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 диэтиленгликоля в атмосферном воздухе

Настоящие методические указания устанавливают газохроматографическую методику количественного химического анализа атмосферного воздуха для определения в нем содержания диэтиленгликоля в диапазоне концентраций 0,4 - 4,0 мг/м³.

С4Н10О3

Мол. масса 106,12

Диэтиленгликоль (дигликоль: b,b’-диоксидиэтиловый эфир) бесцветная жидкость с характерным запахом гликоля, хорошо растворимая в воде, этаноле, ацетоне, эфире, диоксане, хлороформе и этиленгликоле. Температура кипения - 245 °C, плотность - 1,12 (при 20 °C). При обычной температуре находится в воздухе в виде паров. При высокотемпературных процессах образует аэрозоль конденсации.

Диэтиленгликоль обладает наркотическим действием. Ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) составляет 0,8 мг/м³.

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей +22,5 %, при доверительной вероятности 0,95.

2. Метод измерений

Измерения концентраций диэтиленгликоля выполняют методом газожидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием. Концентрирование паров и аэрозоля диэтиленгликоля из воздуха осуществляют с помощью комбинированной ловушки, состоящей из трубки с силикагелем и аэрозольного фильтра. Десорбцию проводят растворителем.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы - 0,04 мкг.

Определению не мешают другие гликоли и углеводороды С₆ - С₁₂.

Длительность анализа, включая отбор пробы, 60 мин.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

3.1. Средства измерений

Хроматограф газовый с пламенно-ионизационным детектором
Аспирационное устройство, модель 822	МРТУ 42-862-64
Барометр-анероид М-67	ТУ 2504-1797-75
Весы аналитические ВЛА-200	ГОСТ 24104-80Е
Линейка измерительная,	ГОСТ 427-75
Лупа измерительная	ГОСТ 8304-75
Меры массы, 1 кл.	ГОСТ 7328-82Е
Микрошприц МШ-10	ГОСТ 8043-75
Посуда мерная стеклянная (колбы, стаканы, пипетки),	ГОСТ 1770-74, 20292-74, 25336-82
Секундомер	ГОСТ 5072-79
Термометр лабораторный шкальный ТЛ-2	ГОСТ 215-73Е

3.2. Вспомогательные устройства

Аквадистиллятор	ТУ 61-1-721-79
Баня водяная	ТУ 64-1-2850-76
Вакуумный водоструйный насос	ГОСТ 10696-75
Муфельная печь
Пенициллиновый флакон ФО-20 АБ-1	ТУ 64-2-10-77
Редуктор водородный	ТУ 26-05-463-76
Редуктор кислородный	ТУ 26-05-235-70
Сорбционные стеклянные трубки длиной 80 мм и внутренним диаметром 4 мм
Сушильный шкаф	ТУ 64-1-1411-768
Фарфоровая чашка диаметром 12 см	ГОСТ 9147-73
Фильтродержатели	ТУ 95.72.05-77
Хроматографическая колонка из стекла или стали длиной 2 м и внутренним диаметром 3 мм
Эксикатор

3.3. Материалы

Азот сжатый	ГОСТ 9293-74
Водород сжатый	ГОСТ 3022-89
Воздух сжатый	ГОСТ 11882-73
Стекловата или стекловолокно
Стеклянные заглушки
Фильтр АФА-ВП-10	ГОСТ 12-026-76

3.4. Реактивы

Ацетон, х. ч.	ГОСТ 2603-79
Дистиллированная вода	ГОСТ 6709-77
Диэтиленгликоль
Кальция хлорид, ч. д. а.	ТУ 6-09-4578-81
Полиэтиленгликоль 20 М 10 % на хроматоне N-AW фракции 0,25 - 0,315 мм (хроматографическая насадка, производство Чехия)
Силикагель марки АСМ, фракция 0,25 - 0,50 мм
Этанол, х. ч.	ТУ 6-09-1710-77

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 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, с опытом 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 + 210) °C, атмосферном давлении 630 - 800 мм рт. ст. и влажности воздуха не более 80 %;

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

7. Подготовка к выполнению измерений

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 диэтиленгликоля для градуировки (с = 5 мг/см³). 500 мг диэтиленгликоля вносят в колбу вместимостью 100 см³, доводят объем до метки ацетоном и тщательно перемешивают. Срок хранения - 7 дней.

Рабочий раствор диэтиленгликоля для градуировки (с = 0,5 мг/см³). 5,0 см³ исходного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 50 см³, доводят объем до метки ацетоном и перемешивают. Срок хранения - 4 дня.

7.2. Подготовка хроматографической колонки и сорбционной трубки

Хроматографическую колонку и сорбционную трубку перед заполнением насадками промывают дистиллированной водой, ацетоном, спиртом и высушивают в токе азота. Заполнение хроматографической колонки насадкой проводят под вакуумом. Концы колонки закрывают стекловатой и, не подключая к детектору, кондиционируют в токе газа-носителя с расходом 100 см³/мин при температуре 200 °C в течение 5 ч. После охлаждения колонку подключают к детектору, записывают нулевую линию в рабочем режиме. При отсутствии дрейфа нулевой линии колонка готова к работе.

Перед заполнением сорбционной трубки силикагелем его промывают 3 раза раствором соляной кислоты (1:1), 5 - 6 раз дистиллированной водой, высушивают в сушильном шкафу при температуре 150 °C в течение 2 ч и при температуре 350 °C - в муфельной печи в течение 2,5 ч. После охлаждения силикагель помещают в трубку в количестве 1,5 г. Концы сорбционной трубки фиксируют стекловатой или стекловолокном, закрывают заглушками. Трубку хранят в закрытых склянках 16 дней.

7.3. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают методом абсолютной градуировки на градуировочных растворах диэтиленгликоля. Она выражает зависимость площади пика диэтиленгликоля на хроматограмме (мм²) от массы диэтиленгликоля (мкг) и строится по 5-ти сериям растворов для градуировки. Каждую серию, состоящую из 5-ти градуировочных растворов, готовят в мерных колбах вместимостью 25 см³. Для этого в каждую колбу вносят рабочий раствор для градуировки в соответствии с табл. 1, доводят объем ацетоном до метки и тщательно перемешивают.

Таблица 1

Растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентрации диэтиленгликоля

В испаритель прибора вводят по 2 мм³ каждого градуировочного раствора и анализируют в следующих условиях:

температура термостата колонок	155 °С
температура испарителя	300 °C
расход газа-носителя (азота)	30 см3/мин
расход водорода	30 см3/мин
расход воздуха	300 см3/мин
чувствительность электрометра	10-12 А
скорость движения диаграммной ленты	200 мм/ч
время удерживания	3 мин 20 сек

На хроматограмме рассчитывают площади пиков диэтиленгликоля и по средним значениям из 5-ти измерений устанавливают градуировочную характеристику. Проверку градуировочной характеристики проводят 1 раз в месяц и при смене партии реактивов.

7.4. Отбор проб

Отбор проб воздуха проводят согласно ГОСТу 17.2.3.01-86.

Воздух со скоростью 0,5 дм³/мин аспирируют через последовательно соединенные фильтр АФА-ВП-10 и стеклянную сорбционную трубку, в течение 20 мин. После окончания отбора пробы концы трубки с концов фиксируют заглушками. Срок хранения отобранных проб - 7 дней.

8. Выполнение измерений

После отбора пробы воздуха силикагель из сорбционной трубки высыпают в пенициллиновый пузырек с пробкой, содержащий 1,0 см³ ацетона, и оставляют его на 30 мин при периодическом встряхивании содержимого пузырька. Точно так же в другом пузырьке одновременно с силикагелем обрабатывают фильтр АФА-ВП-10. Полученные экстракты объединяют, переносят в мерную пробирку и выпаривают на водяной бане до объема примерно 0,2 см³. Измеряют полученный объем и 2,0 мм³ раствора вводят микрошприцем в испаритель хроматографа, анализируя раствор в условиях согласно п. 7.3. Эффективность экстракции примесей диэтиленгликоля с фильтра и силикагеля составляет 90 %. На хроматограмме рассчитывают площадь пика диэтиленгликоля и по градуировочной характеристике определяют его массу в пробе.

9. Вычисление результатов измерений

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

 где

m - масса вещества в пробе, найденная по градуировочной характеристике, мкг;

V₁ - общий объем раствора, мм³,

V₂ - объем пробы, взятый для анализа, мм³;

V₀ - объем воздуха, отобранный для анализа, приведенный к нормальным условиям, дм³;

 где

V_t - объем пробы воздуха, дм³;

Р - атмосферное давление в месте отбора пробы, мм рт. ст.;

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

Методические указания разработаны А.Г. Малышевой (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, г. Москва), Г.В. Муравьевой (НИИ медицины труда РАМН), Ю.С. Друговым (Аналитический центр геологического института РАН).