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 метилаля в атмосферном воздухе

Настоящие методические указания устанавливают газохроматографическую методику количественного химического анализа атмосферного воздуха для определения в нем содержания метилаля в диапазоне концентраций 0,04 - 1,7 мг/м³.

С3Н8О2

Мол. масса 76,1

Метилаль (диметилформаль) - бесцветная жидкость со слабым запахом. Температура кипения - 42 °C, температура плавления - 105 °C, летучесть - 1210 г/м³, плотность - 0,86 г/см³ при 20 °C. Растворяется в этиловом спирте, эфире, ацетоне, гексане. Растворимость в воде - 0,35 г/см³. В воздухе находится в виде паров.

Метилаль обладает раздражающим действием. ПДК для атмосферного воздуха населенных мест - 0,05 мг/м³.

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей ±18 %, при доверительной вероятности 0,95.

2. Метод измерений

Измерения концентрации метилаля выполняют методом газоадсорбционной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием. Концентрирование из воздуха осуществляют на твердый сорбент. Десорбцию метилаля с сорбента проводят дистиллированной водой.

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

Определению не мешают: этиловый и метиловый спирты, формальдегид, фенол, триметиламин, диметиламин, бензол, толуол, ксилолы.

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
Барометр-анероид М-67	ТУ 2504-1797-75
Весы аналитические лабораторные ВЛА-200	ГОСТ 24104-80Е
Линейка измерительная	ГОСТ 17435-72
Лупа измерительная	ГОСТ 8309-75
Меры массы	ГОСТ 7328-82Е
Микрошприц МШ-10М	ГОСТ 8043-74
Посуда стеклянная лабораторная	ГОСТ 1770-74Е, 20292-74Е
Секундомер СДС пр-1-2-000	ГОСТ 5072-79
Термометр лабораторный шкальный ТЛ-2; пределы 0 - 100 °С, цена деления 1 °C	ГОСТ 215-73Е
Электроаспиратор ЭА-1, погрешность ±10 %	ТУ 25-11-1414-78

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
Редуктор водородный	ТУ 26-05-463-76
Редуктор кислородный	ТУ 26-05-235-70
Сорбционные трубки из стекла длиной 7 см и внутренним диаметром 4 мм

3.3. Материалы

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

3.4. Реактивы

Ацетон, ч.д.а.	ГОСТ 2603-79
Вода дистиллированная	ГОСТ 4517-75
Метилаль, ч.	ТУ 6-09-4027-85
Полисорб-1, фракция 0,25 - 0,50 мм (насадка для хроматографической колонки и сорбционной трубки)	ТУ 6-09-36-02-74
Хлороформ, х. ч.	ТУ 06-09-4263-73

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 и сорбционной трубки, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

7.1. Приготовление растворов

Исходный раствор метилаля для градуировки (с = 25 мг/см³). 625 мг метилаля вносят в колбу вместимостью 25 см³, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Срок хранения - 1 месяц.

Рабочий раствор метилаля для градуировки (с = 0,25 мг/см³). 1 см³ исходного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доводят объем до метки дистиллированной водой и перемешивают. Срок хранения - 1 месяц.

7.2. Подготовка хроматографической колонки и сорбционной трубки

Хроматографическую колонку и сорбционную трубку перед заполнением насадками промывают горячей водой, дистиллированной водой, ацетоном, хлороформом 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 (азота) с расходом 40 см³/мин при температуре 180 °C в течение 24 ч. После охлаждения колонку подключают к детектору, записывают нулевую линию в рабочем режиме. При отсутствии дрейфа нулевой линии колонка готова к работе.

Сорбционную трубку заполняют 0,5 г Полисорб-1. Сорбент в трубке фиксируют с двух сторон стекловатой толщиной слоя не более 0,5 см и закрывают заглушками. Трубку хранят в закрытой емкости не более 1 месяца.

7.3. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают методом абсолютной градуировки на градуировочных растворах метилаля. Для этого готовят 5 серий растворов для градуировки, каждая из которых состоит из 6-ти растворов. В мерные колбы вместимостью 50 см³ вносят рабочий раствор для градуировки в соответствие с табл. 1 и доводят объем до метки водой. Растворы тщательно перемешивают.

Таблица 1

Растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентрации метилаля

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

температура термостата колонок	10 °С
температура испарителя	150 °C
расход газа-носителя (азот)	40 см3/мин
расход водорода	40 см3/мин
расход воздуха	400 см3/мин
шкала измерителя тока	10´10-12 А
скорость движения диаграммной ленты	0,3 см/мин
время удерживания метилаля	9 мин 40 сек

На полученной хроматограмме рассчитывают площади пиков метилаля и по средним значениям из 5-ти серий строят градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пика (мм²) от массы метилаля (мкг). 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 2 дм³/мин аспирируют через сорбционную трубку в течение 25 мин. После окончания отбора пробы сорбционные трубки с концов фиксируют стеклянными заглушками и отправляют пробу на анализ. Срок хранения проб - не более 8 ч.

8. Выполнение измерений

После отбора сорбент с пробой вместе с кусочками стекловаты переносят из сорбционной трубки в пробирку с притертой пробкой, добавляют 1 см³ дистиллированной воды и в течение 3 мин при легком перемешивании десорбируют метилаль (десорбция 95 %). 2 мм³ экстракта вводят в испаритель прибора на анализ в условиях, указанных в п. 7.3. Одновременно готовят «нулевую» пробу, аналогичным образом обрабатывая неэкспонированную трубку.

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

9. Вычисление результатов измерений

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

 где

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

V₁ - общий объем пробы, мм³;

V₂ - объем пробы, взятый на анализ, мм³;

V₀ - объем отобранного воздуха, приведенный к нормальным условиям, дм³;

 где

V_t - объем воздуха, отобранный для анализа, дм³;

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

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

Методические указания разработаны Н.П. Зиновьевой, Л.С. Канунниковой (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды, г. Москва).