Утверждаю
Заместитель Главного
государственного
санитарного врача СССР
А.И.ЗАИЧЕНКО
12 декабря 1988 г. N 4881-88
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОМУ ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ
О-, М-, П-ФЕНИЛЕНДИАМИНОВ 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.
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.
I.
// \ --NH
│ ││ 2
\\ / --NH
2
II.
NH
│ 2
// \
│ ││
\\ / --NH
2
III.
NH
│ 2
// \
│ ││
\\ /
│
NH
2
I. о-фенилендиамин
(1,2-диаминобензол).
II. м-фенилендиамин
(1,3-диаминобензол).
III. п-фенилендиамин
(1,4-диаминобензол).
М.м. 108,14.
Фенилендиамины - C H
(NH ) - бесцветные
кристаллы, темнеющие на
6 4 2 2
воздухе и на
свету, растворимые в воде, возгоняются.
Таблица 43
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЕНИЛЕНДИАМИНОВ
┌─────────────────┬────────────────────┬─────────────────────────┐
│Название
вещества│ Температура │ Растворимость │
│ ├──────────┬─────────┼───────────┬─────────────┤
│ │ пл., °С │кип., °С │ в воде
│ в орг. │
│ │ │ │ │растворителях│
├─────────────────┼──────────┼─────────┼───────────┼─────────────┤
│ │ │ │ 35
│ │
│о-фенилендиамин │102
- 104 │256 - 258│4,2 г │сп., эф., │
│ │ │возг. │ │хл.,
бз. │
│ │ │ │ 25
│ │
│м-фенилендиамин │63
- 64 │287 │35,1 г │сп.,
эф. │
│ │ │ │ 24
│ │
│п-фенилендиамин │147 │267 │3,8 г │сп., эф., │
│ │ │возг. │ │хл.,
бз. │
└─────────────────┴──────────┴─────────┴───────────┴─────────────┘
В воздухе могут находиться в виде паров и
аэрозоля.
Летучесть о-фенилендиамина
174 мг/куб. м; м-фенилендиамина 47 мг/куб. м; п-фенилендиамина 110 мг/куб. м.
Фенилендиамины оказывают выраженное сенсибилизирующее действие, общетоксическое
действие при хроническом воздействии и местное раздражающее действие на кожу.
ПДК о-фенилендиамина
в воздухе 0,5 мг/куб. м; м-фенилендиамина 0,1 мг/куб.
м; п-фенилендиамина 0,05 мг/куб. м.
Характеристика
метода
Метод основан на использовании
газожидкостной хроматографии с применением пламенно-ионизационного детектора.
Отбор проб проводят с концентрированием на фильтр и в поглотительный раствор.
Таблица 44
┌────────────────┬──────────┬───────────────────────┬────────────┐
│ Вещество
│ Нижний │Нижний предел
измерения│ Диапазон │
│ │ предел
│ в воздухе, мг/куб. м │
измеряемых │
│ │измерения │ │концентраций│
│ │ в объеме │ │ в воздухе, │
│ │ хромат
│ │
мг/куб. м │
│ │пробы, мкг│ │ │
├────────────────┼──────────┼───────────────────────┼────────────┤
│о-фенилендиамин │0,008 │0,250 (при отборе 16 л)│0,250
- 4,0 │
│м-фенилендиамин │0,014 │0,050 (при отборе 28 л)│0,050
- 0,8 │
│п-фенилендиамин │0,010 │0,025 (при отборе 40 л)│0,025
- 0,4 │
└────────────────┴──────────┴───────────────────────┴────────────┘
Измерению не мешают о-
и п-нитроанилин, м-динитроанилин
- исходные продукты синтеза фенилендиаминов.
Суммарная погрешность измерения не
превышает 25%.
Время выполнения измерения, включая отбор
проб, около 4 ч.
Приборы,
аппаратура, посуда
Хроматограф с пламенно-ионизационным
детектором.
Колонка хроматографическая
стеклянная длиной 1,2 м, внутренним диаметром 3 мм.
Микрошприц МШ-10, ГОСТ 8043-75.
Аспирационное устройство.
Фильтродержатели, ТУ 95.72.05-77.
Секундомер, ГОСТ 5072-79.
Поглотители Рихтера, ТУ 25-11-1081-75.
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74.
Пипетки, ГОСТ 20282-74, вместимостью 1 и
10 мл.
Микропробирки, ГОСТ 1770-74, вместимостью 2 мл (рис. 8 - не приводится),
откалиброванные на объемы 0,2; 0,5; 1,0 мл.
Пробирки с пришлифованными пробками, ГОСТ
10515-75, вместимостью 15 мл.
Водяная баня, ТУ 64-1-2850-76.
Чашка фарфоровая, ГОСТ 9147-80.
Термометр лабораторный, ГОСТ 2823-73, с
диапазоном измерения -30 - +40 °С и 0 - +100 °С.
Реактивы, растворы,
материалы
о-фенилендиамин,
ТУ 6-09-08-1127-76, очищенный возгонкой.
м-фенилендиамин,
ГОСТ 5826-78, перекристаллизованный из этилового
спирта.
п-фенилендиамин,
ТУ 6-14-206-83, очищенный возгонкой.
Спирт этиловый, ГОСТ 8314-77,
96-процентный.
Гидразин-гидрат, ГОСТ 5832-76, ч., 4-процентный раствор в этиловом спирте,
свежеприготовленный. Смешивают 4 мл гидразин-гидрата с
96 мл этилового спирта (поглотительный раствор).
Стандартный раствор о-фенилендиамина
N 1, содержащий 100 мкг/мл, готовят растворением точной навески вещества в
4-процентном растворе гидразин-гидрата. Раствор
устойчив в течение 1 недели при хранении в темном месте при температуре 10 - 15
°С.
Стандартный раствор о-фенилендиамина
N 2, содержащий 10 мкг/мл, готовят соответствующим разбавлением стандартного
раствора N 1. Раствор устойчив в течение суток при хранении в тех же условиях.
Стандартные растворы N 1 и N 2 м-фенилендиамина, содержащие 200 и 20 мкг/мл основного
вещества, готовят аналогично растворам о-фенилендиамина.
Растворы устойчивы в течение одной недели и одних суток при хранении в темном
месте при температуре 10 - 15 °С.
Стандартные растворы N 1 и N 2,
содержащие 100 мкг/мл и 10 мкг/мл п-фенилендиамина,
устойчивы в течение пяти суток и десяти часов соответственно при хранении в
темном месте при температуре 10 - 15 °С.
Хроматон N-AW-ДMCS (фракция 0,125 - 0,16 мм), твердый носитель.
Карбовакс - 20М - неподвижная фаза.
Водород, ГОСТ 3022-80, азот, ГОСТ
9293-74, воздух, ГОСТ 11882-73, в баллонах с редуктором.
Фильтры АФА-ВП-10.
Отбор пробы воздуха
Воздух с объемным расходом 1 л/мин. (при
определении п-фенилендиамина объемный расход 1,5
л/мин.) аспирируют через систему, состоящую из
фильтра АФА, закрепленного в фильтродержателе, и двух
последовательно соединенных поглотителей Рихтера, заполненных 5 мл
поглотительного раствора. Поглотители охлаждают смесью "лед - NaCl (температура около 0 °С). Для измерения 1/2 ПДК о-фенилендиамина следует отобрать 16 л воздуха, м-фенилендиамина - 28 л, п-фенилендиамина
- 40 л.
Срок хранения отобранных проб не более
суток при температуре 10 - 15 °С.
Подготовка к
измерению
На готовый твердый носитель наносят карбовакс 20 М в количестве 5% от массы носителя следующим
образом: 2,5 г неподвижной жидкой фазы растворяют в 150 - 200 мл хлороформа и
прибавляют 47,5 г твердого носителя. Растворитель медленно выпаривают на
водяной бане при температуре 50 - 70 °С, непрерывно
помешивая. Затем смешивают в стакане 50 г насадки и 50 мл раствора едкого кали.
Воду удаляют упариванием при температуре 100 °С, непрерывно
помешивая содержимое стакана. Готовый сорбент выдерживают в термостате при
температуре 120 °С в течение 4 часов.
Хроматографическую колонку заполняют насадкой при легком постукивании и помещают в
термостат. Не подсоединяя к детектору, кондиционируют в течение 24 часов,
продувая газом-носителем со скоростью 30 - 40 мл/мин. при медленном подъеме
температуры до 220 °С в течение 4 часов. При
температуре 220 °С насадку выдерживают до стабилизации
нулевой линии прибора при максимальной его чувствительности. Общую подготовку
газового хроматографа к работе проводят согласно инструкции, прилагаемой к
прибору.
Градуировочные растворы о-, м-, п-фенилендиамина
готовят соответствующим разбавлением стандартных растворов N 1 и N 2
4-процентным раствором гидразин-гидрата согласно табл. 45, 46, 47.
Таблица 45
┌─────────┬─────────────┬─────────────┬──────────────┬───────────┐
│ N │Стандартный │Стандартный │Поглотительный│Концентра-
│
│стандарта│раствор N 2, │раствор N 1 │ раствор, мл │ция о-фени-│
│ │о-фенилендиа-│о-фенилендиа-│ │лендиамина,│
│ │мина, мл │мина, мл │ │мкг/мл │
├─────────┼─────────────┼─────────────┼──────────────┼───────────┤
│1 │- │- │5,0 │0 │
│2 │2 │- │3,0 │4 │
│3 │4 │- │1,0 │8 │
│4 │- │0,8 │4,2 │16 │
│5 │- │1,6 │3,4 │32 │
│6 │- │3,2 │1,8 │64 │
└─────────┴─────────────┴─────────────┴──────────────┴───────────┘
Таблица 46
┌─────────┬─────────────┬─────────────┬──────────────┬───────────┐
│ N │Стандартный │Стандартный │Поглотительный│Концентра-
│
│стандарта│раствор N 2, │раствор N 1 │ раствор, мл │ция м-фени-│
│ │м-фенилендиа-│м-фенилендна-│ │лендиамина,│
│ │мина, мл │мина, мл │ │мкг/мл │
├─────────┼─────────────┼─────────────┼──────────────┼───────────┤
│1 │- │- │5,00 │0 │
│2 │1,75 │- │3,25 │7 │
│3 │3,50 │- │1,50 │14 │
│4 │- │0,7 │4,30 │28 │
│5 │- │1,4 │3,60 │58 │
│6 │- │2,8 │2,20 │112 │
└─────────┴─────────────┴─────────────┴──────────────┴───────────┘
Таблица 47
┌─────────┬─────────────┬─────────────┬──────────────┬───────────┐
│ N │Стандартный │Стандартный │Поглотительный│Концентра-
│
│стандарта│раствор N 2, │раствор N 1 │ раствор, мл │ция п-фени-│
│ │п-фенилендиа-│п-фенилендиа-│ │лендиамина,│
│ │мина, мл │мина, мл │ │мкг/мл │
├─────────┼─────────────┼─────────────┼──────────────┼───────────┤
│1 │- │- │5,0 │0 │
│2 │2,5 │- │2,5 │5 │
│3 │5,0 │- │0 │10 │
│4 │- │1 │4 │20 │
│5 │- │2 │3 │40 │
│6 │- │4 │1 │80 │
└─────────┴─────────────┴─────────────┴──────────────┴───────────┘
Градуировочные растворы устойчивы в течение суток при хранения в темном месте при
температуре 20 °С.
По 2 мкл
каждого градуировочного раствора вводят через
самоуплотняющуюся мембрану в хроматограф. Строят градуировочный
график зависимости площади хроматографического пика
(кв. мм) от количества компонента в хроматографируемом
объеме (мкг). Построение градуировочного графика
необходимо проводить не менее чем по пяти точкам, проводя пять параллельных
определений для каждой концентрации.
Условия хроматографирования градуировочных
растворов
и анализируемых проб
Температура термостата колонок 200 °С
Температура испарителя 240 °С
Температура термостата детектора 220 °С
Скорость потока газа-носителя 38 мл/мин.
Скорость потока водорода 30 мл/мин.
Скорость потока воздуха 300
мл/мин.
Скорость движения диаграммной ленты 360 мм/час
-11
Шкала электрометра 8 х
10 А
Время удерживания:
о-фенилендиамина
3,25 мин.
м-фенилендиамина
6,25 мин.
п-фенилендиамина
4,83 мин.
Проведение
измерения
Содержимое поглотительных приборов
переносят в фарфоровые чашки, ополаскивая поглотительные приборы 2 мл
поглотительного раствора, после чего в чашку помещают фильтр с отобранной
пробой аэрозоля и оставляют на 10 - 15 мин., периодически помешивая содержимое
стеклянной палочкой. Фильтры тщательно отжимают и удаляют. Экстракты упаривают
на водяной бане при температуре не выше 40 °С в
фарфоровой чашечке до объема: о-изометра
приблизительно до 1,5 мл, остаток количественно переносят в микропробирку
и упаривают до 1 мл. При анализе м- и п-изомеров
раствор упаривают приблизительно до 1 мл, количественно переносят в микропробирку и упаривают до 0,2 мл. 2 мкл
пробы вводят в испаритель хроматографа. Вычисляют площадь пика и по градуировочному графику находят количество определяемого
компонента.
Расчет концентрации
Концентрацию вещества в воздухе в мг/куб.
м "С" вычисляют по формуле:
С = (а х в) / (б х V),
где:
а - количество вещества, найденное в хроматографируемом объеме пробы по градуировочному
графику, мкг;
б - объем раствора пробы, взятый для анализа, мл;
в - общий объем раствора пробы, 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
t
(Приложение 2).
Для приведения объема
воздуха к температуре 20 °С и к
давлению 760 мм
рт. ст. надо умножить V на
соответствующий коэффициент.
t
Приложение 2
(справочное)
КОЭФФИЦИЕНТ К ДЛЯ
ПРИВЕДЕНИЯ ОБЪЕМА ВОЗДУХА
К УСЛОВИЯМ ПО ГОСТ 12.1.016-79
┌───┬─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│°С
│ Давление Р, кПа (мм рт. ст.) │
│ ├──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┤
│ │97,33 │97,86 │ 98,4 │98,93
│99,46 │100,00│100,53│101,06│101,33│101,86│
│ │(730) │(734) │ 738) │(742)
│(746) │(750) │(754) │(758) │(760) │(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│
└───┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┘