Измерение содержания паров ртути и других газов в воздушной среде анализаторами, использующими эффект Зеемана в УФ-диапазоне

Авторы

  • В. В. Татур Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук
  • А. А. Тихомиров Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Ключевые слова:

анализаторы ртути, эффект Зеемана, УФ-диапазон, пары бензола, толуола, ацетона, регистрация

Аннотация

Представлены основные принципы построения анализаторов содержания атомарной ртути в воздушных средах, использующих ртутную капиллярную лампу на длине волны излучения l0 = 253,7 нм при продольном и поперечном эффекте Зеемана (ЭЗ). Рассмотрены достоинства и недостатки таких приборов и их применение для измерения содержания ртути в составе природного газа. Представлены экспериментальные результаты оценки влияния примесных газов (бензол, толуол и ацетон), которые имеют электронно-колебательные полосы поглощения вблизи l0 на измерение концентрации паров ртути с помощью анализатора, использующего капиллярную лампу с естественным изотопным составом ртути при поперечном ЭЗ. Показано преимущество таких анализаторов по сравнению с анализаторами на основе продольного ЭЗ. Объяснена одна из возможных причин наибольшего влияния бензола на результаты измерения содержания ртути в присутствии примесных газов, которая связана со строением молекул и их дипольным моментом.

Библиографические ссылки

Контроль химических и биологических параметров окружающей среды / Под ред. Исаева Л.К. СПб.: Изд-во "Крисмас+", 1998. 896 с.

Pacyna E. G., Pacyna J. M., Steenhuisen F., Wilson S. J. Global anthropogenic mercury emission inventory for 2000 // Atmospheric Environment, 2006. V. 40. P. 4048-4063. doi: 10.1016/j.atmosenv.2006.03.041.

Шолупов С.Е., Пупышев А.А., Большаков А.А., Погарев С.Е. Атомно-абсорбционный анализ: учебное пособие. СПб: Изд-во Лань, 2011. 304 с.

Фриш С.Э. Оптические спектры атомов. М.: ГИФМЛ, 1963. 640 с.

Альтман Э.Л., Свешников Г.Б., Туркин Ю.И., Шолупов С.Е. Зеемановская атомно-абсорбционная спектроскопия (обзор) // Журнал прикладной спектроскопии. 1982. Т. 37. № 5. С. 709-721.

Hadeishi Т., Church D.A., McLaughlin R.D., Zak B.D., Makamura M., Chang B. Mercury monitor for ambient air // Science. 1975. V. 187. No 4174. P. 348-349. doi: 10.1126/science.187.4174.348.

Альтман Э.Л., Ганеев А.А., Туркин Ю.И., Шолупов С.Е. Некоторые применения эффекта Зеемана к атомно-абсорбционному анализу // Журнал прикладной спектроскопии. 1979. Т. 30. № 6. С. 987-990.

Антипов А.Б., Генина Е.Ю., Кашкан Г.В., Мельников Н.Г. Ртутный мониторинг // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. № 11-12. С. 1630-1635.

Машьянов Н.Р., Погарев С.Е., Рыжов В.В., Шолупов С.Е. Возможности атомно-абсорбционного спектрометра РА-915+ с зеемановской коррекцией для определения ртути в различных средах // Аналитика и контроль. 2001. Т. 5. № 4. С. 375-378.

Азбукин А.А., Булдаков М.А., Королев Б.В., Корольков В.А., Матросов И.И., Тихомиров А.А. Портативный оптический анализатор концентрации паров ртути ДОГ-05 // Приборы и техника эксперимента. 2006. № 6. С.142-143.

Булдаков М.А., Матросов И.И., Тихомиров А.А., Королев Б.В. Портативный оптический анализатор паров ртути в атмосферном воздухе ДОГ-05 // Безопасность в техносфере. 2011. № 1. С. 11-15.

Abramochkin A.I., Korolkov V.A., Mutnitsky N.G., Tatur V.V., Tikhomirov A.A. Portable mercury gas analyzer with a lamp filled with natural mercury isotope mixture // Proc. of SPIE. 2015. V. 9680. P. 96803D. doi: 10.1117/12.2075378.

Татур В.В., Тихомиров А.А., Абрамочкин А.И., Королев Б.В., Мутницкий Н.Г., Анализатор паров ртути в атмосферном воздухе на основе ртутной капиллярной лампы с естественным изотопным составом // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 7. С. 576-580. doi: 10/15372/AOO20190709.

Li Chuan Xin, Si Fu-Qi, Liu Wen-Qing, Zhou Hai-Jin, Jiang Yu, Hu Ren-Zhi. Transverse Zeeman background correction method for air mercury measurement // Chin. Phys. B. 2014. V. 23. No 10. P. 107104-1-107104-6. doi: 10.1088/1674-1056/23/10/107104.

Пупышев А.А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. М.: Техносфера, 2009. 784 c.

Tatur V.V., Tikhomirov A.A. Mercury vapor analyzer based on capillary lamp with natural mercury isotope composition in the transverse Zeeman effect. Capabilities and prospects // ENVIROMIS2018 IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2018. V. 211. P. 012067. doi: 10/1088/1755-1315/211/1/012067.

Волынский А.Б., Арыстанбекова С.А., Горшкова Т.А., Гладков С.Ю. Определение примесей ртути в природном газе методом атомно-абсорбционной спектрометрии // Газовая промышленность. 2012. № 11. С. 94-97.

Мачулин Л.В., Латышев А.А. Методическое обеспечение мониторинга показателей качества газа, транспортируемого по магистральным трубопроводам // Газовая промышленность. 2020. № 7. С. 40-50.

Филиппов А. Компонентный состав попутного нефтяного газа. Neftegaz.RU. 2013. No 10. URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/aktualno/621996-komponentnyy-sostav-poputnogo-neftyanogo-gaza/ (Дата обращения: 15.09.2023).

Определение ртути в природном газе. [Сайт компании]. http://granat-e.ru/ra-915m+rp-91pg.html. (Дата обращения: 24.12.2023).

Прямое определение содержания ртути в природном газе. Методика МИ 242/6-2015. URL: https://www.lumex.ru/metodics/22ARU08.01.02-1_nat-gas.pdf. (Дата обращения: 24.04.2023).

Татур В.В., Тихомиров А.А. Влияние селективного поглощения примесными газами на результаты измерений в атомно-абсорбционных анализаторах ртути на основе эффекта Зеемана // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 7. С. 594-598. doi: 10.15372/AOO20220710.

Татур В.В., Тихомиров А.А. Экспериментальная оценка влияния бензола и толуола на измерение концентрации паров ртути в анализаторе на основе поперечного эффекта Зеемана // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 66. № 12. С. 154-158. doi: 10.15372/AOO20230211.

Татур В.В., Тихомиров А.А. Регистрация паров бензола и толуола анализатором ртути на основе поперечного эффекта Зеемана // Известия ВУЗов. Физика. 2023. Т. 66 № 12. С. 137-142. doi: 10.17223/00213411/66/12/16.

Etzkorn T., Klotz B., Sørensen S., Patroescu I.V., Barnes I., Becker K.H., Platt U. Gas-phase absorption cross sections of 24 monocyclic aromatic hydrocarbons in the UV and IR spectral ranges // Atmospheric Environment. 1999. V. 33. P. 525-540.

Dawes A., Pascual N., Hoffmann S.V., Jones N.C., Mason N.J. Vacuum ultraviolet photoabsorption spectroscopy of crystalline and amorphous benzene // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2017. V. 19. No 40. P. 27544-27555. DOI: 10.1039/c7cp05319c.

Koban W., Koch J.D. Hanson R.K., Schulz C. Absorption and fluorescence of toluene vapor at elevated temperatures // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. V. 6. No 11. P. 2940-2945. DOI: 10.1039/b400997e.

Koch J.D. Gronky J. Hanson K.R. Measurements of near-UV absorption spectra of acetone and 3-pentanone at high temperatures // J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2008. V. 109. P. 2037-2044. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2008.02.010.

Jenouvrier A., Coquart B., Merienne M.F. The NO2 absorption spectrum. III: The 200-300 nm region at ambient temperature // J. Atmosph. Chem. 1996. V. 25. No 1. P. 21–32.

Wu C.Y.R., Yang B.W., Chen F.Z, Judge D L, Caldwell J., Trafton L.M. Measurements of High-, Room-, and Low-Temperature Photoabsorption Cross Sections of SO2 in the 2080- to 2950-Å Region, with Application to Io // Icarus. 2000. V. 145. No 1. P. 289–296. https://doi.org/10.1006/icar.1999.6322.

Brian J., Chakir A., Daumont D., Malicet J. Parisse C. High resolution Laboratory Absorption Cross-section of O3 – Temperature Effect // Chem. Phys. Lett. 1993. V. 213. No 5-6. P. 610–618.

Стариков В.И., Лаврентьева Н.Н. Столкновительное уширение спектральных линий поглощения молекулярных газов. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2006. 308 с.

Загрузки

Опубликован

2024-09-02

Как цитировать

Татур, В., & Тихомиров, А. (2024). Измерение содержания паров ртути и других газов в воздушной среде анализаторами, использующими эффект Зеемана в УФ-диапазоне. Лазеры. Измерения. Информация, 4(2), 40-53. извлечено от https://lasers-measurement-information.ru/ojs/index.php/laser/article/view/90

Выпуск

Раздел

Лазерные и оптические измерения