Методические указания по измерению концентраций кобальта, титана и вольфрама методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии в воздухе рабочей зоны

(утв. Минздравом СССР 12.12.1988 № 4915-88)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ КОБАЛЬТА, ТИТАНА И ВОЛЬФРАМА МЕТОДОМ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ 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 разрабатываются и утверждаются с целью обеспечения контроля соответствия фактических концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны их предельно допустимым концентрациям (ПДК) — санитарно-гигиеническим нормативам, утвержденным 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» и одобрены Проблемной комиссией «Научные основы гигиены труда и профессиональной патологии». Методические указания являются обязательными при осуществлении вышеуказанного контроля.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

№ п/п	Наименование	Формула	М.м.	Тпл, °C	Ткип, °C	Растворимость
1	Кобальт	Co	58,93	1492	3100	в разбавленных минеральных кислотах
2	Титан	Ti	47,90	1684	3300	соединения титана раствор. в серной кислоте
3	Вольфрам	W	183,80	3410	5930	соединения вольфрама раствор. в воде

В воздухе металлы и их соединения находятся в виде аэрозолей. Кобальт и его соединения токсичны, вызывают одышку, действуют на желудочно-кишечный тракт, на кожу, вызывая острые дерматиты.

Титан — малотоксичен, наиболее токсичен четыреххлористый титан. Токсичность его определяется хлористым водородом, образующемся при его гидролизе.

Вольфрам — вызывает раздражение верхних дыхательных путей, наиболее токсичны вольфрамат натрия и вольфрамовый ангидрид.

ПДК в воздухе кобальта 0,5 мг/куб. м, титана 10 мг/куб. м, вольфрама 6 мг/куб. м.

Характеристика метода

Метод основан на измерении абсорбции резонансного излучения атомами элементов при соответствующих длинах волн: для кобальта — 240,7 нм, для титана — 365,3 нм, для вольфрама — 255,1 нм.

Отбор проб проводятся с концентрированием на фильтр.

Нижний предел измерения концентраций в хроматографируемом объеме пробы: кобальта — 0,1 мкг/мл, титана и вольфрама — 0,5 мг/мл.

Нижний предел измерения концентраций в воздухе: кобальта — 0,1 мг/куб. м, титана и вольфрама — 0,5 мг/куб. м (при отборе 15 л воздуха).

Диапазон измеряемых концентраций в воздухе: кобальта — от 0,1 до 5,0 мг/куб. м, титана и вольфрама — от 0,5 до 5 мг/куб. м.

Суммарная погрешность измерения не превышает +/- 25%.

Время выполнения измерения, включая отбор пробы, 4 часа.

Приборы, аппаратура, посуда

Атомно-абсорбционный спектрофотометр модели 460 фирмы «Перкин Элмер» или другой марки.

Аспирационное устройство.

Фильтродержатель, ТУ 9572.05-77.

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 1000 мл, 100 мл и 50 мл.

Пипетки, ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 5, 2, 10 мл с делениями.

Водяная баня, ТУ 64-423-72.

Стаканы химические, ГОСТ 10394-72, вместимостью 100 мл.

Палочки стеклянные.

Реактивы, растворы, материалы

Кобальт, окись, ТУ 20П-26-69, ОСЧ 9 — 2.

Двуокись титана, МРТУ 6-09-5083-68, ОСЧ.

Натрий вольфрамовокислый, ТУ 6-09-2860-70, ОСЧ 6 — 3.

Кислота соляная, ГОСТ 3118-77, х.ч., концентрированная.

Кислота азотная, ГОСТ 4461-77, х.ч., концентрированная.

Смесь концентрированных соляной и азотной кислот (3:1) (царская водка).

Кислота серная, ГОСТ 4204-77.

Спирт этиловый ректификатный, 5% раствор, ГОСТ 18300-72.

Стандартный раствор № 1 с концентрацией кобальта 1 мг/мл готовят растворением 1,4072 г окиси кобальта в 10 мл смеси соляной и азотной кислот (3:1). Трижды раствор упаривают в 10 мл концентрированной соляной кислоты. После охлаждения сухой остаток растворяют в горячей бидистиллированной воде, доводят объем раствора до 1 л.

Стандартные растворы кобальта № 2 и № 3 с концентрациями 100 и 10 мкг/мл соответственно готовят разбавлением стандартного раствора кобальта № 1 бидистиллированной водой.

Стандартный раствор титана № 1 с концентрацией 100 мкг/мл готовят следующим образом. Навеску двуокиси титана 0,1668 г, предварительно прокаленную до постоянной массы, сплавляют с 1 — 1,5 г бисульфата или пиросульфата калия. Сплав выщелачивают 5% раствором серной кислоты и переводят в мерную колбу вместимостью 1 л, доводя объем до метки этой же кислотой.

Стандартный раствор титана № 2 с концентрацией 10 мкг/мл готовят разбавлением 5% раствором серной кислоты стандартного раствора титана № 1.

Стандартный раствор вольфрама № 1 с концентрацией 100 мкг/мл готовят растворением 0,1794 г вольфрамовокислого натрия в 100 мл бидистиллированной воды.

Стандартный раствор вольфрама № 2 с концентрацией 10 мкг/мл готовят разбавлением стандартного раствора вольфрама № 1 бидистиллированной водой.

Стандартные растворы металлов № 2, № 3 применяются свежеприготовленными.

Фильтры АФА-ХА-20.

Ацетилен газообразный в баллоне с редуктором.

Закись азота газообразная в баллоне с редуктором.

Отбор проб воздуха

Воздух с объемным расходом 5 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ХА-20, помещенный в фильтродержатель.

Для измерения 0,5 ПДК металлов достаточно отобрать 15 л воздуха.

Срок хранения проб не ограничен.

Подготовка к измерению

Градуировочные растворы (устойчивы в течение суток) готовят согласно таблице:

ШКАЛА ГРАДУИРОВОЧНЫХ РАСТВОРОВ НА КОБАЛЬТ

№ раствора	Стандартный раствор № 3, мл	Стандартный раствор № 2, мл	Концентрация кобальта в анализируемом растворе, мкг/мл
1	0,15	-	0,1
2	0,45	-	0,3
3	0,75	-	0,5
4	-	0,15	1,0
5	-	0,45	3,0
6	-	0,75	5,0

ШКАЛА ГРАДУИРОВОЧНЫХ РАСТВОРОВ НА ТИТАН И ВОЛЬФРАМ

№ раствора	Стандартный раствор № 2, мл	Стандартный раствор № 1, мл	Концентрация титана и вольфрама в анализируемом растворе, мкг
1	0,75	-	0,5
2	-	0,15	1,0
3	-	0,3	2,0
4	-	0,3	2,0
5	-	0,45	3,0
6	-	0,75	5,0

Во все градуировочные растворы помещают на фильтр АФА-ХА-20, смоченный 2 — 3 каплями спирта, приливают 10 мл смеси соляной и азотной кислот 3:1 (царская водка). Растворы нагревают на водяной бане и упаривают до влажных солей. К осадку приливают 5 мл бидистиллированной воды и упаривают вновь для удаления окислителей. Сухой остаток растворяют в 1 мл концентрированной соляной кислоты, доводя объем раствора до 15 мл бидистиллированной водой.

Градуировочные растворы подают в распылительную камеру и измеряют поглощение излучения кобальта при длине волны 240,7 нм, титана — 364,3 нм, вольфрама — 255,1 нм.

Условия фотометрирования

Кобальта: ширина щели — 0,2 мм, величина тока — 30 ma, газ — воздух-ацетилен.

Титана и вольфрама: ширина щели — 0,2 мм, величина тока — 40 ma, газ — закись азота.

Градуировочный график строят в координатах: концентрация металла в градуировочном растворе мкг/мл — величина сигнала (мм).

Проведение измерения

Фильтр с отобранной пробой помещают в стеклянный стакан, смачивают 2 — 3 каплями спирта, приливают 10 мл смеси соляной и азотной кислоты 3:1 (царская водка), помещают стаканы на кипящую водяную баню. После полного растворения фильтра с осадком содержимое стакана упаривают вновь. К сухому остатку приливают 1 мл концентрированной соляной кислоты, нагревают на бане, добавляют бидистиллированную воду, смывая стенки стакана. Общий объем пробы составляет 15 мл. Раствор вводят в пламя горелки атомно-абсорбционного спектрофотометра и фотометрируют аналогично градуировочным растворам.

Концентрацию металлов в анализируемой пробе определяют по одновременно построенному градуировочному графику.

Расчет концентрации

Концентрация металла в воздухе «С» в мг/куб. м вычисляют по формуле:

где:

а — концентрация металла в фотометрируемом растворе пробы, мкг;

в — общий объем раствора пробы, мл;

V — объем воздуха (в л), отобранный для анализа и приведенный к стандартным условиям (см. Приложение 1).

Приложение 1

Приведение объема воздуха к стандартным условиям проводят по следующей формуле:

                           V х (273 + 20) х P

                         V   = ------------------,
                          20   (273 + t) х 101,33

где:

V — объем воздуха, отобранный для анализа, л;

P — барометрическое давление, кПа (101,33 кПа = 760 мм рт. ст.);

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

Для удобства расчета V следует пользоваться таблицей коэффициентов 20 (см. Приложение 2). Для приведения воздуха к стандартным условиям надо умножить V на соответствующий коэффициент.

°C	Давление P, кПа (мм рт. ст.)
	97,33 (730)	97,86 (734)	98,4 (738)	98,93 (742)	99,46 (746)	100 (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

---