Утверждаю
Заместитель
Главного
государственного
санитарного врача
СССР
А.И.ЗАИЧЕНКО
12 декабря 1988 г.
N 4877-88
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ФОТОМЕТРИЧЕСКОМУ ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ ТОЛУОЛА
В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ
Аннотация
Методические
указания по измерению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны
предназначены для работников санитарно-эпидемиологических станций и санитарных
лабораторий промышленных предприятий при осуществлении контроля за содержанием
вредных веществ в воздухе рабочей зоны, а также научно-исследовательских
институтов системы здравоохранения России и других заинтересованных министерств
и ведомств.
Методические
указания разработаны и утверждены с целью обеспечения контроля соответствия
фактических концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны к их предельно
допустимым концентрациям (ПДК) - санитарно-гигиеническим нормативам,
утверждаемым Министерством здравоохранения СССР, оценки эффективности
внедренных санитарно-гигиенических мероприятий, установления необходимости
использования средств индивидуальной защиты органов дыхания, оценки влияния
вредных веществ на состояние здоровья работающих.
Методические
указания подготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88
"ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей
зоны" и ГОСТ 12.1.016-79 "ССБТ. Воздух рабочей зоны. Требования к
методикам измерения концентраций вредных веществ", одобрены Проблемной
комиссией "Научные основы гигиены труда и профессиональной
патологии", являются обязательными при осуществлении вышеуказанного
контроля.
С Н
СН М.м.
92,14.
6 5 3
Толуол - бесцветная
жидкость. Плотность паров - 22,5 мм рт. ст. (20 °С). Растворим в органических
растворителях. В воде мало растворим. В воздухе может
находиться в виде паров.
При высоких
концентрациях пары толуола действуют на организм наркотически, на нервную
систему действуют сильнее бензола. Действие на кровь и кроветворные органы
выражено слабее, чем у бензола.
ПДК толуола в
воздухе 50 мг/куб. м.
Характеристика
метода
Метод основан на
нитровании толуола, образовании окрашенного соединения при действии на
полученный тринитротолуол слабощелочного буферного раствора в присутствии
ацетона, последующем устранении влияния ряда мешающих веществ подкислением
уксусной кислотой и фотометрическом измерении продукта реакции при 500 нм.
Отбор проб проводят
с концентрированием в нитрационную смесь.
Нижний предел
измерения содержания толуола - 1 мкг в анализируемом объеме пробы.
Нижний предел
измерения толуола в воздухе - 4 мг/куб. м (при отборе 1 л воздуха).
Диапазон измеряемых
концентраций от 4 до 300 мг/куб. м.
Измерению
не мешают: стирол, ксилол, бензол, ацетон, бутанол, бутилацетат,
этилацетат (до 20 мкг).
Измерению мешают:
этилбензол, нафталин, изопропилбензол.
Суммарная
погрешность измерения не превышает 25%.
Время выполнения
измерения, включая отбор проб, 1 час 10 мин.
Приборы,
аппаратура, посуда
Фотоэлектроколориметр.
Аспирационное
устройство.
Водяная баня, ТУ
64-1-2850-76.
Сосуды
поглотительные с пористой пластинкой с размерами пор 100 - 160 мкм (рис. 1 - не
приводится).
Колбы мерные, ГОСТ
1770-74, вместимостью 25, 50 и 100 мл.
Колбы конические,
ГОСТ 10394-72, вместимостью 50 и 100 мл.
Воронки химические,
ГОСТ 8613-75.
Пробирки
химические, ГОСТ 10515-75.
Пробирки
колориметрические высотой 120 мм, внутренним диаметром 15 мм с меткой 10 мл.
Пипетки мерные,
ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 2, 5, 25 и 10 мл.
Воронки
делительные, ГОСТ 8613-75, вместимостью 50 мл.
Цилиндры мерные, ГОСТ
1770-74, вместимостью 25 и 100 мл.
Склянки с
притертыми пробками, вместимостью 30-50 мл.
Реактивы,
растворы, материалы
Толуол, ГОСТ
5789-78, ч.д.а.
Серная кислота,
ГОСТ 4204-77, ч.д.а., плотностью 1,830 - 1,935.
Калий азотнокислый,
ГОСТ 4217-77, ч.д.а.
Нитрационная смесь: 10 г калия азотнокислого растворяют в 100 мл серной кислоты.
Ацетон, ГОСТ
2603-79, ч.д.а., содержащий не более 1% воды.
Примечание:
а) Если толуол и
ацетон слегка окрашены, их обесцвечивают перегонкой или настаиванием на
активируемом угле в течение суток. На 1 литр растворителя берут 20 - 30 г
измельченного угля.
б) Ацетон,
обладающий кислотностью, нейтрализуют, прибавляя по каплям крепкий раствор
аммиака, пока влажная красная лакмусовая бумажка в парах ацетона не станет
синей.
Натрий углекислый,
ГОСТ 83-79, ч.д.а., 2-процентный раствор,
подкрашенный фенолфталеином до розового цвета.
Натрия гидроокись,
ГОСТ 4328-77, ч.д.а., 0,1 н раствор.
Натрий тетраборнокислый, ГОСТ 4199-76, ч.д.а.,
0,1 н раствор.
Проявляющий
реактив. 10 мл 0,1 н раствора натрия тетраборнокислого
и 10 мл 0,1 н раствора натра едкого вносят в мерную колбу на 50 мл, доводят до
метки водой и перемешивают. Реактив годен 1 месяц.
Уксусная кислота,
ГОСТ 61-75, ледяная и разбавленная водой в соотношении 1:1.
Стандартный раствор
N 1, содержащий 50 мкг толуола в виде нитропроизводных в 1 мл толуола-экстрагента.
В мерную колбу с
притертой пробкой вместимостью 25 мл вносят 10 - 15 мл нитрационной
смеси и взвешивают на аналитических весах. Далее пипеткой в колбу вносят 0,05 -
0,06 мл толуола, и колбу взвешивают повторно. Разность взвешиваний составляет
массу толуола. Раствор в колбе дополняют до метки нитрационной
смесью и тщательно перемешивают. Рассчитывают содержание толуола в 1 мл
раствора.
3 - 5 мл этого
раствора переносят в пробирку и помещают на 30 минут в кипящую баню для
нитрования толуола, после чего пробирку помещают в сосуд с водой комнатной
температуры. По охлаждении 2 мл раствора переносят в
колбу, содержащую 10 - 15 мл воды, смешивают и сливают в делительную воронку.
Колбу ополаскивают 3 - 5 мл воды, а затем 5 мл толуола. Вводят в воронку толуол
из расчета 1 мл толуола на 50 мкг толуола, находящегося в виде нитросоединений, учитывая 5 мл толуола, использованного для
ополаскивания колбы, и интенсивно встряхивают 2 - 3 минуты для экстрагирования
тринитротолуола. Дают расслоиться и водный слой удаляют. Экстракт промывают 5 -
10 мл 2-процентного раствора натрия углекислого, 2 - 3 раза встряхивают
воронку. Если водный слой обесцветится, то его удаляют и промывку повторяют.
После расслоения
удаляют водный раствор, а экстракт переносят в склянку и закрывают корковой
пробкой. Экстракт содержит 50 мкг толуола в виде нитропроизводных в 1 мл
толуол-экстрагента. Для длительного хранения
экстракта его осветляют, выдерживая в склянке 24 часа. После осветления
прозрачный экстракт переносят в другую чистую, сухую склянку.
Стандартный раствор
N 2, содержащий 5 мкг нитропроизводных толуола в 1 мл, готовят разбавлением
стандартного раствора N 1 толуолом в 10 раз.
При хранении в
темноте экстракты годны несколько месяцев.
Отбор пробы
воздуха
Воздух с объемным
расходом 0,5 л/мин. аспирируют через поглотительный
сосуд с пористой пластинкой, содержащий 5 мл нитрационной
смеси (б). Для измерения 1/2 ПДК следует отобрать 1 л воздуха. После отбора
пробу тщательно перемешивают и доставляют для анализа в поглотительном сосуде
или в другой стеклянной емкости. Срок хранения отобранных проб 5 суток.
Подготовка
к измерению
Градуировочные растворы готовят согласно таблице 41.
Таблица 41
ШКАЛА
ГРАДУИРОВОЧНЫХ РАСТВОРОВ
┌──────────┬───────────┬───────────┬───────┬───────────────────────┐
│ N
│Стандартный│Стандартный│Толуол,│
Содержание толуола в │
│стандартов│ раствор
│ раствор │
мл │виде нитропроизводного,│
│ │ N 2, мл
│ N 1, мл │
│ мкг │
├──────────┼───────────┼───────────┼───────┼───────────────────────┤
│1 │- │- │1,0 │0 │
│2 │0,2 │- │0,8 │1 │
│3 │0,4 │- │0,6 │2 │
│4 │0,6 │- │0,4 │3 │
│5 │1,0 │- │0 │5 │
│6 │- │0,2 │0,8 │10 │
│7 │- │0,3 │0,7 │15 │
│8 │- │0,4 │0,6 │20 │
│9 │- │0,6 │0,4 │30 │
│10 │- │1,0 │0 │50 │
└──────────┴───────────┴───────────┴───────┴───────────────────────┘
В пробирки с градуировочными растворами вносят по 9 мл ацетона. Если
измеряют концентрацию толуола в воздухе, не содержащем других ароматических
углеродов, то к растворам прибавляют по 1 мл 0,1 н раствора натрия гидроокиси,
перемешивают и через 10 секунд или позже (до 10 минут) подкисляют 1 - 2 каплями
50-процентного раствора уксусной кислоты. Окрашенные в красно-бурый цвет растворы
(устойчивы в течение 2 часов) образуют шкалу N 1. Растворы фотометрируют
при длине волны 500 нм в кювете с толщиной слоя 20
мм.
Строят градуировочный график N 1: на ось ординат наносят значение
оптических плотностей градуировочных растворов, на
ось абсцисс - соответствующие им величины содержания толуола (в мкг) в градуировочном растворе.
Для измерения
концентрации толуола в воздухе, содержащем бензол, ксилол, стирол, готовят
шкалу градуировочных растворов N 2. В пробирки шкалы
вносят по 9 мл ацетона и по 3 мл проявляющего реактива. Сразу же перемешивают и
оставляют при комнатной температуре (17 - 23 °С) на 10 минут (но не более 13
минут с момента внесения проявляющего реактива), после чего подкисляют 2 мл
50-процентного раствора уксусной кислоты. Растворы устойчивы 30 минут. Фотометрирование растворов проводят при длине волны 500 нм в кювете с толщиной слоя 20 мм. По данным фотометрирования строят градуировочный
график N 2 аналогично графику N 1.
Проверка градуировочных графиков проводятся 1 раз в квартал или в
случае использования новой партии реактивов.
Проведение
измерения
В химическую
пробирку отбирают 2 или 3 мл (в) пробы из поглотительного сосуда и помещают в
кипящую водяную баню на 30 минут, после чего раствор охлаждают и с помощью
нескольких промываний переносят в колбу на 50 - 100 мл, затратив всего 10 - 15
мл воды. Затем проводят экстракцию полученного
нитропроизводного.
Для этого в
делительную воронку вносят 2 - 3 мл воды, 2 мл толуола (г), а затем раствор
пробы из колбы, которую ополаскивают 2 - 3 мл воды. Воронку интенсивно
встряхивают 23 минуты.
После расслоения
удаляют водный слой и промывают экстракт 3 - 5 мл 2-процентного раствора натрия
углекислого, 2 - 3 раза встряхнув воронку. При обесцвечивании раствора натрия
углекислого его удаляют и промывку повторяют. Дают расслоиться (небольшая
мутность экстракта не влияет на результат анализа) и удаляют водный слой. Экстракт
сливают в центрифужную или химическую пробирку. 1 мл
(д) экстракта переносят в колориметрическую пробирку. Если в пробе воздуха
содержится толуол в отсутствии других ароматических углеводородов, то к
экстракту (д) добавляют 9 мл ацетона, и далее проводят анализ аналогично градуировочным растворам шкалы N 1.
Если в
анализируемом воздухе кроме толуола предполагается присутствие бензола,
ксилола, стирола (отдельно или совместно), то 1 мл (д) экстракта пробы
обрабатывают аналогично градуировочным растворам шкалы
N 2.
Количественное
определение содержания толуола (мкг) в анализируемой пробе (а) проводят по
соответствующему предварительно построенному градуировочному
графику (N 1 или N 2).
Расчет
концентрации
Концентрацию
толуола в воздухе в мг/куб. м "С" вычисляют по формуле:
С = (а х б х г) / (в х д х V),
где:
а -
содержание в анализируемом объеме раствора пробы, найденное по градуировочному графику, мкг;
б - объем поглотительного раствора (нитрационной смеси), внесенный в поглотительный сосуд для
отбора пробы воздуха, мл;
в - объем
поглотительного раствора, экстрагированный толуолом, мл;
г - объем толуола, взятый для анализа, мл;
д - объем
экстракта, взятый для анализа, мл;
V - объем воздуха
(в л), отобранный для анализа и приведенный к стандартным условиям (см.
Приложение 1).
Приложение 1
(справочное)
Приведение объема
воздуха к условиям по ГОСТ 12.1.016-79 (температура 20 °С,
давление 760 мм рт. ст.) проводят по следующей формуле:
V х (273 + 20) х Р
t
С = -------------------,
(273 + t°) х
101,33
где:
V - объем воздуха, отобранный для анализа;
t
Р - барометрическое давление, кПа;
(101,33
кПа = 760 мм рт. ст.);
t° -
температура воздуха в месте отбора пробы, °С.
Для удобства
расчета V следует
пользоваться таблицей коэффициентов
(Приложение
2). Для приведения
объема воздуха к температуре 20 °С
и к
давлению 760 мм рт. ст. надо умножить V на соответствующий коэффициент.
t
Приложение
2
(справочное)
КОЭФФИЦИЕНТ
К ДЛЯ ПРИВЕДЕНИЯ ОБЪЕМА ВОЗДУХА
К УСЛОВИЯМ ПО ГОСТ
12.1.016-79
┌───┬─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│°С
│ Давление Р, кПа (мм рт. ст.) │
│
├──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┤
│ │97,33 │97,86 │ 98,4
│98,93 │99,46
│100,00│100,53│101,06│101,33│101,86│
│ │(730) │(734) │(738)
│(742) │(746) │(750) │(754) │(758) │(760)
│(764) │
├───┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┤
│-30│1,1582│1,1646│1,1709│1,1772│1,1836│1,1899│1,1963│1,2026│1,2058│1,2122│
│-26│1,1393│1,1456│1,1519│1,1581│1,1644│1,1705│1,1763│1,1831│1,1862│1,1925│
│-22│1,1212│1,1274│1,1336│1,1396│1,1458│1,1519│1,1581│1,1643│1,1673│1,1735│
│-18│1,1036│1,1097│1,1159│1,1218│1,1278│1,1338│1,1399│1,1460│1,1490│1,1551│
│-14│1,0866│1,0926│1,0986│1,1045│1,1105│1,1164│1,1224│1,1284│1,1313│1,1373│
│-10│1,0701│1,0760│1,0819│1,0877│1,0986│1,0994│1,1053│1,1112│1,1141│1,1200│
│-06│1,0640│1,0599│1,0657│1,0714│1,0772│1,0829│1,0887│1,0945│1,0974│1,1032│
│-02│1,0385│1,0442│1,0499│1,0556│1,0613│1,0669│1,0726│1,0784│1,0812│1,0869│
│0
│1,0309│1,0366│1,0423│1,0477│1,0535│1,0591│1,0648│1,0705│1,0733│1,0789│
│+02│1,0234│1,0291│1,0347│1,0402│1,0459│1,0514│1,0571│1,0627│1,0655│1,0712│
│+06│1,0087│1,0143│1,0198│1,0253│1,0309│1,0363│1,0419│1,0475│1,0502│1,0557│
│+10│0,9944│0,9990│1,0054│1,0108│1,0162│1,0216│1,0272│1,0326│1,0353│1,0407│
│+14│0,9806│0,9860│0,9914│0,9967│1,0027│1,0074│1,0128│1,0183│1,0209│1,0263│
│+18│0,9671│0,9725│0,9778│0,9880│0,9884│0,9936│0,9989│1,0043│1,0069│1,0122│
│+20│0,9605│0,9658│0,9711│0,9783│0,9816│0,9868│0,9921│0,9974│1,0000│1,0053│
│+22│0,9539│0,9592│0,9645│0,9696│0,9749│0,9800│0,9853│0,9906│0,9932│0,9985│
│+24│0,9475│0,9527│0,9579│0,9631│0,9683│0,9735│0,9787│0,9839│0,9865│0,9917│
│+26│0,9412│0,9464│0,9516│0,9566│0,9618│0,9669│0,9721│0,9773│0,9755│0,9851│
│+28│0,9349│0,9401│0,9453│0,9503│0,9955│0,9605│0,9657│0,9708│0,9734│0,9785│
│+30│0,9288│0,9339│0,9391│0,9440│0,9432│0,9542│0,9594│0,9646│0,9670│0,9723│
│+34│0,9167│0,9218│0,9268│0,9318│0,9368│0,9418│0,9468│0,9519│0,9544│0,9595│
│+38│0,9049│0,9099│0,9149│0,9198│0,9248│0,9297│0,9347│0,9397│0,9421│0,9471│
└───┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┘