Методические указания по фотометрическому измерению концентраций карбамида, карбамидо-формальдегидного удобрения (КФУ) и сложного полимерного удобрения (СПУ-1) в воздухе рабочей зоны

(утв. Минздравом СССР 12.12.1988 № 4744-88)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ФОТОМЕТРИЧЕСКОМУ ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ КАРБАМИДА, КАРБАМИДО-ФОРМАЛЬДЕГИДНОГО УДОБРЕНИЯ (КФУ) И СЛОЖНОГО ПОЛИМЕРНОГО УДОБРЕНИЯ (СПУ-1) В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Методические указания по измерению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны предназначены для санитарно-эпидемиологических станций и санитарных лабораторий промышленных предприятий при осуществлении контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны, а также научно-исследовательских институтов Министерства здравоохранения СССР и других заинтересованных министерств и ведомств.

Методические указания разрабатываются и утверждаются с целью обеспечения контроля соответствия физических концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны 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 и др.

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.

    H N-CO-NH                                          М.м. 60,05.
     2       2

Карбамид (мочевина) — порошок белого цвета, плотность 1,33 г/куб. см. Т. пл. 132,7 °C. Хорошо растворим в воде.

В воздухе находится в виде аэрозоля-дезинтеграции.

Кожно-резорбтивным и местно-раздражающим действием не обладает. При многократном интегральном введении по методу Лима выявляется слабая функциональная кумуляция.

ПДК вещества в воздухе — 10 мг/куб. м.

2 CO NH

Карбамидо-формальдегидное удобрение (КФУ).

Состоит из мочевины (М) и формальдегида (Ф) с мольным соотношением М / Ф = (1,25 — 1,6) / 1.

КФУ — гранулы белого цвета, плотность 1,3 г/куб. см. Растворимость в воде 70 — 80%, растворим в кислотах, в органических растворителях не растворим, Т. пл. 132,5 °C. Продукт не слеживается, не гигроскопичен.

В воздухе находится в виде аэрозоля-дезинтеграции.

Кожно-резорбтивное и местно-раздражающее действие не выражено. Обладает слабо выраженной функциональной кумуляцией.

ПДК вещества в воздухе — 10 мг/куб. м.

  NH        NH

2	2

      CO        CO

      .     2   .     2                                М.м. 171,8.
      .         .
      .         .
      NH H PO  (NH ) HPO
        4 2  4    4 2   4

    [C H N O]  x [NH H PO  x (NH ) HPO ]
      2 4 2  n      4 2  4      4 2   4 m

Сложное полимерное удобрение СПУ-1.

Состоит из продукта конденсации мочевины и формальдегида и содержит в основной цепи аммофос. СПУ-1 — гранулы серого цвета, плотность 1,6 г/куб. см, растворимость в воде 60 — 70%, растворим в кислотах, в органических растворителях не растворим, Т. пл. 240 °C.

В воздухе находится в виде аэрозоля-дезинтеграции.

Кожно-резорбтивное и местно-раздражающее действие не выражено, выявлена слабая функциональная кумуляция.

ПДК вещества в воздухе — 10 мг/куб. м.

Характеристика метода

Метод основан на реакции взаимодействия карбамида, КФУ и СПУ-1 +++ с диацетилмонооксимом в присутствии тиосемикарбазида и ионов Fe в сильнокислой среде и последующем фотометрическом измерении окрашенного в красный цвет продукта реакции при 525 нм.

Отбор проб проводится с концентрированием на фильтр.

Нижний предел измерения содержания карбамида в фотометрируемом объеме составляет 1 мкг, КФУ и СПУ-1 — 2 мкг.

Нижний предел измерения карбамида в воздухе — 1 мг/куб. м, СПУ-1 и КФУ — 2 мг/куб. м (при отборе 50 л воздуха).

Диапазон измеряемых концентраций карбамида — от 1 до 10 мг/куб. м, КФУ и СПУ-1 — от 2 до 20 мг/куб. м.

Измерению не мешает 20-кратный избыток аммиака, 5-кратный избыток формальдегида и аммофос. Определению КФУ и СПУ-1 мешает карбамид.

Суммарная погрешность измерения не превышает +/- 20%.

Время выполнения измерения концентраций карбамида, КФУ и СПУ-1, включая отбор проб, — около 40 минут.

Приборы, аппаратура, посуда

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Аспирационное устройство.

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

Баня водяная, ГОСТ 64-1-2850-80.

Пробирки с пришлифованными пробками, ГОСТ 10515-75.

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

Реактивы, растворы и материалы

Карбамид, ТУ 6-09-2117-77, осч.

Удобрение КФУ, ТУ 113-03-33-01-84, ч.

Удобрение СПУ-1, ТУ 205 УзССР 223-62, ч.

Серная кислота, ГОСТ 4204-77, хч, плотность 1,84, растворы 1:1; 0,5 н и 10-процентный.

Этиловый спирт, технический, ГОСТ 18300-72, ректификат.

Тиосемикарбазид, МРТУ 6-09-6401-69, 0,5-процентный раствор (запасной раствор).

Диацетилмонооксим, ТУ 6-09-2288-72, 2,5-процентный раствор (запасной раствор).

Хлористое железо, ГОСТ 4147-74, ч.

    Запасной  раствор.  Растворяют  1,5  г  FeCl   x  6H O в 30 мл
                                                3       2
85-процентной H PO  и  прибавляют  15  мл  дистиллированной  воды.
               3  4

Запасные растворы хранятся в холодильнике при +4 °C.

    Рабочий   раствор  диацетилмонооксима  N  1:  в  мерной  колбе
вместимостью  500  мл  смешивают  34 мл  0,5-процентного запасного
раствора  тиосемикарбазида  и   34  мл   2,5-процентного  раствора

диацетилмонооксима и доливают до метки дистиллированной водой.

    Рабочий   раствор  хлористого  железа  N  2:  в  мерную  колбу
вместимостью  500  мл  наливают  0,5 мл запасного раствора FeCl  x

                                                           3

6H O и доводят до метки 10-процентным раствором серной кислоты. 2 Рабочие растворы хранятся в бутылях из темного стекла, устойчивы в течение 3-х месяцев.

Вместо рабочих растворов № 1 и № 2 можно пользоваться набором химических реактивов для определения мочевины производства о.п. «Лахема», Брно, ЧССР, в котором имеются таблетки, содержащие в своем составе диацетилмонооксим, тиосемикарбазид и хлористое железо. Одну таблетку при умеренном нагревании растворяют в 50 мл дистиллированной воды. Наличие небольшого осадка не мешает измерению. Раствор реактива устойчив в течение нескольких недель.

Рабочий раствор готовят смешиванием равных объемов раствора реактива с раствором серной кислоты (1:1) (используют свежеприготовленный).

Стандартный раствор карбамида в воде № 1 с концентрацией 1 мг/мл готовят растворением 0,1 г вещества в мерной колбе вместимостью 100 мл. Раствор устойчив в течение 3 месяцев.

Стандартный раствор № 2 с концентрацией 10 мкг/мл готовят соответствующим разбавлением стандартного раствора карбамида № 1 водой. Раствор устойчив в течение месяца.

Стандартные растворы КФУ и СПУ-1 № 1 с концентрацией вещества 1 мг/мл готовят растворением 0,1 г вещества в 100 мл 0,5 н серной кислоты с последующим подогревом на водяной бане в течение 10 — 20 минут до полного растворения удобрений. Растворы устойчивы в течение 6 месяцев.

Стандартные растворы № 2 с концентрацией вещества 20 мкг/мл готовят путем соответствующего разбавления 0,5 н раствором серной кислоты стандартных растворов № 1. Растворы устойчивы в течение месяца.

Фильтры АФА-ВП-20.

Отбор пробы воздуха

Воздух с объемным расходом 5 л/мин. аспирируют через фильтр АФА. Для измерения 1/2 ПДК КФУ и СПУ-1 следует отобрать 20 л воздуха, для измерения 1/2 ПДК карбамида следует отобрать 10 л воздуха. Отобранные пробы могут храниться в течение недели.

Подготовка к измерению

Для измерения содержания веществ в анализируемом объеме готовят шкалу градуировочных растворов согласно таблице.

№ стандарта	Стандарт. раствор карбамида КФУ или СПУ-1 № 2, мл	Рабочий раствор диацетилмонооксима № 1, мл	Рабочий раствор хлористого железа № 2, мл	Серная кислота (1:1), мл	Дистиллированная вода, мл	Содержание КФУ или СПУ-1, мкг	Содержание карбамида, мкг
1	0,0	1,0	1,0	1,0	2,0	0,0	0,0
2	0,1	1,0	1,0	1,0	1,9	2,0	1,0
3	0,2	1,0	1,0	1,0	1,8	4,0	2,0
4	0,4	1,0	1,0	1,0	1,6	8,0	4,0
5	0,6	1,0	1,0	1,0	1,4	12,0	6,0
6	0,8	1,0	1,0	1,0	1,2	16,0	8,0
7	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	20,0	10,0

В градуировочные пробирки вместимостью 5 мл отбирают аликвоты стандартных растворов карбамида, КФУ или СПУ-1 № 2, приливают в каждую по 1 мл рабочего раствора диацетилмонооксима № 1, 1 мл рабочего раствора хлористого железа № 2, 1 мл серной кислоты (1:1) и до метки доливают дистиллированной водой. Нагревают на кипящей водяной бане 10 минут, охлаждают в струе холодной воды и фотометрируют при длине волны 525 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм по отношению к раствору сравнения, не содержащему определяемых веществ (N 1 в таблице).

Измерение проводится до истечения 15 минут после охлаждения.

При использовании набора (н.п. «Лахема», ЧССР) вместо 1 мл рабочего раствора диацетилмонооксима и 1 мл рабочего раствора хлористого железа добавляют 2 мл рабочего раствора реактива. Далее измерение ведут, как указано выше.

Строят градуировочный график: на ось ординат наносят значения оптических плотностей градуировочных растворов, на ось абсцисс — соответствующие им величины содержания вещества в градуировочном растворе (в мкг). Проверка градуировочного графика проводится в случае использования новой партии реактивов.

Проведение измерения

Фильтр с отобранной пробой карбамида переносят в стакан, смачивают 2 — 3 каплями спирта и обрабатывают 5 мл дистиллированной воды. Для анализа отбирают 0,1 мл фильтрата в мерную пробирку вместимостью 5 мл.

Фильтр с отобранной пробой КФУ или СПУ-1 переносят в стакан, смачивают 2 — 3 каплями спирта и обрабатывают 5 мл 0,5 н серной кислоты. Для анализа отбирают 0,1 мл фильтрата в мерную пробирку вместимостью 5 мл.

Далее пробирки с аликвотами растворов карбамида, КФУ или СПУ-1 обрабатывают аналогично градуировочным растворам.

Оптическую плотность полученных анализируемых растворов проб измеряют аналогично градуировочным растворам по сравнению с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробе.

Количественное измерение содержания веществ в мкг во взятой аликвоте проводят по предварительно построенному градуировочному графику.

Расчет концентрации

Концентрацию вещества в воздухе в мг/куб. м (C) вычисляют по формуле:

                            а x в

C = -----, б x V

где:

а — содержание вещества в анализируемом объеме раствора пробы, найденное по градуировочному графику, мкг;

в — общий объем раствора пробы, мл;

б — аликвота раствора пробы, взятая для анализа, мл;

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

Приложение 1

Приведение объема воздуха к температуре 20 °C и давлению 760 мм рт. ст. проводят по следующей формуле:

                     V  x (273 + 20) x P
                      t

20 = -------------------, (273 + t°) x 101,33

где:

V — объем воздуха, отобранный для анализа, л; t

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

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

Для удобства расчета 20 следует пользоваться таблицей коэффициентов (Приложение 2). Для приведения объема воздуха к температуре 20 °C и давлению 760 мм рт. ст. надо умножить 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	1,1768	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	1,1158	1,1218	1,1278	1,1338	1,1399	1,1400	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
-6	1,0540	1,0599	1,0657	1,0714	1,0772	1,0829	1,0887	1,0945	1,0974	1,1032
-2	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
+2	1,0234	1,0291	1,0347	1,0402	1,0459	1,0514	1,0571	1,0627	1,0655	1,0712
+6	1,0087	1,0143	1,0198	1,0253	1,0309	1,0363	1,0419	1,0475	1,0502	1,0557
+10	0,9944	0,9999	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	0,9799	0,9851
+28	0,9349	0,9401	0,9453	0,9503	0,9555	0,9605	0,9657	0,9708	0,9734	0,9785
+30	0,9288	0,9339	0,9891	0,9440	0,9432	0,9542	0,9594	0,9645	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

---