НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ
ГИГИЕНЫ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
НА МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ
ВЫПУСК XII
РЕКЛАМИНФОРМБЮРО
ММФ
Москва 1977
Начиная с данного выпуска, методики определения вредных веществ в воздухе будут издаваться как Методические указания.
Методические указания, утвержденные заместителем Главного государственного санитарного врача СССР, имеют ту же юридическую силу, что и Технические условия.
Методические указания на методы определения вредных веществ в воздухе предназначены для химиков научно-исследовательских институтов, санитарно-эпидемиологических станций, промышленных лабораторий заводов и медико-санитарных частей, а также для промышленно-санитарных врачей.
Сборник методических указаний составлен методической секцией по промышленно-санитарной химия при проблемной комиссии «Научные основы гигиены труда и профессиональной патологии».
Редакционная коллегия: И.С. Новикова, М.Д. Бабина, Т.В. Соловьева, О.Н. Васильева, И.К. Рыжова.
|
УТВЕРЖДАЮ. Заместитель
Главного ________
А.И. ЗАЙЧЕНКО № 1381-75 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
НА СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ 3,4-БЕНЗПИРЕНА И ДРУГИХ
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ
УГЛЕВОДОРОДОВ: АНТРАЦЕНА, 1,2-БЕНЗАНТРАЦЕНА,
1,2,5,6-ДИБЕНЗАНТРАЦЕНА, 1,2,3,4-ДИБЕНЗАНТРАЦЕНА,
ПИРЕНА, 1,2-БЕНЗПИРЕНА, 3,4,9,10-ДИБЕНЗПИРЕНА,
ПЕРИЛЕНА, 1,12-БЕНЗПЕРИЛЕНА, ФЕНАНТРЕНА,
ФЛУОРАНТЕНА, ХРИЗЕНА, ТРИФЕНИЛЕНА, КОРОНЕНА
В ВОСКОПОДОБНЫХ ПРОДУКТАХ, МАСЛЯНЫХ
КРЕПИТЕЛЯХ, МАЗУТЕ, НЕФТЕБИТУМНОМ ЛАКЕ
И ИХ АЭРОЗОЛЯХ
I. Общая часть
1. Определение основано на измерении относительной интенсивности люминесценции замороженных при температуре - 196 °С н-парафиновых растворов 3,4-бензпирена и других полициклических ароматических углеводородов (ПАУ).
2. Чувствительность определения: 3,4-бензпирена - 0,5⋅10-4 мкг/мл, 1,12-бензперилена, перилена, 3,4,9,10-дибензпирена - 1⋅10-3 мкг/мл, антрацена, 1,2-бензантрацена, 1,2,5,6-дибензантрацена, 1,2,3,4-дибензантрацена, пирена, фенантрена, 1,2-бензпирена, флуорантена, трифенилена, хризена, коронена - 1⋅10-2 мкг/мл.
3. Определению не мешают другие ПАУ.
4. Предельно допустимая концентрация 3,4-бензпирена - 0,00015 мг/м3, фенантрена - 0,8 мг/м3.
II. Реактивы и аппаратура
5. Применяемые реактивы и растворы.
н-Октан, МРТУ 6-09-4534-67.
н-Гексан, МРТУ-6-09-2937-66, перегнанный.
н-Гептан, ГОСТ 4375-48.
Бензол, ГОСТ 5955-75, перегнанный.
Циклогексан, МРТУ 6-09-3112-66, перегнанный.
Нитрометан, ТУ ГХ КОРУ 129-59.
Окись алюминия II степени активности для хроматографии, МРТУ 6-09-5296-68.
Азот жидкий.
3,4-бензпирен. Стандартные растворы концентрацией 1⋅10-4, 1⋅10-3, 1⋅10-2, 1⋅10-1 мкг/мл готовят растворением 1 мг 3,4-бензпирена в 100 мл н-октана с последующим разбавлением н-октаном.
Перилен, 1,12 бензнерилен, 3,4,9,10-дибензпирен. Стандартные растворы, концентрацией 1⋅10-3, 1⋅10-2, 1⋅10-1 мкг/мл готовят растворением 1 мг соответствующего вещества в 100 мл н-октана С последующим разбавлением н-октаном.
Антрацен, 1,2-бензантрацен, 1,2,3,4-дибензантрацен, 1,2,5,6-дибензантрацен, пирен, 1,2-бензпирен, фенантрен, флуорантен, трифенилен, хризен, коронен. Стандартные растворы концентрацией 1⋅10-2, и 1⋅10-2 мкг/мл готовят растворением 1 мг соответствующего вещества в 100 мл. н-октана с последующим разбавлением н-октаном (исключение составляет антрацен, растворы которого готовят в н-гептане).
6. Применяемые посуда и приборы.
Колбы мерные, емкостью 100 мл, с притертыми пробками, ГОСТ 1770-59.
Воронки делительные, ГОСТ 10054-75, емкостью 100 мл.
Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 100 мл.
Колбы круглодонные, тип ККНШ-29-100, ГОСТ 10394-72, емкостью 100 мл.
Пластины стеклянные, 120×180 мм, для хроматографии. На стеклянную пластину насыпают окись алюминия и разравнивают, раскатывая стеклянной палочкой с резиновыми ободками на концах так, чтобы толщина слоя была 2 мм. Отмечают линию старта на расстоянии 15 мм от нижнего края пластины.
Аппараты Сокслета, емкостью 100 мл.
Воронки стеклянные, с пористой пластиной № 1.
Пипетки, ГОСТ 1770-74, емкостью 1, 2, 5, 10 мл.
Колбы плоскодонные, емкостью 100 мл, с притертыми пробками, ГОСТ 10394-72.
Пробирки из бесцветного стекла, внутренним диаметром 15 мм, высотой 150 мм.
Пробирки из кварцевого стекла, внутренним диаметром 6 мм, высотой 100 - 150 мм, ГОСТ.
Пленочный испаритель.
Хроматографическая камера.
Спектрометр ДФС-12.
Фосфороскоп.
Ртутно-кварцевая лампа СВДШ-500.
Ксеноновая лампа ДКСШ-500 или ДКСШ-1000.
Ртутно-кварцевая ПРК-4.
Светофильтры, кобальто-никелевые УФС-2, УФС-6.
Конденсоры стеклянные.
Конденсоры кварцевые.
Сосуды Дьюара стеклянные, прозрачные,, емкостью до 1 л.
Сосуды Дьюара кварцевые прозрачные, емкостью до 1 л.
Сосуды Дьюара посеребренные, емкостью до 1 л.
Сосуды Дьюара металлические, емкостью 15 л, ГОСТ 16024-70.
Аспирационное устройство.
Фильтры АФА-В-18 или АФА-ХА-18.
Патроны для фильтров.
III. Отбор пробы воздуха
7. Воздух со скоростью от 20 до 100 л/мин аспирируют через фильтры АФА-В-18 или АФА-ХА-18. Для анализа следует отобрать не менее 1000 л воздуха.
IV. Описание определения
8. Идентификация.
Для идентификации 3,4-Бензпирена и других ПАУ в продуктах навеску в 1 г растворяют при нагревании в 10 мл циклогексана. Для идентификации в аэрозолях фильтры с пробами помещают в аппарат Сокслета и экстрагируют в течение 6 ч циклогексаном. Экстракт аэрозолей мазута, масляных крепителей, нефтебитумного лака концентрируют до объема 3 мл, экстракт аэрозоля воскоподобных продуктов концентрируют до объема 10 мл.
Раствор исследуемых продуктов или экстракт аэрозоля воскоподобных продуктов подвергают обработке нитрометаном, для чего их переносят в делительную воронку с 10 мл нитрометана и энергично встряхивают в течение 5 мин. Эту операцию проводят трижды, сливая нитрометановые экстракты в круглодонную колбу. Объединенные нитрометановые экстракты концентрируют под вакуумом до объема 1,5 - 2 мл.
Далее проводят хроматографию в тонком слое незакрепленной окиси алюминия. 1 мл сконцентрированных нитрометанового или циклогексанового экстрактов наносят полосой на стартовую линию. После испарения растворителя пластину помещают в хроматографическую камеру, на дно которой налита смесь гексана и бензола в соотношении 4:1. Камеру герметически закрывают. После того как растворитель поднимется до верхнего края пластины, ее вынимают и просматривают в УФ-свете (лампа ПРК-4). Отмечают положение зон, отличающихся по цвету флуоресценции, и снимают окись алюминия в воронки с пористыми фильтрами. Элюируют 3,4-бензпирен и ПАУ с окиси алюминия бензолом до прекращения флуоресценции последних порций элюата в УФ-свете. Концентрируют полученные элюаты фракций до 20 мл.
Проводят идентификацию 3,4-бензпирена и ПАУ. 1 мл сконцентрированного элюата вносят в кварцевые пробирки и добавляют 2 мл н-октана. Пробирку помещают в кварцевый сосуд Дьюара, заполненный жидким азотом. Возбуждающий свет от ксеноновой лампы через светофильтр УФС-2 фокусируют кварцевым конденсором на пробирку с раствором. Свет люминесценции фокусируют конденсором на входную щель спектрометра ДФС-12. Проводят запись спектров флуоресценции фракций в области 380 - 500 нм и спектров фосфоресценции в области 420 - 600 нм, отмечая на спектрограмме длины волн интенсивных линий, проявившихся в спектре. Сравнением спектрограммы фракций и спектрограмм растворов стандартных соединений, записанных в тех же условиях, идентифицируют аналитические и наиболее интенсивные линии, принадлежащие отдельным соединениям. Для достоверной идентификации необходимо, чтобы в спектре соединения проявилось не менее двух принадлежащих ему линий. Длины волн наиболее интенсивных линий в спектрах люминесценции ПАУ приведены в табл. 5.
ИНТЕНСИВНЫЕ ЛИНИИ В СПЕКТРАХ
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ СОЕДИНЕНИЙ
|
Соединение |
Длины волн, нм* |
|||||||
|
Антрацен |
381,0 |
386,7 |
404,5 |
434,0 |
|
|
|
|
|
1,2-бензантрацен |
384,6 |
405,3 |
406,8 |
410,2 |
|
|
|
|
|
1,2,5,6-дибензантрацен |
394,1 |
394,9 |
406,4 |
416,1 |
|
|
|
|
|
1,2,3,4-дибензантрацен |
386,2 |
393,6 |
394,9 |
396,9 |
399,2 |
405,8 |
406,9 |
409,2 |
|
Пирен |
382,6 |
383,6 |
388,2 |
392,6 |
398,9 |
409,7 |
410,3 |
415,4 |
|
1,2-бензпирен (Ф) |
537,0 |
547,0 |
575,8 |
587,4 |
|
|
|
|
|
3,4-бензпирен |
403,0 |
407,9 |
408,5 |
414,2 |
417,3 |
424,1 |
426,1 |
426,8 |
|
|
|
|
|
427,5 |
430,5 |
431,4 |
437,3 |
|
|
3,4,9,10-дибензпирен |
431,7 |
432,2 |
432,7 |
434,8 |
437,3 |
447,3 |
458,7 |
459,2 |
|
|
|
|
|
|
|
463,7 |
464,3 |
|
|
Перилен |
443,9 |
451,1 |
458,1 |
458,4 |
462,3 |
471,0 |
472,7 |
477,3 |
|
1,1,2-бензперилен |
406,3 |
412,7 |
415,2 |
-415,9 |
419,5 |
422,5 |
426,1 |
429,0 |
|
|
|
|
|
|
429,7 |
444,0 |
445,7 |
|
|
Фенантрен (Ф) |
461,6 |
470,5 |
479,5 |
498,1 |
519,5 |
527,5 |
|
|
|
Флуорантен (Ф) |
543,0 |
555,5 |
593,0 |
|
|
|
|
|
|
Хризен (Ф) |
498,6 |
510,5 |
536,0 |
544,6 |
551,6 |
|
|
|
|
Трифенилен (Ф) |
436,6 |
455,3 |
461,8 |
492,0 |
|
|
|
|
|
Коронен |
432,0 |
443,8 |
-444,6 |
453,0 |
469,2 |
|
|
|
________
* Подчеркнуты длины воли аналитических линий.
(Ф) - спектры фосфоресценции, остальные - спектры флуоресценции.
9. Количественное определение
После идентификации соединений проводят их количественное определение в тех фракциях, где они обнаружены качественно, методом добавок (I) или комбинированным методом добавок и внутреннего стандарта (II). В (I) случае по 1 мл бензольного элюата исследуемой фракции вносят в три кварцевые пробирки*. В первую пробирку вносят 2 мл н-октана, во вторую - 1,5 мл н-октана и 0,5 стандартного раствора определяемого соединения в н-октане, соответствующего по концентрации содержанию определяемого соединения в пробе. В третью пробирку вносят 1 мл н-октана и 1 мл стандартного раствора определяемого соединения той же концентрации, что и во вторую.
_________
* Определение 3,4-бензпирена можно проводить, применяя пробирки, сосуды Дьюара и конденсоры из простого стекла и ртутно-кварцевую лампу СВДШ-500.
Во (II) случае в каждую пробирку с указанными растворами вносят также по 1 мл раствора внутреннего стандарта в концентрации, соответствующей концентрации добавок.
Используя оптическую схему, принятую при идентификации ПАУ, проводят последовательную запись спектров трех исследуемых растворов. Измеряют на спектрограмме интенсивность люминесценции аналитической линии определяемого вещества (I) или определяемого вещества и вещества-стандарта (II) в максимуме над линией основания и интенсивность люминесценции фона (расстояние от линии темного фона до начала записи аналитических линий).
Длины волн аналитических линий 3,4-бензпирена и ПАУ и веществ-стандартов, а также соотношение концентраций исследуемых соединений и стандартов указаны в табл. 6.
УСЛОВИЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАУ
|
Определяемое вещество |
Длины волн аналитических линий, нм |
Вещество-стандарт |
Отношение концентрации определяемого вещества и внутреннего стандарта |
|
|
определяемого вещества |
вещества-стандарта |
|||
|
Антрацен |
386,7 |
419,5 |
1,12БПЛ1 |
1:1 |
|
1,2-бензантрацен |
384,6 |
419,5 |
1,12БПЛ1 |
1:1 |
|
1,2,5,6-дибензантрацен |
394,1 |
419,5 |
1,12БПЛ1 |
1:1 |
|
1,2,3,4-дибензантрацен |
386,2 |
419,5 |
1,12БПЛ1 |
1:1 |
|
Пирен |
382,6 |
419,5 |
1,12БПЛ1 |
1:1 |
|
1,2-бензпирен (Ф) |
537,0 |
461,8 |
ТФЛ2 |
4:1 |
|
3,4-бензпирен |
4030 |
419,5 |
1,12БПЛ1 |
1:15 |
|
3,4,9,10-дибензпирен |
431,7 |
419,5 |
1,12БПЛ1 |
1:4 |
|
Перилен |
451,1 |
419,5 |
1,12БПЛ1 |
1:1 |
|
1,12-бензперилен |
4195 |
4085 |
3,4БП3 |
10:1 |
|
Фенантрен (Ф) |
4615 |
5375 |
1,2БП4 |
1:1 |
|
Флуорантен (Ф) |
543,0 |
5375 |
1,2БП4 |
1:1 |
|
Хризен (Ф) |
498,6 |
5375 |
1,2БП4 |
1:1 |
|
Трифенилен (Ф) |
461,8 |
5375 |
1,2БП4 |
1:4 |
|
Коронен |
4433 - 444,6 |
4,19,5 |
1,12БПЛ1 |
1:1 |
________
1 1,12-бензперилен
2 трифенилен
3 3,4-бензпирен
4 1,2-бензпирен
Области линейной зависимости интенсивности люминесценции от концентрации вещества в растворе для 3,4-бензпирена ≤ 0,10 мкг/мл, для 3,4,9,10-дибензпирена, 1,12-бензперилена, флуорантена ≤ 2,0 мкг/мл, для остальных соединений ≤ 1,0 мкг/мл.
Определение концентраций проводят по графику. На оси абсцисс откладывают величину добавки определяемого вещества. На оси ординат - отношение интенсивности люминесценции аналитической линии определяемого вещества к интенсивности люминесценции фона (I) или к интенсивности люминесценции аналитической линии вещества-стандарта (II).
Экстраполяция прямой, проведенной через экспериментальные точки до пересечения с осью абсцисс, дает на этой оси отрезок, соответствующий в выбранном масштабе содержанию вещества в 1 мл исследуемого раствора.
Концентрацию 3,4-бензпирена и ПАУ в мг/м3 воздуха X вычисляют по формуле:
|
|
где: G1, G2 … Gn - количество вещества, найденное в 1 мл бензольного элюата соответствующей фракции, мкг;
V1, V2 … Vn - общий объем соответствующей фракции, мл;
V0 - объем воздуха, л, взятый для анализа и приведенный к нормальным условиям (см. приложение 1);
Vх - объем нитрометанового экстракта, взятый для хроматографии, мл;
Vн - общий объем нитрометанового экстракта, мл.
Концентрацию 3,4-бензпирена и ПАУ X в исследуемых продуктах (мкг/кг) вычисляют по формуле:
|
|
где G1, G2 … Gn - количество вещества, найденное в 1 мл бензольного элюата фракции, мкг;
V1, V2 … Vn - общий объем соответствующей фракции, мл;
Vх - объем нитрометанового экстракта, взятый для хроматографии, мл;
Vн - общий объем нитрометанового экстракта, мл;
m - навеска исследуемого продукта, г.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Приведение объема воздуха к нормальным условиям производят согласно газовым законам Бойля-Мариотта и Гей-Люссака по следующей формуле:
|
|
где Vt - объем воздуха, отобранный для анализа, л;
р - барометрическое давление, мм. рт. ст.;
t - температура воздуха в месте отбора пробы, °С.
Для удобства расчета V0 следует пользоваться таблицей коэффициентов (приложение 2). Для приведения объема воздуха к нормальным условиям надо умножить Vt на соответствующий коэффициент.
