OTDK dolgozatom összefoglalója
Több okból is szükséges tudnunk azt, hogy egy adott pillanatban (idôszakban) és helyen mekkora mennyiségű UV-sugárzás érkezik természetes fényforrásunkból, a Napból, vagy egy mesterséges fényforrásból. A sugárzás intenzitása ugyanis a földrajzi helyzettôl, az idôjárási körülményektôl és a légkör összetételétôl függôen állandóan változik. Az UV-sugárzás mérése iránt különösen megnövekedett az igény azóta, mióta közismertté vált az ózonréteg (elsôsorban a levegô szennyezettsége miatt bekövetkezett) ritkulása, s az ennek következtében megnövekedett UV-sugárzás. Az 1. ábra az ózonréteg vastagságának változását mutatja be.
1. ábra
Az ózonréteg vastagságának változása
Köztudott, hogy a túlságosan nagy UV-sugárdózis egészségkárosodáshoz vezet, szem- és bôrbetegségek kialakulását idézheti elô. A sugárzás intenzitásának mérésével, s így a napon tartózkodás idejének szabályozásával, a túlzásba vitt napozás elkerülésével azonban védekezhetünk ezen betegségek kialakulása ellen.
Régóta állnak már rendelkezésünkre műszeres illetve kémiai mérômódszerek, ezek azonban nem minden szempontból megfelelôek. A KLTE Fizikai Kémiai Tanszéken kifejlesztett, s a Forte Fotokémiai Rt. által gyártott SUNTEST nevű egyéni dózismérô egyike a legjobb tulajdonságúaknak.
A SUNTEST egy kémiai aktinométer, lényegében zselatingélbe ágyazott, együttesen lecsapott ezüst-oxalát/higany-oxalát szuszpenziója. Megvilágítás hatására az eredetileg fehér színű fényérzékeny rétegben a feltételezések szerint a következô folyamatok mennek végbe:
A SUNTEST érzékenysége megfelelôen nagy ahhoz, hogy rövid idejű megvilágítással szemmel kiértékelhetô barnulást érjünk el, jelleggörbéjén pedig található olyan lineáris szakasz, amely lehetôvé teszi összehasonlító skála felállítását (2. ábra).
2. ábra
SUNTEST minta jelleggörbéje napfényes megvilágítás alapján
A SUNTEST-tel a következô módon állapíthatjuk meg az ajánlott napozási idôtartamot:
Az aktinométer rövid (1 cm-es) csíkját magunk mellé helyezve 5 percig megvilágítjuk, majd a réteg barnulását összehasonlítjuk a mellékelt négy fokozatú színskálával. A színskála minden tagja mellett szerepel az adott barnulás esetén érzékeny illetve kevésbé érzékeny bôrűeknek javasolt napozási idô.
Amennyiben egy aktinométert az egészségre ártalmas UV-sugárzás mérésére kívánunk használni, fontos, hogy spektrális érzékenysége megegyezzen a bôr spektrális érzékenységével. A 3. ábrán szaggatott vonal jelzi a SUNTEST, folytonos vonal a bôr spektrális érzékenységét. A két érzékenység jól egyezik.
3. ábra
A SUNTEST (folytonos vonal) és a bôr (szaggatott vonal) spektrális érzékenysége
A SUNTEST tömeges alkalmazása higany-tartalma miatt környezetvédelmi szempontból nem ajánlható. Munkánk során ezért arra törekedtünk, hogy a jó tulajdonságok megőrzése mellett a rendszer összetételét úgy módosítsuk, hogy a higany(I)-ionok helyett más változó vegyértékű fémiont használhassunk szenzibilizátorként.
Kísérleteink során a fényérzékeny anyagot házi készítésű öntôgéppel baritált papírra öntöttük, majd napfénnyel, kvarclámpával illetve szolárszimulátorral megvilágítottuk, és mértük a besugárzott felületek reflexiós denzitását. Ezek alapján határoztuk meg a rendszerek jelleggörbéjét és spektrális érzékenységét.
Egy ismert aktinométer összetételébôl kiindulva elsôként vas(III)oxalátot használtunk szenzibilizátorként. Ekkor a fényérzékeny rétegben feltételezésünk szerint a következô reakciók játszódnak le:
4. ábra
A 60. percben mért reflexiós denzitás (érzékenység) és a 250 ml szuszpenzióban levő Fe(III) mennyiségének kapcsolata
(x: Drefl a fátyol levonása nélkül, o: Drefl a fátyolérték levonása után)
Változtattuk a komplexképző/lecsapószer minôségét is, de erre a célra az oxálsav mutatkozott a legalkalmasabbnak. Megállapítottuk, hogy az oxálsav-koncentráció növelésével nő az érzékenység. Az oxálsavon kívül több di-, illetve polikarbonsav és aminopolikarbonsav Fe(III)-mal képzett komplexeinek fényérzékenységét megvizsgáltuk, s azt találtuk, hogy egy részük UV fény hatására bomlik. A legigéretesebb komplexképzôvel készített rendszerek sem rendelkeznek azonban megfelelô jelleggörbével.
A rendszer pH-ja a Fe(III)-komplexek eloszlására gyakorolt hatása miatt befolyásolja az érzékenységet, s ebből a szempontból a magasabb pH lenne a kedvezőbb. A szuszpenziók azonban alacsonyabb pH-n stabilisabbak.
A vas(III)-mennyiség, a savasság, és az oxálsav-mennyiség változtatásával sikerült olyan rendszereket elôállítani, amelyek elsôsorban az UVB-tartományra érzékenyek, és amelyek érzékenysége is megfelel az elvárásoknak. Az 5. ábrán ezek rendszerek jelleggörbéi láthatók. A jelleggörbék alkalmasak összehasonlító skála felállítására, a viszonylag alacsony érzékenység pedig lehetôséget biztosít egy újfajta, integrális dózismérô család kifejlesztésére.
5. ábra
Fe(III)oxalátot tartalmazó rendszerek jelleggörbéi
A 6. ábra a legjobbnak tartott szuszpenzió spektrális érzékenységét mutatja, összehasonlítva a bôr spektrális érzékenységével. Látható, hogy az érzékenység maximuma ugyan az UVB tartományba esik, ám a szuszpenzió nem elhanyagolható mértékben érzékeny a látható fényre is.
6. ábra
Fe(III)oxalátot tartalmazó szuszpenzió (ET/7) spektrális érzékenysége (szaggatott vonal) és a bôr spektrális érzékenysége (MED) (folytonos vonal)
A munkánk során elôállított dózismérô rendszerek tehát (amennyiben spektrális érzékenységükett sikerül még jobban összehangolni a bôr spektrális érzékenységével) alapul szolgálhatnak egy olyan újfajta kémiai aktinométerhez, amellyel bárki egyszerűen, gyorsan meghatározhatja az UV-sugárzás adott idô alatt a felszínre érkezett mennyiségét. Ezen dózismérô segítségével pedig elkerülhetô a leégések, bôrrákok kialakulása; tehát egészségvédelemre használható.
Az elôadás a XXII. Országos Tudományos Diákköri Konferencián hangzott el, Debrecenben, 1995. április 12-én.
Készítette: Nemes Attila, [email protected].
Utolsó módosítás dátuma: 2000. március 26.
Copyright © Nemes Attila, Debrecen, 1996-2000. Minden jog fenntartva.
URL: http://www.geocities.com/nemes01/szakmai/otdk.html
