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
метилового и этилового спиртов в
атмосферном воздухе

Настоящие методические указания устанавливают газохроматографическую методику количественного химического анализа атмосферного воздуха для определения в нем содержания метилового и этилового спиртов в диапазоне концентраций 0,05 - 5,0 мг/м³.

CH4O	Мол. масса 32,04

Метиловый спирт (метанол) - прозрачная жидкость с характерным запахом, плотность - 0,791 г/см³, температура кипения - 64,7 °C, упругость пара - 95,7 мм рт. ст. (20 °C), растворяется в воде, эфире. В воздухе находится в виде паров.

Метиловый спирт является сильным ядом. ПДКм.р. для атмосферного воздуха населенных мест - 1,0 мг/м³, ПДКс.с. - 0,5 мг/м³.

C2H6O

Мол. масса 46,07

Этиловый спирт (этанол) - прозрачная жидкость с характерным запахом, плотность 0,789 г/см³, температура кипения - 78,3 °C, упругость пара - 44 мм рт. ст. (20 °C), растворяется в воде, эфире. В воздухе находится в виде паров.

Этиловый спирт обладает наркотическим действием. ПДК для атмосферного воздуха населенных мест - 5,0 мг/м³.

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей ±15 %, при доверительной вероятности - 0,95.

2. Метод измерений

Измерение концентрации метилового и этилового спиртов выполняют методом газоадсорбционной хроматографии с использованием пламенно-ионизационного детектора.

Концентрирование спиртов из воздуха осуществляют в дистиллированную воду.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы - 0,2 мг/дм³.

Определению не мешают: другие спирты, кислоты, карбонилсодержащие соединения, эфиры, фенолы, фурановые соединения.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

3.1. Средства измерений

Хроматограф ЛХМ-8МД, модель 5 или любой другой с пламенно-ионизационным детектором
Барометр-анероид М-67	ТУ 2504-1797-75
Весы аналитические ВЛА-200	ГОСТ 24104-80Е
Колбы мерные 4-100-2	ГОСТ 1770-74
Линейка измерительная	ГОСТ 17435-72
Лупа измерительная	ГОСТ 8309-75
Меры массы	ГОСТ 7328-82Е
Микрошприц МШ-10	ГОСТ 8043-75
Пипетки 7-1-1, 7-1-10, 7-1-5	ГОСТ 20292-74Е
Секундомер 2-го кл. точности	ГОСТ 5072-79
Термометр лабораторный шкальный ТЛ-2, цена деления 1 °С	ГОСТ 215-73Е
Цилиндр 4-50	ГОСТ 1770-74
Электроаспиратор модель 822	ТУ 64-1-862-72

3.2. Вспомогательные устройства

Хроматографическая колонка из стекла длиной 3 м и внутренним диаметром 3 мм
Вакуумный компрессор марки ВН-461М
Дистиллятор	ТУ 61-1-721-79
Поглотительные приборы «Шмель» ПВ-20, разработанные ВНИИ биологического приборостроения (рис. 1)
Редуктор водородный	ТУ 26-05-463-76
Редуктор кислородный	ТУ 26-05-235-70

3.3. Материалы

Азот сжатый	ГОСТ 9293-74
Воздух сжатый	ГОСТ 11882-73
Водород сжатый	ГОСТ 3022-80
Стекловата
Стеклянные заглушки

3.4. Реактивы

Ацетон, ч. д. а.	ГОСТ 2603-79
Вода дистиллированная	ГОСТ 6709-77
Полисорб-1, фракция 0,1 - 0,3 мм	ТУ 1011362-69
Спирт изобутиловый, х. ч.	ГОСТ 6016-77
Спирт метиловый, х. ч.	ГОСТ 6995-74
Спирт этиловый, х. ч.	ТУ 6-0951710-72
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 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, 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, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

7.1. Приготовление растворов

Градуировочные растворы № 1 метилового и этилового спиртов (с = 0,055 мг/см³). В колбу вместимостью 25 см³, заполненную на 1/3 объема дистиллированной водой, вносят 1,375 мг спирта, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Срок хранения в холодильнике в склянках с притертыми пробками - 2 месяца.

Градуировочный раствор № 2 изобутилового спирта (внутренний стандарт) (с = 0,105 мг/см³). В колбу вместимостью 25 см³, заполненную на 1/3 объема дистиллированной водой, вносят 2,63 мг изобутилового спирта, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Срок хранения в холодильнике - 2 месяца.

Поглотительный раствор. Свежеперегнанная вода.

7.2. Подготовка хроматографической колонки

Хроматографическую колонку перед заполнением насадками трижды промывают горячей водой, дистиллированной водой, ацетоном, хлороформом и высушивают в токе азота. Сухую колонку фиксируют тампоном из стекловаты с одного конца и заполняют насадкой под вакуумом, уплотняя легким постукиванием. Концы колонки закрывают стекловатой и, не подключая к детектору, кондиционируют в токе газа-носителя (азота) с расходом 20 - 30 см³/мин при температуре 180 °C в течение 20 - 30 ч. После охлаждения колонку подключают к детектору, записывают нулевую линию в рабочем режиме. При отсутствии дрейфа нулевой линии колонка готова к работе.

7.3. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают с использованием градуировочных коэффициентов на градуировочных растворах. К 1,0 см³ градуировочного раствора № добавляют 1,0 см³ градуировочного раствора № 2. 1,0 мм³ полученной смеси вводят в испаритель и анализируют в следующих условиях:

температура термостата колонок	100 - 120 °C
температура испарителя	150 °C
расход газа-носителя (азот)	25 - 30 см3/мин
расход водорода	30 см3/мин
расход воздуха	300 см3/мин
объем пробы	1 мм3

относительные времена удерживания:

метилового спирта	0,16
этилового спирта	0,27
изобутилового спирта	1,00

На хроматограмме рассчитывают площади пиков метилового и изобутилового спиртов и по средним результатам из 3-х определений устанавливают градуировочный коэффициент по формуле:

 где

m_м, m_ст - масса метилового и изобутилового спиртов в градуировочной смеси, мг/см³;

S_м, S_ст - площади пиков метилового и изобутилового спиртов, мм².

Аналогичным образом рассчитывают градуировочный коэффициент для этилового спирта.

7.4. Отбор проб

Отбор проб воздуха проводят согласно ГОСТу 17.2.3.01-86.

Воздух со скоростью 15 - 20 дм³/мин аспирируют через 2 последовательно соединенных поглотительных прибора, заполненных 10 см³ дистиллированной воды, в течение 20 мин. Срок хранения проб - 5 суток в холодильнике в склянках с притертыми пробками.

8. Выполнение измерений

Пробы из двух последовательно соединенных поглотительных приборов анализируют отдельно. 1,0 см³ пробы из каждого пробоотборника помещают в пробирку с притертой пробкой, добавляют 1,0 см³ градуировочного раствора № 2. На анализ в испаритель прибора вводят 1,0 мм³ смеси из каждой пробирки. На полученных хроматограммах рассчитывают площади пиков спиртов и определяют содержание метилового и этилового спирта (мг/см³) в пробе по формуле:

 где

S_м, S_ст - площади пиков метилового или этилового и изобутилового спиртов, мм²;

m_ст - масса изобутилового спирта в 1,0 см³ стандартного раствора, мг/см³;

f_м - градуировочный коэффициент для метилового или этилового спиртов.

За результат измерения принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений для первого и второго пробоотборника соответственно.

9. Вычисление результатов измерений

Концентрацию метанола или этанола в воздухе (мг/м³) рассчитывают по формуле:

 где

X_м1, X_м2 - содержание метилового или этилового спирта в первом и втором поглотительном приборе, соответственно, мг/см³;

V₁, V₂ - объем поглотительного раствора в первом и втором поглотительном приборе, соответственно, см³;

V₀ - объем воздуха, отобранный для анализа и приведенный к нормальным условиям, м³;

 где

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

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

V_t - объем пробы воздуха, м³.

Методические указания разработаны Е.Н. Коноваловой, В.Г. Костенко (НПО «Гидролизпром», ВНИИГИДРОЛИЗ, г. С.-Петербург).

Рис. 1. Поглотительный прибор «Шмель ПВ-20».