<<
>>

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫДЫХАЕМОГО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Количество выдыхаемой углекислоты чаще всего определяется непрямым методом по Варбургу (Dixon, 1941; Кожанчиков, 1961). Согласно этому методу, в аппарате Варбурга проводят последовательно дна определения: одно — с поглотителем СО2, характеризующее потребление кислорода животным, второе — без поглотителя СО 2, которое рассматривается как разйица между объемом поглощенного кислорода и выделенного за вре­мя измерения углекислого газа.

Применение непрямого метода определения дыхательного коэффициента (СО22) возможно, как уже говорилось, в тех случаях, когда есть уверенность, что никакие летучие вещества животным не выделяются. Иначе при расчетах потребление кислорода окажется заниженным, а выде­ление углекислого газа (сюда будет включен и неизвестный газ) завышенным, что приведет к искажению величины дыхательного коэффициента.

Более правильными сейчас следует считать, особенно для почвенных животных, прямые методы измерения количества вы­дыхаемого углекислого газа.

Количество СО2 может быть определено уже упоминавшими­ся сложными методами с помощью газовой хроматографии (Wood, Wood, Dickinson, 1970; Mitchell, 1973), инфракрасного газового анализатора (Hamilton, 1959; Bolton, 1970; Neal, Jones, 150

1972). С помощью последнего Болтон успешно изучил изменения дыхательного коэффициента у дождевых червей в течение года. Измерение проводили в токе воздуха, лишенном СО2. Нил и Джонс (Neal, Jones, 1972) использовали в качестве респирацион- ной камеры сосудик от прибора Варбурга, который пришлифо­вывался к специальному устройству, соединяющему его с ин­фракрасным газоанализатором. При этом содержание СО2 опре-

Рис. 9. Схема прибора для од­новременного определения потребления кислорода и вы­деления СО2 (Lindsay, 1939) 7 — контейнер для животного, 2 — кондуктометрическая ячейка с рас­твором Ва(ОНа), 3 — планирован­ные электроды; 4 — насос; 5 — ка­пиллярный манометр с каплей по­движной жидкости; 6 — компенси­рующая камера

деляют с помощью газоанализатора, а О2 — полярографически.

Продукция углекислого газа может быть определена с помощью кондуктометрии. Метод основан на измерении сопротивления (или электропроводности — величины, обратной сопротивлению) раствора щелочи-поглотителя СО2, которое меняется по мере поглощения щелочью углекислого газа \ На рис. 9 приведена схема прибора для одновременного определения потребления кислорода методом дифференциальной манометрии и выделения углекислого газа — кондуктометрически (Fenn, 1927; Lindsay, 1939). В качестве поглотителя СО2 использован раствор Ва(ОН)2, поскольку углекислый барий уходит в осадок и практически не­растворим. Воздух в дыхательной камере (/) циркулирует со скоростью 6 см в мин., проходя через раствор щелочи (2). Это осуществляется с помощью специального электронасоса (4). Из­менение объема воздуха в дыхательной камере, обусловленное потреблением кислорода, регистрируется перемещением капли жидкости в манометре (б), который соединяет рабочую и ком­пенсирующую (7) камеры и откалиброван. Расчет потреблен­ного кислорода производится по формуле;

где Иг — исходный объем газового пространства в дыхательной

1 Кондуктометрически может быть определен также аммиак (Shaw, Staddon, 1958).

151

Рис. 10. Прибор для опреде­ления выдыхаемой углекисло­ты (Edwards, 1970)

1 — водяная баня; 2 — контейнер для респирационной камеры; 3 — респирационная камера; 4—термо­стат; 5 — термисторный детектор теплопроводностя; 6 — вата; 7 — щит детектора; 8 — насос; 9— элек­трическая схема детектора (пунк­тирным квадратом отмечен детек­тор) -

камере за вычетом объемов животного и добавленной щелочи; Vc — объем газа в компенсирующей камере; Pw — парциальное давление паров воды в воздухе при температуре измерения (над разбавленной Ва(ОН)2 воздух насыщен паром); Ра—парци­альное давление сухого воздуха при данной температуре; ДК— изменение объема воздушной фазы за определенный отрезок времени.

Сопротивление раствора определяли с помощью мо­стовой схемы, откалиброванной относительно стандартных соп­ротивлений. Точность измерения составляла 2хЮ~в мо. Исполь­зовались платинированные электроды. Кондуктометрическая ячейка характеризуется константой, т. е. величиной, показываю­щей, какую часть удельного сопротивления раствора измеряет данная пара электродов. При расчетах применяются уравнения: где k — константа электродов; Р— сопротивление раствора и X — его удельная электропроводность. Константу определяют с помощью раствора с точно известной удельной электропровод­ностью. Для этого измеряют с помощью данных электродов сопро­тивление стандартного раствора и множат полученную величину на удельную электропроводность этого раствора при температу­ре измерения. Константа зависит только от свойств электродов, поэтому время от времени ее следует проверять. Ниже приведены значения удельной электропроводности 0.02N раствора КС1

152

В опыте измеряют исходное сопротивление раствора Ва(ОН)2, а затем — его изменения через определенные отрезки времени. При этом удельная электропроводность раствора будет равна константе электродной ячейки, деленной на измеренное сопротивление раствора. По удельной электропроводности ра­створа определяют концентрацию раствора и ее изменения в те­чение опыта. По этим изменениям судят о количестве углекисло­го газа, вступившего в реакцию с данным количеством щелочи. Исходными данными для расчетов служат значения удельной электропроводности раствора Ва(ОН)2 (по Landolt-Bornstein, 1960) в зависимости от концентрации и температуры, приведен­ные ниже:

Нормальность раствора 18’ 25’ Нормальность раствора 18’ 25’
0,0005 219 251 0,05 191 215
0,002 215 0,1 180 204
0,01 207 235

Из уравнения реакции Ва(ОН)2+СО2=ВаСО2 + Н2О сле­дует, что для изменения концентрации 1 мл раствора Ва(ОН)2 на 0,01N необходимо 112 мм3 СО2 (при 0° и 760 мм рт.

ст.).

Для измерения выдыхаемой углекислоты была использована также установка, действие которой основано на измерении теп­лопроводности воздуха, меняющейся по мере накопления СО2 (Edwards, 1970). В качестве датчика использован термистор­ный детектор теплопроводности. На рис. 10 приведена схема устройства респирометра и измерительной ячейки этой установ­ки. С помощью этого прибора, соединенного с пишущим устрой­ством, Эдвардс регистрировала и измеряла прерывистое выде­ление СО2 у диапаузирующих куколок бабочек.

Сравнительно простой метод определения количества выде­ляемой при дыхании углекислоты — титрование щелочи-погло­тителя (Dixon, 1941). Для проведения таких определений удоб­на модификация сосуда Варбурга, схема которой приведена на рис. 11 (Byzova, 1967). В боковой отросток (2) наливают раствор Ва(ОН)2. Боковой отросток закрывается пипеткой (5) с краном (б). Резервуар пипетки \а) заполнен раствором со­ляной кислоты. Пипетка заполняется с помощью резинового баллончика (в) таким образом, чтобы давление в баллончике было равно атмосферному, а кислота заполняла бы только ре­зервуар пипетки. После этого кран (б) закрывают и пипетку

153

тивы с манометрами в течение

взвешивают для определения количества кислоты в ней. По­требление кислорода определяется обычным путем. После от­счета потребления О2 часть раствора соляной кислоты выдавли­вается из пипетки в щелочь. Для этого при слегка сдавленном баллончике открывают кран и после того, как кислота выли­вается, не отпуская баллончика, кран снова закрывают. Шта­минуты качают, затем отмечают

Рис. 11. Сосуд для определе­ния углекислоты титрованием 1 — камера для животного; 2 —бо­ковой резервуар для раствора Ва(ОН)2; 3— пробка-пипетка а — резервуар для раствора НС1; б — кран, в — каучуковый баллон­чик

показание -манометра. Количество -выделившейся углекислоты определяют по формуле:

где k — константа сосуда (смотри манометрические методы из­мерения газообмена); h — показание манометра; К, — объем добавленной соляной кислоты; V2 — объем кислорода, потреб­ленного за время определения углекислоты.

Объем кислоты, добавленной при титровании щелочи, опре­деляется по ее весу, деленному на удельный вес. В свою оче­редь вес добавленной кислоты определяется как разность меж­ду весом наполненной пипетки и ее весом после титрования.

<< | >>
Источник: М. С. ГИЛЯРОВ. МЕТОДЫ ПОЧВЕННО­ ЗООЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ/ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» МОСКВА 1975. 1975

Еще по теме ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫДЫХАЕМОГО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА:

  1. 1.1.1 Требования к системам отопления и вентиляции автомобилей
  2. Горение
  3. Анализ на глюкозу — за несколько секунд
  4. Таpаканы.
  5. 4. Питание
  6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫДЫХАЕМОГО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА