Утверждаю
Главный
государственный
санитарный врач
Российской
Федерации,
Первый заместитель
Министра
здравоохранения
Российской
Федерации
Г.Г.ОНИЩЕНКО
30 марта 2003 года
Дата введения
с момента
утверждения
4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ
БЕНЗОЛА, ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА, ПРОПАН-2-ОНА (АЦЕТОНА)
И ЭТИЛБЕНЗОЛА В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
МУК 4.1.1298-03
1. Разработаны сотрудниками Казанского ОАО
"Казаньоргсинтез".
2. Подготовлены НИИ
медицины труда РАМН при участии Департамента Госсанэпиднадзора Минздрава
России.
3. Рекомендованы к
утверждению на совместном заседании группы Главного эксперта Комиссии по проблеме
"Лабораторно-инструментальное дело и метрологическое обеспечение" и методбюро п/секции
"Промышленно-санитарная химия" Проблемной комиссии "Научные
основы медицины труда".
4. Утверждены и
введены в действие Главным государственным санитарным врачом Российской
Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации
30.03.03.
5. Введены впервые.
1. Область
применения
Настоящие
Методические указания устанавливают количественный анализ воздуха рабочей зоны
на содержание пропан-2-она (ацетона), бензола, этилбензола и изопропилбензола
газохроматографическим методом. Диапазоны измерений и предельно допустимые
концентрации веществ в воздухе рабочей зоны представлены в табл. 1.
Таблица 1
┌───────────────────┬──────────────────┬─────────────────────────┐
│ Определяемый │
ПДК, мг/куб. м │ Диапазон измерений, │
│ компонент │ │ мг/куб. м │
├───────────────────┼──────────────────┼─────────────────────────┤
│Ацетон │ 200
│ 17 - 400 │
│Бензол │ 15/5 │ 1 - 30 │
│Этилбензол │ 50 │ 7,25 - 100 │
│Изопропилбензол │ 50 │ 1 - 100 │
└───────────────────┴──────────────────┴─────────────────────────┘
Метод специфичен
при производстве фенола и ацетона.
Определению не
мешают фенол и гидропероксид изопропилбензола.
2.
Характеристика веществ
2.1. Ацетон
(пропан-2-он)
2.1.1. Структурная
формула: (не приводится).
2.1.2.
Эмпирическая формула: C H O.
3 6
2.1.3.
Молекулярная масса 58,08.
2.1.4.
Регистрационный номер по CAS 67-64-1.
2.1.5.
Физико-химические свойства. Ацетон - летучая
бесцветная
жидкость
с характерным запахом,
температура кипения 56,1 °С,
20
плотность
d = 0,7920,
растворяется в воде
и органических
4
растворителях. Агрегатное
состояние в воздухе - пары.
12.1.6.
Токсикологическая характеристика. Наркотик, поражающий последовательно все
отделы центральной нервной системы. Класс опасности - четвертый.
Предельно
допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 200 мг/куб. м.
2.2. Бензол
2.2.1. Структурная
формула:(не приводится).
2.2.2.
Эмпирическая формула: C H .
6 6
2.2.3.
Молекулярная масса 78,11.
2.2.4.
Регистрационный номер по CAS 71-43-2.
2.2.5. Физико-химические свойства.
Бензол - бесцветная
жидкость
с характерным запахом,
температура кипения 80,1 °С,
20
плотность
d = 0,879. Неограниченно растворим в углеводородах,
4
эфирах, хуже
в метаноле, не
растворяется в этиленгликоле,
глицерине. Растворимость в
воде 0,073% масс. при 25 °С.
Агрегатное
состояние в воздухе - пары.
2.2.6.
Токсикологическая характеристика. Сильно раздражает кожу, в высоких
концентрациях оказывает судорожное действие. При многократных воздействиях
низких концентраций наблюдаются изменения в крови и кроветворных органах.
Класс опасности -
второй.
Предельно
допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 15/5 мг/куб. м.
2.3.
Изопропилбензол
2.3.1. Структурная
формула: (не приводится).
2.3.2.
Эмпирическая формула: C H .
9 11
2.3.3.
Молекулярная масса 120,20.
2.3.4.
Регистрационный номер по CAS 98-82-8.
2.3.5. Физико-химические свойства.
Изопропилбензол -
бесцветная
жидкость с запахом бензола,
температура кипения 152,4
20
°С, плотность d
= 0,8618, растворимость в воде менее 0,01% масс.
4
при 20 °С, смешивается с этанолом, диэтиловым
эфиром, ацетоном,
бензолом, хлороформом. Агрегатное состояние в
воздухе - пары.
2.3.6.
Токсикологическая характеристика. При ингаляции вызывает острые и хронические
поражения кроветворных органов (костного мозга, селезенки). Класс опасности
четвертый.
Предельно
допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 50 мг/куб. м.
2.4. Этилбензол
2.4.1. Структурная
формула: (не приводится).
2.4.2.
Эмпирическая формула: C H .
8 10
2.4.3.
Молекулярная масса 106,17.
2.4.4.
Регистрационный номер по CAS 100-41-4.
2.4.5. Физико-химические свойства.
Этилбензол - бесцветная
жидкость,
по запаху напоминает бензол,
температура кипения 136,2
20
°С,
плотность d =
0,867. Растворим в углеводородах, эфирах.
4
Растворимость в воде 0,0175% масс.
при 25 °С.
Агрегатное
состояние в воздухе - пары.
2.4.6. Токсикологическая
характеристика. Наркотик, токсичен, действует на кроветворные органы и
центральную нервную систему. Класс опасности - четвертый.
Предельно
допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 50 мг/куб. м.
3.
Погрешность измерений
Настоящая методика
обеспечивает получение результатов измерения концентраций ацетона, бензола,
этилбензола, изопропилбензола с погрешностями, не превышающими +/- 14%, +/-
16%, +/- 17%, +/- 19% соответственно, при доверительной вероятности 0,95 для
всех определяемых веществ.
4. Метод
измерений
Измерение массовой
концентрации ацетона, бензола, этилбензола и изопропилбензола выполняют
газохроматографическим методом с использованием пламенно-ионизационного
детектора.
Отбор проб проводят
без концентрирования.
Нижний предел
измерений содержания ацетона 0,017 мкг, изопропилбензола 0,001 мкг, бензола
0,001 мкг и этилбензола 0,0073 мкг в хроматографируемом
объеме.
Нижний предел
измерений концентраций в воздухе: ацетона 17 мг/куб. м, изопропилбензола 1
мг/куб. м, бензола 1 мг/куб. м и этилбензола 7,25 мг/куб. м.
5. Средства
измерений, вспомогательные устройства,
реактивы и
материалы
5.1. Средства
измерений и вспомогательные устройства
5.1.1. Хроматограф лабораторный
"Цвет-100", "Кристалл
2000М" или
любого типа, укомплектованный:
- пламенно-ионизационным детектором;
- стальной насадочной колонкой длиной
300 см, внутренним диаметром 0,3 см
5.1.2. Гири общего назначения 2 класса
точности, Г-2-210 ГОСТ 7328
5.1.3. Весы лабораторные общего назначения
2 класса точности с наибольшим пределом
взвешивания 200 г ГОСТ 24104
5.1.4. Лупа измерительная ГОСТ 8309
5.1.5. Секундомер ТУ-25-1819.0021-90
5.1.6. Электрошкаф
лабораторный, пределы
регулирования температуры от 50 до 400 °С,
точность регулирования +/- 2 °С
5.1.7. Линейка измерительная ГОСТ 427
5.1.8. Мыльно-пенный измеритель
расхода газов ГОСТ 29251
5.1.9. Шприц цельностеклянный,
вместимостью 100 куб. см ТУ 64-1-1279-75
5.1.10. Плитка электрическая для водяной
бани ГОСТ
14919
5.1.11. Цилиндр мерный 1-50-2 или
1-100-2 ГОСТ 1770
5.1.12. Чашка выпарительная фарфоровая
4 или 5 ГОСТ 9147
5.1.13. Стакан В-1-50 или В-1-100 ТС ГОСТ 25336
5.1.14. Комплект поверочных
газовых
смесей, содержащих ацетон от 17
до 400 мг/куб. м, бензол от 1 до 30
мг/куб. м, этилбензол от
7,25 до 100 мг/куб. м, изопропилбензол
от 1 до 100 мг/куб. м в азоте ГСО 6453-92,
ВНИИУС, г. Казань.
Допускается
применение других средств измерения, устройств и посуды, метрологические и
технические характеристики которых не хуже указанных.
5.2. Материалы и
реактивы
5.2.1. Стекловолокно ГОСТ 10146
5.2.2. Водород ГОСТ 3022
5.2.3. Воздух
сжатый для питания КИП ГОСТ 11882
5.2.4. Азот газообразный ГОСТ 9293
5.2.5. Полиэтиленгликольадипинат
(ПЭГА) ТУ 6-09-4544-77
5.2.6. Хроматон
N-AW, размер зерен
(0,25 - 0,315) мм
5.2.7. Хлороформ, хч ГОСТ 20015
Допускается
использование реактивов квалификации осч, чда, хч.
6.
Требования безопасности
6.1. При выполнении
анализов, согласно ГОСТ 12.1.007-76, необходимо соблюдать требования техники
безопасности при работе с химическими реактивами.
6.2. При выполнении
измерений с использованием хроматографа соблюдают правила электробезопасности в
соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 и инструкцию по эксплуатации прибора.
6.3. Организацию
обучения безопасности труда работающих проводят
согласно ГОСТ 12.0.004-76.
6.4. При работе с
газами, находящимися в баллонах под давлением до 150 кгс/кв. см, необходимо
соблюдать Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под
давлением.
6.4. Помещение
лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности согласно
ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения согласно ГОСТ 12.4.009-83.
7.
Требования к квалификации операторов
К выполнению
измерений и обработке их результатов допускают лиц с высшим и среднеспециальным образованием, имеющих навыки работы с
хроматографом.
8. Условия
выполнения измерений
8.1. При выполнении
измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:
- температура
воздуха (15 - 25) °С;
- атмосферное
давление (97,3 - 104,0) кПа [(730 - 780) мм рт. ст.];
- напряжение в сети
(220 +/- 10) В;
- частота
переменного тока (50 +/- 1) Гц;
- влажность воздуха
не более 80% при температуре 25 °С;
- отсутствие
веществ, вызывающих коррозию прибора.
8.2. Условия хроматографического анализа:
- температура
термостата колонки (110 +/- 5) °С;
- температура
испарителя (150 +/- 10) °С;
- расход
газа-носителя азота (2,0 +/- 0,2) куб. дм/ч;
- расход водорода
(2,0 +/- 0,2) куб. дм/ч;
- расход воздуха
(20 +/- 1) куб. дм/ч;
- объем вводимой
пробы 1 куб. см;
- скорость движения
диаграммной ленты - 240 мм/ч.
8.3. Времена
удерживания определяемых веществ:
ацетон - 1
мин. 27 с; этилбензол - 4 мин. 06 с; бензол - 1 мин. 39 с; изопропилбензол - 4
мин. 58 с.
9.
Подготовка к выполнению измерений
9.1. Подготовка
прибора
Подготовку
хроматографа к работе проводят в соответствии с руководством по эксплуатации.
9.2. Подготовка
колонки
Новую колонку
прокаливают при температуре (300 - 400) °С в течение (1 - 2) ч и промывают последовательно содовым
раствором, водой, органическими растворителями толуолом или бензолом, затем
ацетоном и продувают азотом или воздухом.
9.3. Приготовление
сорбента
Мерным цилиндром
отмеряют 30 куб. см твердого носителя - хроматона N-AW
и взвешивают с точностью до второго десятичного знака в стеклянном стаканчике
емкостью 100 куб. см. В таком же стаканчике взвешивают ПЭГА в количестве 15% от
массы носителя с точностью до четвертого десятичного знака. Растворяют навеску
ПЭГА в 90 куб. см хлороформа, раствор сливают в фарфоровую чашку. В полученный
раствор высыпают взвешенный хроматон N-AW и оставляют
на пропитку в течение (1,5 - 2,0) ч, периодически перемешивая. Испаряют
растворитель на водяной бане при температуре (65 - 75) °С,
постоянно осторожно перемешивая. Досушивают сорбент в сушильном шкафу при
температуре (100 - 110) °С.
9.4. Чистую колонку
заполняют приготовленным сорбентом, слой насадки на входе и выходе из колонки
укрепляют тампонами из стекловолокна, устанавливают колонку в термостат и, не
присоединяя к детектору, продувают газом-носителем при температуре 200 °С в течение (8 - 10) ч и расходе азота 2 куб. дм/ч.
9.5. Отбор проб
воздуха
Исследуемый воздух
отбирают в цельностеклянные шприцы на 100 куб. см, предварительно прокачав их
анализируемым воздухом (7 - 10 раз). В одной точке должно быть последовательно
отобрано не менее трех проб. Отобранные пробы воздуха сохраняются в герметично
закрытом шприце 6 ч.
9.6. Установление градуировочной характеристики
Массовую
концентрацию определяемых веществ в воздухе определяют методом абсолютной
градуировки по площадям пиков.
9.6.1. Градуировочный коэффициент определяемого компонента
определяют по поверочным газовым смесям, в соответствии с диапазоном измерения
по формуле:
K = C /
S , (мг/куб. м)/кв. мм,
i i i
где:
C -
массовая концентрация определяемого компонента
в
i
поверочной газовой смеси, мг/куб. м;
S - площадь пика определяемого компонента, кв.
мм.
i
Таблица 2
ШКАЛА
ПОВЕРОЧНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
|
Концентрация
определяемых
веществ в
поверочной
газовой смеси,
мг/куб. м
|
Содержание
опре-
деляемых веществ
в хроматографи-
руемом объеме,
мкг
|
Концентрация
определяемых
веществ в
поверочной
газовой смеси,
мг/куб. м
|
Содержание
опред.
веществ в хрома-
тографируемом
объеме, мкг
|
|
Ацетон
|
Этилбензол
|
|
17,0
|
0,017
|
7,25
|
0,0073
|
|
50,0
|
0,050
|
14,0
|
0,0140
|
|
85,0
|
0,085
|
27,0
|
0,0270
|
|
195,0
|
0,195
|
48,0
|
0,0480
|
|
300,0
|
0,300
|
75,0
|
0,0750
|
|
400,0
|
0,400
|
100,0
|
0,1000
|
|
Бензол
|
Изопропилбензол
|
|
1,0
|
0,0010
|
1,0
|
0,001
|
|
3,2
|
0,0032
|
11,5
|
0,0115
|
|
7,5
|
0,0075
|
23,0
|
0,0230
|
|
15,0
|
0,0150
|
33,5
|
0,0335
|
|
21,5
|
0,0215
|
67,0
|
0,0670
|
|
30,0
|
0,0300
|
100,0
|
0,1000
|
Для установления градуировочной характеристики проводят не менее пяти
параллельных измерений для каждой концентрации согласно табл. 2.
Проверку градуировочных коэффициентов проводят не реже одного раза в
квартал и при изменении условий анализа.
10.
Выполнение измерений
Пробы воздуха после
отбора выдерживают при комнатной температуре (20 - 30) мин. Ввод пробы в хроматографическую колонку осуществляют с помощью газового
крана-дозатора. Кран-дозатор продувают не менее чем десятикратным объемом
исследуемого воздуха.
Количественное
содержание веществ определяют, используя предварительно установленные градуировочные характеристики.
11.
Обработка и оформление результатов измерений
11.1. Компоненты
выходят из колонки в следующей последовательности с
временами удерживания:
ацетон - 1 мин. 27 с,
бензол - 1 мин. 39 с,
этилбензол - 4 мин.
6 с,
изопропилбензол - 4
мин. 58 с.
11.2. При
отсутствии автоматизированных методов обработки хроматограмм
площадь хроматографического пика определяют как
произведение высоты на ширину пика на середине его высоты. Высоту пика измеряют
линейкой (цена деления 1 мм), ширину - лупой (цена деления 0,1 мм). При расчете
площади учитывают множитель шкалы, на которой записан пик.
Массовую
концентрацию органических компонентов в воздухе производственных помещений
рассчитывают по формуле:
C = K x S ,
мг/куб. м,
i i i
где:
K - градуировочный
коэффициент определяемого вещества,
i
(мг/куб. м)/кв. мм;
S - площадь пика определяемого вещества, кв.
мм.
i
11.3. Оформление
результатов измерения
Результат
количественного анализа представляют в виде:
C +/- ДЕЛЬТА,
мг/куб. м, P = 0,95,
где:
ДЕЛЬТА -
характеристика погрешности, значения ДЕЛЬТА указаны в табл. 3.
12.
Контроль погрешности методики
Таблица 3
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОГРЕШНОСТИ, НОРМАТИВЫ ОПЕРАТИВНОГО
КОНТРОЛЯ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА РЕЗУЛЬТАТОВ КХА
|
Компонент,
диапазон
измеряемых
концентраций,
мг/куб. м
|
Погрешность
КХА, ДЕЛЬТА,
мг/куб. м
(P = 0,95)
|
Норматив
опера-
тивного контро-
ля сходимости,
d, мг/куб. м
(P = 0,95,
n = 2)
|
Норматив
опе-
ративного
контроля вос-
производимос-
ти, D, мг/куб.
м (P = 0,95,
m = 2)
|
Норматив
оперативного
контроля
точности, K,
мг/куб. м
(P = 0,95)
|
|
Ацетон,
17 - 400
|
0,088
+ 0,13С
|
0,097
+ 0,086С
|
0,25
+ 0,086С
|
0,088
+ 0,13С
|
|
Бензол,
1 - 30
|
0,036
+ 0,12С
|
0,077
+ 0,065С
|
0,11
+ 0,053С
|
0,036
+ 0,12С
|
|
Этилбензол,
7,25 - 100
|
0,32
+ 0,12С
|
0,66 + 0,073С
|
0,75
+ 0,074С
|
0,32 + 0,12С
|
|
Изопропилбензол,
1 - 100
|
0,053
+ 0,13С
|
0,16 + 0,082С
|
0,12
+ 0,082С
|
0,053
+ 0,13С
|
12.1. Оперативный
контроль сходимости
Образцами для
контроля являются реальные пробы воздуха или поверочные газовые смеси.
Отобранную пробу анализируют в точном соответствии с прописью методики, получая
по два результата параллельных определений для каждой пробы, которые не должны
отличаться друг от друга на величину допускаемых расхождений между результатами
параллельных определений (норматива оперативного контроля сходимости).
|C - C | <= d,
1 2
где:
C , C
- результаты параллельных
определений массовой
1 2
концентрации компонентов в анализируемой пробе,
мг/куб. м;
d - норматив
оперативного контроля сходимости
(допускаемые
расхождения
между результатами параллельных определений одной и
той же пробы). Значения норматива оперативного
контроля сходимости
(d) вычисляют, подставляя значения C в
соответствующее выражение в
табл. 3.
При превышении
норматива оперативного контроля сходимости эксперимент повторяют. При повторном
превышении указанного норматива d выясняют причины, приводящие к
неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.
12.2. Оперативный
контроль воспроизводимости
Образцами для
контроля являются реальные пробы воздуха или поверочные газовые смеси. Пробы
анализируют в точном соответствии с прописью методики, максимально варьируя
условия проведения анализа в разных лабораториях или в одной лаборатории, но
сделанные двумя лаборантами в разное время. Два результата анализа не должны
отличаться друг от друга на величину допускаемых расхождений между результатами
анализа, полученных в указанных условиях (норматива оперативного контроля воспроизводимости):
|C - C | <= D,
1 2
где:
C = (C + C ) / 2 C = (C
+ C ) / 2,
1 11 12 2 21
22
где:
C ,
C , C , C
- параллельные результаты, получаемые
11 12
21 22
первым и вторым лаборантами,
соответственно (или одним лаборантом,
но в разное время).
D -
норматив оперативного контроля
воспроизводимости
(допускаемые расхождения между результатами анализа C и C
одной
1 2
и той же
пробы). Значения норматива
оперативного контроля
воспроизводимости D
вычисляют, подставляя значение С
в
соответствующее выражение в табл. 3.
При превышении
норматива оперативного контроля воспроизводимости
эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива D выясняют
причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют
их.
12.3. Оперативный
контроль точности
Образцами для
оперативного контроля точности результатов анализа являются поверочные газовые
смеси. Образцы для контроля анализируют в точном соответствии с прописью
методики.
Полученный результат определения
массовой концентрации
компонентов
в образце для
контроля (C) не должен отличаться от
концентрации
определяемого вещества (C ) в
этих образцах
0
на
величину норматива оперативного контроля точности C, т.е.
(C - C) <=
C. Значения C
вычисляют, подставляя значение C
в
0
соответствующее выражение в табл. 3.
Если выполняется
вышеуказанное соотношение, то точность результатов анализа признают
удовлетворительной. При превышении норматива оперативного контроля точности
эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива К выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным
результатам контроля, и устраняют их.
Периодичность
оперативного контроля не реже одного раза в квартал.
13. Норма
затрат времени на анализ
Для проведения
серии анализов из 3 проб требуется 3 ч.