4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Определение концентраций загрязняющих
веществ в атмосферном воздухе

Сборник методических указаний
МУК 4.1.591-96 - 4.1.645-96,
4.1.662-97, 4.1.666-97

Минздрав России
Москва • 1997

1. Подготовлены творческим коллективом специалистов в составе: Малышева А.Г. (руководитель), Зиновьева Н.П., Суворова Ю.Б., Растянников Е.Г., Топорова И.Н., Евстигнеева М.А., Жаворонкова Н.А. (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН), при участии Кучеренко А.И. (Госкомсанэпиднадзор России).

2. Утверждены и введены в действие Первым заместителем Председателя Госкомсанэпиднадзора России - заместителем Главного государственного врача Российской Федерации Семеновым С.В. 31 октября 1996 года.

3. Введены впервые.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Определение концентраций загрязняющих
веществ в атмосферном воздухе

Область применения

Методические указания по определению концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе предназначены для использования в системе госсанэпиднадзора России, при проведении аналитического контроля ведомственными лабораториями предприятий, а также научно-исследовательских институтов, работающих в области гигиены окружающей среды. Методические указания разработаны с целью обеспечения контроля соответствия уровня содержания загрязняющих веществ их гигиеническим нормам - предельно допустимым концентрациям (ПДК) и ориентировочно безопасным уровням воздействия (ОБУВ) - и являются обязательными при осуществлении аналитического контроля атмосферного воздуха.

Включенные в сборник методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОСТов 8.010-90 «Методики выполнения измерений», 17.2.4.02-81 «Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ», 17.0.0.02-79 «Охрана природы. Метрологическое обеспечение контроля загрязненности атмосферы, поверхностных вод и почвы. Основные положения», Р 1.5-92 (пункты 7.3). Все методики анализа метрологически аттестованы и обеспечивают определение веществ с нижним пределом обнаружения не выше 0,8 ПДКм.р. и суммарной погрешностью, не превышающей 25 %, с отбором пробы воздуха в течение 20 - 30 мин при определении максимальной разовой концентрации или круглосуточном отборе пробы при определении среднесуточной концентрации.

В сборнике представлены методики контроля атмосферного воздуха за содержанием нормируемых соединений. Методики основаны на использовании физико-химических методов анализа - фотометрии, потенциометрии, тонкослойной хроматографии с различного вида детектированием, ионной хроматографии, газожидкостной, высокоэффективной жидкостной хроматографии, хромато-масс-спектрометрии. Приведено 55 методик по измерению концентраций 140 загрязняющих веществ на уровне и ниже их гигиенических нормативов в атмосферном воздухе населенных мест. Контролируемые вещества относятся к различным классам соединений: неорганическим веществам, ароматическим углеводородам, спиртам, органическим кислотам, эфирам, альдегидам, азотсодержащим углеводородам, фенолам, меркаптанам.

Методические указания одобрены и рекомендованы Комиссией по санитарно-гигиеническому нормированию «Лабораторно-инструментальное дело и метрологическое обеспечение» Госкомсанэпиднадзора России и бюро секции по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды Проблемной комиссии «Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды».

4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Методические указания по
газохроматографическому определению
толуола в атмосферном воздухе

Настоящие методические указания устанавливают газохроматографическую методику количественного химического анализа атмосферного воздуха для определения в нем содержания толуола в диапазоне концентраций 0,48 - 6,0 мг/м³.

C6H5СН3

Мол. масса 92,14

Толуол (метилбензол) - бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость с резким запахом. Толуол хорошо растворим в этаноле, эфире, в хлороформе, ледяной уксусной кислоте, ацетоне, сероуглероде, в воде - 0,047 %. Температура кипения - +110,6 °C.

В воздухе находится в виде паров.

Толуол обладает слабым наркотическим действием: ПДК в воздухе населенных мест - 0,6 мг/м³.

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей ±20 %, при доверительной вероятности 0,95.

2. Метод измерений

Измерение концентрации толуола выполняют методом газожидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы - (2 см³) 0,4 нг.

Мешающее влияние таких соединений как уксусная кислота, пиридин, фенол, уксусный ангидрид, этилформиат, формальдегид, малоновый эфир, бутиловый спирт, изобутиловый спирт, этиловый спирт, метиловый спирт, диэтиловый спирт, изопропиловый спирт, муравьиная кислота, ацетон, нитроакриловая кислота устраняют установкой перед пробоотборной системой поглотителя с ангидроном.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы.

3.1. Средства измерений

Хроматограф с пламенно-ионизационным детектором
Барометр-анероид М-67	ТУ 2504-1797-75
Весы лабораторные аналитические ВЛА-200	ГОСТ 24104-80
Линейка измерительная	ГОСТ 17435-72
Лупа измерительная	ГОСТ 8309-75
Меры массы	ГОСТ 7328-82Е
Секундомер	ГОСТ 9736-80
Термометр лабораторный шкальный ТЛ-2; пределы 0 - 55 °C, цена деления 1 °C	ГОСТ 215-73Е
Установка динамическая «Микрогаз»
Шприцы цельностеклянные вместимостью 100 см3 и 5 см3	ТУ 64-1-1279-80

3.2. Вспомогательные устройства

Хроматографическая колонка стальная длиной 2 м и внутренним диаметром 2 мм
Набор сит «Физприбор»	ТУ 2609-262-69
Посуда фарфоровая лабораторная	ГОСТ 9147-80Е
Редуктор водородный	ТУ 26-05-463-76
Редуктор кислородный	ТУ 26-05-235-70
Стеклянная трубка длиной 105 мм и внутренним диаметром 3 мм
Шкаф сушильный	ТУ 26-05-25-70
Эксикатор	ГОСТ 23932-79Е

3.3. Материалы

Азот сжатый	ГОСТ 9293-74
Воздух сжатый	ГОСТ 11882-73
Водород сжатый	ГОСТ 3022-89
Стекловата или стекловолокно
Стеклянные заглушки

3.4. Реактивы

Магний хлорнокислый 6-водный (ангидрон)	ТУ 6-09-2735-73
Толуол для хроматографии	ГОСТ 14710-78
Спирт этиловый спирт, х. ч.	ГОСТ 18300-87
10 - 15 % 1,2,3-трис-в-цианэтоксипропан на Хроматоне N-AW (0,16 - 0,20 мм) - насадка для хроматографической колонки

4. Требования безопасности

4.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работ с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТу 12.1.005-88.

4.2. При выполнении измерений с использованием газового хроматографа соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации прибора.

5. Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений допускают лиц, имеющих квалификацию не ниже инженера-химика, имеющих опыт работы на газовом хроматографе.

6. Условия измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

• процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят в нормальных условиях согласно ГОСТу 15150-69 при температуре воздуха (20 ± 10) °C, атмосферном давлении 630 - 800 мм рт. ст. и влажности воздуха не более 80 %;

• выполнение измерений на газовом хроматографе проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору.

7. Подготовка к выполнению измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: приготовление поглотителя для улавливания органических примесей, подготовка хроматографической колонки, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

7.1. Приготовление поглотителя для улавливания органических примесей (ангидрона)

Кристаллогидрат магния хлорнокислого Mg(CL₄O₂) · 6Н₂О нагревают в сушильном шкафу в фарфоровой чашке. При 145 - 147 °C кристаллы плавятся в кристаллизационной воде, и по мере удаления воды, жидкость затвердевает в пористую массу тригидрат Mg(CL₄O₂) · 3H₂O.

Во время затвердевания препарат энергично перемешивают, затем температуру повышают до 200 °C (но не выше 230 °C) и расплавленную соль при этой температуре выдерживают 4 ч. После охлаждения в эксикаторе наполнитель измельчают в фарфоровой ступке, отсеивают фракцию 0,25 - 0,50 мм и заполняют стеклянную трубку. Слой наполнителя закрепляют тампонами из стекловаты и меняют через каждые 30 анализов. Подготовленные трубки хранят в эксикаторе. Срок хранения - 1 месяц.

7.2. Подготовка хроматографической колонки

Для определения концентрации толуола используют готовые заполненные насадкой колонки, которые в комплекте с хроматографом поставляются заводом-производителем. Перед выполнением анализа колонку кондиционируют в токе газа-носителя согласно инструкции, записывают нулевую линию в рабочем режиме. При отсутствии мешающих влияний колонка готова к работе.

7.3. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают с помощью градуировочного коэффициента на 5-ти градуировочных смесях различной концентрацией толуола, равномерно распределенных по диапазону измерений: 0,4 - 0,8 - 1,5 - 3,0 - 6,0 мг/м³. 2,0 см³ каждой смеси вводят не менее 5-ти раз в испаритель хроматографа и анализируют при следующих условиях:

температура термостата колонок	80 °C
температура испарителя	150 °C
температура детектора	150 °C
расход газа-носителя (гелия)	25 см3/мин
расход водорода	30 см3/мин
расход воздуха	300 см3/мин
время удерживания толуола	3 мин
эффективность колонки по додекану не менее	600 т. т./м

На полученной хроматограмме рассчитывают величины площадей пиков. Приведенное значение площади пика рассчитывают по формуле:

 где

 - среднее значение площади пика градуировочной смеси, мм²;

М - масштаб ослабления выходного сигнала.

Данная операция повторяется для каждой градуировочной смеси.

Градуировочный коэффициент рассчитывают по формуле:

 где

C_i - концентрация толуола в градуировочной смеси, мг/м³;

S_i - приведенное значение площади пика для каждой концентрации, мм²;

n - количество градуировочных смесей (n ³ 5).

7.4. Отбор проб

Отбор проб воздуха проводят согласно ГОСТу 17.2.3.01-86 в цельностеклянные шприцы вместимостью 100 см³, десятикратным прокачиванием шприца воздухом. Для улавливания органических примесей, относящихся к классу альдегидов, кетонов, спиртов, карбоновых кислот и других кислородсодержащих соединений, перед шприцем устанавливается поглотитель с ангидридом.

После отбора пробы воздуха шприц отсоединяют от поглотителя с ангидридом и герметизируют стеклянной заглушкой.

Срок хранения пробы - не более 6 ч.

8. Выполнение измерений

Цельностеклянные шприцы с отобранными пробами перед анализом в течение 10 мин подогревают при температуре 50 °C и вводят 2 см³ пробы в испаритель хроматографа на анализ. Можно осуществить ввод пробы краном-дозатором.

Анализ пробы воздуха проводят согласно п. 7.3.

Каждую пробу анализируют не менее 5-ти раз, затем рассчитывают величину приведенной площади полученных пиков.

9. Вычисление результатов измерений

Концентрацию толуола в анализируемой пробе (в мг/м³) вычисляют по формуле:

 где

K - градуировочный коэффициент, мг/мм² · м³;

S_i - приведенная площадь пика на хроматограмме, мм²;

t - температура проведения анализа, °C;

Р - атмосферное давление, мм рт. ст.

Методические указания разработаны В.М. Пожидаевым, К.А. Пожидаевой (НПО «Биофармавтоматика», г. Нижний Новгород).