Ртуть - металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. Помимо токсичного воздействия на живые организмы ртуть пагубно влияет на многие металлы посредством амальгамной коррозии.
За последние несколько столетий значительно увеличилось содержание ртути в атмосфере [1], что является следствием бурного развитием промышленного сектора. Широкий спектр отраслей, в которых применяется ртуть и её высокие токсические свойства объясняют заинтересованность в количественном обнаружении ртути. Привлечение развивающейся компьютерной техники и электроники позволило удовлетворить постоянно растущие требования к воспроизводимости и точности анализов.
Особое внимание в вопросе контроля содержания ртути стоит уделять отраслям, в которых токсическое воздействие может оказываться напрямую: продукты питания [2-4], фармацевтика [5], косметология [6]. Но также ртуть может косвенным путём представлять угрозу экологии. К примеру, поспособствовав коррозии газопровода, со всеми вытекающими последствиями. Поскольку ртути в природном газе может содержатся от 0,001 до 10 000 мкг/м3 [7], данная проблема весьма существенная.
Наиболее эффективными для высокочувствительного определения ртути являются методы: атомно-абсорбционной [8-11] и атомно-флуоресцентной [12-14] спектроскопии, также атомно-эмиссионная [15-18] и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой [19-21], которые имеют очень низкие пределы обнаружения [21,22].
Учитывая факт того, что концентрация природной ртути довольно мала, при использовании метода атомно-флуоресцентной спектроскопии детектированию ртути будет препятствовать эффект тушения флуоресценции. Из-за токсичности анализируемого вещества использование атомно-эмиссионной спектроскопии потребует дополнительных мер безопасности. Метод масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой сам по себе является довольно дорогостоящим.
На сегодняшний день методы атомно-абсорбционной спектроскопии [23], помимо пламенных методов, используют различные способы атомизации не требующие нагрева. Благодаря свойствам ртути, пары которой остаются в атомарном состоянии. Что позволяет измерять атомное поглощение без нагрева. Данный способ измерения получил название метод холодного пара, что делает данный метод оптимальным для анализа природной ртути. Однако, данный метод, как и любой другой метод атомно-абсорбционной спектроскопии, обладает существенным недостатком - поглощение других веществ в исследуемом диапазоне длин волн, что может препятствовать обнаружению ртути. В контексте обнаружения ртути в природном газе, источниками помех могут являться молекулы углеводородов.
Решение данной проблемы может осуществляться при помощи дифференциальных методов [24], известных как методы коррекции фона. Посредством вычитания спектра смеси без анализируемого компонента из спектра смеси с анализируемым компонентом. Один из таких, метод атомно-абсорбционной спектроскопии с эффектом Зеемана [25,26], позволяющий за одно измерение определить концентрацию паров ртути.
В ходе работы с целью исследование влияния молекулярного поглощения бензола и толуола, содержащихся в природном газе, на концентрацию, измеряемую дифференциально-оптическим газоанализатором ртути, были выполнены следующие задачи:
1. Изучить литературу необходимую для проведения эксперимента и анализа его результатов
2. Проведение ряда экспериментов по выявлению влияния бензола и толуола различных концентраций, на измеряемую концентрацию газоанализатором ртути.
3. Анализ данных, полученных в ходе эксперимента.
Полученные данные позволяют заключить о том, что использование дифференциально-оптического анализатора ртути с целью определения ртути в природном газе, требует дополнительной проб обработки при концентрации паров бензол или толуола более, чем 10 мг/м3, при концентрации ртути более 30 нг/м3. Также можно сказать, при отсутствии дихроизма в молекулах, коррекция фона будет успешно осуществляться.
