4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Измерение массовых концентраций
диоксида азота в воздухе рабочей зоны
по реакции с замещенным
этилендиамином методом фотометрии

Методические указания
МУК 4.1.2465-09

Москва 2009

1. Разработаны НИЦ «Экое» ЗАО «Алгама» (В.А. Смирнов) и ЦНИЛ филиала «ВГСЧ Урала» ФГУП «СПО «Металлургбезопасность» (С.М. Росляков - начальник ЦНИЛ, С.А. Каграманян - главный метролог ЦНИЛ, Л.С. Цизман - районный инженер филиала «ВГСЧ Урала»).

2. Подготовлены ГУ НИИ МТ РАМН (Л.Г. Макеева, Г.В. Муравьёва).

3. Рекомендованы к утверждению Комиссией по санитарно-гигиеническому нормированию Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (протокол от 25 декабря 2009 г. № 3).

4. Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 2 февраля 2009 г.

5. Вводятся в действие с 29 апреля 2009 г.

6. Введены впервые.

СОДЕРЖАНИЕ

 

4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Измерение массовых концентраций диоксида азота
в воздухе рабочей зоны по реакции
с замещенным этилендиамином методом фотометрии

1. Общие положения и область применения

Настоящие методические указания устанавливают методику количественного химического анализа воздуха рабочей зоны для определения в нём диоксида азота методом фотометрии в диапазоне массовых концентраций от 1,0 до 20,0 мг/м³.

Погрешности измерений соответствуют характеристикам, приведенным в табл. 1.

Методические указания разработаны и подготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.016-79 «Воздух рабочей зоны. Требования к методикам измерения концентраций вредных веществ» (с изм. 1), ГОСТ 12.1.005-88 (с изм. 1) «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», ГОСТ Р 8.563-96 «ГСИ. Методики выполнения измерений» (с изм. 1 и 2) и ГОСТ Р ИСО 5725-2002 (части 1 - 6) «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений».

Методические указания по измерению массовых концентраций диоксида азота в воздухе рабочей зоны методом фотометрии предназначены для лабораторий «ФГУЗ ЦГиЭ», санитарных лабораторий промышленных предприятий при осуществлении контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны, а также научно-исследовательских институтов и других заинтересованных министерств и ведомств.

2. Характеристика вещества

2.1. Структурная формула:

2.2. Эмпирическая формула: NO₂.

2.3. Молекулярная масса: 46,01.

2.4. Регистрационный номер CAS: 10102-44-0.

2.5. Физико-химические свойства

Диоксид азота - газ желто-бурого цвета с резким запахом.

Плотность 1,491 г/дм³ (при 0 °С).

Температура плавления минус 11,2 °С, температура кипения минус 20,7 °С. При температуре выше 150 °С диоксид азота диссоциирует на оксид азота и кислород.

Растворяется в воде, взаимодействует с ней.

Агрегатное состояние в воздухе - пары.

2.6. Токсикологическая характеристика

Диоксид азота обладает выраженным раздражающим действием на дыхательные пути, что может привести к тяжелым случаям отека легких. Диоксид азота обладает и общетоксическим действием.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) диоксида азота в воздухе рабочей зоны 2,0 мг/м³.

Класс опасности - 3.

3. Метрологические характеристики методики
выполнения измерений

При соблюдении всех регламентных условий и проведении анализа в точном соответствии с данной методикой погрешность (и ее составляющие) результатов измерений при доверительной вероятности Р = 0,95, не превышают значений, приведенных в табл. 1, для соответствующего диапазона измерений.

Таблица 1

Метрологические характеристики методики выполнения измерений

4. Метод измерений

Измерение массовых концентраций диоксида азота выполняют методом фотометрии.

Метод основан на взаимодействии диоксида азота в кислой среде с сульфаниловой кислотой в результате чего образуется диазосоль, которая с N-(1-нафтил)-этилендиамин дигидрохлоридом дает красную окраску.

Измерение проводят на фотоэлектроколориметре при длине волны 540 нм, используя зеленый светофильтр.

Отбор проб проводят с концентрированием диоксида азота в поглотительные приборы Зайцева, заполненные поглотительным раствором.

Нижний предел измерения содержания диоксида азота в фотометрическом объеме - 0,5 мкг.

Нижний предел измерения массовой концентрации диоксида азота в воздухе - 1,0 мг/м³ (при отборе 1 дм³ воздуха).

Определению мешают сероводород с 0,05 мг/м³, сернистый газ с 0,4 мг/м³, хлор с 0,02 мг/м³, формальдегид с 0,08 мг/м³.

Закись азота, трехокись азота и нитраты определению не мешают.

5. Средства измерений, вспомогательное оборудование,
реактивы и материалы

5.1. Средства измерений

5.2. Вспомогательное оборудование

5.3. Реактивы и материалы

Допускается применение других средств измерений, вспомогательного оборудования, реактивов и материалов с техническими и метрологическими характеристиками и квалификаций не хуже приведенных в разделе 5.

6. Требования безопасности

При выполнении измерений необходимо соблюдать:

6.1. Требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76 и ГОСТ 12.1.005-88.

6.2. Меры противопожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-90 при работе с горючими и вредными веществами.

6.3. Требования электробезопасности при работе с фотоэлектроколориметром по ГОСТ 12.1.019-79 и инструкциями по эксплуатации приборов.

6.4. Помещение лаборатории должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать ПДК, установленных ГН 2.2.5.1313-03.

6.5. Работающие должны быть обучены правилам безопасности труда согласно ГОСТ 12.0.004-90.

6.7. Работы, связанные с оксидами азота, следует проводить в соответствии с правилами безопасной работы в химической лаборатории и инструкцией по технике безопасности для работников химической лаборатории предприятия.

7. Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются специалисты, имеющие высшее или специальное химическое образование, опыт работы в химической лаборатории, прошедшие обучение и владеющие техникой проведения анализа, освоившие метод анализа в процессе тренировки и уложившиеся в нормативы контроля при проведении процедуры контроля погрешности анализа и имеющие стаж и опыт работы в химической лаборатории не менее 1 года.

8. Условия измерений

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

температура окружающего воздуха, °С	20 ± 5;
атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.)	84,0 - 106,7 (630 - 800);
относительная влажность воздуха, %,	не более 80;
напряжение питания, В	;
частота, Гц	50 ± 1.

9. Подготовка к выполнению измерений

9.1. Подготовка посуды

Стеклянную посуду ополаскивают ацетоном для удаления органических примесей, несколько раз промывают водопроводной водой, заливают хромовой смесью и выдерживают 1 час. После этого посуду извлекают из хромовой смеси, ополаскивают несколько раз водопроводной, а затем дистиллированной водой и сушат в сушильном шкафу. Чистую посуду для анализа хранят в закрытом виде.

9.2. Приготовление растворов

Исходные стандартные растворы диоксида азота готовят одним из двух способов.

9.1.1.I способ.

Исходный стандартный раствор диоксида азота с массовой концентрацией 100 мкг/см³ готовят растворением (0,0150 ± 0,0001) г перекристаллизованного и доведённого до постоянного веса нитрита натрия дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 100 см³. Раствор годен к употреблению в течение 2-х недель. Хранить в темном прохладном месте.

9.1.2. II способ.

Исходный стандартный раствор диоксида азота с массовой концентрацией 100 мкг/см³ готовят из ГСО 7021-93 (С_am = 1 мг/см³) методом объёмного разбавления. Для этого вскрывают ампулу, содержимое выливают в сухой стакан, отбирают 5 см³ стандартного образца (С_am = 1 мг/см³) пипеткой вместимостью 5 см³, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, затем объём раствора доливают до метки дистиллированной водой.

Исходные стандартные растворы следует хранить в темноте и на холоде (+4 °С). Растворы устойчивы в течение 2-х недель.

9.1.3. Рабочий стандартный раствор диоксида азота.

Рабочий стандартный раствор с массовой концентрацией диоксида азота 2 мкг/см³ готовят разбавлением 2 см³ исходного стандартного раствора с массовой концентрацией диоксида азота 100 мкг/см³ поглотительным раствором в мерной колбе вместимостью 100 см³.

Раствор используется свежеприготовленным.

9.2.4. N-(1-нафтил)-этилендиамин дихлоргидрид, 0,1 % раствор.

0,1 % раствор N-(1-нафтил)-этилендиамин дихлоргидрида готовят растворением 0,1 г вещества в 99,9 дм³ дистиллированной воды.

При хранении в темном и прохладном месте раствор устойчив в течение двух недель.

9.2.5. Раствор сульфаниловой кислоты.

5 г сульфаниловой кислоты растворяют в 800 см³ дистиллированной воды в мерной колбе вместимостью 1 дм³, подкисляют 140 см³ ледяной уксусной кислоты и раствор доводят до метки.

При хранении в темном и холодном месте раствор устойчив в течение двух недель.

9.2.6. Поглотительный раствор.

2 см³ 0,1 % раствора N-(1-нафтил)-этилендиамин дихлоргидрида в мерной колбе вместимостью 100 см³ доводят до метки раствором сульфаниловой кислоты.

Реактив должен быть бесцветным. Его готовят непосредственно перед анализом.

9.2.7. Перекристаллизация нитрита натрия.

163 г нитрита натрия растворяют в 100 см³ дистиллированной воды, нагретой до кипения. Далее маточный раствор подвергают быстрому охлаждению с помощью льда или снега. Если кристаллы не выделяются, их образование вызывают потерев стеклянной палочкой о стенку сосуда. Выпавшие в осадок кристаллы отделяют путём фильтрования под вакуумом на воронке Бюхнера от маточного раствора. Отфильтрованный нитрит натрия высыпают на фильтровальную бумагу и сушат на воздухе. Хранят в закрытой ёмкости.

9.3. Подготовка прибора

Подготовку фотоэлектроколориметра проводят в соответствии с руководством по его эксплуатации.

9.4. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику, выражающую зависимость оптической плотности раствора от массы диоксида азота, устанавливают по шести сериям растворов из пяти параллельных определений для каждой серии согласно табл. 2.

Таблица 2

Растворы для установления градуировочной характеристики
при определении диоксида азота

Градуировочные растворы используются в день приготовления.

Во все пробирки вносят соответствующие объемы рабочего стандартного раствора диоксида азота согласно табл. 2.

Растворы № 2, 3 готовят с помощью пипетки вместимостью 1 см³, растворы № 4, 5 - с помощью пипетки вместимостью 5 см³, раствор № 7 - пипеткой на 10 см³.

Объём жидкости в пробирках доводят до 5 см³ поглотительным раствором, затем растворы перемешивают и через 30 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром при длине волны 540 нм в кювете с толщиной поглотительного слоя 10 мм по отношению к раствору сравнения не содержащему исследуемого вещества (раствор № 1 по табл. 2).

Результаты измерений заносят в табл. 3.

Таблица 3

Результаты измерений градуировочных растворов

9.4.1. Градуировочная характеристика представляет собой прямую линию, строится по методу наименьших квадратов (для достижения требуемой точности МВИ) и выражается уравнением:

у - измеренное значение оптической плотности градуировочного раствора;

а и в - коэффициенты регрессии;

х - масса вещества в градуировочном растворе, мкг.

Коэффициенты а ив рассчитывают по формулам:

n - количество измеряемых градуировочных растворов вещества;

m - количество параллельных измерений для одного градуировочного раствора вещества;

 - среднее арифметическое значение оптической плотности m измерений.

Полученные коэффициенты а и в подставляют в формулу (1) и рассчитывают

На основании полученных данных строят градуировочную характеристику.

Для этого на оси абсцисс откладывают значения х, мкг - массу вещества в градуировочном растворе, указанные в табл. 3, а на оси ординат - y^теор - значения оптической плотности растворов, найденные по формуле (4).

9.4.2. Контроль стабильности градуировочной характеристики проводится при смене реактивов, используемых для анализа, при освоении методики новым исполнителем, при неудовлетворительных результатах внутрилабораторного оперативного контроля или внешнего контроля качества.

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводится не реже одного раза в квартал или непосредственно перед проведением анализа, если анализ проводится реже, чем один раз в квартал.

Для контроля стабильности используют градуировочные растворы, приготовленные по п. 9.4 с содержанием диоксида азота 0,5; 4,0; 10,0 мкг.

Стабильность градуировочной характеристики признают удовлетворительной, если для каждого градуировочного раствора выполняется условие:

 - среднеарифметический результат определения содержания диоксида азота в градуировочном растворе, найденный по градуировочной характеристике, мкг;

С - содержание диоксида азота в градуировочном растворе, установленное при его приготовлении, мкг;

σ_Г(δ) - показатель внутрилабораторной прецизионности, обусловленный нестабильностью градуировочной характеристики, мкг, который рассчитывают по формуле:

δ - доверительные границы относительной погрешности (δ = 0,19), отн. единицы;

k - количество измерений градуировочного раствора определенной концентрации при контроле стабильности градуировочной характеристики (k ≥ 3).

Периодичность построения градуировочной характеристики устанавливают по результатам ее стабильности, но не реже одного раза в год.

Контроль стабильности градуировочной характеристики может быть выполнен только для того диапазона концентраций, в котором реализуется данная методика анализа в конкретной лаборатории. В этом случае контроль стабильности ведется в трех точках диапазона измерений, реализуемого в лаборатории, соответствующих (7,5 ± 2,5), (50 ± 5), (95 ± 5) % этого диапазона измерений.

Если условие стабильности не выполняется только для одного образца, то выполняют повторное измерение этого образца с целью исключения результата, содержащего грубую ошибку.

Если градуировка не стабильна, выясняют причины нестабильности и повторяют контроль стабильности с использованием других образцов для градуировки, предусмотренных методикой. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики её устанавливают заново.

9.5. Отбор проб воздуха

Отбор проб следует проводить с учетом требований ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» (с изм. 1) и Р 2.2.2006-05 (прилож. 9, обязательное) «Общие методические требования к организации и проведению контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны», п. 2 «Контроль соответствия максимальным ПДК».

Воздух с объемным расходом 0,2 дм³/мин аспирируют через систему, состоящую из двух поглотительных приборов Зайцева, содержащих по 10 см³ поглотительного раствора.

Для измерения ¹/₂ ПДК_М диоксида азота следует отобрать 1 дм³ воздуха. Отобранные пробы анализируются в день отбора.

10. Выполнение измерений

Пробы из первого и второго поглотительных приборов в количестве 5 см³ переносят в пробирки и через 30 мин измеряют оптическую плотность растворов на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром при длине волны 540 нм в кювете с толщиной поглотительного слоя 10 мм по отношению к холостому раствору.

Количественное определение содержания диоксида азота (в мкг) в анализируемом объеме раствора пробы проводят по предварительно построенной градуировочной характеристике.

11. Вычисление результатов измерений

Массовую концентрацию диоксида азота в воздухе рабочей зоны (С, мг/м³) рассчитывают по формуле:

а₁ и а₂ - содержание диоксида азота в анализируемом объёме раствора, найденное по градуировочной характеристике в первом и втором поглотителях, мкг;

b - общий объём раствора пробы в каждом поглотительном приборе (10 см³), см³;

d - объём раствора пробы, используемый для анализа (в данном случае 5 см³), см³;

V₂₀ - объем воздуха, отобранный для анализа, и приведенный к стандартным условиям, дм³.

Приведение объема воздуха к стандартным условиям при температуре 293 К (20 °С) и атмосферном давлении 101,33 кПа (760 мм рт. ст.) проводят по формуле:

V₁ - объем воздуха, отобранный для анализа, дм³;

Р - барометрическое давление в месте отбора проб, (101,33 кПа = 760 мм рт. ст.);

t - температура воздуха в месте отбора пробы, °С.

12. Оформление результатов измерений

Результат измерений в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:

 - среднее арифметическое значение результатов и определений, мг/м³;

δ - доверительные границы относительной погрешности, % (табл. 1).

Числовое значение результатов измерений округляют до двух значащих цифр после запятой в диапазоне измерений (1 - 2) мг/м³ и до одной значащей цифры - в диапазоне более 2 мг/м³.

В случае, если концентрация диоксида азота в воздухе рабочей зоны ниже нижней (выше верхней) границы диапазона измерений, то производят следующую запись в журнале: «массовая концентрация диоксида азота в воздухе рабочей зоны менее 1,0 мг/м³ (более 20,0 мг/м³)».

Результаты измерений оформляют записью в журнале.

13. Контроль качества результатов измерений при
реализации методики в лаборатории

Контроль качества результатов измерений в лаборатории при реализации методики осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6. «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений», используя контроль стабильности среднеквадратического (стандартного) отклонения промежуточной прецизионности по 6.2.3. Проверку стабильности осуществляют с применением контрольных карт Шухарта.

Периодичность контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

Рекомендуется устанавливать контролируемый период так, чтобы количество результатов контрольных измерений было от 20 до 30.

При неудовлетворительных результатах контроля, например, при превышении предела действия или регулярном превышении предела предупреждения, выясняют причины этих отклонений, в том числе проводят смену реактивов, проверяют работу оператора.

14. Нормы затрат времени на анализ

Для проведения серии анализов из 6 проб требуется 2 часа.

Библиография

1. ГОСТ 24104-2001. Весы лабораторные. Общие технические требования.

2. ГОСТ 7328-82. Меры массы общего назначения и образцовые. Технические условия.

3. ГОСТ 27544-87. Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические условия.

4. ГОСТ 6359-75. Барографы метеорологические анероидные.

5. ГОСТ 1770-74. Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия.

6. ГОСТ Р 51945-2002. Аспираторы. Общие технические условия.

7. ГОСТ 8.568-97. Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения.

8. ГОСТ 14919-83. Электроплиты, электроплитки и жарочные электрошкафы бытовые. Общие технические условия.

9. ГОСТ 6709-72. Вода дистиллированная. Технические условия.

10. ГОСТ . Баня водяная.

11. ГОСТ 25336-82. Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры.

12. ГОСТ 29227-91. Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования.

13. ГОСТ 12.1.016-79. Система стандартов безопасности труда. Воздух рабочей зоны. Требования к методикам измерения концентраций вредных веществ.

14. ГОСТ 12.1.019-79. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования.

15. ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

16. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

17. ГОСТ 12.1.007-76. ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

18. ГОСТ 12.4.009-89. ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание.

19. ГОСТ Р 8.563-96 (с изм. 1, 2). ГСП. Методики выполнения измерений.

20. ГОСТ Р ИСО 5725-2002 (части 1 - 6). Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений.

21. ГН 2.2.5.1313-03. Химические факторы производственной среды. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Гигиенические нормативы.

22. Р 2.2.2006-05. Гигиена труда. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда.

23. ГОСТ 3399-76. Трубки медицинские резиновые. Технические условия.

24. ГОСТ 4168-79. Реактивы. Натрий азотнокислый. Технические условия.

25. ГОСТ 5821-78. Реактивы. Кислота сульфаниловая. Технические условия.

26. ГОСТ 61-75. Реактивы. Кислота уксусная. Технические условия.

27. ТУ 64-1-2850-80. Бани водяные лабораторные (2Т2.988.001ТУ).

28. ТУ 6-09-2544. N-(1-нафтил)-этилендиамин дигидрохлорид. Технические условия.

29. ТУ 3-3.1766-82. Колориметр фотоэлектрический. Технические условия.

30. МРТУ 42964-64. Зажим медицинский. Технические условия.

31. ТУ 25.1607.054-85. Психрометр аспирационный. Технические условия.

32. ТУ 25-11-1081-75. Поглотители. Технические условия.

33. ТУ 25-1819.0021. Секундомер. Технические условия.