Утверждаю

Заместитель Главного

государственного

санитарного врача СССР

А.И.ЗАИЧЕНКО

12 декабря 1988 г. N 4877-88

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ФОТОМЕТРИЧЕСКОМУ ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ ТОЛУОЛА

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.

    С Н СН                                             М.м. 92,14.

     6 5  3

Толуол - бесцветная жидкость. Плотность паров - 22,5 мм рт. ст. (20 °С). Растворим в органических растворителях. В воде мало растворим. В воздухе может находиться в виде паров.

При высоких концентрациях пары толуола действуют на организм наркотически, на нервную систему действуют сильнее бензола. Действие на кровь и кроветворные органы выражено слабее, чем у бензола.

ПДК толуола в воздухе 50 мг/куб. м.

Характеристика метода

Метод основан на нитровании толуола, образовании окрашенного соединения при действии на полученный тринитротолуол слабощелочного буферного раствора в присутствии ацетона, последующем устранении влияния ряда мешающих веществ подкислением уксусной кислотой и фотометрическом измерении продукта реакции при 500 нм.

Отбор проб проводят с концентрированием в нитрационную смесь.

Нижний предел измерения содержания толуола - 1 мкг в анализируемом объеме пробы.

Нижний предел измерения толуола в воздухе - 4 мг/куб. м (при отборе 1 л воздуха).

Диапазон измеряемых концентраций от 4 до 300 мг/куб. м.

Измерению не мешают: стирол, ксилол, бензол, ацетон, бутанол, бутилацетат, этилацетат (до 20 мкг).

Измерению мешают: этилбензол, нафталин, изопропилбензол.

Суммарная погрешность измерения не превышает 25%.

Время выполнения измерения, включая отбор проб, 1 час 10 мин.

Приборы, аппаратура, посуда

Фотоэлектроколориметр.

Аспирационное устройство.

Водяная баня, ТУ 64-1-2850-76.

Сосуды поглотительные с пористой пластинкой с размерами пор 100 - 160 мкм (рис. 1 - не приводится).

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 25, 50 и 100 мл.

Колбы конические, ГОСТ 10394-72, вместимостью 50 и 100 мл.

Воронки химические, ГОСТ 8613-75.

Пробирки химические, ГОСТ 10515-75.

Пробирки колориметрические высотой 120 мм, внутренним диаметром 15 мм с меткой 10 мл.

Пипетки мерные, ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 2, 5, 25 и 10 мл.

Воронки делительные, ГОСТ 8613-75, вместимостью 50 мл.

Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 25 и 100 мл.

Склянки с притертыми пробками, вместимостью 30-50 мл.

Реактивы, растворы, материалы

Толуол, ГОСТ 5789-78, ч.д.а.

Серная кислота, ГОСТ 4204-77, ч.д.а., плотностью 1,830 - 1,935.

Калий азотнокислый, ГОСТ 4217-77, ч.д.а.

Нитрационная смесь: 10 г калия азотнокислого растворяют в 100 мл серной кислоты.

Ацетон, ГОСТ 2603-79, ч.д.а., содержащий не более 1% воды.

Примечание:

а) Если толуол и ацетон слегка окрашены, их обесцвечивают перегонкой или настаиванием на активируемом угле в течение суток. На 1 литр растворителя берут 20 - 30 г измельченного угля.

б) Ацетон, обладающий кислотностью, нейтрализуют, прибавляя по каплям крепкий раствор аммиака, пока влажная красная лакмусовая бумажка в парах ацетона не станет синей.

Натрий углекислый, ГОСТ 83-79, ч.д.а., 2-процентный раствор, подкрашенный фенолфталеином до розового цвета.

Натрия гидроокись, ГОСТ 4328-77, ч.д.а., 0,1 н раствор.

Натрий тетраборнокислый, ГОСТ 4199-76, ч.д.а., 0,1 н раствор.

Проявляющий реактив. 10 мл 0,1 н раствора натрия тетраборнокислого и 10 мл 0,1 н раствора натра едкого вносят в мерную колбу на 50 мл, доводят до метки водой и перемешивают. Реактив годен 1 месяц.

Уксусная кислота, ГОСТ 61-75, ледяная и разбавленная водой в соотношении 1:1.

Стандартный раствор N 1, содержащий 50 мкг толуола в виде нитропроизводных в 1 мл толуола-экстрагента.

В мерную колбу с притертой пробкой вместимостью 25 мл вносят 10 - 15 мл нитрационной смеси и взвешивают на аналитических весах. Далее пипеткой в колбу вносят 0,05 - 0,06 мл толуола, и колбу взвешивают повторно. Разность взвешиваний составляет массу толуола. Раствор в колбе дополняют до метки нитрационной смесью и тщательно перемешивают. Рассчитывают содержание толуола в 1 мл раствора.

3 - 5 мл этого раствора переносят в пробирку и помещают на 30 минут в кипящую баню для нитрования толуола, после чего пробирку помещают в сосуд с водой комнатной температуры. По охлаждении 2 мл раствора переносят в колбу, содержащую 10 - 15 мл воды, смешивают и сливают в делительную воронку. Колбу ополаскивают 3 - 5 мл воды, а затем 5 мл толуола. Вводят в воронку толуол из расчета 1 мл толуола на 50 мкг толуола, находящегося в виде нитросоединений, учитывая 5 мл толуола, использованного для ополаскивания колбы, и интенсивно встряхивают 2 - 3 минуты для экстрагирования тринитротолуола. Дают расслоиться и водный слой удаляют. Экстракт промывают 5 - 10 мл 2-процентного раствора натрия углекислого, 2 - 3 раза встряхивают воронку. Если водный слой обесцветится, то его удаляют и промывку повторяют.

После расслоения удаляют водный раствор, а экстракт переносят в склянку и закрывают корковой пробкой. Экстракт содержит 50 мкг толуола в виде нитропроизводных в 1 мл толуол-экстрагента. Для длительного хранения экстракта его осветляют, выдерживая в склянке 24 часа. После осветления прозрачный экстракт переносят в другую чистую, сухую склянку.

Стандартный раствор N 2, содержащий 5 мкг нитропроизводных толуола в 1 мл, готовят разбавлением стандартного раствора N 1 толуолом в 10 раз.

При хранении в темноте экстракты годны несколько месяцев.

Отбор пробы воздуха

Воздух с объемным расходом 0,5 л/мин. аспирируют через поглотительный сосуд с пористой пластинкой, содержащий 5 мл нитрационной смеси (б). Для измерения 1/2 ПДК следует отобрать 1 л воздуха. После отбора пробу тщательно перемешивают и доставляют для анализа в поглотительном сосуде или в другой стеклянной емкости. Срок хранения отобранных проб 5 суток.

Подготовка к измерению

Градуировочные растворы готовят согласно таблице 41.

Таблица 41

ШКАЛА ГРАДУИРОВОЧНЫХ РАСТВОРОВ

┌──────────┬───────────┬───────────┬───────┬───────────────────────┐

│    N     │Стандартный│Стандартный│Толуол,│ Содержание толуола в  │

│стандартов│  раствор  │  раствор  │  мл   │виде нитропроизводного,│

│          │  N 2, мл  │  N 1, мл  │       │          мкг          │

├──────────┼───────────┼───────────┼───────┼───────────────────────┤

│1         │-          │-          │1,0    │0                      │

│2         │0,2        │-          │0,8    │1                      │

│3         │0,4        │-          │0,6    │2                      │

│4         │0,6        │-          │0,4    │3                      │

│5         │1,0        │-          │0      │5                      │

│6         │-          │0,2        │0,8    │10                     │

│7         │-          │0,3        │0,7    │15                     │

│8         │-          │0,4        │0,6    │20                     │

│9         │-          │0,6        │0,4    │30                     │

│10        │-          │1,0        │0      │50                     │

└──────────┴───────────┴───────────┴───────┴───────────────────────┘

В пробирки с градуировочными растворами вносят по 9 мл ацетона. Если измеряют концентрацию толуола в воздухе, не содержащем других ароматических углеродов, то к растворам прибавляют по 1 мл 0,1 н раствора натрия гидроокиси, перемешивают и через 10 секунд или позже (до 10 минут) подкисляют 1 - 2 каплями 50-процентного раствора уксусной кислоты. Окрашенные в красно-бурый цвет растворы (устойчивы в течение 2 часов) образуют шкалу N 1. Растворы фотометрируют при длине волны 500 нм в кювете с толщиной слоя 20 мм.

Строят градуировочный график N 1: на ось ординат наносят значение оптических плотностей градуировочных растворов, на ось абсцисс - соответствующие им величины содержания толуола (в мкг) в градуировочном растворе.

Для измерения концентрации толуола в воздухе, содержащем бензол, ксилол, стирол, готовят шкалу градуировочных растворов N 2. В пробирки шкалы вносят по 9 мл ацетона и по 3 мл проявляющего реактива. Сразу же перемешивают и оставляют при комнатной температуре (17 - 23 °С) на 10 минут (но не более 13 минут с момента внесения проявляющего реактива), после чего подкисляют 2 мл 50-процентного раствора уксусной кислоты. Растворы устойчивы 30 минут. Фотометрирование растворов проводят при длине волны 500 нм в кювете с толщиной слоя 20 мм. По данным фотометрирования строят градуировочный график N 2 аналогично графику N 1.

Проверка градуировочных графиков проводятся 1 раз в квартал или в случае использования новой партии реактивов.

Проведение измерения

В химическую пробирку отбирают 2 или 3 мл (в) пробы из поглотительного сосуда и помещают в кипящую водяную баню на 30 минут, после чего раствор охлаждают и с помощью нескольких промываний переносят в колбу на 50 - 100 мл, затратив всего 10 - 15 мл воды. Затем проводят экстракцию полученного нитропроизводного.

Для этого в делительную воронку вносят 2 - 3 мл воды, 2 мл толуола (г), а затем раствор пробы из колбы, которую ополаскивают 2 - 3 мл воды. Воронку интенсивно встряхивают 23 минуты.

После расслоения удаляют водный слой и промывают экстракт 3 - 5 мл 2-процентного раствора натрия углекислого, 2 - 3 раза встряхнув воронку. При обесцвечивании раствора натрия углекислого его удаляют и промывку повторяют. Дают расслоиться (небольшая мутность экстракта не влияет на результат анализа) и удаляют водный слой. Экстракт сливают в центрифужную или химическую пробирку. 1 мл (д) экстракта переносят в колориметрическую пробирку. Если в пробе воздуха содержится толуол в отсутствии других ароматических углеводородов, то к экстракту (д) добавляют 9 мл ацетона, и далее проводят анализ аналогично градуировочным растворам шкалы N 1.

Если в анализируемом воздухе кроме толуола предполагается присутствие бензола, ксилола, стирола (отдельно или совместно), то 1 мл (д) экстракта пробы обрабатывают аналогично градуировочным растворам шкалы N 2.

Количественное определение содержания толуола (мкг) в анализируемой пробе (а) проводят по соответствующему предварительно построенному градуировочному графику (N 1 или N 2).

Расчет концентрации

Концентрацию толуола в воздухе в мг/куб. м "С" вычисляют по формуле:

С = (а х б х г) / (в х д х V),

где:

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

б - объем поглотительного раствора (нитрационной смеси), внесенный в поглотительный сосуд для отбора пробы воздуха, мл;

в - объем поглотительного раствора, экстрагированный толуолом, мл;

г - объем толуола, взятый для анализа, мл;

д - объем экстракта, взятый для анализа, 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

(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│

└───┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┘