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
псевдокумола в атмосферном воздухе

Настоящие методические указания устанавливают газохроматографическую методику количественного химического анализа атмосферного воздуха для определения в нем содержания псевдокумола в диапазоне концентраций 0,005 - 0,05 мг/м³.

С9Н12

Мол. масса 120,19

Псевдокумол (1,2,4-триметилбензол) - желтоватая жидкость с характерным запахом. Температура кипения - 167 - 170 °С, плотность - 0,874 - 0,880 г/см³, летучесть при 20 °С - 9,35 мг/дм³. Растворимость в воде - менее 0,01 %. Растворяется в спирте, ацетоне, эфире, хлороформе. В воздухе находится в виде паров.

Псевдокумол обладает слабым наркотическим действием. Класс опасности - 2, ПДКм.р. для, атмосферного воздуха населенных мест - 0,04 мг/м³; ПДКс.с. - 0,015 мг/м³.

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей ±25 %, при доверительной вероятности 0,95.

2. Метод измерений

Измерения концентрации псевдокумола выполняют методом газожидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием. Концентрирование осуществляют на твердый сорбент. Термодесорбцию вещества проводят в испарителе хроматографа.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы - 0,005 мкг.

Определению не мешают: насыщенные и ароматические углеводороды C₁ - C₈, летучие производные аммиака, уксусная кислота (рис. 1).

3. Средства измерения, 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
Барометр-анероид М-67	ТУ 2504-1797-75
Весы аналитические ВЛА-200	ГОСТ 24104-80Е
Линейка измерительная	ГОСТ 17435-72
Лупа измерительная	ГОСТ 8309-75
Меры массы	ГОСТ 7328-82Е
Посуда стеклянная лабораторная	ГОСТ 1770-74Е, 20292-74Е
Секундомер	ГОСТ 5072-79
Термометр лабораторный шкальный ТЛ-2; пределы 0 - 55 °C, цена деления 1 °C	ГОСТ 215-73Е
Шприц медицинский со стеклянным поршнем, объемом 2 см3	ТУ 64-1-378-83
Шприц медицинский стеклянный объемом 100 см3	ТУ 64-1-1279-80
Электроаспиратор, модель 822	ТУ 64-1-862-82

3.2. Вспомогательные устройства

Хроматографическая колонка стальная длиной 3 м и внутренним диаметром 3 мм
Баня песчаная
Бутыли стеклянные вместимостью 10 и 20 дм3
Дистиллятор	ТУ 61-1-721-79
Концентрирующие колонки из нержавеющей стали длиной 13,5 см и диаметрами: внутренним 3 мм и внешним 4 мм
Кран четырехходовой металлический для подвода газа-носителя
Насос вакуумный с остаточным давлением не более 10 мм рт. ст.
Пробки к бутылям резиновые, изолированные алюминиевой фольгой, приспособленные для ввода и отбора газов шприцами
Редуктор водородный	ТУ 26-05-463-76
Редуктор кислородный	ТУ 26-05-235-70
Сосуд для охлаждения термоизолированный, высотой не менее 20 см
Термостат суховоздушный, тип ТС-80М	ТУ 64-11382-72
Чашка фарфоровая емкостью 250 см3 со шпателем	ГОСТ 9147-80
Шкаф сушильный	ТУ 64-1-2498-75
Эксикатор

3.3. Материалы

Азот сжатый	ГОСТ 9293-74
Водород сжатый	ГОСТ 3022-89
Воздух сжатый	ГОСТ 11882-73
Стекловата или стекловолокно
Стеклянные заглушки
Фольга алюминиевая

3.4. Реактивы

Ацетон, для хроматографии	ТУ 6-09-1707-77
Гексан, ч.	ТУ 6-09-3375-78
Дистиллированная вода	ГОСТ 6709-79
3,3',3"-нитрилотрипропионитрил - неподвижная жидкая фаза для хроматографии	ТУ 6-09-3391-78
Псевдокумол, ч., перегнанный	ТУ 6-09-2440-77
Силикагель
Углекислота твердая или охлаждающая смесь 33 г хлорида натрия и 100 г снега (температура охлаждения - 21 °С)	ГОСТ 8050-76
Хроматон N-AW, фракция 0,25 - 0,315 мм, носитель для неподвижной фазы

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) °C и 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.

7. Подготовка к выполнению измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовка хроматографической и концентрирующих колонок, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

7.1. Подготовка хроматографической и концентрирующей колонок

В фарфоровую чашку помещают 10 г хроматона N-AW и заливают его приготовленным в стакане раствором 1 г 3,3',3"-нитрилотрипропионитрила в 150 см³ ацетона. На слабо нагретой песчаной бане испаряют растворитель при постоянном перемешивании до состояния сыпучего порошка. Окончательное высушивание проводят в сушильном шкафу при 60 - 70 °C в течение 1 ч. Хроматографическую колонку перед заполнением насадками промывают дистиллированной водой, ацетоном, гексаном и высушивают в токе инертного газа. Заполнение хроматографической колонки насадкой проводят под вакуумом. Концы колонки закрывают стекловатой и, не подключая к детектору, кондиционируют в токе газа-носителя (азота) с расходом 30 см³/мин при программировании температуры от 50 до 100 °C со скоростью 1 град/мин не менее 4-х часов. После охлаждения колонку подключают к детектору, записывают нулевую линию в рабочем режиме. При отсутствии дрейфа нулевой линии колонка готова к работе.

Концентрирующие колонки заполняют приготовленной насадкой, фиксируют с двух сторон стекловатой, помещают в испаритель и кондиционируют в условиях анализа проб в течение 1 ч. Чистые концентрирующие колонки герметизируют заглушками и хранят в эксикаторе над силикагелем.

7.3. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пика (мм²) от массы псевдокумола (мкг), строят по 3-м сериям паровоздушных смесей. Каждую серию готовят следующим образом:

Исходная паровоздушная градуировочная смесь (с = 1 мг/дм³). В стеклянную бутыль вместимостью 20 дм³ вводят 20 мг псевдокумола и помещают в суховоздушный термостат, нагретый до 60 °C на 30 мин.

Рабочая паровоздушная градуировочная смесь (с = 25 мкг/дм³). 250 см³ исходной градуировочной смеси с помощью шприца объемом 100 см³ переносят в стеклянную бутыль вместимостью 10 дм³, которую затем также выдерживают в суховоздушном термостате 30 мин при 40 - 50 °C.

Шприцем объемом 2 см³ последовательно отбирают объемы рабочей градуировочной смеси согласно табл. 1 и добавляют к каждой порции воздух до 2 см³.

Таблица 1

Паровоздушные смеси для установления градуировочной характеристики при определении концентрации псевдокумола

2 см³ каждой градуировочной смеси анализируют в следующих условиях;

температура термостата колонок	95 °C
температура испарителя	100 °C
температура детектора	130 °C
расход газа-носителя (азот)	30 см3/мин
расход водорода	30 см3/мин
расход воздуха	300 см3/мин
скорость движения диаграммной ленты	600 мм/ч
время удерживания псевдокумола	8 мин 20 сек

На полученной хроматограмме рассчитывают площади пика псевдокумола и по средним результатам из 3-х серий строят градуировочную характеристику. 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.

Концентрирующую колонку выдерживают 10 минут в сосуде с твердой углекислотой или другой охлаждающей смесью, затем через нее аспирируют воздух со скоростью 100 см³/мин в течение 10 мин. После окончания отбора концы колонки закрывают заглушками. Срок хранения проб - не более суток.

8. Выполнение измерений

После выхода прибора на рабочий режим концентрирующую колонку с отобранной пробой помещают в испаритель (рис. 2) и выдерживают 3 мин при положении крана 1. Затем кран переключают в положение 2, десорбированные пары псевдокумола вводят потоком газа-носителя в хроматографическую колонку.

На полученной хроматограмме рассчитывают площадь пика и по градуировочной характеристике определяют массу псевдокумола в пробе.

9. Вычисление результатов измерений

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

 где

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

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: А.X. Исянгилъдиновой, М.Н. Фатиховым, И.Г. Кулагиной (ЦНИИ лаборатория Башгосмединститута, г. Уфа).

Рис. 1. Хроматограмма искусственной смеси паров ароматических углеводородов.

1 - бензол, 2 - толуол, 3 - этилбензол, 4 - м- и п-ксилолы, 5 - о-ксилол, 6 - мезитилен, 7 - псевдокумол.

Рис. 2. Схема устройства для ввода пробы в хроматограф.

1 - четырехходовый кран, 2 - испаритель, 3 - десорбер (камера испарителя), 4 - хроматографическая колонка, 5 - концентрирующая колонка.