiku. Dažniausiai yra automatinis laiko fiksatorius ir pagal ta laiką lyginant su standartinio mišinio laiku, yra nustatoma, kokie komponentai sudaro mišinį. Taip pat kokybinę sudėtį galima nustatyti pagal išėjimo temperatūrą, nes kiekvienai komponentei būdinga tam tikra temperatūra, prie kurios ji išeina iš kolonėlės. Prietaise turi būti specialus registratorius.

Moderniausios šiuo metu naudojamos kokybinės analizės metodas yra dujų chromatografija – masių spektrometrija. Tiriama medžiaga kompleksiškai identifikuojama pagal smailės išėjimo laiką ir dalelės masę.

Kiekybinė sudėtis chromatogramoje nustatoma pagal smailės aukštį, jeigu jis siauras ir aukštas, arba pagal smailės plotą, plotui išmatuoti yra braižomas trikampis. Yra ekspermentiškai nustatyta, kad smailės aukštis (h) arba plotas (S) yra tiesiog proporcingi:h = k  C (1)

S = k  C (2)

čia h – smailės aukštis; C – medžiagos koncentracija, mg/m3; S – smailės plotas; k – perskaičiavimo koeficientas.

(1) ir (2) lygčių sudarymui imami žinomi analičių tirpalai tam tikrų koncentracijų ribose (ne mažiau trijų taškų). Gaunamos chromatogramos, išmatuojami smailių aukščiai arba plotai ir braižomas kalibracinis grafikas. Po to gaunama chromatograma tiriamai analitei ir išmatuojamas jos smailės aukštis arba
atidedamas grafike. Iš grafiko randamas tiriamos analitės kiekis.

Dujinė chromatografija pranašesnė nei skysčių: čia greičiau vyksta atskyrimo procesas, nes dujų fazėje molekulių difuzija greitesnė, taip pat adsorbcija bei desorbcija.

2.2.1. Kalibracinės kreivės sudarymas dujiniuose bandiniuose

Analitės koncentracija bandinyje apskaičiuojama absoliučios kalibracijos metodu.

Ruošiami ne mažiau kaip trys skirtingų koncentracijų mišiniai.

Mišiniai ruošiami tokių koncentracijų, kurias matuosime analizuojamuose dujiniuose bandiniuose.

Tikslus butelio tūris kuriame bus ruošiamas mišinys, lygus distiliuoto vandens kiekio (g) , įpilto į butelį (kambario temperatūroje) ir vandens tankio (g/cm3) sandaugai. Ruošiant mišinį, butelio tūris (V0) apskaičiuojamas normaliomis sąlygomis pagal (3) formulę:

(3)

čia Vt – butelio, kuriame ruošiamas mišinys, tūris l; t – kambario temperatūra 0C; p – atmosferos slėgis, mm Hg st.Į butelį įdedame kelias teflonines plokšteles ir hermetiškai uždarome guminiu kamščiu, apvyniotu folija, su stikliniu arba tefloniniu vamzdeliu (ilgis 20 – 30 mm, diametras 10 mm), užkimštu stikliniu kamštuku. Atstumas tarp stiklinio (tefloninio) vamzdelio ir kamštuko neturi viršyti 10 -15 mm. Medžiagos dozuojamos į butelį mikro švirkštu 10 mm3 tūrio per stiklinį vamzdelį. Nustatomų teršiančių medžiagų koncentracija (C) skaičiuojama pagal (4) formulę:

(4)

čia V – analitės tūris, ml; d – analitės tankis, g/cm3; V0 – butelio tūris, perskaičiuotas į normalias sąlygas, l; 103 – perskaičiavimo koeficientas iš mg/dm3 į mg/m3; Paruoštas mišinys laikomas kambario temperatūroje 1,5 – 3 valandas periodiškai maišant. Tris kartus įvedame į garintuvą 1 cm3 tam tikros koncentracijos mišinio.

Pradedame kalibruoti nuo mažiausių koncentracijų.

Chromatogramoje pamatuojame smailės aukštį (H) arba plotą (S) brėžiame kreivę: linijinė priklausomybė H (S) nuo koncetracijos (C).

Absoliutus kalibracijos koeficientas (K) apskaičiuojamas pagal (5, 6) formules: (5) (6)

čia K – absoliutus kalibracijos koeficientas, mg/mm, mg/mm2; C – tiriamos analitės koncentracija mišinyje, mg/m3; Hvid. – vidutinis piko aukštis, mm; Svid. – vidutinis piko plotas, mm2; V – įvesto į garintuvą dujinio mėginio tūris, cm3; 10-6 – perskaičiavimo koeficientas iš cm3 į m3.

Kalibracijos ir analizės sąlygos turi būti identiškos.

2.2.2. Kalibracinės kreivės sudarymas tirpaluose

Oro bandinius koncentruojant ant kieto sorbento, bandiniai desorbuojami tirpikliu. Todėl kalibracinės kreivės sudarymui naudojami standartinio ir kalibraciniai tirpalai.

1. Standartinio tirpalo paruošimas

Pasveriamas analitės reikalingas kiekis. Į kolbutę pridėdamos žinomas tūris, kuris apskaičiuojamas pagal formulę (7):

m1 = V1  dA (7)

čia m1 – analitės masė, g; V1 – analitės tūris, cm3; dA – analitės tankis, g/cm3

Standartinio tirpalo koncentracija apskaičiuojama pagal formulę (8):

(8)

čia m1 – pasvertas analitės kiekis, mg; Vk – kolbutės tūris, cm3.

Gaunama standartinio tirpalo CS koncentracija mg / cm3.

2. Kalibracinio tirpalo paruošimas

Kalibracinis tirpalas paruošiamas pagal formulę (9)

(9)

čia VS – reikalingas standartinio tirpalo tūris, cm3; CS – standartinio tirpalo koncentracija, mg/cm3; CK – kalibracinio tirpalo koncentracija, mg/cm3; VK – kolbutės tūris, cm3.

Gaunama kalibracinio tirpalo Ck koncentracija mg / cm3.

2.2.3. Bandinių analizėIš dujinės pipėtės paimame į švirkštą dujinį mėginį kurio tūris gali būti nuo 1 iki 5 cm3, prieš tai švirkštą prapūtus tiriamu oru 8 – 10 kartų. Mėginį įvedame į chromatografo garintuvą ir analizuojame.

Tiriamos analitės koncentracija (C) apskaičiuojama iš (10 – 11) formulių;

(10) (11)

čia C – tiriamos analitės koncentracija mg/m3; Hvid. – vidutinis smailės aukštis, mm; Svid. – vidutinis smailės plotas, mm2; V – įvesto į garintuvą dujinio mėginio tūris, cm3; 10-6 – perskaičiavimo koeficientas iš cm3 į m3.

Dujinio bandinio koncentracija matuojama ne mažiau kaip tris kartus, fiksuojant smailės išėjimo laiką.

2.3. Bandinių paėmimas darbo aplinkos oreBandiniai gali būti paimami:

1. Į dujines pipetes, medicinius švirkštus arba Tedlaro maišus;

2. Į sugeriančius skysčius;

3. Į rinktuvus, užpildytais kietais sorbentais;

4. Chromosorbcija;

5. Šaldymo būdu.

 Dujinės pipetės, švirkštai pirmiausia paruošiami: jie išplaunami, iškaitinami ar išvirinami, jei reikia išdžiovinami. Ant pipečių antgalių užmaunamos silikoninės ar tefloninės išvirintos ir išdžiovintos žarnelės. Darbo vietoje, kur imamas oras tyrimui, veterinariniu švirkštu (100 – 200 ml) pipetės prapučiamos, kad juose oras pasikeistų 5 -10 kartų (negalima imti bandinių, sujungus švirkštą su pipete). Pipetės pripučiamos taip, kad jose būtų padidintas oro slėgis. Šių bandinių tyrimai atliekami kaip galima greičiau (ne ilgiau kaip para).

 Tedlaro maišai yra patogi ir tiksli cheminėmis medžiagomis užteršto oro paėmimo priemonė. Šių maišų pagalba galima paimti daugelį cheminių medžiagų. Bandinys paimamas per santykinai trumpą laiką. Paprastai mėginio paėmimo trukmė 10 min. SKC (anglų firmos
vardas) firmos gaminami Tedlaro maišai oro bandiniams yra įvairių dydžių: 0.5; 1; 3; 10; 12; 25;40; 80; 100 litrų. Jie daugkartinio naudojimo nepralaidūs dujoms, paviršius lygus, stiprus. Tedlaro maišo medžiaga nereaguoja ir nepraleidžia dujų, net, ilgai laikant bandinius, nevyksta tūrio ar cheminės sudėties pasikeitimai. Prieš imant bandinius, maišeliai tris kartus praplaunami išgrynintu oru. Tedlaro maišai užpildomi personalinio bandinių ėmiklio pagalba. Pripildoma apie 80% jų maksimalaus tūrio.

 Oro bandiniai gali būti paimami į sugeriančius skysčius, pvz., alkoholiai – į vandenį, dibutiftalatas – į etilo alkoholį ir kt. Naudojant sugeriančiuosius skysčius, lakių organinių medžiagų oro bandinių paėmimui rekomenduojama paėmimo metu šaldyti gaudyklę. Priešingu atveju, sugeriamasis skystis garuoja, todėl padidėja kiekybinės analizės paklaida, ir ji gali siekti net 40 – 50 %. Nugaravusio sugeriančiojo skysčio tūrio papildymas iki pirminio, nepašalina bandinio paėmimo paklaidos. Oro bandinių paėmimas į skysčius daugeliu atveju yra netinkamas, kadangi lakių tirpiklių negalima be nuostolių sukoncentruoti iš didelio oro kiekio. Skysčiai taip pat netinka tuo atveju, jei vienu laiku ir toje pačioje darbo vietoje skiriasi cheminių medžiagų paėmimo sąlygos.

 Kietais sorbentais gali būti naudojami: silikagelis, molekuliniai sietai, aktyvuota anglis, poringi polimeriniai sorbentai. Šie sorbentai turi aktyvų paviršių, kaip polisorbas, tenesksas ir kt. Oro teršalų paėmimui kieti sorbentai turi šias savybes:

• mechaniškai stiprūs;

• nehidroskopiški;

• lengvai aktyvuojasi;

• turi maksimalias adsorbcines savybes tiriamai medžiagai;

• turi vienalytį paviršių.

Sorbento adsorbcinės ir desorbcinės savybės priklauso ne tiktai nuo paviršiaus poliariškumo, bet ir nuo medžiagos porų dydžio ir jų formos. Efektyviausios poros yra tos, kurių skersmuo mažesnis už 2 nm. Kieto sorbento adsorbcinės savybės charakterizuojamos porų dydžiu (cm/g). Kai mikroporų tūris sudaro mažiau negu 0,1 cm/g, tai sorbentai turi mažas adsorbcines savybes. Efektyviausi sorbentai, kai porų tūris 0,5 – 0,6 cm/g. Kieti sorbentai gali būti naudojami kelių cheminių medžiagų paėmimui tuo pačiu laiku, todėl jie pranašesni už kitų rūšių sorbentus. Su kietais sorbentais patogiau dirbti, lengviau juos transportuoti, galima ilgiau saugoti.

Šiuo metu Jūs matote 31% šio straipsnio.
Matomi 2554 žodžiai iš 8330 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.