ГОСТ 12.1.016-79. Государственный стандарт Союза ССР. Система стандартов безопасности труда. Воздух рабочей зоны. Требования к методикам измерения концентраций вредных веществ

(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 15.05.1979 № 1710)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДИКАМ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

OCCUPATIONAL SAFETY STANDARDS SYSTEM. AIR OF THE WORK ZONE. REQUIREMENTS FOR MEASUREMENT TECHNIQUES OF UNHEALTHY MATTERS CONCENTRATIONS

ГОСТ 12.1.016-79 <*>

<*> Переиздание (сентябрь 1988 г.) с Изменением № 1, утвержденным в июне 1983 г. (ИУС № 9-83).

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 мая 1979 г. № 1710 срок введения установлен с 01.01.82

Постановлением Госстандарта от 30.12.86 № 4576 срок действия продлен до 01.01.92

1. Стандарт устанавливает единые требования к построению, содержанию, изложению методик измерения концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны, требования к приборам, аппаратуре, реактивам, отбору проб, подготовке и проведению измерения, обработке результатов.

Стандарт не распространяется на методики измерения концентраций вредных веществ при помощи индикаторных трубок и автоматических газоанализаторов, а также на методики измерения концентраций радиоактивных и бактериальных загрязнений.

Основные понятия терминов, применяемых в стандарте, приведены в приложении 1.

2. Построение, содержание и изложение методик измерения концентраций вредных веществ должны соответствовать требованиям ГОСТ 1.5-85 и ГОСТ 8.010-72.

3. Методики измерения концентраций вредных веществ, загрязняющих воздух рабочей зоны, должны разрабатываться для веществ, на которые установлены или устанавливаются предельно допустимые концентрации.

4. Методики измерения концентраций вредных веществ должны быть проверены в экспериментальных и производственных условиях и разрабатываться с учетом их широкого использования в различных производствах. В случае ограниченного применения методики должны быть указаны конкретные виды производства, где она может быть использована.

5. В методиках измерения концентраций вредных веществ должны предусматриваться приборы, прошедшие государственные испытания, внесенные в Государственный реестр и выпускаемые серийно, приборы, требования к которым установлены в государственных стандартах, распространяющихся на эти приборы, а также средства измерений, метрологические характеристики которых определены в процессе аттестации методик.

6. В методиках измерения концентраций вредных веществ должны предусматриваться приборы с выходом на цифровой отсчет или с регистрацией показаний в форме, пригодной для статистической обработки, в том числе с выходом на вычислительные устройства.

7. Методики измерения концентраций вредных веществ в соответствии с требованиями ГОСТ 8.010-72 и настоящего стандарта должны быть аттестованы органами ведомственной метрологической службы. Отчет о метрологической аттестации методики должен включать:

расчет погрешности измерения концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны в соответствии с требованиями ГОСТ 8.207-76, ГОСТ 8.010-72 и настоящего стандарта;

список литературы, использованной при разработке методики;

протокол о производственных испытаниях методики.

8. Методика и отчет о ее метрологической аттестации должны иметь титульные листы, подписанные лицами, проводившими разработку и метрологическую аттестацию методики, утверждены организацией-разработчиком, согласованы с Министерством здравоохранения СССР и ведомственной метрологической службой, проводившей аттестацию методики.

9. Методика должна иметь заглавие, отражающее принцип измерения вредного вещества в воздухе рабочей зоны.

10. Вводная часть методики должна содержать:

название вещества согласно рекомендациям Международного союза чистой и прикладной химии и его химическую формулу;

сведения о физико-химических свойствах вещества (агрегатное состояние в воздухе рабочей зоны, плотность, упругость пара, растворимость);

краткую токсикологическую характеристику с указанием величины ПДК в воздухе рабочей зоны;

изложение принципа, на котором основана методика с указанием основных параметров;

условия измерения;

нижний предел измерения концентраций вредных веществ в микрограммах в объеме анализируемого раствора и в миллиграммах на 1 м3 воздуха;

диапазона измеряемых концентраций в миллиграммах на 1 м3 воздуха;

избирательность измерения с указанием влияния концентраций сопутствующих веществ, в миллиграммах на 1 м3 воздуха;

значение погрешности;

время выполнения измерения от отбора пробы до получения информации о концентрации вещества.

11. В разделе «Приборы, аппаратура, посуда» при использовании аспирационного устройства, погрешность которого неизвестна, погрешность измерения объемного расхода определяют погрешностью средства измерения (например, счетчика газового барабанного ГСБ-400), при помощи которого проводили градуировку устройства.

12. В разделе «Реактивы и материалы» для применяемых реактивов и материалов должна быть указана нормативно-техническая документация, которой они должны соответствовать, а для реактивов — также их квалификация.

10 — 12. (Измененная редакция, Изм. № 1).

13. Раздел «Отбор пробы воздуха» должен содержать требования к виду, количеству, порядку соединения поглотительных сосудов, фильтро-держателей и других устройств, требования к объему поглотительного раствора, к объемному расходу воздуха, объему отбираемого воздуха, длительности отбора проб в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76, требования к срокам и условиям хранения отобранных проб.

13.1. Пробы воздуха на содержание газов и паров должны отбираться в поглотительные сосуды с поглотительными растворами, в концентрационные трубки с сорбентами, в шприцы, пипетки и другие высокоэффективные средства отбора.

13.2. Пробы воздуха на содержание аэрозолей должны отбираться на аналитические аэрозольные фильтры (типа АФА, бумажные, стекловолокнистые и др.).

13.3. Полнота поглощения вредных веществ, загрязняющих воздух рабочей зоны, должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005-76 и устанавливаться экспериментально.

14. Раздел «Подготовка к измерению» должен содержать требования ко всем подготовительным работам, предшествующим измерению концентраций вредных веществ: приготовлению стандартных, поглотительных и вспомогательных растворов с указанием сроков их хранения, приготовлению хроматографических колонок, градуировочных смесей вредных веществ с воздухом и т.д., а также требования к установке и подготовке всех средств измерения в соответствии со стандартами и нормативно-технической документацией.

14.1. Концентрации вредных веществ в отобранных пробах воздуха должны измеряться по градуировочному графику или градуировочным коэффициентам. Для построения градуировочного графика проводится 6 серий измерений по 5 — 10 концентраций вредного вещества в каждой серии. Число концентраций устанавливают в каждом конкретном случае в зависимости от погрешности измерения.

14.2. Величины аналитических сигналов концентраций вредных веществ в отобранных пробах воздуха устанавливают по отношению к контрольным растворам, не содержащим измеряемых вредных веществ.

14.3. Проверка градуировочного графика должна проводиться не менее чем по 5 точкам периодически (не реже раза в квартал), а также при изменении условий измерения концентраций вредных веществ. Один раз в год градуировочный график строится заново.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

15. Раздел «Проведение измерения» должен содержать конкретные сведения о числе измерений, необходимых для получения результата с погрешностью, указанной в вводной части методики.

16. Раздел «Обработка результатов» должен содержать указания по расчету концентраций вредных веществ в отобранных пробах воздуха и погрешности измерения.

16.1. Концентрацию вредных веществ в миллиграммах на 1 м3 воздуха (мг/м3) вычисляют по установленным методикой формулам, учитывающим условия отбора и анализа проб (см. приложение 2).

16.2. Погрешность измерения концентраций вредных веществ в воздухе следует рассчитывать в соответствии с МИ 1317-86, ГОСТ 8.207-76 и приложением 3 данного стандарта по всему интервалу измеряемых концентраций не менее чем в 3 — 5 точках. Методика должна содержать требования к случайной составляющей погрешности измерения концентраций вредных веществ. Суммарная погрешность измерения не должна превышать +/- 25%.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

17. Раздел «Требования к квалификации лиц, проводящих измерение концентраций вредных веществ в воздухе» должен содержать требования к образованию, опыту, стажу работы и т.п.

18. Раздел «Требования безопасности» должен содержать конкретные требования безопасности и производственной санитарии при выполнении всех операций по измерению концентраций вредных веществ, соответствовать требованиям государственных стандартов и нормативно-технической документации, утвержденной Министерством здравоохранения СССР и другими органами государственного надзора.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Пример 1. Измерение концентраций вредных веществ, отобранных из воздуха с концентрированием.

Концентрацию вредных веществ (C), отобранных из воздуха с концентрированием и переведенных в раствор, вычисляют по формуле

где а — количество вещества, найденное в анализируемом объеме раствора, мкс;

б — объем раствора, взятого для анализа, мл;

в — общий объем раствора, мл;

V — объем воздуха, отобранный для анализа, приведенный к условиям в соответствии с ГОСТ 8.395-80 при температуре 293 K (20 °C) и атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), л.

При аспирационном способе отбора проб V вычисляют по формуле

при вакуумном способе отбора проб V вычисляют по формуле

где V_{t} — объем воздуха при температуре t в месте отбора пробы, л;

P — атмосферное давление, кПа;

V_{c} — объем сосуда, л;

t — температура воздуха в месте отбора пробы, °C;

p — остаточное давление в сосуде, измеренное вакуумметром, кПа.

Пример 2. Измерение концентраций вредных веществ в воздухе без концентрирования.

Концентрацию вредных веществ (C) в воздухе без концентрирования вычисляют по формуле

где a — количество вещества, найденное в анализируемой пробе воздуха, мкг;

V — рассчитывают по формуле, принятой для измерения концентраций вредных веществ, отобранных из воздуха с концентрированием.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Расчет погрешности измерения концентраций вредных веществ в воздухе составлен с учетом условий построения градуировочных графиков при применении как градуировочных растворов, так и градуировочных смесей вредных веществ с воздухом.

Погрешность измерения концентраций вредного вещества в воздухе рабочей зоны складывается из суммы неисключенных остатков систематической и случайной погрешностей.

Неисключенная систематическая погрешность обусловливается:

погрешностью приготовления растворов <*> (взятие навески, ее растворение, разбавление растворов и т.п.);

<*> Стандартных, градуировочных, поглотительных, контрольных и вспомогательных растворов, используемых по методике.

погрешностью приготовления градуировочных смесей вредных веществ с воздухом;

погрешностью прибора;

погрешностью построения градуировочного графика;

погрешностью отбора проб воздуха;

погрешностью измерения.

Случайная погрешность обусловливается погрешностями, случайно изменяющимися при повторных измерениях одной и той же величины.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1. Определение неисключенной систематической погрешности измерения концентраций вредных веществ методами, использующими градуировочные растворы

1.1 Погрешность приготовления растворов \Theta_{\text{пр}.\text{раств}} обусловливают следующие погрешности:

1.1.1. Погрешность реактивов, \Theta_{1} , определяемая их квалификациями и показателями качества.

1.1.2. Погрешность взвешивания навески \Theta_{1} , например, 0,050 г на весах типа ВЛА-200 с погрешностью, равной 0,0001 г (цена деления весов согласно выпускному аттестату)

<*> Погрешность взвешивания удваивают, если взвешивание при измерении производят дважды.

1.1.3. Погрешность измерения объема раствора в мерной колбе \Theta_{3} , например, вместимостью 25 см3 (2-го класса) с погрешностью, равной +/- 0,06 см3 согласно ГОСТ 1770-74.

1.1.4. Погрешность измерения объема раствора пипеткой \Theta_{4} , например, при измерении объема раствора 1,5 см3 пипеткой вместимостью 2 см3 (2-го класса) с погрешностью, равной половине цены деления +/- 0,010 см3.

\Theta_{4} = \frac{0,010 \cdot 100}{1,5} .

Погрешность приготовления растворов рассчитывают по формуле

\Theta_{\text{пр}.\text{раств}.} = \sqrt{\Theta_{1}^{2} + \Theta_{2}^{2} + \Theta_{3}^{2} + \Theta_{4}^{2}} .

1.1.2 — 1.1.4. (Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2. Погрешность прибора \Theta_{\text{приб}} определяют его классом в соответствии с научно-технической документацией на прибор (для газового хроматографа погрешность определяют по экспериментальным данным с применением градуировочных растворов или градуировочных смесей вредных веществ с воздухом в соответствии с п. 2.5 настоящего приложения).

1.3. Погрешность построения градуировочного графика \Theta_{\text{град}} рассчитывают по экспериментальным данным по всему интервалу концентраций, для чего проводят 6 серий измерений по 5 — 10 концентрациям вредного вещества в каждой серии.

Данные заносят в таблицу по форме табл. 1.

Таблица 1

Далее из погрешности всего интервала концентраций выбирают максимальное значение погрешности, которое принимают за погрешность построения градуировочного графика. Грубые погрешности измерений исключают в соответствии с СТ СЭВ 545-77.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.4. Погрешность отбора проб воздуха \Theta_{\text{отб}.} обусловливают следующие погрешности.

1.4.1. Погрешность измерения объема, отобранного для анализа воздуха \Theta_{V} , исходя из погрешности аспирационного устройства, указанной в паспорте.

В случае применения аспирационного устройства, погрешность которого не известна, погрешность измерения объемного расхода определяют погрешностью средства измерения (например, счетчика газового барабанного ГСБ-400 и др.), при помощи которого проводили градуировку устройства.

1.4.2. Погрешность измерения температуры \Theta_{t} исходя из погрешности (класса) термометра или определяемая половиной цены деления термометра.

Например, при погрешности термометра +/- 0,5 °C и температуре 20 °C.

1.4.3. Погрешность измерения атмосферного давления \Theta_{p} , определяемая погрешностью (классом) барометра или половиной цены деления барометра.

Например, при погрешности барометра +/- 0,065 кПа и давлении 101,3 кПа

\Theta_{p} = \frac{0,065\text{Ч}100}{101,3} .

1.4.4. Погрешность за счет уноса или проскока измеряемого вредного вещества \Theta_{\text{ун}} из поглотительных сосудов, с фильтров и других устройств, определяемая экспериментально при соответствующих объемных расходах путем применения дополнительных устройств.

Максимальные из найденных в дополнительных устройствах значения концентраций принимают за погрешность.

Например, при применении для отбора проб воздуха одного устройства (концентрация измеряемого вредного вещества в котором составляет C_{1} ) и двух последовательно соединенных устройств (соответственно концентрации в которых составляют C_{2} и C_{3} ) для определения уноса или проскока из первого устройства

\Theta_{\text{ун}} = \frac{(C_{2} + C_{3}) \times 100}{C_{1} + C_{2} + C_{3}} .

1.4.5. Погрешность измерения концентраций за счет длительности хранения отобранной пробы воздуха \Theta_{\text{хр}} (в пределах времени, указанного в методике), определяемая как разность между концентрацией C_{\text{о}} при времени хранения t = 0 и концентрацией C_{t} , найденной при времени хранения t, допускаемом по методике.

<*> При C_{t}>C_{\text{о}} для расчета берут абсолютное значение.

1.4.6. Погрешность измерения концентраций за счет влияния сопутствующих веществ \Theta_{\text{сп}} , определяемая как разность между концентрацией, найденной без сопутствующих веществ, и концентрацией в их присутствии (расчет погрешности аналогичен п. 1.4.5).

Погрешность отбора проб воздуха рассчитывают по формуле

<*> \Theta_{\text{сп}} вводят а формулу расчета \Theta_{\text{отб}} при условии, когда значение погрешности измерения концентраций вредного вещества с учетом \Theta_{\text{сп}} не превышает +/- 25%. В противном случае отмечают неизбирательность методики в присутствии сопутствующих веществ.

1.4.1 — 1.4.6. (Измененная редакция, Изм. № 1).

1.5 Погрешность измерения концентраций вредных веществ \Theta_{\text{изм}} обусловливают:

1.5.1. Погрешность измерения объема отобранной пробы, доведения до метки в мерной посуде, измерения при помощи цилиндра и т.п. \Theta_{5} , которые рассчитывают в соответствии с п. 1.1.3 - 1.1.4 настоящего приложения.

1.5.2. Погрешности проведения предварительных операций по обработке отобранной пробы (фильтрование, кипячение, сжигание и т.п.) \Theta_{6} , которые определяют как разность между известной и полученной концентрациями после проведения указанных операций.

1.5.3. Погрешность измерения величины аналитических сигналов: оптическая плотность, высота волны и т.п., \Theta_{\text{сигн}} .

Погрешность измерения рассчитывают по формуле

\Theta_{\text{изм}} = \sqrt{\Theta_{5}^{2} + \Theta_{6}^{2} + \Theta_{\text{сигн}}^{2}} .

Доверительные границы неисключенной погрешности измерений, использующих градуировочные растворы, следует определять по формуле

\Theta_{\text{раств}} = \sqrt{\Theta_{\text{пр}.\text{раств}.}^{2} + \Theta_{\text{приб}}^{2} + \Theta_{\text{град}}^{2} + \Theta_{\text{отб}}^{2} + \Theta_{\text{изм}}^{2}} .

2. Определение неисключенной систематической погрешности измерения концентраций вредных веществ с помощью методов, использующих градуировочные смеси <*>

<*> Для газохроматографических измерений концентраций вредных веществ.

2.1. Погрешность приготовления градуировочных смесей вредных веществ с воздухом \Theta_{\text{пр}.\text{см}} обусловлена погрешностью дозирующего устройства или динамической установки, определенной расчетным путем или в сравнении с методом, погрешность которого известна. Для дальнейших расчетов следует брать максимальную погрешность приготовления смесей.

2.2. Погрешность газового хроматографа \Theta_{\text{приб}} определяют аналогично п. 1.2 настоящего приложения.

2.3. Погрешность построения градуировочного графика \Theta_{\text{град}} рассчитывают аналогично п. 1.3 настоящего приложения.

2.4. Погрешность отбора проб воздуха обусловливают следующие погрешности.

2.4.1. Погрешность, вызываемая сорбцией вещества стенками стеклянного шприца, пипетки или кран-дозатора хроматографа и потерей вещества вследствие негерметичности \Theta_{\text{хр}} , в зависимости от концентрации вещества и времени хранения, которую определяют как разность между концентрацией при времени хранения t = 0 и концентрацией, найденной при времени хранения t, допускаемом по методике (рассчитывают аналогично п. 1.4.5).

Для дальнейших расчетов следует брать максимальную погрешность.

2.4.2. Погрешность измерения температуры \Theta_{t} рассчитывают аналогично п. 1.4.2.

2.4.3. Погрешность измерения атмосферного давления \Theta_{p} рассчитывают аналогично п. 1.4.3.

Погрешность отбора проб воздуха при газохроматографическом измерении рассчитывают по формуле

2.5. Погрешность измерения \Theta_{\text{изм}} обусловливают погрешность измерения высоты или площади хроматографических пиков \Theta_{\text{пик}} и погрешность измерения объема вводимой пробы воздуха за счет отклонения от номинальной вместимости стеклянного шприца или кран-дозатора \Theta_{\text{шпр}} , исходя из погрешности (класса), указанной в паспорте.

Погрешность измерения рассчитывают по формуле

\Theta_{\text{изм}} = \sqrt{\Theta_{\text{пик}}^{2} + \Theta_{\text{шпр}}^{2}} .

Доверительные границы неисключенной систематической погрешности газохроматографических измерений, использующих градуировочные смеси вредных веществ с воздухом, рассчитывают по формуле

\Theta_{\eta_{x}} = \sqrt{\Theta_{\text{пр}.\text{см}}^{2} + \Theta_{\text{приб}}^{2} + \Theta_{\text{град}}^{2} + \Theta_{\text{отб}}^{2} + \Theta_{\text{изм}}^{2}} .

2.4.2, 2.4 3, 2.5. (Измененная редакция, Изм. № 1).

3. Оценка границы суммы неисключенных систематических погрешностей измерения

Границы суммы неисключенных систематических погрешностей измерения рассчитывают с использованием данных оценки всех ее составляющих по формуле

где K — коэффициент, определяемый принятой доверительной вероятностью, принимаемый равным 1,1 при доверительной вероятности 0,95;

\Theta_{i} — неисключенные остатки систематических погрешностей измерения, которые слагаются из суммы погрешностей:

приготовления градуировочных растворов или градуировочных смесей вредных веществ с воздухом \Theta_{\text{пр}.\text{раств}.} ;

или \Theta_{\text{пр}.\text{см}} ;

прибора \Theta_{\text{приб}.} ;

построения градуировочного графика \Theta_{\text{град}.} ;

отбора проб воздуха \Theta_{\text{отб}.}

измерения \Theta_{\text{изм}.} .

4. Оценка случайной составляющей погрешности измерения концентраций вредных веществ

Для оценки случайной составляющей погрешности проводят 5 — 10 наблюдений при постоянной концентрации вредного вещества в градуировочном растворе или в градуировочной смеси с воздухом.

Результаты наблюдений заносят в таблицу по форме табл. 2.

Таблица 2

где n — число наблюдений;

C_{i} — числовые значения величин концентраций, найденные в одних и тех же условиях;

\overline{C} — среднее арифметическое значение;

\Delta C_{i} = (C_{i} - C) — разность между i — результатом наблюдения ( C_{i} ) и средним значением ( \overline{C} );

s — среднее квадратическое отклонение группы результатов наблюдений.

s = \sqrt{\frac{\sum_{i}^{n} (\Delta C_{i})^{2}}{n - 1}} = \sqrt{\frac{0,2570}{5 - 1} = \sqrt{0,06008 = 0,245}} .

Находят относительное среднее квадратическое отклонение результата измерения

s_{C} = \frac{s \cdot 100}{\sqrt{n} \cdot C} = \frac{0,245100}{\sqrt{5} \cdot 10,74} = \frac{24,50}{24,05} = 1,01\% ,

где n — число измерений, указанное в методике (не менее 5), которое определяют исходя из погрешности результата измерения.

Значения S и s_{C} определяют не менее чем в 3 — 5 точках по всему диапазону концентраций и выбирают для расчета максимальные значения.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

5. Доверительные границы случайной погрешности

Доверительные границы случайной погрешности результата измерения находят по формуле е — tс, где — коэффициент Стьюдента, который в зависимости от доверительной вероятности и числа результатов наблюдений находят по таблице приложения ГОСТ 8.207-76.

6. Оценка суммарной погрешности результата измерений концентраций вредных веществ

Для расчета суммарной погрешности определяют отношение систематической \Theta и случайной s_{C} составляющих согласно ГОСТ 8.207-76.

Если \frac{\Theta}{s_{C}} <0,8 , то неисключенными систематическими погрешностями пренебрегают.

Если \frac{\Theta}{s_{C}} >8 , то пренебрегают случайными погрешностями.

Если 8> \frac{\Theta}{s_{C}} >0,8 , то границу погрешности результатов измерения находят путем построения композиций распределения случайных и неисключенных систематических погрешностей, рассматриваемых как случайные величины по формуле

где K — коэффициент, зависящий от соотношения случайной и неисключенной систематической погрешности;

s \sum — оценка суммарного среднего квадратического отклонения результата измерения, вычисляемая по формуле

S \sum = \sqrt{\sum \frac{(\Theta_{i})^{2}}{3} + S_{C}^{2}} ,

где

\sum \frac{(\Theta_{i})^{2}}{3} = \frac{\Theta_{\text{пр}.\text{раств}}^{2}}{3} + \frac{\Theta_{\text{приб}.}^{2}}{3} + \frac{\Theta_{\text{град}.}^{2}}{3} + \frac{\Theta_{\text{отб}}^{2}}{3} + \frac{\Theta_{\text{изм}.}^{2}}{3} .

Коэффициент K вычисляют по формуле

K = \frac{\epsilon + \Theta}{s_{C} + \sqrt{\sum \frac{\Theta_{i}^{2}}{3}}} ,

где \epsilon — доверительные границы случайной погрешности (п. 5 настоящего приложения);

\Theta — границы неисключенной систематической погрешности результата измерения (п. 3 настоящего приложения).

(Измененная редакция, Изм. № 1).