МУК 4.1.666-97. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Методические указания по измерению концентрации волокон асбеста в атмосферном воздухе населенных мест
(утв. Минздравом России 27.04.1997)
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). Документ введен в действие с 27 апреля 1997 года.
27 апреля 1997 года
4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОЛОКОН АСБЕСТА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
с момента утверждения
1. Общие положения
Методика предназначена для определения концентрации взвешенных в атмосферном воздухе населенных пунктов респирабельных волокон асбеста в диапазоне 0,03 — 0,6 волокон/куб. см при объеме анализируемого воздуха 400 куб. дм. Используется для измерения среднесуточных концентраций. Подсчет волокон проводится с применением фазово-контрастного оптического и трансмиссионного электронного микроскопов. Основной контроль осуществляется с применением оптического микроскопа. Электронный микроскоп используется при необходимости подсчета общего числа волокнистых частиц, т.е. не только респирабельных волокон.
При разработке методики использованы рекомендации стандартного метода определения концентрации взвешенных в воздухе рабочих мест волокон асбеста с помощью оптической микроскопии, разработанного Международной асбестовой ассоциацией (AIA), и методики определения асбестовых волокон в окружающем воздухе методом трансмиссионной электронной микроскопии (стандарт ISO/TS 146 199-98-02).
2. Погрешность измерений
При определении концентрации волокон асбеста в атмосфере в диапазоне 0,03 — 0,6 волокон/куб. см суммарная погрешность при доверительной вероятности 0,95 не превышает 32% (при использовании оптического микроскопа) и 65% (при использовании электронного микроскопа).
3. Метод измерения
Метод заключается в отборе пробы пыли на мембранный фильтр путем пропускания через него воздуха с помощью аспиратора (воздуходувки), просветлении части фильтра в парах ацетона и триацетине, подсчете волокон определенной длины и диаметра под фазово-контрастным оптическим или трансмиссионным электронным микроскопами и расчете концентрации волокон в воздухе, которая вычисляется с учетом количества волокон на поверхности фильтра и общего объема воздуха, пропущенного через него.
4. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы
При выполнении измерений должны быть применены следующие средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы.
4.1 Вспомогательные устройства и средства измерений
Пробоотборник «Gilian» (Канада), снабженный встроенным ротаметром, позволяющим контролировать расход воздуха от 0,5 до 3,5 л/мин. с погрешностью не более 2,5%.
Примечание: Допускается применение других пробоотборников, обеспечивающих пропускание воздуха без пульсаций в сочетании с газовыми счетчиками или измерителями расхода. В этом случае необходим стабилизатор расхода воздуха типа моностата.
Держатель фильтра, снабженный защитной оболочкой (кожухом), предохраняющей фильтр от загрязнения.
Фазово-контрастный оптический микроскоп Zaborlux S, укомплектованный:
- окулярным измерителем Валтона/Бекетта диаметром 100 +/- 2 мкм (Приложение 1);
- контрольным стеклом HSE/NPL (Приложение 2);
- объект-микрометром для калибровки сетки Валтона/Бекетта (Приложение 3);
- объективом бифокальным ахроматическим с фазовым контрастом,
увеличением Х10 и Х40; объектив Х40 должен обладать апертурой 0,65;
Примечание: Могут быть использованы микроскопы других типов, обеспечивающие фазовый контраст и увеличение Х480 — Х500.
Установка для просветления мембранных фильтров фирмы Quick Fix (США) или другая (см. Приложение 4)
Покровные стекла толщиной 0,17 мм ГОСТ 6672-75
Электронный микроскоп просвечивающего типа ЭВМ-100Л, ЦФ3.854.006.РС, ПЭМ100
1.720.052.РС и др., обеспечивающий получение картин микродифракции
Вакуумный универсальный пост ВУП4ЦФ2.250.656.ТО или ВУП52.950.161.ПС для напыления угольной пленки
Фильтры мембранные многослойные, изготовленные из смеси эфиров или нитрата целлюлозы диаметром 25 мм и размерами пор 0,8 или 1,2 мкм фирмы Millipore или аналогичные
Секундомер ГОСТ 5072-79Е Барометр-анероид М-67 ТУ 2504-1797 75
Термометр ТМ-8; пределы измерения от -35 ГОСТ 112-78Е. до -40 °С
4.2 Реактивы и материалы
уксусной кислоты
Спирт этиловый ректификованный ГОСТ 5962-67
Угли спектральные СЗ-6 х 200 ТУ 16.539.019-69 Медная сетка-подложка с периодом 60 мкм ЦФ7.211.003.
5. Требования безопасности
Все работы по просветлению фильтров в парах ацетона проводятся в вытяжном шкафу.
6. Требования к квалификации операторов
К выполнению исследований по данной методике допускаются лица, владеющие техникой работы на фазово-контрастном оптическом микроскопе и владеющие методом электронного микроскопирования.
7. Условия выполнения измерений
В помещениях, в которых проводится подготовка фильтров и выполнение измерений (подсчет волокон), должны соблюдаться условия, не допускающие загрязнения проб и искажения результатов измерений.
Работы по подготовке препаратов к подсчету волокон должны выполняться по ГОСТу 15150-69:
- температура воздуха (20 +/- 10) °С;
- атмосферное давление 84 — 106,7 кПа (690 — 800 мм рт. ст.);
- влажность воздуха не более 80% при температуре 25 °С.
8. Подготовка к выполнению измерений
8.1 Подготовка фильтров
Для отбора проб используются мембранные многослойные фильтры из эфиров целлюлозы с диаметром пор 0,8 или 1,2 мкм фирмы «Millipore». Перед употреблением по 1 фильтру из каждой партии (25 шт.) проверяют на загрязненность асбестом, которая не должна превышать 3-х волокон на 100 полей отсчета. Фильтры вставляют в лаборатории в специальные патроны на опорные мембраны, служащие как для поддержки фильтров, так и для равномерного распределения воздуха по его поверхности. Затем патроны герметизируют крышками.
8.2 Отбор проб
Пробы на асбест отбирают в пункте, оснащенном вводом для суточного отбора проб (например, «ПОСТ-2»). Патрон с фильтром освобождают от крышки и герметично присоединяют широким отверстием вверх к воздуховоду для отбора суточных проб. При отборе проб в полевых условиях фильтродержатель укрепляют на высоте 1,5 — 2 м от земли широким отверстием вниз. Узкий конец фильтродержателя присоединяют к аспиратору, рассчитанному на непрерывную работу в течение суток и обеспечивающему расход воздуха через фильтр 0,3 куб. дм /мин. При отсутствии специального аспиратора для этих целей может быть использован микрокомпрессор, служащий для аэрации аквариумов, дополненный штуцером для засасывания воздуха. На выходе компрессора, т.е. с противоположной от фильтра стороны, устанавливают счетчик объема воздуха (Приложение 3). Включают аспиратор и устанавливают расход воздуха 0,3 куб. дм/мин. Отбор проб проводят непрерывно в течение 24 ч. После окончания отбора проб фильтродержатель сразу же герметизируют крышкой и заглушкой. Срок хранения проб не ограничен. Допускается дискретный отбор 4 раза в сутки продолжительностью по 30 мин. с расходом воздуха 3,5 куб. дм/мин. и отбор по другим программам, предусмотренным «Руководством по контролю загрязнения атмосферы» (РД 52.04.186-89) при расходе воздуха, обеспечивающим общий объем 400 куб. дм.
Для определения количества волокон на холостой пробе из каждой партии подготовленных фильтродержателей выбирают 1, через который не протягивают воздух, но который находится в точке отбора. Фильтр-свидетель затем обрабатывается так же, как и фильтр с пробой. Холостая проба (фильтр-свидетель) должна содержать не более 3-х волокон на 100 полей отсчета. В случае превышения этого числа вся партия проб с данной холостой пробой бракуется.
Транспортировка экспонированных фильтров осуществляется в закрытых крышкой и заглушкой фильтродержателях, помещенных в полиэтиленовые мешки. Фильтродержатели открывают непосредственно перед подготовкой фильтров к просветлению.
8.3 Подготовка препаратов
8.3.1 Разрезание фильтра на части
Извлеченный из держателя с помощью пинцета фильтр помещают на предметное стекло осадком кверху и разрезают скальпелем пополам. Разрезание ножницами не допускается.
Одна половина фильтра предназначается для подсчета волокон методом оптической микроскопии, вторая — с применением электронного микроскопа. Последняя сохраняется в течение 2-х месяцев в условиях, исключающих загрязнение, например, в чашках Петри.
8.3.2 Подготовка препарата для подсчета волокон под оптическим микроскопом
Половина фильтра, размещенная на предметном стекле пыльной стороной кверху, помещается в среду паров ацетона. Через 2 — 3 с фильтр становится прозрачным. С помощью шприца с иглой № 22 на просветленный фильтр наносится 1 — 2 капли триацетина, после чего фильтр закрывается покровным стеклом. Для ускорения процесса окончательного просветления препарат можно подогреть в течение 30 мин при температуре 50 °С. Однако предпочтительнее проводить анализ через 24 ч, чтобы фильтр полностью и равномерно подвергался действию триацетина.
8.3.3 Подготовка препарата для подсчета волокон под электронным микроскопом
Вторые половины фильтров с пылью крепятся пылевым осадком вверх на предметном столике под колоколом вакуум-испарителя для покрытия угольной пленкой. Напыление проводится в соответствии с инструкцией по эксплуатации вакуумных универсальных постов ВУП-4 и ВУП-5. Толщина угольной пленки должна быть 200 — 700 А для исследования методом электронной микроскопии при ускоряющем напряжении 75 кВ.
Пробойником, диаметр которого равен диаметру объектодержателя электронного микроскопа, из напыленного угольной пленкой фильтра вырезаются образцы по схеме, приведенной на рис. 1 (рисунки здесь и далее не приводятся). Они монтируются на медной сетке-подложке такого же диаметра и помещаются на фильтровальной бумаге в герметично закрытый сосуд с ацетоном или диметилформамидом. При этом уровень растворителя должен быть ниже положения образцов. Время полного растворения фильтра на медной сетке-подложке 20 — 24 ч. После растворения материала фильтра на подложке остается угольная реплика, на которой сохраняются все частицы пыли и их взаимное расположение.
Настройка оптического и электронного микроскопов осуществляется в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей.
Проверка разрешающей способности оптического микроскопа и тестирование оператора осуществляется с помощью контрольного стекла HSE/NPL (Приложение 2).
9. Выполнение измерений
9.1 Подсчет волокон при использовании
оптического микроскопа
Образцы изображения асбестовых волокон, которые могут встречаться в атмосферном воздухе, приведены в Приложении 5.
9.1.1 Обзор при малом увеличении
При общем 100 — 150-кратном увеличении контролируется поверхность фильтра. Обзорные поля по всей поверхности фильтра должны быть однородными по плотности пыли. Если на фильтре наблюдаются значительные отличия по плотности, то фильтр должен быть исключен из подсчета.
9.1.2 Выбор обзорных полей
При увеличении Х500 (объектив с 40-кратным увеличением) фокусируется запыленная поверхность фильтра при концентрически установленных фазовых кольцах объектива и конденсора. Фокусировка проводится на всю глубину залегания волокон на фильтре.
Для подсчета волокон обзорные поля выбираются произвольно (случайно) по всей поверхности фильтра. Не подсчитываются волокна, лежащие на расстоянии до 3 мм от края фильтра и в области шириной 2 мм от линии разреза.
9.1.3 Критерии подсчета
Подсчитываются все респирабельные волокна, т.е. частицы, имеющие длину более 5 мкм, диаметр менее 3 мкм и соотношение длина/диаметр не менее чем 3:1.
Частица, у которой оба конца лежат внутри поля отсчета, ограниченного площадью сетки Валтона/Бекетта, подсчитывается как одно волокно, частица с одним концом в поле отсчета — как 1/2 волокна.
Если более 1/8 части оцениваемого поля покрыта непрозрачными агрегатами волокон или волокон и зернистых частиц, то это поле не учитывается. Подсчитываются волокна на 100 полях отсчета. Аналогичный подсчет волокон ведется и на фильтре-свидетеле.
9.2 Подсчет волокон при использовании
электронного микроскопа
Подсчитываются волокна на 300 полях отсчета, каждое из которых ограничено площадью ячейки сетки-подложки в свете по тем же критериям, что в п. 9.1.3, причем подсчитываются только респирабельные асбестовые волокна. Электронный микроскоп позволяет подсчитывать волокна меньших размеров, если в этом есть необходимость.
10. Вычисление результатов измерений
10.1 Расчет концентрации волокон по данным подсчета
с применением оптической микроскопии
Расчет концентрации выполняется по формуле:
N
N 1
N 385 (--- - ---) N - N
N 1 100 100 1
K = ( — - --) A / 1000a v t = ---------------- = 0,49 ------, (1) n n 100 х 0,00785v t V T 1
где:
К - концентрация волокон, волокно/куб. см;
N - количество подсчитанных волокон на 100 полях фильтра с
пылью; N — количество подсчитанных волокон на 100 полях 1 фильтра-свидетеля («холостая» проба); n — число полей, на которых велся подсчет волокон на фильтре с пылью (n = 100); n — число полей фильтра-свидетеля, на которых подсчитывались 1 волокна (n = 100); 1 A — эффективная площадь фильтра (А = 385 кв. мм ); a — площадь поля отсчета, кв. мм (а = 0,00785 при диаметре сетки Валтона/Бекетта 100 мкм); v — расход воздуха, куб. дм/мин., приведенный к нормальным условиям; t — продолжительность отбора пробы, мин.
10.2 Расчет концентрации волокон по результатам подсчета
с применением электронного микроскопа
Концентрация волокон определяется аналогично расчетам по данным оптической микроскопии (формула 1). При этом рассчитывается предварительно площадь поля отсчета, ограниченная площадью ячейки медной сетки-подложки и учитывается другое количество полей (n = 300).
За результат анализа принимается значение концентрации респирабельных волокон.
Результат подсчета волокон и расчета концентрации заносится в журнал. Форма записи приведена в Приложении 6.
10.3 Контроль погрешности измерений
Контроль погрешности измерений приводится один раз в три месяца.
Для этих целей используется перемаркированный ранее просчитанный фильтр, на котором вновь определяется количество волокон.
Если число подсчитанных вновь волокон на 100 полях отсчета находится в интервале 0,75 — 1,25 от ранее определенного количества или от среднего значения нескольких ранее проведенных измерений, то погрешность соответствует установленной при аттестации методики. Метрологическая аттестация методики проводится в установленные сроки.
Методические указания разработаны: Г.В. Богдановым, Н.Д. Рауза (ВНИИ проектасбест, г. Асбест Свердловской области), Н.Ш. Вольберг (ГГО им. А.И. Воейкова).
Измеритель, предназначенный для оценки размеров волокон, должен отвечать следующим требованиям:
- иметь точные и четкие деления по 5 мкм;
- иметь точные и четкие деления по 3 мкм, что особенно важно для классификации волокон по дисперсному составу;
- иметь точно обозначенные контуры центральной части поля зрения, которая должна занимать менее 1/5 обзорного поля микроскопа.
Измеритель Валтона/Бекетта (рис. 2) отвечает этим требованиям. Он изготовляется фирмой Graticules LTd. Sovering Way. Botany Leading Estate.
Тип измерителя С-22. Диаметр круглого обзорного поля при увеличении Х500 должен составлять 100 +/- 2 мкм.
Перед проведением подсчета волокон с применением фазово-контрастного микроскопа окулярный измеритель калибруется при помощи объект-микрометра (микрометрический измеритель) следующим образом.
1. Микрометрический измеритель, предпочтительнее со шкалой от 2 до 10 мкм, размещают на столике микроскопа.
2. Контролируют межцентровое глазное расстояние и масштаб увеличения объектива.
3. Микроскоп фиксируют на шкале микрометрического измерителя.
4. Окулярный измеритель устанавливают так, чтобы его диаметр был параллелен шкале микрометра. Определяют число делений, соответствующее диаметру измерителя Валтона/Бекетта.
5. Расстояние между двумя делениями шкалы определяют до десятой доли микрометра.
Например, если измеритель Валтона/Бекетта соответствует по шкале микрометрического измерителя 10-ти целым делениям и около 1/3 деления, то это означает, что его диаметр равен 103 мкм.
Для определения границы разрешающей способности микроскопа используется стекло марки HSE/NPL Test slide mark II (рис. 3).
Поставщик: Институт асбеста по гигиене и безопасности труда и окружающей среды. Гермецер Штрассе 1, 4040, Нейсс, ФРГ.
Нанесенные 7 серий линий позволяют установить различимость объектов.
Оператор последовательно наблюдает за видимостью серий штрихов, при этом наводка на резкость осуществляется на 1 — 3 сериях, оператор должен хорошо видеть 4-ю серию, слабо видеть 5-ю и не видеть 6 и 7. В этом случае различаются объекты размерами 0,44 мкм и не различаются 0,36 мкм. Граница различимости соответствует разрешающей способности микроскопа в 0,5 мкм. Эта разрешающая способность ограничена физическими возможностями микроскопа.
УСТАНОВКА ДЛЯ ОТБОРА СРЕДНЕСУТОЧНОЙ ПРОБЫ ВОЗДУХА
ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОЛОКОН АСБЕСТА
В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Установка рекомендуется для отбора проб в комплектных лабораториях «Пост-2» или аналогичных, имеющих специальный канал для отбора среднесуточных проб аэрозолей.
Установка (рис. 4) состоит из переходника 2, предназначенного для закрепления патрона с фильтром 3, вентиля 4, микрокомпрессора мембранного 5 (для аэрации аквариумов, дополнительно снабженного всасывающим патрубком), газового счетчика 6 (ГСБ-400 или РГ-40).
Изделия по позициям 2 (рис. 5) и 5 изготавливаются самостоятельно или мастерскими ГГО им. А.И. Воейкова по специальному заказу.
Отбор проб с использованием установки производится следующим образом.
В корпус переходника 2 помещают патрон-фильтродержатель 3 с вставленным в него фильтром так, чтобы торец патрона упирался в прокладку, после чего фиксируют фильтродержатель прижимной гайкой, слегка затянув ее. Затем собирают установку для отбора среднесуточных проб согласно схеме в следующем порядке.
Присоединяют переходник 2 с патроном к резьбовому концу патрубка для отбора среднесуточных проб 1 в лаборатории «Пост-2». После этого к выходному патрубку патрона 3 через газовый вентиль 4 присоединяют входной патрубок микрокомпрессора 5. Далее соединяют выходной патрубок микрокомпрессора с входным патрубком газосчетчика 6.
Все соединения производят при помощи резиновой либо пластиковой трубки, следя за соблюдением герметичности воздушных линий.
Для отбора среднесуточной пробы включают микрокомпрессор и регулируют с помощью вентиля по газосчетчику расход воздуха, равный (0,28 +/- 0,02) куб. дм/мин.
Продолжительность отбора пробы — 24 ч.
Объем прокачанного воздуха вычисляют по разнице показаний газосчетчика до и после отбора пробы.
На рис. 6 — 7 показаны схемы установок для просветления фильтров в парах ацетона. Заделка препарата должна выполняться только в вытяжном шкафу. Нельзя работать вблизи открытого пламени.
Для нагревания ацетона могут использоваться водяная баня или горячая плита, а также инфракрасная лампа.
Процедура просветления заключается в следующем:
- нагреть ацетон до кипения и подождать, пока из отверстия не начнет выходить небольшое количество паров;
- поместить фильтр пыльной стороной кверху на предметное стекло при комнатной температуре. Обычно электростатические силы удерживают фильтр на стекле;
- убедиться в том, что на фильтре нет капель жидкого ацетона, удерживать с помощью пинцета предметное стекло в 15 — 20 мм от выходного отверстия в течение 3 — 5 с. В то же время медленно передвигать фильтр поперек выходного отверстия для того, чтобы обеспечить равномерное просветление. Предметное стекло предварительно не подогревается, так как для правильного просветления пары должны конденсироваться на нем;
- шприцом с иглой № 22 на осветленную поверхность нанести 1 — 2 капли триацетина и закрыть покровным стеклом.
Нельзя надавливать на покровное стекло. Через 24 ч препарат готов к проведению исследований.
Они легко идентифицируются и подсчитываются. Эти волокна чаще всего встречаются на мембранных фильтрах. У амозита и крокидолита волокна прямые, иглообразной формы. Хотя волокна хризотила иногда прямые, они чаще имеют криволинейную форму. Волокна неоднородные и «неволокнообразные» тем не менее подлежат учету, если они отвечают основному определению волокна.
2. Расщепленные волокна (рис. 8б).
Обычно эти частицы выглядят как волокно (или волокна), расщепляющиеся от одного ствола. Исходя из того, что частица соответствует определению волокна по длине и толщине, она подсчитывается как одно волокно.
3. Агрегаты волокон (рис. 9а).
Эта группа состоит из волокон, прикрепленных к зернам или погруженных в неволокнистый материал. Последний может быть вмещающей породой, смолой, цементом и др. материалом, используемым в производстве асбестовых изделий. Если зерна не толще 3 мкм, то согласно определению, все волокна подсчитываются.
4. Сгруппированные волокна (рис. 9б).
Эта категория волокон образуется тогда, когда волокна накладываются друг на друга, вместе сложены или переплетены. Простейшим является случай, когда два волокна перекрывают и пересекают друг друга. В этом случае каждое из волокон подсчитывается отдельно. Более сложным является случай, когда волокна лежат почти параллельно и кажутся выходящими из одного пучка. Такой пучок принимается за одно волокно, если он имеет ширину не более 3 мкм и соответствует другим параметрам.
Иногда группа волокон выглядит как неопределенное число спутанных нитей, происходящих из одного пучка волокон. Их нельзя рассматривать как волокна.
концентрации (оптический микроскоп)
┌─────────┐
<pre class="legal-pre"> │Номер │
│фильтра │
Город____________________________ └─────────┘</pre>
Дата отбора пробы "__" _______________________________ 199_ г.
Место отбора пробы ___________________________________________
Особые условия _______________________________________________
Фамилия, И.О. отбирающего пробу ______________________________
Фамилия, И.О. подсчитывающего волокна ________________________
┌─────┬─────┬─────┬─────┬──────┬──────┬──────┬───────┬─────┬─────┐
├─────┼─────┼─────┼─────┼──────┼──────┼──────┼───────┼─────┼─────┤
├─────┼─────┼─────┼─────┼──────┼──────┼──────┼───────┼─────┼─────┤
└─────┴─────┴─────┴─────┴──────┴──────┴──────┴───────┴─────┴─────┘
Количество волокон ___________________________________________
Число полей __________________________________________________
Волокон/поле _________________________________________________
Волокон/ кв. мм ______________________________________________
Объем, приведенный к нормальным условиям, куб. дм_____________
Концентрация респирабельных волокон __________ волокон/куб. см
Подпись оператора, выполняющего подсчет волокон ______________________________________________
Дата подсчета волокон ________________________________________