RU2525427C2 - Method of preparing standard aerosol samples - Google Patents

Method of preparing standard aerosol samples Download PDF

Info

Publication number
RU2525427C2
RU2525427C2 RU2012136705/15A RU2012136705A RU2525427C2 RU 2525427 C2 RU2525427 C2 RU 2525427C2 RU 2012136705/15 A RU2012136705/15 A RU 2012136705/15A RU 2012136705 A RU2012136705 A RU 2012136705A RU 2525427 C2 RU2525427 C2 RU 2525427C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
particles
mineral
microns
region
Prior art date
Application number
RU2012136705/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012136705A (en
Inventor
Кирилл Сергеевич Голохваст
Александр Михайлович Паничев
Александр Нефедович Гульков
Владимир Викторович Чайка
Original Assignee
Кирилл Сергеевич Голохваст
Александр Михайлович Паничев
Александр Нефедович Гульков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кирилл Сергеевич Голохваст, Александр Михайлович Паничев, Александр Нефедович Гульков filed Critical Кирилл Сергеевич Голохваст
Priority to RU2012136705/15A priority Critical patent/RU2525427C2/en
Publication of RU2012136705A publication Critical patent/RU2012136705A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525427C2 publication Critical patent/RU2525427C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of preparing standard aerosol samples based on a mixture of fine powder containing defined elements is characterised by that a dispersed mixture of mineral, synthetic and biological materials is used, wherein grain size analysis is used to detect presence of said types of simulating materials and content thereof in a real atmospheric suspension in said region as applied to a specific season is determined.
EFFECT: providing maximum similarity of simulated atmospheric suspensions for different regions and conditions.
11 dwg

Description

Изобретение относится к аналитической химии и экспериментальной медицине, в частности к способам и средствам изготовления образцов, имитирующих по составу атмосферные аэрозоли, и может быть использовано при изучении их влияния на иммуноаллергический статус живых организмов.The invention relates to analytical chemistry and experimental medicine, in particular to methods and means of manufacturing samples that simulate atmospheric aerosols in composition, and can be used to study their effect on the immunoallergic status of living organisms.

Известен способ приготовления стандартных образцов аэрозолей в виде тонких органических пленок, которые получают путем добавления в раствор метилцеллюлозы стандартного раствора, содержащего определяемые элементы, затем смесь выливают на очищенную стеклянную пластину, расположенную горизонтально, высушивают на воздухе при комнатной температуре и из полимерной пленки штампуют образцы заданного размера (см. Billiet J., Pams R., Hoste J. Multielement thin film standards for XRF analysis // X-ray Spectrom. - 1980. - Vol.9, №4. - P.206-211).A known method of preparing standard samples of aerosols in the form of thin organic films, which is obtained by adding a standard solution containing determinable elements to a methyl cellulose solution, then the mixture is poured onto a cleaned glass plate located horizontally, dried in air at room temperature and samples of a predetermined shape are pressed from a polymer film size (see Billiet J., Pams R., Hoste J. Multielement thin film standards for XRF analysis // X-ray Spectrom. - 1980. - Vol.9, No. 4. - P.206-211).

Недостатком этого способа является неадекватность получаемых образцов реальным пробам аэрозолей, собранных на фильтр, по физико-химическим свойствам вследствие добавления определяемых элементов в раствор метилцеллюлозы в виде растворимых соединений. В то время как атмосферные аэрозоли и промышленные выбросы в атмосферу в основном представляют собой тонкодисперсные частицы, включающие нерастворимые в воде соединения металлов (алюмосиликаты, оксиды, карбонаты и др.).The disadvantage of this method is the inadequacy of the obtained samples of the real samples of aerosols collected on the filter, physico-chemical properties due to the addition of the determined elements to the solution of methylcellulose in the form of soluble compounds. At the same time, atmospheric aerosols and industrial emissions into the atmosphere are mainly fine particles, including water-insoluble metal compounds (aluminosilicates, oxides, carbonates, etc.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ приготовления стандартных образцов аэрозолей на основе смеси тонкодисперсного порошка, содержащего определяемые элементы (см. RU №2239170, G01N 1/28, 2002). Затем смесь порошка, содержащего определяемые элементы, смешивают с порошком сухой метилцеллюлозы и заливают дистиллированной водой, нагретой до температуры 70-80°С, тщательно перемешивают и выдерживают при комнатной температуре, перемешивая каждые 30 мин в течение 2 час. Далее смесь медленно выливают на очищенную стеклянную пластину, расположенную горизонтально. Высушенную полимерную пленку снимают со стекла и из нее штампуют образцы заданного размера.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method for the preparation of standard aerosol samples based on a mixture of finely divided powder containing detectable elements (see RU No. 2239170, G01N 1/28, 2002). Then, the powder mixture containing the elements to be determined is mixed with dry powder of methyl cellulose and poured with distilled water heated to a temperature of 70-80 ° C, thoroughly mixed and kept at room temperature, stirring every 30 min for 2 hours. Next, the mixture is slowly poured onto a cleaned glass plate located horizontally. The dried polymer film is removed from the glass and samples of a given size are pressed from it.

Недостаток этого решения - отбраковка примерно 5% экземпляров, при этом нестабильность по химическому составу оставшихся индивидуальных экземпляров стандартных образцов характеризуется коэффициентом вариации, равным 4-7% в зависимости от определяемого элемента. Различие содержания определяемых элементов в индивидуальных экземплярах стандартных образцов снижает точность контроля химического состава атмосферных аэрозолей, нагруженных на фильтр, с помощью различных спектральных и химических методик анализа. Также недостатком этого способа является длительность (около 3 час) и трудоемкость (все операции выполняются вручную) процесса получения однородной смеси полимерного раствора и определяемых компонентов. При этом существенным недостатком является невозможность использования образцов, имитирующих по составу атмосферные аэрозоли при изучении их влияния на живые организмы в эксперименте, в т.ч. иммуноаллергический статус живых организмов.The disadvantage of this solution is the rejection of approximately 5% of the specimens, while the instability in the chemical composition of the remaining individual specimens of standard samples is characterized by a coefficient of variation of 4-7% depending on the element being determined. The difference in the content of the elements being determined in individual copies of standard samples reduces the accuracy of monitoring the chemical composition of atmospheric aerosols loaded on the filter using various spectral and chemical analysis techniques. Another disadvantage of this method is the duration (about 3 hours) and the complexity (all operations are performed manually) of the process of obtaining a homogeneous mixture of the polymer solution and the determined components. At the same time, a significant drawback is the inability to use samples that simulate atmospheric aerosols in their composition when studying their effect on living organisms in an experiment, including immunoallergic status of living organisms.

Задачей предлагаемого способа является обеспечение возможности использования образцов, имитирующих по составу атмосферные аэрозоли при изучении их влияния на живые организмы в эксперименте.The objective of the proposed method is to enable the use of samples that simulate the composition of atmospheric aerosols when studying their effect on living organisms in the experiment.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности использования образцов, имитирующих по составу атмосферные аэрозоли при изучении их влияния на живые организмы в эксперименте. При этом обеспечивается возможность максимального подобия моделируемых атмосферных взвесей для разных регионов и условий.The technical result obtained by solving the problem is expressed in providing the possibility of using samples that simulate atmospheric aerosols in composition when studying their effect on living organisms in the experiment. At the same time, the possibility of maximum similarity of simulated atmospheric suspensions for different regions and conditions is provided.

Для решения поставленной задачи способ приготовления стандартных образцов аэрозолей на основе смеси тонкодисперсного порошка, содержащего определяемые элементы, отличается тем, что используют дисперсную смесь минеральных, синтетических и биологических материалов, при этом в качестве минерального компонента используют измельченный цеолитовый туф в двух размерных фракциях - до 1 мкм и от 1 до 100 мкм, в качестве синтетического компонента используют пластмассу, измельченную до фракций десятки мкм, в качестве биологического компонента используют измельченную до фракций не более 100 мкм смесь листьев и травы, и/или волос животных, и/или перьев птиц, представителей биосферы данного региона, причем предварительно с помощью гранулометрического анализа, выявляют присутствие названных видов моделирующих материалов и определяют их содержание в составе реальной атмосферной взвеси, в данном регионе применительно к конкретному сезону.To solve this problem, the method of preparing standard samples of aerosols based on a mixture of finely dispersed powder containing the elements to be determined is characterized in that they use a dispersed mixture of mineral, synthetic and biological materials, while the crushed zeolite tuff in two size fractions is used as a mineral component - up to 1 microns and from 1 to 100 microns, as a synthetic component, plastic is used, crushed to fractions of tens of microns, as a biological component isp a mixture of leaves and grass and / or animal hair and / or feathers of birds, representatives of the biosphere of the region, crushed to fractions of not more than 100 microns, is used; moreover, using the particle size analysis, the presence of the above types of modeling materials is determined and their content in the composition of the real atmospheric suspension in a given region in relation to a specific season.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.The features of the characterizing part of the claims provide a solution to a set of functional tasks.

Признаки «… используют дисперсную смесь минеральных, синтетических и биологических материалов» обеспечивают максимальное соответствие моделей реальных аэрозолей составу загрязнений атмосферы.The signs "... use a dispersed mixture of mineral, synthetic and biological materials" ensure the maximum compliance of real aerosol models with the composition of atmospheric pollution.

Признаки «… в качестве минерального компонента используют измельченный цеолитовый туф» обеспечивают как хорошую доступность этого материала как сырьевого компонента, так и учитывают тот факт, что цеолиты - горные породы коры выветривания, постоянно контактирующие с живыми организмами, в связи с их широкой распространенностью (одни из наиболее широко представленных алюмосиликатов, занимающих шестое место в мире по запасам).The signs "... crushed zeolite tuff is used as a mineral component" provide both good accessibility of this material as a raw material component and take into account the fact that zeolites are rocks of the weathering crust that are constantly in contact with living organisms due to their wide distribution (some of the most widely represented aluminosilicates, occupying the sixth place in the world in reserves).

Признаки, указывающие, что цеолиты должны быть представлены «… в двух размерных фракциях - до 1 мкм и от 1 до 100 мкм», позволяют учесть реальный гранулометрический состав минеральной взвеси, что важно в связи с различным механизмом воздействия на человеческий организм упомянутых фракций (более крупные частицы с учетом плотности материала не проходят дальше носоглотки, а более мелкие из-за своей летучести не оседают в верхних дыхательных путях): по данным Н.П.Юшкина (ВЕСТНИК ОТДЕЛЕНИЯ НАУК О ЗЕМЛЕ РАН - ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЖУРНАЛ №1(22) 2004, статья «МИНЕРАЛЬНЫЙ МИР И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА») каждый человек пропускает через свою дыхательную систему ежесуточно около 12 м3 воздуха, т.е. около 15 кг. Всего в земной атмосфере взвешено около 20 млн т минерального вещества. В промышленных районах их концентрация в сотни и даже тысячи раз выше; так что человек вдыхает не чистый воздух, а воздушно-минеральную смесь, аэрозоль с размером частиц от 0,001 до 1000 мкм. Каждый вдох - это втягивание до миллиона минеральных частиц.Signs indicating that zeolites should be represented "... in two size fractions - up to 1 μm and from 1 to 100 μm", allow us to take into account the real particle size distribution of the mineral suspension, which is important in connection with the different mechanism of action of the said fractions on the human body (more large particles, taking into account the density of the material, do not pass further than the nasopharynx, and smaller particles do not settle in the upper respiratory tract due to their volatility): according to N.P. Yushkina (Bulletin of the Earth Sciences Division of the Russian Academy of Sciences - ELECTRONIC SCIENTIFIC INFORMATION JOURNAL L No. 1 (22) 2004, article “MINERAL WORLD AND HUMAN HEALTH”) each person passes about 12 m 3 of air daily through his respiratory system, i.e. about 15 kg. In total, about 20 million tons of mineral matter are weighed in the Earth’s atmosphere. In industrial areas, their concentration is hundreds or even thousands of times higher; so that a person does not inhale clean air, but an air-mineral mixture, an aerosol with a particle size of 0.001 to 1000 microns. Each breath is drawing in up to a million mineral particles.

В процессе эволюции живых организмов выработался довольно эффективный механизм очистки вдыхаемого воздуха: грубые частицы (более 5 мкм) оседают в каналах носоглотки, до 90% мелких частиц задерживается в верхних дыхательных путях и бронхах, из которых они удаляются вместе со слизью путем отхаркивания. Как показывают наши исследования, проникающая способность порошкообразных материалов в дыхательных путях зависит не только от крупности частиц, но и от режима дыхания; при глубоких энергичных вдохах (повышенной интенсивности дыхания) крупность частиц, способных проникнуть в верхние дыхательные пути, лежит в верхней части заявленного диапазона (от 5-6 до 10 мкм); при нормальном режиме дыхания крупность частиц, способных проникнуть в верхние дыхательные пути, лежит в средней части заявленного диапазона (от 2-3 до 5-6 мкм); при пониженной интенсивности дыхания крупность частиц, способных проникнуть в верхние дыхательные пути, лежит в нижней части заявленного диапазона (от 1-2 до 3-4 мкм).In the process of evolution of living organisms, a rather effective mechanism for cleaning inhaled air was developed: coarse particles (more than 5 μm) settle in the nasopharynx, up to 90% of small particles are retained in the upper respiratory tract and bronchi, from which they are removed along with mucus by expectoration. As our studies show, the penetrating ability of powdered materials in the respiratory tract depends not only on the particle size, but also on the breathing regime; with deep vigorous breaths (increased breathing intensity), the size of particles capable of penetrating the upper respiratory tract lies in the upper part of the claimed range (from 5-6 to 10 microns); under normal breathing conditions, the size of particles capable of penetrating the upper respiratory tract lies in the middle of the claimed range (from 2-3 to 5-6 microns); with a reduced intensity of respiration, the size of particles capable of penetrating the upper respiratory tract lies in the lower part of the claimed range (from 1-2 to 3-4 microns).

Признаки, указывающие, что «в качестве синтетического компонента используют пластмассу, измельченную до фракций десятки мкм», учитывают реально достижимый диапазон крупности частиц синтетического компонента при измельчении пластмассы (при изготовлении компонента в процессе реализации способа), так и фиксируемый в реальных пробах аэрозоля.Signs indicating that “as a synthetic component use plastic, crushed to fractions of tens of microns”, take into account the really achievable particle size range of the synthetic component when grinding plastic (in the manufacture of the component during the implementation of the method), and recorded in real samples of aerosol.

Признаки, указывающие, что «в качестве биологического компонента используют измельченную до фракций не более 100 мкм смесь листьев и травы, и/или волос животных, и/или перьев птиц, представителей биосферы данного региона», обеспечивают возможность точной «привязки» свойств компонентов стандартных образцов аэрозолей к реальным условиям региона.Signs indicating that “as a biological component use a mixture of leaves and grass, and / or animal hair and / or feathers of birds, representatives of the biosphere of this region, crushed to fractions of not more than 100 microns”, provide the ability to accurately “bind” the properties of standard components aerosol samples to the real conditions of the region.

Признаки, указывающие, что «предварительно, с помощью гранулометрического анализа, выявляют присутствие названных видов моделирующих материалов и определяют их содержание в составе реальной атмосферной взвеси, в данном регионе», обеспечивают возможность точной «привязки» концентраций компонентов стандартных образцов аэрозолей и их материальную структуру к аналогичным параметрам реальных аэрозолей, фиксируемых в условиях данного региона.Signs indicating that “preliminary, using particle size analysis, reveal the presence of the named types of modeling materials and determine their content in the composition of real atmospheric suspended matter in this region”, provide the ability to accurately “link” the concentrations of components of standard aerosol samples and their material structure to similar parameters of real aerosols recorded in the conditions of this region.

Признаки, указывающие, что выявляют присутствие названных видов моделирующих материалов и определяют их содержание в составе реальной атмосферной взвеси, в данном регионе «применительно к конкретному сезону», позволяют учесть сезонные изменения названных параметров реальных аэрозолей.Signs indicating that they detect the presence of the named types of modeling materials and determine their content in the composition of the real atmospheric suspension in the region “in relation to a specific season” allow us to take into account seasonal changes in the named parameters of real aerosols.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1-8 показаны образцы минеральной взвеси: на фиг.1 - из образца снега, собранного на полуострове Шкота (Увеличение х16); на фиг.2 - из образца снега, собранного в районе Первая речка (увеличение х10); на фиг.3 - из образца снега, собранного в районе ул. Пушкинской (увеличение х8); на фиг.4 - из образца снега, собранного в районе Второй речки (увеличение х18); на фиг.5 - из образца снега, собранного в районе Садгород (увеличение х8); на фиг.6 - из образца снега, собранного в районе Емар (увеличение х8): на фиг.7 - из образца снега, собранного в районе Змеинка (увеличение х18); на фиг.8 - из образца снега, собранного в районе бухты Тихой (увеличение х18); на фиг.9, а, б показаны электронные микрофотографии частицы резины из образца, собранного в районе Второй речки (увеличение а) х132 и б) х106); на фиг.10 показаны электронные микрофотографии частиц пластикового (а) и стекловатого волокна из образца, собранного в районе улицы Пушкинской (увеличение a) x111 и б) х197); на фиг.11 показаны электронные микрофотографии частиц - фрагментов морской органики из образца, собранного вблизи моря, в пробах района Садгород (а) и Эгершельд (б).The claimed invention is illustrated by drawings, where Figs. 1-8 show samples of mineral suspension: Fig. 1 - from a sample of snow collected on the Skot peninsula (Magnification x16); figure 2 - from a sample of snow collected in the area of the First river (increase x10); figure 3 - from a sample of snow collected in the area of the street. Pushkinskaya (increase x8); figure 4 - from a sample of snow collected in the area of the Second River (increase x18); figure 5 - from a sample of snow collected in the region of Sadgorod (increase x8); figure 6 - from a sample of snow collected in the region of Emar (increase x8): figure 7 - from a sample of snow collected in the region of Zmeinka (increase x18); on Fig - from a sample of snow collected in the area of Tikhaya Bay (magnification x18); figure 9, a, b shows electron micrographs of a rubber particle from a sample collected in the area of the Second River (magnification a) x132 and b) x106); figure 10 shows electronic micrographs of particles of plastic (a) and glassy fiber from a sample collected in the area of Pushkinskaya Street (magnification a) x111 and b) x197); 11 shows electron micrographs of particles - fragments of marine organics from a sample collected near the sea, in samples of the Sadgorod (a) and Egersheld (b) regions.

В основе заявляемого изобретения лежат следующие соображения.The basis of the claimed invention are the following considerations.

Взвешенные в атмосфере частицы оказывают существенное влияние на качество воздуха и климат. При этом состав и загрязнение атмосферного воздуха являются одними из ведущих факторов риска для здоровья населения, например, атмосферное загрязнение, снижая иммунную сопротивляемость организма, сопровождается ростом инфекционно-аллергических респираторных заболеваний.Particles suspended in the atmosphere have a significant effect on air quality and climate. At the same time, the composition and pollution of atmospheric air are one of the leading risk factors for public health, for example, atmospheric pollution, reducing the body's immune resistance, is accompanied by an increase in infectious and allergic respiratory diseases.

Оценка атмосферного переноса вещества и общей массы взвесей, произведенные разными авторами, расходятся в десятки и сотни раз, что связано с несовершенством применяемых методик и ограниченными возможностями применяемых измерительных средств (см. Глазовский Н.Ф. Избранные труды в двух томах. Т. 1. Геохимические потоки в биосфере. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. 535 с.2).Assessment of the atmospheric transport of matter and the total mass of suspensions made by different authors diverge tens and hundreds of times, which is associated with the imperfection of the applied methods and the limited capabilities of the applied measuring tools (see Glazovsky N.F. Geochemical flows in the biosphere. - M.: Partnership of scientific publications of KMK, 2006. 535 p.2).

В связи с этим была выполнена оценка характеристик (материального состава, крупности и содержания) природных атмосферных взвесей на примере города-порта Владивосток. Пробы (атмосферные осадки в виде снега) собирались в течение зимнего сезона 2010-2011 гг. во время снегопадов. Точки отбора проб располагались в восьми районах Владивостока: полуостров Шкота (район ул. Крыгина); ул. Пушкинская (район фуникулера); Первая речка (район ул. Комсомольской); Вторая речка (район пересечения улиц Русской, Багратиона); Садгород (берег моря); Емар (берег моря); Змеинка (район ул. Космодемьянской) и бухта Тихая (зеленая зона на расстоянии 500 м от ТЭЦ-2). Чтобы исключить вторичное загрязнение антропогенными аэрозолями, отбирался только верхний слой (5-10 см) свежевыпавшего снега. Снег помещали в стерильные контейнеры объемом 1 л. Через пару часов, когда снег в контейнерах полностью истаивал, после взбалтывания из каждого образца набирали 40 мл жидкости и анализировали на лазерном анализаторе частиц Analysette 22 NanoTech (Fritsch). Это позволяло в ходе одного измерения устанавливать распределение частиц по размерам, а также определить их форму. Вещественный анализ взвесей производили на световом микроскопе Zeiss Discovery VI 2 (Германия) и электронном микроскопе Zeiss Ultra Plus с энергодисперсионным спектрометром (Германия). Напыление образцов для электронного микроскопа производили золотом.In this regard, an assessment was made of the characteristics (material composition, size and content) of natural atmospheric suspensions using the example of the port city of Vladivostok. Samples (precipitation in the form of snow) were collected during the 2010-2011 winter season. during snowfalls. Sampling points were located in eight districts of Vladivostok: the Shkota peninsula (Krygina St. district); st. Pushkinskaya (funicular area); The first river (district of Komsomolskaya street); The second river (the intersection of Russkaya and Bagration streets); Sadgorod (seashore); Emar (seashore); Zmeinka (near Kosmodemyanskaya St.) and Tikhaya Bay (green zone at a distance of 500 m from TPP-2). To exclude secondary pollution with anthropogenic aerosols, only the top layer (5-10 cm) of freshly fallen snow was selected. Snow was placed in 1 liter sterile containers. After a couple of hours, when the snow in the containers completely melted, after shaking, 40 ml of liquid was collected from each sample and analyzed on a Analysette 22 NanoTech laser particle analyzer (Fritsch). This made it possible in one measurement to establish the distribution of particle sizes, and also to determine their shape. Suspension material analysis was performed using a Zeiss Discovery VI 2 light microscope (Germany) and a Zeiss Ultra Plus electron microscope with an energy dispersive spectrometer (Germany). Electron microscope samples were sprayed with gold.

В типичном образце, взятом на полуострове Шкота (берег моря) (фиг.1), были выявлены кварц, полевой шпат, кварц-полевошпатовые сростки, кварц с малахитовыми пленками, каолинит, труднодиагностируемые частички горных пород, кремнисто-железо-оксидные частицы, стекловатые частицы, техногенные частицы неустановленного происхождения, плагиоклазы, частицы бетона, шлаковые спеки, растительный детрит, частицы резины.In a typical sample taken on the Shkot peninsula (seashore) (Fig. 1), quartz, feldspar, quartz-feldspar splices, quartz with malachite films, kaolinite, hard-to-detect rock particles, siliceous-iron-oxide particles, glassy were revealed particles, technogenic particles of unknown origin, plagioclases, concrete particles, slag specs, plant detritus, rubber particles.

В районе Первой речки (промышленный район с наличием ТЭЦ-1) (фиг.2) были выявлены частицы сажи, кварца, полевого шпата, битума, стекла, резины. Сажа в виде слоя покрывает все остальные частицы, но при этом преобладающими по количеству являются минеральные природные частицы.In the area of the First River (an industrial area with the presence of CHPP-1) (Fig. 2), soot, quartz, feldspar, bitumen, glass, rubber particles were detected. Soot in the form of a layer covers all other particles, but the prevailing in quantity are the natural mineral particles.

В образце, взятом на улице Пушкинской (промышленный район) (фиг.3), были выявлены кварц, полевой шпат, синтетические волокна, сажа (шлаки), оксиды железа, пленки (органические и неорганические).In the sample taken on Pushkinskaya street (industrial area) (Fig. 3), quartz, feldspar, synthetic fibers, soot (slag), iron oxides, films (organic and inorganic) were detected.

В образце, взятом в районе Второй речки (район с повышенной автомобильной нагрузкой) (фиг.4), были выявлены кварц, частицы резины, полевой шпат, синтетические волокна, сажа, шлак, частицы неустановленной органики.In the sample taken in the area of the Second River (an area with increased automobile load) (Fig. 4), quartz, rubber particles, feldspar, synthetic fibers, soot, slag, particles of unidentified organics were identified.

В образце, взятом в районе Садгород (берег моря) (фиг.5), были выявлены кварц, полевой шпат, шлак, ил, растительный детрит, неустановленная органика (волосы животного и фрагменты растений или водорослей), синтетические частицы, частицы угля. Многие частицы агрегированы.In the sample taken in the Sadgorod region (seashore) (Fig. 5), quartz, feldspar, slag, silt, plant detritus, unidentified organics (animal hair and fragments of plants or algae), synthetic particles, and coal particles were detected. Many particles are aggregated.

В образце, взятом в районе Емар (берег моря) (фиг.6), были выявлены кварц, полевой шпат, плагиоклазы, эпидоты, металлические оксиды, частицы угля и асфальта, растительный детрит.In the sample taken in the Emar area (seashore) (Fig.6), quartz, feldspar, plagioclases, epidotes, metal oxides, coal and asphalt particles, and plant detritus were detected.

В образце, взятом в районе Змеинка (берег моря) (фиг.7), были выявлены кварц, полевой шпат, плагиоклазы, халцедон, эпидоты, техногенные частицы неустановленного происхождения.In a sample taken in the Zmeinka region (seashore) (Fig. 7), quartz, feldspar, plagioclases, chalcedony, epidotes, and technogenic particles of unknown origin were identified.

В образце, взятом в районе бухты Тихой (промышленный район рядом с ТЭЦ-2) (фиг.8), были выявлены сажа, шлак, кварц, полевой шпат, плагиоклазы, спеки.In a sample taken in the vicinity of Tikhaya Bay (an industrial area near CHPP-2) (Fig. 8), soot, slag, quartz, feldspar, plagioclase, specs were detected.

По всем районам г. Владивостока отмечается выраженная закономерность между экологическими характеристиками районов (например, повышенная автомобильная нагрузка или близость моря) и составом взвесей (частицы резины и фрагменты органики соответственно). Так, в районе Второй речки с повышенным автомобильным прессом встречались частички резины (фиг.9, а, б); в районе улицы Пушкинской встречается много техногенных частиц, в том числе пластиковых (фиг.10,а) и стеклянных (фиг.10,б) волокон; вблизи моря, в пробах района Садгород (фиг.11,а) и Эгершельд (фиг.11,б) были обнаружены фрагменты морской органики.For all districts of the city of Vladivostok, a pronounced regularity is observed between the ecological characteristics of the regions (for example, increased automobile load or proximity to the sea) and the composition of suspensions (rubber particles and organic fragments, respectively). So, in the area of the Second River with a high automobile press there were particles of rubber (Fig. 9, a, b); in the area of Pushkinskaya Street there are many technogenic particles, including plastic (figure 10, a) and glass (figure 10, b) fibers; near the sea, in samples of the Sadgorod district (Fig. 11, a) and Egersheld (Fig. 11, b), fragments of marine organics were found.

Все наблюдаемые частицы атмосферных взвесей можно разделить на три группы: природные неорганические (частицы минералов), антропогенные (частицы синтетики, шлаки, сажа и др.) и природные органические (пыльца, фрагменты насекомых и растений, шерсть животных и др.), что соотносится с наблюдениями и других исследователей (см. Иванов В.В. Вещественный состав нерастворимых частиц в снежном покрове Южного Сахалина (данные электронной микроскопии и ИК-спектроскопии) / В.В. Иванов, Н.А. Казаков, Л.Г. Колесова и др. // Тезисы докладов Международного симпозиума «Физика, химия и механика снега». - Южно-Сахалинск, 2011. С.33-37; Свинухов В.Г. Исследование, моделирование и прогноз загрязнения атмосферы в городе: автореф. дис. д-ра геогр. наук. - Владивосток, 1997. 44 с.; Сенотрусова С.В. Загрязнение атмосферы и состояние здоровья населения промышленных городов. - СПб: Изд-во Астерион, 2004. 246 с.; Христофорова Н.К. Экологические проблемы региона: Дальний Восток - Приморье. - Хабаровское книжное издательство, 2005. 304 с.; Шевченко В.П. Распределение и состав нерастворимых частиц в снеге Арктики / В.П.Шевченко, А.П.Лисицын, Р.Штайн и др. // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. №75. С.106-118).All observed particles of atmospheric suspensions can be divided into three groups: natural inorganic (particles of minerals), anthropogenic (particles of synthetics, slag, soot, etc.) and natural organic (pollen, fragments of insects and plants, animal hair, etc.), which correlates with observations of other researchers (see Ivanov V.V. The material composition of insoluble particles in the snow cover of Southern Sakhalin (data from electron microscopy and IR spectroscopy) / V.V. Ivanov, N.A. Kazakov, L.G. Kolesova and dr. // Abstracts of the International Symposium of the Physics, Chemistry, and Snow Mechanics Institute, Yuzhno-Sakhalinsk, 2011. P.33-37; VG Svinukhov, Research, Modeling and Forecast of Atmospheric Pollution in the City: Abstract of thesis, Doctor of Geography. Vladivostok, 1997. 44 pp .; Senotrusova SV Atmospheric pollution and the health status of the population of industrial cities. - St. Petersburg: Asterion Publishing House, 2004. 246 pp .; NK Khristoforova Environmental problems of the region: Far East - Primorye. - Khabarovsk book publishing house, 2005. 304 p .; Shevchenko V.P. Distribution and composition of insoluble particles in the snow of the Arctic / V.P. Shevchenko, A.P. Lisitsyn, R. Stein and others // Problems of the Arctic and Antarctic. 2007. No. 75. S.106-118).

Можно сделать вывод, что в современном городе (на примере Владивостока), несмотря на достаточно большое число источников техногенных атмосферных взвесей (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, 38 крупных котельных, мусоросжигательной завод и около 350 тыс. единиц автотранспорта), доля техногенных частиц не является преобладающей и составляет не более 10-15%. Данный факт можно объяснить характерными для г. Владивостока сильными зимними муссонными ветрами северо-западных румбов (с материка), сильной расчлененностью территории, а также сравнительно маломощным снежным покровом.It can be concluded that in a modern city (on the example of Vladivostok), despite a fairly large number of sources of technogenic atmospheric suspensions (TPP-1, TPP-2, 38 large boiler houses, an incinerator and about 350 thousand units of vehicles), the proportion of technogenic particles is not predominant and amounts to no more than 10-15%. This fact can be explained by the strong winter monsoon winds of the north-western points (from the mainland) characteristic of Vladivostok, the strong dissection of the territory, as well as the relatively thin snow cover.

Таким образом структура стандартных образцов аэрозолей была принята как смесь минеральных, синтетических и биологических материалов.Thus, the structure of standard aerosol samples was adopted as a mixture of mineral, synthetic and biological materials.

Заявленный способ реализуется следующим образом.The claimed method is implemented as follows.

В качестве минерального компонента взвеси необходимо использовать измельченный цеолитовый туф в двух размерных фракциях:As a mineral component of the suspension, it is necessary to use crushed zeolite tuff in two size fractions:

- первая, вторая - микро (1-100 мкм) (ее изготовление обеспечивается измельчением стерилизованных (например, облучением ультрафиолетом) навесок дробленного до 4-10 мм цеолита в ультразвуковом дезинтеграторе, например, Bandelin SONOPULS HD 2070 (рабочая частота 22 кГц, максимальная мощность 400 Вт)), подвергают измельчению до получения фракции с крупностью частиц менее 100 мкм;- the first, the second - micro (1-100 microns) (its manufacture is provided by grinding sterilized (for example, by irradiation with ultraviolet) samples of crushed to 4-10 mm zeolite in an ultrasonic disintegrator, for example, Bandelin SONOPULS HD 2070 (operating frequency 22 kHz, maximum power 400 W)), subjected to grinding to obtain a fraction with a particle size of less than 100 microns;

- вторая - нано (до 1 мкм) (ее изготовление обеспечивается измельчением в вариопланетарной мельнице, например, pulverisette 4, навесок микроразмерного цеолита, приготовленного на первом этапе).- the second is nano (up to 1 μm) (its manufacture is provided by grinding in a varioplanetary mill, for example, pulverisette 4, a sample of micro-sized zeolite prepared in the first stage).

Синтетический компонент - измельченная пластмасса (сначала измельчается на металлической терке (до размера гранул менее 1 мм), а потом в планетарной мельнице (до десятков мкм)). Дальнейшее измельчение из-за пластических свойств материала невозможно. Состав материала для изготовления этого компонента определяется составом реальной атмосферной взвеси, определенной в регионе, для которого моделируется аэрозоль, при этом используется один-два, максимум три вида пластмассы, выявленной в реальных аэрозолях этого региона.The synthetic component is crushed plastic (first crushed on a metal grater (to a granule size of less than 1 mm), and then in a planetary mill (up to tens of microns)). Further grinding due to the plastic properties of the material is not possible. The composition of the material for the manufacture of this component is determined by the composition of the real atmospheric suspension determined in the region for which the aerosol is simulated, using one, two, or three types of plastic identified in real aerosols of this region.

Биологический компонент представляет собой измельченную в ультразвуковом дезинтеграторе смесь листьев наземных деревьев, водорослей, волос животных (кошки, собаки). Состав материала для изготовления этого компонента определяется составом реальной атмосферной взвеси, определенной в регионе, для которого моделируется аэрозоль, при этом используется один-два, те виды материалов, доля которых не менее 15-20% в составе пробы реального аэрозоля этого региона.The biological component is a mixture of leaves of ground trees, algae, animal hair (cats, dogs), crushed in an ultrasonic disintegrator. The composition of the material for the manufacture of this component is determined by the composition of the real atmospheric suspension determined in the region for which the aerosol is simulated, using one or two types of materials whose share is not less than 15-20% in the composition of the sample of real aerosol in this region.

Подготовленные таким образом монокомпоненты известным образом смешиваются в пропорции, соответствующей их долям в составе реальной атмосферной взвеси, определенной в данном регионе или сезоне с помощью гранулометрического анализа.The monocomponents thus prepared are mixed in a known manner in a proportion corresponding to their proportions in the composition of the real atmospheric suspension determined in a given region or season using particle size analysis.

Подготовленный таким образом материал используют известным образом, например реализуют известную (классическую) схему изучения влияния вещества реальных атмосферных взвесей на живые организмы (лабораторных животных) в эксперименте, используя заявленное вещество в качестве адекватных и повторяемых экспериментальных моделей взвесей. При этом на животных осуществляют ингаляционное воздействие известным образом, например, с использованием клетки с размерами, превышающими размеры животного, снабженной чехлом из воздухонепроницаемого материала, например, полиэтилена. При этом аэрозоль вводят в полость клетки, заполняя ее внутренний объем, что заставляет животное вдыхать его. В качестве средства формирования аэрозоля используют ультразвуковой ингалятор, например ультразвуковой портативный ингалятор УП-0,25 "АРСА" (в который загружают заданную навеску распыляемого материала), выпускной канал которого сообщают с полостью клетки. Экспериментальное животное помещают в клетку, после чего формируют в объеме клетки облако аэрозоля. Количество распыляемого материала и продолжительность пребывания животного в клетке принимают из расчета получения различным группам экспериментальных животных дозы от 100 до 1000 мг/кг веса (1 раз в день до 40 мин). Группа контрольных животных не подвергается воздействию препарата.The material prepared in this way is used in a known manner, for example, a well-known (classical) scheme for studying the effect of a substance of real atmospheric suspensions on living organisms (laboratory animals) is experimentally used, using the claimed substance as adequate and repeatable experimental models of suspensions. In this case, the animals are inhaled in a known manner, for example, using a cage with dimensions exceeding that of the animal, equipped with a cover made of an airtight material, for example, polyethylene. In this case, an aerosol is introduced into the cavity of the cell, filling its internal volume, which causes the animal to inhale it. An ultrasonic nebulizer is used as a means of aerosol formation, for example, an ultrasonic portable inhaler UP-0.25 "ARSA" (into which a predetermined sample of sprayed material is loaded), the outlet channel of which is communicated with the cell cavity. The experimental animal is placed in a cage, after which an aerosol cloud is formed in the cell volume. The amount of sprayed material and the duration of the animal’s stay in the cage are taken based on the receipt of doses from 100 to 1000 mg / kg of weight to different groups of experimental animals (1 time per day up to 40 min). The group of control animals is not exposed to the drug.

После опытных мероприятий в заданный в эксперименте день производят одномоментный забой животных посредством декапитации и забирают материал для исследования. Далее известным образом, в соответствии с целями эксперимента, производят препарирование лабораторных животных, отбирают пробы соответствующего биологического материала и осуществляют их анализ с использованием соответствующих лабораторных средств. Например, производят окраску и приготовление мазков для световой микроскопии для светооптической морфометрии или фотосъемки или другие манипуляции.After the experimental measures, on the day specified in the experiment, the animals are slaughtered simultaneously by decapitation and material is taken for research. Further, in a known manner, in accordance with the objectives of the experiment, laboratory animals are prepared, samples of the corresponding biological material are taken, and their analysis is carried out using appropriate laboratory means. For example, staining and preparation of smears for light microscopy for light-optical morphometry or photography or other manipulations are performed.

Claims (1)

Способ приготовления стандартных образцов аэрозолей на основе смеси тонкодисперсного порошка, содержащего определяемые элементы, отличающийся тем, что получают дисперсную смесь минерального, биологического и синтетического и материалов, путем их смешивания в пропорциях, соответствующих их долям в составе реальной атмосферной смеси, при этом в качестве минерального материала используют измельченный цеолитовый туф в двух размерных фракций - до 1 мкм и от 1 до 100 мкм, в качестве биологического материала используют измельченную до фракций не более 100 мкм смесь листьев и травы, и/или волос животных, и/или перьев птиц, представителей биосферы данного региона, а в качестве синтетического материала используют пластмассу, измельченную до фракций десятки мкм, затем формируют аэрозоль с использованием ультразвукового ингалятора, причем предварительно с помощью гранулометрического анализа выявляют присутствие названных минерального, биологического и синтетического материалов и определяют их содержание в составе реальной атмосферной взвеси, в данном регионе применительно к конкретному сезону. A method of preparing standard aerosol samples based on a mixture of finely divided powder containing detectable elements, characterized in that a dispersed mixture of mineral, biological and synthetic materials is obtained by mixing them in proportions corresponding to their fractions in a real atmospheric mixture, while as a mineral the material is used crushed zeolite tuff in two size fractions - up to 1 micron and from 1 to 100 microns, as biological material is used crushed to fractions not more than 100 microns a mixture of leaves and grass, and / or animal hair, and / or feathers of birds, representatives of the biosphere of this region, and plastic is used as a synthetic material, crushed to fractions of tens of microns, then an aerosol is formed using an ultrasonic inhaler, and previously using granulometric analysis, the presence of the named mineral, biological and synthetic materials is detected and their content in the composition of real atmospheric suspension is determined, in this region with respect to indiscrete season.
RU2012136705/15A 2012-08-27 2012-08-27 Method of preparing standard aerosol samples RU2525427C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136705/15A RU2525427C2 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method of preparing standard aerosol samples

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136705/15A RU2525427C2 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method of preparing standard aerosol samples

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012136705A RU2012136705A (en) 2014-03-10
RU2525427C2 true RU2525427C2 (en) 2014-08-10

Family

ID=50191284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012136705/15A RU2525427C2 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method of preparing standard aerosol samples

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525427C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1214003A1 (en) * 1984-10-11 1986-02-28 Запорожский Научно-Исследовательский Конструкторско-Технологический Институт По Машинам Для Подготовки И Внесение В Почву Минеральных Удобрений Fertilizer spreader
RU2239170C2 (en) * 2002-08-30 2004-10-27 Коржова Елена Николаевна Method to manufacture standard samples of atmospheric aerosols loaded on a filter
RU2372092C1 (en) * 2008-04-25 2009-11-10 Кирилл Сергеевич Голохваст Method of preparing inhalation powder

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1214003A1 (en) * 1984-10-11 1986-02-28 Запорожский Научно-Исследовательский Конструкторско-Технологический Институт По Машинам Для Подготовки И Внесение В Почву Минеральных Удобрений Fertilizer spreader
RU2239170C2 (en) * 2002-08-30 2004-10-27 Коржова Елена Николаевна Method to manufacture standard samples of atmospheric aerosols loaded on a filter
RU2372092C1 (en) * 2008-04-25 2009-11-10 Кирилл Сергеевич Голохваст Method of preparing inhalation powder

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012136705A (en) 2014-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moreno-Ríos et al. Sources, characteristics, toxicity, and control of ultrafine particles: An overview
Fennelly et al. The use of real-time fluorescence instrumentation to monitor ambient primary biological aerosol particles (PBAP)
Bharti et al. Characterization and morphological analysis of individual aerosol of PM10 in urban area of Lucknow, India
Kalaiarasan et al. Traffic-generated airborne particles in naturally ventilated multi-storey residential buildings of Singapore: Vertical distribution and potential health risks
Volta et al. Ecotoxicological effects of atmospheric particulate produced by braking systems on aquatic and edaphic organisms
Salo et al. The characteristics and size of lung-depositing particles vary significantly between high and low pollution traffic environments
Latif et al. Composition of household dust in semi-urban areas in Malaysia
Das et al. Particulate matter pollution and global agricultural productivity
Rodriguez et al. A study of dust airborne particles collected by vehicular traffic from the atmosphere of southern megalopolis Mexico City
Kurihara et al. Contribution of physical and chemical properties to dithiothreitol-measured oxidative potentials of atmospheric aerosol particles at urban and rural sites in Japan
Shang et al. Prediction of the oxidation potential of PM2. 5 exposures from pollutant composition and sources
Lyu et al. Coagulation effect of atmospheric submicron particles on plant leaves: Key functional characteristics and a comparison with dry deposition
RU2525427C2 (en) Method of preparing standard aerosol samples
Wagner et al. Spectral imaging and passive sampling to investigate particle sources in urban desert regions
Zaki et al. Morphology analysis of fine particles in background station of Malaysia
Okam et al. Morphological and chemical characterisation of indoor quasi-ultrafine particles
Leonard et al. The relative importance of local climate and land use on the deposition rate of airborne microplastics on terrestrial land
Kodzius et al. The pollutant particle size and chemistry matters
Sebaiwa Characterisation of dust fallout around the City of Tshwane (CoT), Gauteng, South Africa
Ekpo et al. Spatial and Temporal Variations in the Concentrations of Particulate Matter in Ambient Air from Three Different Locations in River State, Nigeria
Mukota Local development and calibration of a passive sampler for monitoring of particulate matter
Kocbach Pro-inflammatory potential of particles from residential wood smoke and traffic: Importance of physicochemical characteristics
Rathnayake Bioaerosols in the Midwestern United States: Spatio-temporal variations, meteorological impacts and contributions to particulate matter
Gubanova et al. Morphology of Bioaerosol Particles in the Near-Surface Layer of the Atmosphere of the Moscow Metropolitan Area
Neeson Saclay: pollen and fungal spore monitoring

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150828