"Методические указания по фотометрическому измерению концентраций ксилола в воздухе рабочей зоны"
(утв. Минздравом СССР 12.12.1988 N 4851-88)

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.

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", одобрены Проблемной комиссией "Научные основы гигиены труда и профессиональной патологии", являются обязательными при осуществлении вышеуказанного контроля.

Ксилол существует в виде трех изомеров:

Орто-ксилол - бесцветная жидкость, плотность при 20 °С 0,881 г/куб. см, Т кип. 144,4 °С, упругость паров при 20 °С 10,05 мм рт. ст.

Мета-ксилол - бесцветная жидкость, плотность при 20° 0,864 г/куб. см, Т кип. 139,7°, упругость паров при 20° 6,43 мм рт. ст.

Пара-ксилол - бесцветная жидкость, плотность при 20° 0,861 г/куб. см, Т кип. 138,35°, упругость паров при 20° 16,55 мм рт. ст.

Все изомеры хорошо растворимы в органических растворителях и сами являются растворителями. В воде растворимы незначительно. В воздухе могут находиться в виде паров.

Ксилол действует на организм сходно с бензолом и толуолом. Действие на кроветворные органы менее выражено, чем у бензола.

ПДК ксилола в воздухе - 50 мг/куб. см.

Метод основан на нитровании изомеров ксилола до тринитропроизводных, образовании окрашенных соединений по реакции со щелочью и йодом в спиртовой среде - для мета-ксилола и по реакции с сульфидом аммония в ацетоновой среде - для орто- и пара-ксилолов и фотометрическом измерении продукта реакции при 470 нм (О- и П-ксилолы) и при 500 - 550 нм (М-ксилол).

Отбор проб проводят с концентрированием в нитрационную смесь.

Нижний предел измерения 1 мкг каждого изомера ксилола в анализируемом объеме пробы.

Нижний предел измерения в воздухе каждого изомера - 4 мг/куб. м, суммы орто- и пара-ксилолов - 4 мг/куб. м, суммы трех изомеров - 10 мг/куб. м (при отборе 1 л воздуха).

Диапазон измеряемых концентраций отдельных изомеров, а также суммы орто- и пара-изомеров - 4 - 200 мг/куб. м, суммы трех изомеров - 10 - 500 мг/куб. м.

Измерению не мешает бензол до 100 мкг и толуол до 7 мкг в анализируемом объеме раствора.

Измерению мешает нафталин.

Суммарная погрешность измерения не превышает 25%.

Время выполнения измерения, включая отбор пробы, 1 ч 20 мин.

Фотоэлектроколориметр.

Аспирационное устройство.

Баня водяная, ТУ 64-1-2850-76.

Сосуды поглотительные с пористой пластинкой с размером пор 100 - 160 мкм (рис. 1, см. ниже - не приводится).

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

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

Воронки химические, ГОСТ 8613-75.

Пробирки химические и центрифужные, ГОСТ 10515-75.

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

Пипетки, ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 2, 5, 10, 25 и 50 мл.

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

Склянки с притертыми пробками вместимостью 30 - 50 мл.

Пробки корковые и полиэтиленовые.

Орто-ксилол, МРТУ 6-09-3825-78, ч.д.а.

Мета-ксилол, ТУ 6-09-2438-77, ч.д.а.

Пара-ксилол, МРТУ 6-09-3780-78, ч.д.а.

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

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

Нитрационная смесь: 10 г калия азотнокислого растворяют в 100 мл серной кислоты. Нитрационную смесь следует хорошо защищать от влаги и паров ароматических углеводородов.

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

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

Толуол, ГОСТ 5789-78, х.ч. или ч.д.а.

Ацетон, ГОСТ 2603-79.

Спирт этиловый, ГОСТ 8314-77.

Примечание: Если применяемые растворители дают окрашенную холостую пробу, то их следует заменить или очистить перегонкой или настаиванием на активированном угле в течение суток. На 1 л растворителя берут 20 - 30 г измельченного угля.

Аммиак, ГОСТ 3760-79, 10-процентный раствор.

Кислота соляная, ГОСТ 3118-77, 10-процентный раствор.

Йод, ГОСТ 4159-79, ч.д.а., 0,02 н раствор.

Натрий серноватистокислый, СТ СЭВ 223-75, ч.д.а., 0,1 н раствор.

Кислота уксусная, ГОСТ 61-75, ледяная, а также 50-процентный и 10-процентный растворы.

Кислота уксусная, разбавленная 9:1 (консервирующий раствор). В мерную колбу на 100 мл вносят пипеткой 10 мл воды и доводят до метки ледяной уксусной кислотой.

Стандартный раствор N 1, содержащий 50 мкг мета-ксилола в виде нитропроизводных в 1 мл толуола, используемый для определения мета-ксилола в присутствии других изомеров.

Вначале готовят исходный раствор мета-ксилола в нитрационной смеси. Для этого мерную колбу вместимостью 25 мл с притертой пробкой, содержащую 10 - 15 мл нитрационной смеси, взвешивают на аналитических весах и помещают на несколько минут в сосуд с водой при 20°. Колбу вытирают снаружи досуха. Вносят в нитрационную смесь 0,05 - 0,06 мл (около 50 мг) мета-ксилола, растворяют его при взбалтывании и отмечают время внесения (начало нитрования при 20°). Колбу взвешивают повторно, доливают нитрационной смесью, имеющей температуру около 20°, до метки и тщательно перемешивают. Вычисляют содержание мета-ксилола в 1 мл исходного раствора. Через 5 - 6 минут после внесения мета-ксилола отбирают из колбы 2 мл раствора, переносят его в химическую пробирку с 1 мл консервирующего раствора, тщательно смешивают и погружают в кипящую баню ровно на 30 минут. После чего пробирку помещают в сосуд с водой, ожидая охлаждения до комнатной температуры. Раствор переносят в колбу на 50 - 100 мл, содержащую 10 мл воды, ополаскивая пробирку 3 раза по 3 - 5 мл воды. Далее раствор сливают в делительную воронку, содержащую около 5 мл воды, ополаскивая колбу 3 - 5 мл воды, а затем - 5 мл толуола. Вносят в воронку толуол из расчета 1 мл толуола на 50 мкг нитропроизводных мета-ксилола (учитывая 5 мл толуола, использованного для ополаскивания колбы) и экстрагируют нитропроизводные интенсивным встряхиванием в течение 2 минут. После расслоения удаляют водный слой, а экстракт промывают 5 - 10 мл 2-процентного раствора натрия углекислого, несколько раз встряхнув воронку. Если раствор натрия углекислого обесцветится, то его удаляют и промывку повторяют. Водный слой удаляют, а полученный экстракт сливают в склянку с плотной корковой пробкой - это стандартный раствор N 1.

Стандартный раствор N 1а, содержащий 5 мкг мета-ксилола в 1 мл толуола, используемый для определения мета-ксилола в присутствии других изомеров. Готовят разбавлением стандартного раствора N 1 толуолом в 10 раз.

Стандартный раствор N 2, содержащий 50 мкг мета-ксилола в виде нитропроизводных в 1 мл толуола, используемый для определения мета-ксилола в отсутствии других ароматических углеводородов. Вначале готовят исходный раствор мета-ксилола в нитрационной смеси. В мерную колбу на 25 мл с пробкой вносят 10 - 15 нитрационной смеси и взвешивают на аналитических весах. Далее вносят 0,05 - 0,06 мл (около 50 мг) мета-ксилола и колбу взвешивают повторно. Объем раствора доливают до метки нитрационной смесью и тщательно перемешивают. По результатам двух взвешиваний рассчитывают содержание мета-ксилола в 1 мл раствора. 4 - 5 мл этого раствора берут в химическую пробирку и помещают на 3 - 6 минут в кипящую водяную баню для нитрования мета-ксилола, 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, содержащую около 5 мл воды. Колбу ополаскивают 3 - 5 мл воды, а затем 5 мл толуола. Вносят в воронку толуол из расчета 1 мл толуола на 50 мкг мета-ксилола, содержащегося в виде нитросоединения, учитывая 5 мл толуола, взятого для ополаскивания колбы, и интенсивно встряхивают 2 - 3 минуты для экстрагирования тринитро-мета-ксилола.

Дают расслоиться и водный слой удаляют. Экстракт промывают 5 - 10 мл 2-процентного раствора натрия углекислого. Если водный слой обесцвечивается, то его удаляют и промывку повторяют. После расслоения удаляют водный слой, а экстракт переносят в склянку и закрывают плотной корковой пробкой. Полученный экстракт содержит 50 мкг мета-ксилола в виде нитросоединений в 1 мл толуола.

Стандартный раствор N 2а, содержащий 5 мкг мета-ксилола в 1 мл толуола, используемый для определения мета-ксилола в отсутствии других изомеров. Готовят разбавлением стандартного раствора N 2 толуолом в 10 раз.

Стандартный раствор N 3, содержащий 50 мкг орто-ксилола в виде нитропроизводных в 1 мл толуола. Готовят так же, как стандартный раствор N 2, подвергая нитрованию орто-ксилол, однако нагрев в кипящей бане водяной проводят в течение 30 минут.

Стандартный раствор N 3а, содержащий 5 мкг орто-ксилола в 1 мл толуола, готовят разбавлением стандартного раствора N 3 толуолом в 10 раз.

Стандартный раствор N 4, содержащий 50 мкг пара-ксилола в виде нитропроизводных в 1 мл толуола, готовят так же, как стандартный раствор N 3, подвергая нитрованию пара-ксилол.

Стандартный раствор N 4а, содержащий 5 мкг пара-ксилола в 1 мл, готовят разбавлением стандартного раствора N 4 толуолом в 10 раз.

Стандартный раствор N 5, содержащий 25 мкг орто-ксилола и 25 мкг пара-ксилола (в сумме 50 мкг орто- и пара-ксилолов) в 1 мл, готовят смешивая стандартный раствор орто-ксилола N 3 и стандартный раствор пара-ксилола N 4 в равных объемах.

Стандартный раствор N 5а, содержащий 5 мкг орто- и пара-ксилолов в сумме, готовят разбавлением стандартного раствора N 5 толуолом в 10 раз.

Стандартные растворы нитропроизводных в толуоле устойчивы несколько месяцев при хранении в темноте в хорошо закрытых склянках (рекомендуется применять плотные корковые пробки).

Для длительного хранения стандартных растворов N 1 - 5 следует выдерживать их после приготовления в сухой колбе с пробкой 2 - 4 часа для осаждения следов мути, после чего перелить в сухие склянки.

Для приготовления стандартных растворов и для отбора проб рекомендуется применять одну и ту же нитрационную смесь.

В поглотительный сосуд вносят 5 мл нитрационной смеси (б) и протягивают 1 л воздуха с объемной скоростью 0,5 л в минуту. Если температура в помещении выше 25°, то сосуд помещают в емкость с водой, имеющей температуру ниже 20°.

Сразу же после отбора поглотительную жидкость перемешивают, переводя ее 2 - 3 раза из одного поглотительного сосуда в другой с помощью резиновой груши, соединенной со входным концом поглотительного сосуда.

2 мл раствора (в) из поглотительного сосуда не позже чем через 6 - 10 минут после начала отбора пробы воздуха переносят пипеткой в пробирку с притертой пробкой, куда заранее было внесено 2 мл консервирующего раствора, тщательно перемешивают и в таком виде доставляют в лабораторию для определения мета-ксилола. Это - пробы "М" (по начальной букве определяемого вещества). Проба может храниться 3 суток.

Оставшуюся часть пробы (3 мл) доставляют в поглотительном сосуде или в другой емкости с притертой пробкой или полиэтиленовой пробкой. Эта часть пробы используется для определения орто- и пара-ксилола ("Проба ОП"). Проба может сохраняться 5 суток.

Если в воздухе содержится мета-ксилол в отсутствии других ароматических углеводородов, то отбор пробы воздуха проводится аналогично вышеописанному. Пробу доставляют в лабораторию.

Градуировочные растворы готовят согласно таблице 24.

Для измерения М-ксилола готовят 2 шкалы градуировочных растворов. Одна - для измерения М-ксилола в присутствии орто- и пара-ксилолов, а также бензола и толуола. Для этой шкалы используют стандартные растворы М-ксилола N 1 и N 1а. Вторая шкала для измерения М-ксилола в отсутствии других ароматических углеводородов. Для этой шкалы используют стандартные растворы N 2 и N 2а.

В пробирки той и другой шкалы вносят по 9 мл спирта, затем по 1 мл 0,1 н раствора натра едкого и через 1 - 2 минуты - по 1 мл 0,02 н раствора йода. По истечении 2 - 3 минут вносят по 1 мл 0,1 н раствора натрия серноватистокислого и фотометрируют растворы красного цвета при длине волны 500 - 550 нм в кювете с толщиной слоя 20 мм.

Для измерения суммы орто- и пара-ксилола готовят шкалу градуировочных растворов, используя стандартные растворы N 5 и N 5а. В пробирки шкалы вносят по 9 мл ацетона, затем по 2 мл раствора аммония сернистого 1:50, перемешивают и через 2 - 3 минуты добавляют по 1 мл 10-процентного раствора уксусной кислоты. Растворы желтого цвета фотометрируют при длине волны 470 нм в кювете с толщиной слоя 20 мм. Окраска растворов устойчива 20 мин.

Если исследуемый воздух содержит преимущественно или только один изомер из числа орто- и пара-ксилолов, то шкалы градуировочных растворов готовят используя соответственно стандартные растворы орто-ксилола N 3 и N 3а или стандартные растворы пара-ксилола N 4 и N 4а. Обработку и фотометрирование растворов проводят, как при приготовлении шкалы для измерения суммы орто- и пара-ксилола.

Строят градуировочные графики: на ось ординат наносят значения оптических плотностей градуировочных растворов, на ось абсцисс - соответствующие им величины содержания вещества в градуировочном растворе (мкг).

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

В пробирку с "Пробой М" вводят 2 мл нитрационной смеси, тщательно перемешивают и помещают на 30 минут в кипящую водяную баню. После извлечения из бани пробирку охлаждают в сосуде с водой и с помощью нескольких промываний сливают раствор в коническую колбу на 50 - 100 мл, затратив всего 15 - 20 мл воды. Полученный раствор сливают в делительную воронку, в которую предварительно внесено 2 - 3 мл воды и 2 мл (г) толуола, ополаскивают колбу 3 - 4 мл воды и экстрагируют нитросоединения интенсивным встряхиванием в течение 2-х минут. Дают отстояться, и водный слой удаляют, а экстракт промывают 3 - 5 мл 2-процентного раствора натрия углекислого. Если слой натрия углекислого обесцветится, то его удаляют через верх воронки и сливают в центрифужную или химическую воронку с пробкой.

Полученный экстракт обозначим "Экстракт М" - из "Пробы М".

Если проба воздуха отбиралась для определения мета-ксилола в отсутствии других ароматических соединений (см. "Отбор пробы воздуха"), то для нитрования вносят в химическую пробирку 2 или 3 мл (в) поглотительного раствора. Погружают пробирку в кипящую водяную баню на 3 - 5 минут, охлаждают, переносят жидкость в колбу на 50 - 100 мл, ополаскивают пробирку 3 - 4 раза по 5 мл воды. Раствор переносят в делительную воронку, содержащую 2 - 3 мл воды и 2 мл (г) толуола, и проводят экстрагирование тринитро-мета-ксилола, и промывку экстракта, как описано выше ("Экстракт М" из поглотительного раствора).

В колориметрическую пробирку отбирают 1 мл (д) "Экстракта М" из "Пробы М" или из поглотительного раствора, вносят 9 мл спирта, затем все остальные реактивы и фотометрируют растворы аналогично градуировочным растворам.

"Пробу ОП" (см. "Отбор проб воздуха") в количестве 3 мл (в) в поглотительном сосуде помещают на 30 минут в кипящую водяную баню. Если "Проба ОП" была ранее перенесена из поглотительного сосуда в другую емкость, то отбирают из нее 2 мл (в) в пробирку, в которой и проводят нитрование в том же порядке.

После извлечения из бани охлаждают в сосуде с водой и с помощью нескольких промываний сливают в коническую колбу на 50 - 100 мл, затратив всего 15 - 20 мл воды. Полученный раствор сливают в делительную воронку, в которую предварительно было внесено 2 - 3 мл воды и 2 мл (г) толуола, ополаскивают колбу 3 - 4 мл воды и экстрагируют нитросоединения интенсивным встряхиванием в течение 2-х минут. Дают отстояться, и водный слой удаляют, а экстракт промывают 3 - 5 мл 2-процентного раствора натрия углекислого. Если слой натрия углекислого обесцветится, то его удаляют и промывку повторяют. Отделив водный слой, экстракт через верх воронки сливают в центрифужную или химическую пробирку с пробкой.

Полученный экстракт обозначим "Экстракт ОП". В экстракте могут содержаться тринитро-соединения орто- и пара-ксилолов как совместно, так и в отдельности.

В колориметрическую пробирку вносят 1 мл (д) "Экстракта ОП", 9 мл ацетона и остальные реактивы. Раствор фотометрируют аналогично градуировочным растворам.

Количественное определение содержания изомеров ксилола (в мкг) в анализируемом объеме пробы (д) проводят по предварительно построенным градуировочным графикам, соответствующим искомым изомерам.

Концентрацию искомого изомера в воздухе в мг/куб. м (С) вычисляют по формуле:

где:

а - содержание изомера в анализируемом объеме толуольного экстракта пробы, найденное по градуировочному графику, мкг;

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

в - объем поглотительного раствора, из которого экстрагированы нитропроизводные, мл;

г - объем толуола, взятый для экстрагирования нитропроизводных, мл;

д - объем экстракта, взятый для анализа, мл;

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

Общую концентрацию ксилола в воздухе вычисляют суммированием обнаруженных концентраций всех его изомеров.

Приведение объема воздуха к условиям по ГОСТ 12.1.016-79 (температура 20 °С, давление 760 мм рт. ст.) проводят по следующей формуле: