Методические указания по фотометрическому измерению концентраций толуола в воздухе рабочей зоны
(утв. Минздравом СССР 12.12.1988 № 4877-88)
Примечание
Документ включен в Перечень основных действующих нормативно-методических документов по методам лабораторного и инструментального контроля в системе государственного санитарно-эпидемиологического нормирования (Письмо Роспотребнадзора от 02.12.2008 № 01/14262-8-32).
12 декабря 1988 г. № 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.
Включенные в данный выпуск 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
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.
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 № 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 № 2, содержащий 5 мкг нитропроизводных толуола в 1 мл, готовят разбавлением стандартного раствора № 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.
| № стандартов | Стандартный раствор № 2, мл | Стандартный раствор № 1, мл | Толуол, мл | Содержание толуола в виде нитропроизводного, 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 № 1. Растворы фотометрируют при длине волны 500 нм в кювете с толщиной слоя 20 мм.
Строят градуировочный график № 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 № 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 № 2 аналогично графику № 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 № 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 № 2.
Количественное определение содержания толуола (мкг) в анализируемой пробе (а) проводят по соответствующему предварительно построенному градуировочному графику (N 1 или № 2).
Расчет концентрации
Концентрацию толуола в воздухе в мг/куб. м «С» вычисляют по формуле:
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
| °С | Давление Р, кПа (мм рт. ст.) | |||||||||
| 97,33 (730) | 97,86 (734) | 98,4 (738) | 98,93 (742) | 99,46 (746) | 100,00 (750) | 100,53 (754) | 101,06 (758) | 101,33 (760) | 101,86 (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 |