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 определению
хлорамина ХБ в атмосферном воздухе
методом тонкослойной хроматографии

Настоящие методические указания устанавливают методику количественного химического анализа атмосферного воздуха методом тонкослойной хроматографии для определения в нем содержания хлорамина ХБ в диапазоне концентраций 0,012 - 0,20 мг/м³.

Cl-C6H4-SO2-N-NaCl · H2O

Мол. масса 266,07

Хлорамин ХБ - кристаллический порошок слегка желтоватого цвета со слабым запахом хлора. Растворим в воде, в спирте, очень мало растворим в эфире и хлороформе. В воздухе находится в виде аэрозоля и паров.

Обладает общетоксичным действием, относится к 3-му классу опасности. ПДКм.р. в атмосферном воздухе населенных мест - 0,03 мг/м³.

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей ±20,6 %, при доверительной вероятности 0,95.

2. Метод измерений

Измерения концентрации хлорамина ХБ выполняют методом тонкослойной хроматографии на пластинах «Силуфол» с проявлением хроматограмм раствором о-толидина и последующим денситометрированием окрашенных зон при длине волны - 515 нм.

Концентрирование из воздуха осуществляют на фильтр и гранулированный синтетический цеолит NaA. Десорбцию хлорамина ХБ проводят этиловым спиртом.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы - 0,5 мкг.

Определению не мешают: добезилат кальция, анестезин, сахар.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

3.1. Средства измерений

Спектрофотометр Спекорд М-40 с приставкой для измерения отражения с фотометрическим шаром
Барометр-анероид М-67	ТУ 2504-1797-75
Весы аналитические ВЛА-200	ГОСТ 24104-80Е
Денситометр БИАН-170
Колбы мерные, вместимостью 25 и 100 см3	ГОСТ 1770-74Е
Меры массы, 1-го кл.	ГОСТ 7328-82Е
Микрошприц МШ-10М	ГОСТ 8043-74
Пипетки вместимостью 1, 2, 5 и 10 см3	ГОСТ 20292-74
Стаканы химические вместимостью 25 см3	ГОСТ 19908-80
Термометр лабораторный шкальный ТЛ-2; пределы 0 - 55 °C, цена деления 1 °C	ГОСТ 215-73Е
Электроаспиратор ЭА-822, погрешность ±1 %, Госреестр № 5997-77	ТУ 25-11-1414-78

3.2. Вспомогательные устройства

Баня водяная	ТУ 61-1-2850-76
Вакуумный компрессор ВН-461 М	ТУ 26-06-459-69
Дистиллятор	ТУ 61-1-721-79
Камера хроматографическая стеклянная типа СП-4,0	ГОСТ 25336-82E
Пластины хроматографические «Силуфол УФ-254» (производство Чехия)
Поглотительный прибор Яворовской
Пульверизатор стеклянный	ГОСТ 10391-74
Фильтродержатель, изготовитель ВО «Изотоп»
Эксикатор
Электротепловентилятор «Ветерок»	ГОСТ 17083-71

3.3. Материалы

Фильтр АФА-ВП-10	ТУ 95-7181-76
Фильтр бумажный «синяя лента»	ТУ 6-09-1678-77

3.4. Реактивы

Вода дистиллированная	ГОСТ 6709-72
Калий марганцовокислый, х. ч.	ГОСТ 20490-75
Калий йодистый, х. ч.	ГОСТ 4232-74
Кислота уксусная ледяная, х. ч.	ГОСТ 61-65
Кислота соляная, х. ч.	ГОСТ 3118-77
Спирт метиловый, х. ч.	ГОСТ 6995-77
Спирт этиловый ректификат	ГОСТ 5963-67
о-Толидин, ч.	ТУ 6-09-07-1488-85
Хлорамин ХБ, технический
Хлороформ, х. ч.	ТУ 6-09-4263-76

4. Требования безопасности

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 работе с спектрофотометром следует соблюдать 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, с опытом работы в тонкослойной хроматографии.

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 %.

7. Подготовка к выполнению измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: приготовление растворов, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

7.1. Приготовление растворов

Исходный раствор хлорамина ХБ для градуировки (с = 100 мкг/см³). 10 мг хлорамина ХБ вносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, доводят объем до метки этиловым спиртом и тщательно перемешивают. Срок хранения раствора - 3 дня в холодильнике.

Марганцовокислый калий 1,5 % раствор. 1,5 г марганцовокислого калия помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доводят объем до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают до полного растворения соли.

Подвижная фаза. В мерную колбу вместимостью 50 см³ помещают 44 см³ хлороформа и 6,0 см³ метилового спирта, смесь тщательно перемешивают.

Проявляющий реактив. На дно эксикатора, вместимостью 1,5 дм³ помещают 50 см³ 1,5 % раствора марганцовокислого калия и 50 см³ 10 % раствора соляной кислоты. Содержимое осторожно перемешивают. Внутрь эксикатора помещают фарфоровую вкладку и закрывают пришлифованной крышкой. Смесь готовят за 60 мин до проведения анализа. Эксикатор должен находится в вытяжном шкафу!

Проявляющий раствор о-толидина. В мерную колбу вместимостью 500 см³ помещают 160 мг о-толидина, добавляют 30 см³ ледяной уксусной кислоты, доводят объем до метки дистиллированной водой и добавляют 1,0 г йодистого калия. Содержимое колбы тщательно перемешивают. Срок хранения раствора - 2 недели.

Кислота соляная 10 % раствор. 24,1 см³ концентрированной соляной кислоты вливают в мерную колбу вместимостью 100 см³ с небольшим количеством воды (40 - 50 см³), объем до метки доводят дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

7.2. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику, выражающую зависимость оптической плотности окраски пятна градуировочного раствора хлорамина ХБ от массы (мкг), устанавливают на 3-х сериях растворов для градуировки. Каждую серию, состоящую из 6-ти градуировочных растворов, готовят в мерных колбах вместимостью 100 см³. Для этого в каждую колбу вносят исходный раствор в соответствии с табл. 1, доводят объем до метки этиловым спиртом и тщательно перемешивают. Растворы используют свежеприготовленными.

Таблица 1

Растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентрации хлорамина ХБ

По 1,0 см³ градуировочного раствора переносят в грушевидную колбу, добавляют по 5,0 см³ этилового спирта, упаривают до 0,3 см³ под вакуумом при температуре 50 - 60 °C, а затем в вытяжном шкафу - досуха. Сухой остаток растворяют в 1,0 см³ этилового спирта.

На хроматографической пластине на расстоянии 15 мм от края намечают линию старта и наносят по 0,1 см³ каждого градуировочного раствора в виде отдельных пятен диаметром не более 10 мм на расстоянии 15 мм друг от друга. Пластину высушивают на воздухе в течение 3 мин и помещают в камеру для хроматографирования, насыщенную парами подвижной фазы. Время насыщения камеры парами - 30 мин, высота слоя подвижной фазы в камере 0,5 - 1,0 см. После того, как подвижная фаза пройдет по пластине 10 см, ее вынимают и подсушивают на воздухе в течение 3 мин. Затем в течение 10 сек пластину обрабатывают парами воды над кипящей водяной баней. Вносят в эксикатор с парами хлора на 15 минут и далее подсушивают теплым воздухом (электротепловентилятор) в течение 20 сек. Затем пластину орошают раствором о-толидина и высушивают с использованием электротепловентилятора. Хлорамин ХБ обнаруживается в виде темно-синего пятна с Rf ≈ 0,75 ± 0,02.

Оптическую плотность окраски пятен вещества измеряют на спектрофотометре Спекорд М-40 с приставкой для измерения отражения с фотометрическим шаром при длине волны 515 нм по отношению к фону. В качестве фона используется участок исследуемой пластины без вещества. Для каждой концентрации измеряют отражение (Т) в %. Оптическая плотность (Д) и отражение (Т) в % связаны между собой следующим образом:

Д = -lgT,

где Т выражено в %, тогда

 или Д = 2 - lgT

По средним результатам измерений 3-х серий растворов для градуировки устанавливают градуировочную характеристику, которую проверяют 1 раз в квартал.

7.3. Отбор проб

Отбор проб воздуха проводят согласно ГОСТу 17.2.3.01-86. Воздух со скоростью 6 дм³/мин аспирируют через последовательно соединенные фильтр АФА-ВП-10 и прибор Яворовской (с 2 г гранулированного синтетического цеолита NaA) в течение 20 мин. Срок хранения пробы - не более 1-х суток в холодильнике.

8. Выполнение измерений

После отбора пробы цеолит NaA из поглотительного прибора переносят в пробирку с притертой пробкой и заливают 8,0 см³ этилового спирта. Хлорамин ХБ извлекают при комнатной температуре в течение 30 мин, интенсивно встряхивая пробирку. Затем этиловый спирт из этой пробирки фильтруют через фильтр (синяя лента) в другую пробирку, в которую предварительно помещают фильтр АФА с пробой, и оставляют на 10 мин, периодически встряхивая для лучшего растворения вещества. Раствор переносят в грушевидную колбу и упаривают до 0,3 см³ под вакуумом при температуре 50 - 60 °C, а затем в вытяжном шкафу - досуха. Сухой остаток растворяют в 1,0 см³ этилового спирта.

0,1 см³ раствора наносят на пластину Силуфол. Рядом с пробой в качестве «свидетеля» наносят такое же количество стандартного раствора, содержащего 6,0 мкг хлорамина ХБ. Пластины обрабатывают так же, как и градуировочные растворы в п. 7.2. Измеряют отражение пятен вещества на спектрофотометре Спекорд М-40 при длине волны 515 нм. Затем вычисляют оптическую плотность (Д) и по градуировочной характеристике находят массу хлорамина в пробе.

9. Вычисление результатов измерений

Концентрацию хлорамина ХБ в атмосферном воздухе (мг/м³) вычисляют по формуле:

 где

m - масса хлорамина ХБ, найденная по градуировочной характеристике, мкг;

V₁ - объем экстракта, см³;

V₂ - объем анализируемой пробы, см³;

V₀ - объем пробы воздуха, приведенный к нормальным условиям, дм³,

 где

V_t - объем пробы воздуха, отобранный для анализа, дм³.

Р - атмосферное давление при отборе пробы воздуха, мм рт. ст.;

t - температура воздуха в местах отбора проб, °C;

Методические указания разработаны Н.И. Юрченко, В.Ф. Алещенко, Л.Н. Еременко (ВНЦ БАВ, г. Старая Купавна).