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», 17.0.02-79 «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
2-аллилоксиэтилового спирта в атмосферном воздухе

Настоящие методические указания устанавливают газохроматографическую методику количественного химического анализа атмосферного воздуха для определения в нем содержания 2-аллилоксиэтилового спирта в диапазоне концентраций 0,01 - 5,0 мг/м³.

С₅Н₁₀О₂                                                                              Мол. масса 102,1

2-аллилоксиэтиловый спирт - бесцветная жидкость, температура кипения - 160 °С, хорошо растворим в воде, ацетоне, спиртах и других органических растворителях. В воздухе находится в виде паров.

2-аллилоксиэтиловый спирт относится к 2-му классу опасности. ПДКм.р. для атмосферного воздуха населенных мест - 0,07 мг/м³, ПДКс.с. - 0,01 мг/м³.

Настоящие методические указания не могут быть полностью или частично воспроизведены, тиражированы и распространены без разрешения Департамента Госсанэпиднадзора Минздрава России.

1. Погрешность измерений

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

2. Метод измерений

Измерение концентрации 2-аллилоксиэтилового спирта выполняют методом газожидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием. Концентрирование 2-аллилоксиэтилового спирта из воздуха осуществляют на твердый сорбент с последующей термодесорбцией в испарителе прибора.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы 0,02 мкг.

Определению не мешают ароматические углеводороды, алифатические спирты.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

3.1. Средства измерений

3.2. Вспомогательные устройства

3.3. Материалы

3.4. Реактивы

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 ± 10) °С, 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, подготовка измерительной аппаратуры, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

7.1. Приготовление растворов

Исходный раствор 2-аллилоксиэтилового спирта для градуировки (ρ = 10 мг/мл). 250 мг спирта вносят в колбу вместимостью 25 см³, доводят до метки ацетоном и тщательно перемешивают. Срок хранения в холодильнике - не более 1 месяца.

Рабочие градуировочные растворы спирта готовят из исходного раствора разбавлением ацетоном. В мерные колбы вместимостью 25 см³ пипеткой на 5,0 см³ вносят 2,5 см³; пипеткой 2,0 см³ вносят 2,0 - 1,25 - 0,5 см³; пипеткой на 1,0 см³ вносят 0,4 - 0,25 см³ исходного раствора. Доводят объем в колбах до метки ацетоном и перемешивают. Концентрация спирта в растворах соответствует 1,0 - 0,8 - 0,5 - 0,2 - 0,16 - 0,1 мг/см³.

7.2. Подготовка хроматографической колонки и сорбционной трубки

Хроматографическую колонку и сорбционную трубку перед заполнением насадками промывают дистиллированной водой, ацетоном, гексаном и высушивают в токе азота. Заполнение хроматографической колонки насадкой проводят под вакуумом. Заполненную колонку подключают к испарителю хроматографа и кондиционируют в токе газа-носителя (азота) с расходом 30 см³/мин в течение 12 ч при постоянном повышении температуры до 180 °С. После охлаждения колонку подключают к детектору, записывают нулевую линию в рабочем режиме. При отсутствии дрейфа нулевой линии колонка готова к работе.

При отсутствии готового сорбента для хроматографической колонки его готовят самостоятельно. В круглодонную колбу помещают 20 - 30 г хромосорба-101 и добавляют силиконовую жидкость OV-17 в виде раствора в ацетоне. Количество ацетона должно быть таким, чтобы весь адсорбент был покрыт раствором с небольшим избытком. Смесь осторожно нагревают на водяной бане при непрерывном помешивании до полного удаления растворителя и сыпучего состояния насадки. Работу проводят в вытяжном шкафу.

Аналогичным способом готовят насадку для хроматографической колонки, состоящей из хромосорба W-HP с неподвижной жидкой фазой ПЭГ-1540 в количестве 15 % от веса носителя, и насадку для сорбционной трубки.

Сорбционную трубку заполняют насадкой слоем 1 см, фиксируют концы стекловатой и кондиционируют в испарителе прибора в течение 4 ч при температуре 200 °С и скорости потока азота 30 см³/мин.

7.3. Подготовка измерительной аппаратуры

В испаритель хроматографа устанавливают фторопластовую втулку для фиксации сорбционной трубки (см. рис.). На линию газа-носителя перед испарителем устанавливают запорный кран (или дроссель) и прикрепляют его к боковой стенке блока термостата колонок.

7.4. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают методом абсолютной градуировки на стандартных растворах 2-аллилоксиэтилового спирта. Она выражает зависимость высоты пика (мм) от массы спирта (мкг) и строится по 5-ти сериям рабочих растворов для градуировки. В испаритель прибора вводят 2 мм³ каждого рабочего раствора и анализируют в следующих условиях:

температура термостата колонок                                                         140 °С

температура детектора                                                                          180 °С

температура испарителя                                                                        200 °С

расход газа-носителя (азот)                                                                   30 см³/мин

расход водорода                                                                                     30 см³/мин

расход воздуха                                                                                        300 - 350 см³/мин

чувствительность шкалы электрометра                                              8 ∙ 10^-12 А

скорость движения диаграммной ленты                                             240 мм/ч

время удерживания спирта                                                                   14 мин

время удерживания ацетона                                                                 2 мин

На хроматограмме рассчитывают высоту пика 2-аллилокси-этилового спирта и по средним значениям из 5-ти измерений устанавливают градуировочную характеристику.

Массу спирта в рабочем растворе для градуировки рассчитывают по формуле:

m = C ∙ V ∙ 10^-3 , где

m - масса спирта, в градуировочном растворе, мг;

С - концентрация соответствующего рабочего раствора для градуировки, мг/см³;

V - объем раствора, используемый для анализа, мм³.

Проверку градуировочной характеристики проводят 1 раз в месяц и при смене партии реактивов.

7.5. Отбор проб

Отбор проб воздуха проводят согласно ГОСТу 17.2.3.01-86. Воздух со скоростью 0,5 дм³ /мин аспирируют через сорбционную трубку, в течение 20 мин. После окончания отбора сорбционные трубки с концов фиксируют заглушками. Срок хранения проб - не более 5-ти суток в сухом месте при температуре не выше 30 °С.

8. Выполнение измерений

После выхода прибора на рабочий режим (контролируется по дрейфу нулевой линии и уровню флуктуационных шумов) на входе в испаритель перекрывают поток газа-носителя. Через 20 - 30 сек снимают с испарителя гайку с прокладкой, вводят в него сорбционную трубку с пробой до упора и быстро закрывают испаритель гайкой с прокладкой. Открывают поток газа-носителя и записывают хроматограмму пробы. Нулевая линия стабилизируется через 1 - 1,5 мин. По окончании записи хроматограммы вновь перекрывают поток, выдержав промежуток, открывают испаритель, извлекают сорбционную трубку и вводят новую пробу. Быстро закрывают испаритель и записывают хроматограмму. Эффективность десорбции составляет 100 %. Перекрывание потока газа-носителя и выдерживание интервала проводят с целью предупреждения резкого падения давления на колонке, приводящего к нарушению плотности набивки колонки, что снижает ее эффективность.

На хроматограмме рассчитывают высоту пика спирта и по градуировочной характеристике определяют его массу в пробе.

9. Вычисление результатов измерений

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

 где

m - масса спирта в пробе, найденная по градуировочному графику, мг;

V₀ - объем отобранного воздуха, приведенный к нормальным условиям, м³;

 где

V_t - объем пробы воздуха, отобранный для анализа, м³;

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

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

Методические указания разработаны М.И. Афанасьевым, Ю.А. Буйволовым, Н.К. Вулых. (Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАМН, г. Москва).

Рис. 1. Поглотительный патрон с деталями испарителя газового хроматографа.

1 - втулка (фторопласт), 2 - трубка (нержавеющая сталь или стекло), 3 - хроматографическая колонка, 4, 7 - гайка, 5 - тампон (стекловолокно), 6 - испаритель газового хроматографа, 8 - прокладка (силиконовая резина).