Государственная система санитарно-эпидемиологического
нормирования Российской Федерации
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
3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы.. 3 5. Требования к квалификации операторов. 4 |
УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель Председателя С.В. Семенов 31 октября 1996 г. Дата введения - с момента утверждения |
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
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».
УТВЕРЖДЕНО Первым заместителем Председателя 31 октября 1996 г. МУК 4.1.600-96 Дата введения - с момента утверждения |
4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Методические указания по
газохроматографическому определению ацетона,
метанола и изопропанола в атмосферном воздухе
Настоящие методические указания устанавливают газохроматографическую методику количественного химического анализа атмосферного воздуха для определения в нем содержания определяемых веществ в диапазонах концентраций: ацетона - 0,07 - 4,00 мг/м3, метанола - 0,30 - 10,00 мг/м3, изопропанола - 0,30 - 10,00 мг/м3.
(СН3)2СО |
Сн3ОН |
(СН3)2СНОН |
ацетон |
метанол |
изопропанол |
Физико-химические свойства
Вещество |
Молек. масса |
Т кип. °C |
Плотность г/см3 |
Давление насыщ. паров, мм рт. ст. |
Растворимость* в воде, в орг. р. |
Ацетон |
58,08 |
56 |
0,792 |
184,8 |
р-м сп., э., хл. |
Метанол |
32,04 |
64,7 |
0,791 |
95,7 |
р-м в различных растворителях |
Изопропанол |
60,09 |
82,2 |
0,786 |
32,4 |
р-м сп., э., бз. |
* Примечание: р-м - растворим, сп - спирт, э - эфир, хл - хлороформ,. бз - бензол |
Величины ПДК для атмосферного воздуха, (мг/м3)
Вещество |
Максимально-разовая |
Среднесуточная |
Ацетон |
0,35 |
0,35 |
Метанол |
1,00 |
0,50 |
Изопропанол |
0,60 |
0,60 |
В воздухе находятся в виде паров.
Ацетон - наркотик, поражающий все отделы центральной нервной системы.
Метанол - сильный нервный, сосудистый яд с резко выраженным кумулятивным эффектом.
Изопропанол - наркотик, раздражает слизистые глаз и верхних дыхательных путей.
Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей ±20 % для ацетона и ±16 % для метанола и изопропанола, при доверительной вероятности 0,95.
Измерение концентрации ацетона, метанола, изопропанола выполняют методом газожидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием.
Концентрирование ацетона, метанола и изопропанола из воздуха осуществляют в поглотители с дистиллированной водой. Растворённые вещества выдувают инертным газом с одновременным улавливанием их на твердый сорбент и последующей термодесорбцией.
Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы ацетона - 0,5 мкг, метанола и изопропанола - 2,5 мкг.
Определению не мешают другие водорастворимые соединения.
При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы.
3.1. Средства измерений
Хроматограф газовый серии «Цвет-100» с пламенно-ионизационным детектором |
|
Барометр-анероид М-67 |
ТУ 2504-1797-75 |
Весы аналитические, 2 кл., ВЛА-200 |
|
Колбы мерные вместимостью 25, 100 см3 |
|
Линейка измерительная |
|
Лупа измерительная |
|
Меры массы, 1 кл. |
|
Микрошприц МШ-10 |
ТУ 2.833.106 |
Пипетки вместимостью 1,5 см3 |
|
Реометр для измерения скорости потока газов |
|
Секундомер 3-го кл. точности |
ГОСТ 5072-79 |
Термометр ТМ-8 |
ГОСТ 212-78Е |
Электроаспиратор ЭА-1, погрешность ±10 % |
ТУ 25-11-1414-78 |
3.2. Вспомогательные устройства
Хроматографическая колонка из стали длиной 2 м и внутренним диаметром 4 мм |
|
Аквадистиллятор |
ТУ 61-1-721-79 |
Вакуумный насос ВН-461 |
|
Поглотительные приборы с пористой пластиной № 1 |
ТУ 25-111-1136 |
Редуктор водородный |
ТУ 26-05-463-76 |
Редуктор кислородный |
ТУ 26-05-235-70 |
Сорбционные трубки с крепежной втулкой (см. рис.) |
3.3. Материалы
Азот сжатый |
|
Водород сжатый |
ГОСТ 3022-77 |
Воздух сжатый |
|
Стекловата или стекловолокно |
|
Резиновая трубка |
3.4. Реактивы
Ацетон, ч. |
|
Дистиллированная вода |
МРТУ 6-09688-63 |
Полиметилсилоксан ПМС-100 |
ГОСТ 130032-67 |
Полисорб-1 |
ТУ 1011-392-69 |
Силохром С-80, зернением 0,25 - 0,50 мм |
ТУ 6-09-17-4874 |
Спирт изопропиловый, х. ч. |
ТУ 6-09-402-85 |
Спирт метиловый, х. ч. |
4.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работы 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.
К выполнению измерений допускают лиц, имеющих квалификацию не ниже инженера-химика, с опытом работы на газовом хроматографе.
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.
Перед выполнением измерений проводят следующие работы: приготовление растворов, подготовка хроматографической колонки и сорбционной трубки, установление градуировочной характеристики, отбор проб.
7.1. Приготовление растворов
Исходный раствор ацетона, метанола и изопропанола для градуировки (с = 1,0 мг/см3). 50 мг вещества вносят в колбу вместимостью 50 см3, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Срок хранения раствора - 1 месяц.
Рабочий раствор ацетона для градуировки (с = 10 мкг/см3). 1 см3 исходного раствора вносят в колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Срок хранения растворов - 1 месяц.
Рабочие растворы метанола и изопропанола для градуировки (с = 50 мкг/см3). 5 см3 исходного раствора метанола и изопропанола вносят по отдельности в колбы вместимостью 100 см3, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Срок хранения - 1 неделя.
7.2. Подготовка хроматографической колонки и сорбционной трубки
Насадкой для хроматографической колонки является полисорб-1. Перед заполнением колонки полисорб-1 выдерживают в течение 3 - 4 ч в ацетоне, высушивают и с помощью вакуумного насоса заполняют колонку. Концы колонки закрывают стекловатой и, не подключая к детектору, кондиционируют в токе газа-носителя с расходом 40 см3/мин при температуре 150 °C в течение 8 ч. После охлаждения колонку подключают к детектору и записывают нулевую линию в рабочем режиме. При отсутствии дрейфа нулевой линии колонка готова к работе.
Насадка для сорбционных трубок состоит из 5 % ПМС-100 на силохроме С-80. Трубки содержащие по 0,4 г сорбента, кондиционируют при 200 °С в течение 2-х часов, в испарителе хроматографа.
7.3. Установление градуировочной характеристики
Градуировочную характеристику устанавливают методом абсолютной градуировки на градуировочных растворах ацетона, метанола и изопропанола. Она выражает зависимость площади пика соответствующего вещества на хроматограмме (мм2) от массы (мкг) и строится по 5-ти сериям растворов для градуировки. Каждую серию, состоящую из 6-ти растворов, готовят в мерных колбах вместимостью 100 см3. Для этого в каждую колбу вносят исходный раствор для градуировки в соответствии с табл. 1, доводят объем дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.
Таблица 1
Растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентрации ацетона, метанола и изопропанола
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Объем рабочего раствора ацетона (c = 10 мкг/см3), см3 |
1,0 |
2,0 |
5,0 |
10,0 |
20,0 |
50,0 |
Концентрация ацетона, мкг/см3 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
5,0 |
Масса ацетона в 5 см3, мкг |
0,5 |
1,0 |
2,5 |
5,0 |
10,0 |
25,0 |
Объем рабочего раствора метанола (c = 50 мкг/см3), см3 |
1,0 |
2,0 |
5,0 |
10,0 |
20,0 |
30,0 |
Концентрация метанола, мкг/см3 |
0,5 |
1,0 |
2,5 |
5,0 |
10,0 |
15,0 |
Масса метанола в 5 см3, мкг |
2,5 |
5,0 |
12,5 |
25,0 |
50,0 |
75,0 |
Объем рабочего раствора изопропанола (c = 50 мкг/см3), см3 |
1,0 |
2,0 |
5,0 |
10,0 |
20,0 |
30,0 |
Концентрация изопропанола, мкг/см3 |
0,5 |
1,0 |
2,5 |
5,0 |
10,0 |
15,0 |
Масса изопропанола в 5 см3, мкг |
2,5 |
5,0 |
12,5 |
25,0 |
50,0 |
75,0 |
По 5 см3 каждого градуировочного раствора помещают в поглотители с пористой пластиной и продувают азотом со скоростью 0,5 дм3/мин в течение 15 мин. Извлекаемые из раствора вещества улавливают в сорбционных трубках и анализируют при следующих условиях:
температура термостата колонок |
100 °C |
температура испарителя |
200 °C |
расход газа-носителя (азота) |
40 см3/мин |
расход водорода |
40 см3/мин |
расход воздуха |
400 см3/мин |
чувствительность шкалы электрометра |
50´10-12 А |
скорость движения диаграммной ленты |
240 мм/ч |
время удерживания метанола |
2 мин 35 сек |
время удерживания ацетона |
10 мин 53 сек |
время удерживания изопропанола |
13 мин 22 сек. |
На полученной хроматограмме рассчитывают площади пиков ацетона, метанола и изопропанола и по средним значениям из 5-ти измерений строят градуировочную характеристику для каждого вещества. Проверку градуировочной характеристики проводят 1 раз в квартал и при смене партии реактивов.
7.4. Отбор проб
Отбор проб воздуха проводят согласно ГОСТу 17.2.3.01-86 в поглотитель с пористой пластинкой, заполненный 5 см3 дистиллированной воды, со скоростью 0,5 дм3/мин в течение 15 мин.
Поглотитель с пробой устанавливают в штатив. К выходному концу поглотителя подсоединяют встык с помощью резинового шланга сорбционную трубку. К входному концу поглотителя подводят трубку с инертным газом, который пропускают через пробу в течение 5-ти мин со скоростью 50 см3/мин.
В испаритель хроматографа вместо газонаправляющей трубки устанавливают втулку для фиксации сорбционной трубки (см. рис.). Сорбционную трубку с адсорбированными примесями вставляют в испаритель, закрывают его и включают секундомер. Анализ проводят в условиях, указанных при построении градуировочной характеристики (п. 7.3). На хроматограмме рассчитывают площадь пика и по градуировочной характеристике определяют его массу в пробе.
Концентрацию ацетона, метанола, изопропанола в атмосферном воздухе (мг/м3) вычисляют по формуле:
где
m - масса вещества в пробе, найденная по градуировочной характеристике, мкг;
V0 - объем отобранного воздуха, приведенный к нормальным условиям, дм3;
где
Vt - объем воздуха, отобранный для анализа, дм3;
Р - атмосферное давление в месте отбора пробы, мм рт. ст.;
t - температура воздуха в месте отбора пробы, °C.
Методические указания разработаны Е.А. Комраковой (Нижегородский НИИ гигиены и профпатологии).
Рис. 1. Схема устройства для термодесорбции примесей в испарителе хроматографа.
1 - крепежная втулка, 2 - сорбционная трубка, 3 - сорбент, 4 - пробки из стекловолокна, 5 - отверстия для газа-носителя.