МУК 4.1.1307-03. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Газохроматографическое измерение массовых концентраций уксусной кислоты этилового эфира (этилацетата), этенилацетата (винилацетата) и этанола в воздухе рабочей зоны. Методические указания

(утв. Минздравом России 30.03.2003)

30 марта 2003 года

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ ЭТИЛОВОГО ЭФИРА (ЭТИЛАЦЕТАТА), ЭТЕНИЛАЦЕТАТА (ВИНИЛАЦЕТАТА) И ЭТАНОЛА В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

с момента утверждения

1. Разработаны сотрудниками Казанского ОАО «Казаньоргсинтез».

2. Подготовлены НИИ медицины труда РАМН при участии Департамента Госсанэпиднадзора Минздрава России.

3. Рекомендованы к утверждению на совместном заседании группы Главного эксперта Комиссии по проблеме «Лабораторно-инструментальное дело и метрологическое обеспечение» и методбюро п/секции «Промышленно-санитарная химия» Проблемной комиссии «Научные основы медицины труда».

4. Утверждены и введены в действие Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации 30.03.03.

5. Введены впервые.

Введение

Сборник методических указаний «Измерение концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны» (Вып. 39) разработаны с целью обеспечения контроля соответствия фактических концентраций вредных веществ их предельно допустимым концентрациям (ПДК) и являются обязательными при осуществлении санитарного контроля.

Включенные в данный сборник 14 методик контроля вредных веществ в воздухе рабочей зоны разработаны и подготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования» и ГОСТ Р 8.563-96 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений».

Методики выполнены с использованием современных методов исследования и дают возможность контролировать концентрации химических веществ на уровне и ниже их ПДК в воздухе рабочей зоны, установленных в ГН 2.2.5.686-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».

Методические указания по измерению массовых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны предназначены для центров госсанэпиднадзора, санитарных лабораторий промышленных предприятий при осуществлении контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны, а также научно-исследовательских институтов и других заинтересованных министерств и ведомств.

1. Область применения

Настоящие Методические указания устанавливают количественный анализ воздуха рабочей зоны на содержание уксусной кислоты этилового эфира (этилацетата), этенилацетата (винилацетата) и этанола газохроматографическим методом в диапазонах массовых концентраций, приведенных в табл. 1.

Таблица 1

Метод специфичен в производстве сополимера этилена с винилацетатом (сэвилена) и оксида этилена.

Определению не мешают этилен, оксид пропилена, ацетальдегид, аммиак, уксусная кислота, этиленгликоль.

2. Характеристика веществ

2.1 Винилацетат (этенилацетат)

2.1.1 Структурная формула: (не приводится).

2.1.2 Эмпирическая формула: С Н О .

                              4 6 2

2.1.3 Молекулярная масса 86,09.

2.1.4 Регистрационный номер по CAS 108-05-4.

2.1.5 Физико-химические свойства. Винилацетат — бесцветная

                                                  20

жидкость, температура кипения 72,7 °С, плотность d = 0,9342, 4 хорошо растворим в обычных органических растворителях, растворимость в воде 2,0 — 2,4% масс. при 20 °С.

Агрегатное состояние в воздухе — пары.

2.1.6. Токсикологическая характеристика. Обладает наркотическим и общетоксическим действием. Резко раздражает глаза и верхние дыхательные пути.

Класс опасности — третий.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 10 мг/куб. м.

2.2 Этилацетат (уксусной кислоты этиловый эфир)

2.2.1 Структурная формула: (не приводится).

2.2.2 Эмпирическая формула: С Н О .

                              4 8 2

2.2.3 Молекулярная масса 88,10.

2.2.4 Регистрационный номер по CAS 141-78-6.

2.2.5 Физико-химические свойства. Этилацетат — бесцветная

жидкость с приятным запахом, температура кипения 77 °С, плотность 20 d = 0,901, растворим в обычных органических растворителях, 4 растворимость в воде 8% масс. при 20 °С.

Агрегатное состояние в воздухе — пары.

2.2.6. Токсикологическая характеристика. Наркотик, пары умеренно раздражают слизистые оболочки.

Класс опасности — четвертый.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 200 мг/куб. м.

2.3 Этанол

2.3.1 Структурная формула: (не приводится).

2.3.2 Эмпирическая формула: С Н О.

                              2 6

2.3.3 Молекулярная масса 46,07.

2.3.4 Регистрационный номер по CAS 64-17-5.

2.3.5 Физико-химические свойства. Этанол — бесцветная

жидкость с характерным спиртовым запахом, температура кипения 78,3 20 °С, плотность d = 0,789, хорошо растворим в органических

             4

растворителях, в воде растворяется в любых соотношениях.

Агрегатное состояние в воздухе — пары.

2.3.6. Токсикологическая характеристика. Наркотик. Класс опасности — четвертый.

3. Погрешность измерений

Настоящая методика обеспечивает получение результатов измерений винилацетата, этилацетата и этанола с погрешностями, не превышающими +/- 17%; +/- 19% и +/- 12% соответственно при доверительной вероятности 0,95 для всех определяемых веществ.

4. Метод измерений

Измерения массовых концентраций винилацетата, этилацетата и этанола выполняют газохроматографическим методом с использованием пламенно-ионизационного детектора. Отбор проб воздуха проводят без концентрирования.

Нижний предел измерения содержания винилацетата и этилацетата в хроматографируемом объеме 0,002 мкг и этанола 0,010 мкг.

Нижний предел измерения концентрации винилацетата и этилацетата в воздухе 1,00 мг/куб. м и этанола 5 мг/куб. м.

5. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы

5.1 Средства измерений и вспомогательные устройства

5.1.1 Хроматограф лабораторный любого

типа, "Цвет-100" или "Кристалл-2000М",
укомплектованный:
- пламенно-ионизационным детектором;
- стальной насадочной колонкой длиной
100 см, внутренним диаметром 0,3 см

5.1.2 Гири общего назначения 2 класса

точности, Г-2-210 ГОСТ 7328

5.1.3 Весы лабораторные общего

назначения 2-го класса точности

с наибольшим пределом взвешивания 200 г ГОСТ 24104

5.1.4 Лупа измерительная ГОСТ 8309

5.1.5. Секундомер ТУ 25-1819.0021-90

5.1.6 Электрошкаф лабораторный, пределы

регулирования температуры от 50 до 400 °С
с точностью +/- 2 °С

5.1.7 Шприц цельностеклянный,

вместимостью 100 куб. см                    ТУ 64-1-1279-75

5.1.8 Мыльно-пенный измеритель расхода

газов                                       ГОСТ 29251

5.1.9 Линейка измерительная ГОСТ 427

5.1.10 Цилиндр мерный 1-50-2 или 1-100-2 ГОСТ 1770

5.1.11 Комплект поверочных газовых

смесей, содержащих винилацетат от 1 до
30 мг/куб. м, этилацетат от 1 до
400 мг/куб. м и этанол от 5 до
2000 мг/куб. м в азоте, ВНИИУС,
г. Казань                                   ТУ 6-16-2956-92

Допускается применение других средств измерения, устройств и посуды, метрологические и технические характеристики которых не хуже указанных.

5.2 Материалы и реактивы

5.2.1 Полисорб-I, зернением

(0,25 - 0,5) мм                             ТУ 6-09-10-1834-88

5.2.2 Азот газообразный ГОСТ 9293

    5.2.3. Водород                              ГОСТ 3022
    5.2.4. Воздух сжатый                        ГОСТ 11882
    5.2.5. Стекловолокно                        ГОСТ 10146

6. Требования безопасности

6.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами, согласно ГОСТ 12.1.007-76.

6.2. При выполнении измерений с использованием хроматографа соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 и инструкцию по эксплуатации прибора.

6.3. Организацию обучения безопасности труда работающих осуществляют согласно ГОСТ 12.0.004-76.

6.4. При работе с газами, находящимися в баллонах под давлением до 150 кгс/кв. см, необходимо соблюдать Правила устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

6.5. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности согласно ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения ГОСТ 12.4.009-83.

7. Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений и обработке их результатов допускают лиц с высшим и среднеспециальным образованием, имеющих навыки работы с хроматографом.

8. Условия проведения измерений

8.1 При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

• температура воздуха (15 — 25) °С;
• атмосферное давление (97,3 — 104,0) кПа [(730 — 780)] мм рт. ст.;
• напряжение в сети (220 +/- 10) В;
• частота переменного тока (50 +/- 1) Гц;
• влажность воздуха не более 80% при температуре 25 °С;
• отсутствие веществ, вызывающих коррозию прибора.

8.2 Условия хроматографического анализа:

• температура термостата колонки (150 +/- 10) °С;
• температура испарителя (150 +/- 10) °С;
• расход газа-носителя азота (2,0 +/- 0,2) куб. дм/ч;
• расход водорода (2,0 +/- 0,2) куб. дм/ч;
• расход воздуха (20 +/- 1) куб. дм/ч;
• объем вводимой пробы 2 куб. см;
• скорость движения диаграммной ленты — 240 мм/ч.

8.3 Времена удерживания определяемых веществ:

• этанол — 1 мин. 30 с;
• винилацетат — 4 мин. 30 с;
• этилацетат — 5 мин. 40 с.

9. Подготовка к проведению измерений

9.1 Подготовка прибора

Подготовку хроматографа к работе проводят в соответствии с руководством по эксплуатации.

9.2 Подготовка колонки

Новую колонку прокаливают при температуре (300 — 400) °С в течение (1 — 2) ч и промывают последовательно содовым раствором, водой, органическими растворителями бензолом или толуолом, затем ацетоном и продувают азотом или воздухом.

9.3. Мерным цилиндром отмеряют 10 куб. см полисорба-I и заполняют чистую колонку, закрепив слой насадки на выходах колонки тампонами из стекловолокна. Устанавливают колонку в термостат хроматографа и, не присоединяя к детектору, продувают ее газом-носителем — азотом, постепенно нагревая на 50 °С через каждые 15 мин., при достижении 200 °С колонку выдерживают в течение (8 — 10) ч при расходе азота 2 куб. дм/ч.

9.4 Отбор проб воздуха

Исследуемый воздух отбирают в цельностеклянные шприцы на 100 куб. см, предварительно прокачав их анализируемым воздухом (7 — 10) раз. В одной точке должно быть последовательно отобрано не менее трех проб. Отобранные пробы воздуха сохраняются в герметично закрытых шприцах 5 ч.

9.5 Установление градуировочной характеристики

Массовую концентрацию винилацетата, этилацетата и этанола в воздухе рабочей зоны определяют методом абсолютной градуировки по площадям пиков.

9.5.1. Градуировочные коэффициенты определяют по поверочным газовым смесям, в соответствии с диапазоном измерения по формуле:

                      K  = С  / S , (мг/куб. м)/кв. мм,
                       i    i    i

где:
S  - площадь пика определяемого компонента, кв. мм;
 i
С   -   массовая   концентрация   определяемого  компонента  в
 i

поверочной газовой смеси, мг/куб. м.

Для установления градуировочных характеристик проводят не менее пяти параллельных измерений для каждой концентрации согласно табл. 2.

Таблица 2

ШКАЛА ПОВЕРОЧНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Проверку градуировочных коэффициентов проводят не реже одного раза в квартал и при изменении условий анализа.

10. Выполнение измерений

Пробы воздуха после отбора выдерживают при комнатной температуре 20 — 30 мин. Ввод пробы в хроматографическую колонку осуществляют с помощью газового крана-дозатора. Кран-дозатор продувают не менее чем десятикратным объемом исследуемого воздуха.

Количественное содержание определяемых веществ в воздухе определяют по предварительно установленным градуировочным характеристикам.

11. Обработка и оформление результатов измерений

11.1 Компоненты выходят из колонки в следующей последовательности с временами удерживания:

• этанол — 1 мин. 30 с;
• винилацетат — 4 мин. 30 с;
• этилацетат — 5 мин. 40 с.

11.2. Площадь хроматографического пика определяют как произведение высоты на ширину пика на середине его высоты. Высоту пика измеряют линейкой (цена деления 1 мм), ширину — лупой (цена деления 0,1 мм). При расчете площади учитывают множитель шкалы, на которой записан пик.

При наличии средств автоматизированной обработки хроматограмм расчет ведут по соответствующей компьютерной программе.

11.3. Массовую концентрацию винилацетата, этилацетата, этанола в воздухе рабочей зоны производственных помещений рассчитывают по формуле:

                        С  = K  x S , мг/куб. м,
                         i    i    i

где:
K    -   градуировочный  коэффициент  определяемого  вещества,
 i

(мг/куб. м)/кв. мм; S — площадь пика определяемого вещества, кв. мм. i

11.4 Оформление результатов измерений

Результат количественного анализа представляют в виде:

(С +/- ДЕЛЬТА), мг/куб. м, Р = 0,95, i

где:

ДЕЛЬТА — характеристика погрешности, представленная в табл. 3.

12. Контроль погрешности методики

Таблица 3

КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА РЕЗУЛЬТАТОВ КХА

Метрологические характеристики приведены в виде зависимости от значения массовой концентрации анализируемого компонента в пробе — С (среднее арифметическое результатов параллельных определений).

12.1 Оперативный контроль сходимости

Образцами для контроля являются реальные пробы воздуха или поверочные газовые смеси. Пробы анализируют в точном соответствии с прописью методики, получая по два результата параллельных определений для каждой пробы, которые не должны отличаться друг от друга на величину допускаемых расхождений между результатами параллельных определений (норматива оперативного контроля сходимости).

                                |С  - С | <= d,
                                  1    2

где:

    С ,   С    -   результаты   параллельных   измерений  массовой
     1     2

концентрации компонентов в анализируемой пробе, мг/куб. м;

    d  -  норматив  оперативного  контроля сходимости (допускаемые
расхождения  между результатами параллельных измерений одной и той

же пробы).

Значения норматива оперативного контроля сходимости (d) вычисляют, подставляя значения С в соответствующее выражение в табл. 3. При превышении норматива оперативного контроля сходимости эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива d выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

12.2 Оперативный контроль воспроизводимости

Образцами для контроля являются реальные пробы воздуха или поверочные газовые смеси. Пробы анализируют в точном соответствии с прописью методики, максимально варьируя условия проведения анализа в разных лабораториях или в одной лаборатории, но сделанные двумя лаборантами или одним, но в разное время. Два результата анализа не должны отличаться друг от друга на величину допускаемых расхождений между результатами анализа, полученных в указанных условиях (норматива оперативного контроля воспроизводимости):

                                |С  - С | <= D,
                                  1    2

где:

           С  = (С   +/- С  ) / 2    и    С  = (С   +/- С  ) / 2
            1     11      12               2     21      22

    С  ,  С  ,  C  , C    -  параллельные  результаты,  полученные
     11    12    21   22
первым и вторым лаборантами  соответственно (или одним лаборантом,

но в разное время);

    D   -   норматив   оперативного   контроля   воспроизводимости
(допускаемые  расхождения между результатами анализа С  и С  одной
                                                      1    2
и  той же пробы), величину которого вычисляют, подставляя значение

С в соответствующее выражение в табл. 3.

Если выполняется вышеуказанное соотношение, то воспроизводимость результатов анализа признают удовлетворительной.

При превышении норматива оперативного контроля воспроизводимости эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива D выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

12.3 Оперативный контроль точности

Образцами для оперативного контроля точности результатов анализа являются поверочные газовые смеси. Образцы для контроля анализируют в точном соответствии с прописью методики.

    Полученный   результат   определения   массовой   концентрации
компонентов  в  образце  для  контроля (С) не должен отличаться от
концентрации  определяемого  вещества  (С )  в  этих  образцах  на

                                     0

величину норматива оперативного контроля точности К, т.е.:

|C — C| <= K 0

Значения К вычисляют, подставляя величину С в соответствующее выражение в табл. 3.

Если выполняется вышеуказанное соотношение, то точность результатов анализа признают удовлетворительной. При превышении норматива оперативного контроля точности эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива К выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

13. Норма затрат времени на анализ

Для проведения серии анализов из 3 проб требуется 3 ч.