Способ качественного и количественного анализа суммы и индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе

 

Изобретение относится к газохроматографическому анализу микроконцентраций органических веществ в воздухе, в частности к качественному и количественному анализу суммы и индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в атмосферном воздухе населенных мест или в воздухе рабочей зоны. Из пробы воздуха извлекают сумму полярных малолетучих органических соединений, наносят подготовленную пробу на твердый сорбент, который находится в хроматографической колонке первого хроматографа, снабженного детектором по теплопроводности, подготавливают для анализа пробу путем пропускания инертного газа при температуре 30-60°С до полного выхода летучего органического растворителя, вводят модельную смесь двух углеводородов, в частности гексана и бензола, измеряют время удерживания бензола относительно гексана и воздуха при температуре термостата 30°С, определяют объем удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху при заданной скорости газа-носителя от 5 до 40 мл/мин, а затем пропускают газ-носитель с той же скоростью из колонки первого хроматографа в колонку второго хроматографа с детектором по теплопроводности, вводя периодически модельную смесь тех же углеводородов до полного выхода всех органических веществ, для чего поднимают температуру в термостате первого хроматографа до температуры кипения низкокипящего компонента, после чего идентифицируют каждое полярное малолетучее органическое соединение по отношению объемов удерживания бензола, рассчитанных по времени удерживания бензола относительно гексана и воздуха, а концентрацию полярного малолетучего органического соединения определяют по зависимости объема удерживания бензола относительно гексана от его массы. Технический результат - увеличение достоверности качественного анализа индивидуальных полярных малолетучих органических соединений и полное использование для анализа подготовленной пробы. 6 табл.

Изобретение относится к газохроматографическому анализу микроконцентраций органических веществ в воздухе, в частности к качественному и количественному анализу суммы и индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в атмосферном воздухе населенных мест или в воздухе рабочей зоны.

Известен способ качественного и количественного анализа микроконцентраций органических веществ в воздухе методом хромато-масс-спектрометрии, основанный на прокачивании воздуха с помощью пробоотборного устройства, концентрировании на твердом полимерном сорбенте, термической десорбции путем нагрева, криогенном фокусировании в капилляре, газохроматографическом разделении на стеклянной капиллярной колонке и последующем качественном и количественном анализе индивидуальных компонентов по масс-спектрам. Способ характеризуется высокой стоимостью оборудования и стандартных образцов, необходимых для получения полного банка масс-спектрометрических данных для полярных малолетучих органических соединений, возможное количество которых возрастает с увеличением молярной массы [Исидоров В.А. Зенкевич И.Г. Хромато-масс-спектрометрическое определение следов органических веществ в атмосфере - Л.: Химия, 1982].

Одним из известных способов количественного анализа суммы органических веществ в воздухе газохроматографическим методом является способ, основанный на введении 10 мл воздуха в узел ввода пробы крана-дозатора газового хроматографа с пламенно-ионизационным детектором (ПИД) и двухсекционной хроматографической колонкой диаметром 5 мм, первая секция которой (длина 0,6 м) заполнена сорбентом ИНЗ - 600 (фракция 0,25 - 0,5 мм) с нанесенным 15% силоксанового эластомера, а вторая секция (длина 2 м) заполнена полисорбом-2 фракцией 0,25 - 0,5 мм. После выхода из колонки кислорода и выравнивания дрейфа нулевой линии изменяют направление потока газа-носителя с прямого на обратное при помощи крана обратной продувки. Определяют площадь хроматографического пика и по градуировочному графику, который построен по стандартным воздушно-гексановым смесям, находят содержание органических веществ в мг/м³. Для количественного и качественного анализа индивидуальных веществ повторно вводят пробу воздуха, дожидаются появления на регистрирующем приборе выхода ожидаемых компонентов и затем после выравнивания дрейфа нулевой линии переключают кран обратной продувки. На полученной хроматограмме определяют площади пиков индивидуальных компонентов и рассчитывают их содержание по градуировочным графикам, которые построены по стандартным образцам.

Способ мало применим для качественного и количественного анализа суммы и индивидуальных полярных малолетучих органических соединений вследствие их необратимой сорбции на неподвижной жидкой фазе сорбента и неодновременного выхода анализируемых веществ при их суммарном определении [Дмитриев М.Т., Казнина Н.И., Пинигина И.А. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. - М.: Химия, 1989. - 208 с.] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ качественного и количественного анализа диметилацетамида (ДМАА) - полярного малолетучего органического соединения в атмосферном воздухе, основанный на концентрировании ДМАА из воздуха в поглотительном приборе с 2 мл дистиллированной воды или на твердом сорбенте, который приготовлен из стеклянной крошки с нанесенной смесью глицерина и соляной кислоты в соотношении 9:1. После концентрирования отбирают 6 мкл поглотительного раствора или концентрата и вводят в нагретый до 200^oC испаритель хроматографа с пламенно-ионизационным детектором (ДИП). Условия хроматографирования: температура стальной хроматографической колонки длиной 2 м и внутренним диаметром 4 мм, заполненной полисорбом-1 (фракция 0,25 - 0,50 мм) составляла 180^oC, испарителя - 200^oC, расход газа-носителя и водорода - 60 мл/мин, воздуха - 600 мл/мин.

Качественный и количественный анализ ДМАА осуществляют по хроматограмме, а именно идентификацию ДМАА - по времени удерживания анализируемого вещества и стандартного образца, а содержание ДМАА в пробе определяют по градуировочному графику, построенному с использованием стандартных растворов (2,0; 5,0; 20,0; 50,0; 100,0 мкг/мл) в координатах площадь пика ДМАА в мм² от его содержания в мкг.

Концентрацию ДМАА в воздухе рассчитывают по формуле где a - масса вещества, найденная в пробе, мкг; V₁ - общий объем раствора пробы в мл; V₂ - объем раствора пробы используемый для анализа, мл; V - объем исследуемой пробы воздуха, приведенный к нормальным или стандартным условиям. [Дмитриев М.Т., Казнина Н.И., Пинигина И.А. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. - М.: Химия, 1989. -153 с.].

Способ характеризуется низкой достоверностью определения микроконцентраций полярных малолетучих соединений из-за необходимости введения пробы в испаритель, нагретый до высокой температуры, и протекания при повышенных температурах процессов трансформации (гидролиза, разложения, окисления, диспропорционирования и др.) анализируемых веществ и искажением состава пробы, связанным с использованием для анализа лишь 0,3% сконцентрированной пробы.

Задачей изобретения является увеличение достоверности качественного анализа индивидуальных полярных малолетучих органических соединений и полном использовании для анализа подготовленной пробы.

Поставленная задача решается тем, что из пробы воздуха извлекают сумму полярных малолетучих органических соединений, наносят подготовленную пробу на твердый сорбент, который находится в хроматографической колонке первого хроматографа, снабженного детектором по теплопроводности, подготавливают для анализа пробу путем пропускания инертного газа при температуре 30 - 60^oC до полного выхода летучего органического растворителя, вводят модельную смесь двух углеводородов, в частности гексана и бензола, измеряют время удерживания бензола относительно гексана и воздуха при температуре термостата 30^oC, определяют объем удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху при заданной скорости газа-носителя от 5 до 40 мл/мин, а затем пропускают газ-носитель с той же скоростью из колонки первого хроматографа в колонку второго хроматографа с детектором по теплопроводности, вводя периодически модельную смесь тех же углеводородов до полного выхода всех органических веществ, для чего поднимают температуру в термостате первого хроматографа до температуры кипения низкокипящего компонента (НКК), после чего идентифицируют каждое полярное малолетучее органическое соединение по отношению объемов удерживания бензола, рассчитанных по времени удерживания бензола относительно гексана и воздуха, а концентрацию полярного малолетучего органического соединения определяют по зависимости объема удерживания бензола относительно гексана от его массы.

Данные для удельных объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха в полярных малолетучих органических соединениях и отношения удерживаемых объемов бензола относительно гексана и воздуха приведены в таблице 1. Способ осуществляется следующим образом.

Пробу атмосферного воздуха населенных мест или воздуха рабочей зоны пропускают через поглотительный прибор (барботер, снабженный обратным холодильником), который заполнен летучим органическим растворителем в течение времени, требующегося для отбора необходимого объема (1-10 ³) среднесуточной или среднесменной концентрации полярного малолетучего органического соединения. Затем переносят подготовленную пробу в хроматографическую колонку, которая заполнена силанизированным хромосорбом, высушивают пробу путем пропускания газа-носителя со скоростью 0,5-10 мл/мин и при температуре 30-60^oC до полного удаления летучего органического растворителя, о котором судят по прекращению изменения нулевой линии сигнала детектора по теплопроводности. Анализируемые полярные малолетучие органические соединения образуют при этом на поверхности частиц твердого сорбента слой неподвижной жидкой фазы. Включают хроматограф в соответствии с инструкцией по эксплуатации и подают газ-носитель с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии первого хроматографа, который снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводят при помощи крана-дозатора или шприцем в зависимости от чувствительности катарометра необходимое количество модельной смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматограмме определяют времена удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху на нанесенной аналитической пробе концентрата воздуха с неизвестным содержанием полярных малолетучих органических соединений, измеряя расстояние между пиком воздуха или гексана и максимумом концентрации бензола. Рассчитывают удерживаемые объемы бензола по отношению к гексану и воздуху по формуле где l - расстояние между пиком воздуха (вводом пробы) или гексана и максимумом концентрации бензола, мм; F_o - объемный расход газа-носителя, см³/сек;
ν - скорость движения диаграммной ленты, мм/сек;
j - поправка на сжимаемость газа-носителя.

Анализ качественного состава суммы полярных малолетучих органических соединений в воздухе осуществляют по отношению объема удерживания бензола относительно гексана к объему удерживания бензола относительно воздуха (параметр идентификации), а определение их суммарной массы - по величине объема удерживания бензола относительно гексана, который зависит от суммарного содержания полярных малолетучих органических соединений в пробе. Для анализа качественного и количественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе соединяют выход колонки первого хроматографа с входом колонки, заполненной силанизированным хромосорбом, подают газ-носитель с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии второго хроматографа, который также снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводя периодически модельную смесь тех же углеводородов до полного выхода всех органических веществ после подъема температуры в термостате первого хроматографа до температуры кипения низкокипящего компонента (НКК), идентифицируют каждое полярное малолетучее органическое соединение по отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, а концентрацию полярного малолетучего органического соединения определяют по зависимости объема удерживания бензола относительно гексана от его массы.

Представленная совокупность заявленных признаков обеспечивает решение задачи изобретения: проведение анализа при температуре 30^oC предотвращает разложение анализируемых веществ при вводе их в хроматограф, а следовательно, увеличивает достоверность качественного анализа индивидуальных полярных малолетучих органических соединений и полностью использует для анализа их сумму, кроме того измерение объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха позволяет определить качественный и количественный состав как суммы, так и индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе, причем определение содержания полярных малолетучих органических соединений осуществляют по зависимости объема удерживания бензола относительно гексана от их массы, а идентификацию полярных малолетучих органических соединений проводят по отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха.

Таким образом, в результате извлечения полярных малолетучих органических соединений из воздуха в виде раствора в летучем органическом растворителе с последующим нанесением его на твердый сорбент и высушиванием его в хроматографической колонке, в последующем введении в аналитическую колонку модельной смеси гексана и бензола, определении времен и объема удерживания бензола по отношению к гексану и объема удерживания бензола по отношению к воздуху при заданной скорости газа-носителя от 5 до 40 мл/мин, можно осуществлять контроль качественного и количественного состава суммы полярных малолетучих органических соединений в воздухе, а при присоединении выхода хроматографической колонки первого хроматографа с входом второго хроматографа, подачей газа-носителя при заданной скорости от 5 до 40 мл/мин, периодическим введением модельной смеси гексана и бензола, определением времен и объемов удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху можно определить содержание каждого полярного малолетучего органического соединения на основе зависимости объема удерживания бензола относительно гексана от его массы, а их идентификацию проводить по отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха.

Предложенный способ качественного и количественного анализа суммы и индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Пробу атмосферного воздуха населенных мест отбирают в соответствии с Руководством по контролю атмосферы РД 52.04. 189-89. Загрязненный воздух пропускают через поглотительный прибор, в качестве которого используют барботер, снабженный обратным холодильником и заполненный гексаном в течение времени и со скоростью, необходимыми для отбора заданного объема среднесуточной концентрации полярного малолетучего органического соединения, в частности от 1 до 10 м³ анализируемого воздуха. Затем переносят содержимое поглотительного прибора при помощи пипетки или пропусканием раствора пробы через слой твердого носителя в хроматографической колонке, заполненной силанизированным хромосорбом при помощи вакуума водоструйного насоса, после чего подготавливают для анализа пробу пропусканием газа-носителя со скоростью 0,5 - 10 мл/мин и при температуре 30 - 60^oC до полного удаления гексана, о котором судят по прекращению изменения нулевой линии сигнала детектора по теплопроводности. Анализируемые полярные малолетучие органические соединения образуют при этом на поверхности частиц силанизированного хромосорба слой неподвижной жидкой фазы. Включают хроматограф ЛХМ-8-МД-5 в соответствии с инструкцией по эксплуатации и подают газ-носитель (гелий) с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии первого хроматографа, который снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводят при помощи крана-дозатора или шприцем в зависимости от чувствительности катарометра необходимое количество модельной смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматограмме измеряют расстояния между пиком воздуха или гексана и максимумом концентрации бензола на нанесенной аналитической пробе концентрата полярных малолетучих органических соединений в воздухе с неизвестным их содержанием. После чего определяют объем удерживания бензола относительно гексана и воздуха по формуле

где l - расстояние между пиком воздуха (вводом пробы) или гексана максимумом концентрации бензола, мм;
F_о - объемный расход газа-носителя, см³/сек;
ν - скорость движения диаграммной ленты, мм/сек;
j - поправка на сжимаемость газа-носителя.

Объем удерживания бензола относительно гексана и воздуха суммарного содержания полярных малолетучих органических соединений составил 6711,0 и 7273,3 мл соответственно. Параметр идентификации, который равен отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, равен 0,9227, а содержание суммы полярных малолетучих органических соединений в пробе характеризуется величиной объема удерживания бензола относительно гексана и равно 6711,0±7 мл.

Для анализа качественного и количественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе соединяют выход колонки первого хроматографа с входом колонки, заполненной силанизированным хромосорбом, подают газ-носитель с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии второго хроматографа, который также снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводя периодически модельную смесь тех же углеводородов до полного выхода всех органических веществ, путем подъема температурытуры в термостате первого хроматографа до температуры 165^oC, определяют объемы удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху, который для первого вещества равны 3182,0 и 3553,3 мл; для второго вещества - 793,4 и 827,1 мл; для третьего вещества - 834,0 и 865,9 мл; для четвертого вещества -511,6 и 529,8 мл; а для пятого компонента - 1390,0 и 1497,2 мл соответственно.

Анализ качественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе осуществляют по отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха (параметр идентификации), а определение их массы - по объему удерживания бензола относительно гексана, который зависит от содержания каждого из полярных малолетучих органических соединений. Результаты определения смеси полярных малолетучих органических соединений в атмосферном воздухе представлены в таблице 2.

Сравнением отношения объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, представленных в таблице 1 и 2, идентифицируют каждое полярное малолетучее органическое соединение, которые являются диметилацетамидом (1), гамма-бутиролактоном (2), тиофаноксидом (3), 1-формилморфолином (4) и 1-формил-4-метилпиперазином (5). Концентрацию каждого полярного малолетучего органического соединения определяют по формуле
c=m/V, (2)
где m - масса вещества, найденная в пробе, мг;
V - объем исследуемой пробы воздуха, приведенной к нормальным условиям, л (0^oC, 101080 Па)
Среднесуточная концентрация диметилацетамида, бутиролактона, тиофаноксида, 1-формилморфолина и 1-формил-4-метилпиперазина в атмосферном воздухе населенных мест равна: 0,66±0,07; 0,13±0,02; 0,14±0,02; 0,14±0,02; 0,27±0,03, мг/м³ соответственно.

Пример 2. Пробу воздуха рабочей зоны отбирают согласно ГОСТу 12.1.005-76 "ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования". Загрязненный воздух пропускают через поглотительный прибор, в качестве которого используют барботер, снабженный обратным холодильником и заполненный гексаном, в течение времени и со скоростью, необходимыми для отбора заданного объема среднесменной концентрации полярного малолетучего органического соединения, в частности от 1 до 10 м³ анализируемого воздуха. Затем переносят содержимое поглотительного прибора при помощи пипетки или пропусканием раствора пробы через слой твердого носителя в хроматографической колонке, заполненной силанизированным хромосорбом при помощи вакуума водоструйного насоса, после чего высушивают пробу пропусканием газа-носителя со скоростью 0,5-10 мл/мин и температуре 30 - 60^oC до полного удаления гексана, о котором судят по прекращению изменения нулевой линии сигнала детектора по теплопроводности. Анализируемые полярные малолетучие органические соединения образуют при этом на поверхности частиц силанизированного хромосорба слой неподвижной жидкой фазы. Включают хроматограф ЛХМ-8-МД-5 в соответствии с инструкцией по эксплуатации и подают газ-носитель (гелий) с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии первого хроматографа, который снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводят при помощи крана-дозатора или шприцем в зависимости от чувствительности катарометра необходимое количество модельной смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматохрамме измеряют расстояния между пиком воздуха или гексана и максимумом концентрации бензола на нанесенной аналитической пробе концентрата полярных малолетучих органических соединений в воздухе с неизвестным их содержанием. После чего определяют объем удерживания бензола относительно гексана и воздуха по формуле 1.

Объем удерживания бензола относительно гексана и воздуха суммарного содержания полярных малолетучих органических соединений составил 8004,1 и 8544,9 мл соответственно. Параметр идентификации, который равен отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, равен 0,9367, а содержание суммы полярных малолетучих органических соединений в пробе характеризуется величиной объема удерживания бензола относительно гексана и равно 8004,1 мл.

Для анализа качественного и количественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе соединяют выход колонки первого хроматографа с входом колонки, заполненной силанизированным хромосорбом, подают газ-носитель с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии второго хроматографа, который также снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводя периодически модельную смесь тех же углеводородов до полного выхода всех органических веществ путем подъема температуры в термостате первого хроматографа, до температуры 165^oC определяют объемы удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху, которые для первого компонента равны 1366,4 и 1526,0 мл; для второго вещества - 4311,5 и 4543,7 мл; для третьего вещества - 997,5 и 1094,7 мл; для четвертого вещества - 796,3 и 829,8 мл; а для пятого компонента - 534,4 и 550,7 мл соответственно.

Анализ качественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе осуществляют по отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха (параметр идентификации), а определение их массы - по объему удерживания бензола относительно гексана, которая зависит от содержания каждого из полярных малолетучих органических соединений. Результаты определения смеси полярных малолетучих органических соединений в атмосферном воздухе представлены в таблице 2.

Сравнением отношения объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, представленных в таблице 1 и таблице 3, идентифицируют каждое полярное малолетучее органическое соединение, которые являются диметилацетамидом (1), 1-формилпирролидином (2), 1-метилкапролактамом (3), 1-формилморфолином (4) и 1-ацетилморфолином (5). Концентрацию каждого полярного малолетучего органического соединения определяют по формуле 2.

Среднесменные концентрации диметилацетамида, 1-формилпирролидина, 1-метилкапролактама, 1-формилморфолина и 1-ацетилморфолина в воздухе рабочей зоны равны: 1,42±0,02; 3,44±0,03; 0,68±0,01; 0,72±0,01; 0,71±0,01 соответственно.

Пример 3. Пробу атмосферного воздуха населенных мест отбирают в соответствии с Руководством по контролю атмосферы РД 52.04.189-89. Загрязненный воздух пропускают через поглотительный прибор, в качестве которого используют хроматографическую колонку длиной 10-20 см, диаметром 3 мм, снабженную рубашкой типа "труба в трубе" для подачи хладоагента и заполненную силанизированным хромосорбом, зернистостью 0,5 мм, а при высокой влажности воздуха смесью хромосорба с гранулированным высушенным силикагелем. В качестве хладоагента применяют смесь измельченного льда (температура -21^oC), смесь сухой углекислоты со спиртом (температура -72^oC) или жидкий воздух (-196^oC). Время и скорость отбора выбирают в зависимости от заданного объема среднесуточной концентрации полярного малолетучего органического соединения, в частности от 1 до 10 м³ анализируемого воздуха. Затем размещают хроматографическую колонку в термостат первого хроматографа, после чего удаляют сконцентрированные летучие примеси путем пропускания газа-носителя со скоростью 0,5- 10 мл/мин и при температуре 30-60^oC до их полного удаления, о котором судят по прекращению изменения нулевой линии сигнала детектора по теплопроводности. Сконцентрированные летучие вещества (углеводороды и др.) можно также проанализировать методом нормальной газовой хроматографии. Оставшиеся в колонке анализируемые полярные малолетучие органические соединения образуют при этом на поверхности частиц силанизированного хромосорба слой неподвижной жидкой фазы. Включают хроматограф ЛХМ-8-МД-5 в соответствии с инструкцией по эксплуатации и подают газ-носитель (гелий) с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии первого хроматографа, который снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводят при помощи крана-дозатора или шприцем в зависимости от чувствительности катарометра необходимое количество модельной смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматограмме измеряют расстояния между пиком воздуха или гексана и максимумом концентрации бензола на нанесенной аналитической пробе концентрата полярных малолетучих органических соединений в воздухе с неизвестным их содержанием. После чего определяют объем удерживания бензола относительно гексана и воздуха по формуле 1.

Объем удерживания бензола относительно гексана и воздуха суммарного содержания полярных малолетучих органических соединений составил 8245,7 и 8790,7 мл соответственно. Параметр идентификации, который равен отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, равен 0,9380, а содержание суммы полярных малолетучих органических соединений в пробе характеризуется величиной объема удерживания бензола относительно гексана и равно 8245,7±1,7 мл.

Для анализа качественного и количественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе соединяют выход колонки первого хроматографа с входом колонки, заполненной силанизированным хромосорбом, подают газ-носитель с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии второго хроматографа, который также снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводя периодически модельную смесь тех же углеводородов до полного выхода всех органических веществ, путем подъема температуры в термостате первого хроматографа до температуры 177^oC, определяют объемы удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху, которые для первого вещества равны 1741,4 и 1927,3 мл; для второго вещества - 2477,7 и 2604,0 мл; для третьего вещества - 2201,8 и 2361,4 мл; для четвертого вещества - 818,5 и 852,9 мл; для пятого компонента - 568,4 и 596,0; а для шестого компонента - 437,9 и 449,1 мл соответственно.

Анализ качественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе осуществляют по отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха (параметр идентификации), а определение их массы - по объему удерживания бензола относительно гексана, которая зависит от содержания каждого из полярных малолетучих органических соединений. Результаты определения смеси полярных малолетучих органических соединений в атмосферном воздухе представлены в таблице 4.

Сравнением отношения объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, представленных в таблице 1 и 4, идентифицируют каждое полярное малолетучее органическое соединение, которые являются тетрагидрофурфуриловым спиртом (1), 1-метилпирролидоном-2 (2), винилпирролидоном (3), гаммабутиролактоном (4), 3-ацетобутиролактоном (5) и пирролидоном-2 (6). Концентрацию каждого полярного малолетучего органического соединения определяют по формуле 2.

Среднесуточные концентрации тетрагидрофурфурилового спирта (1), 1-метилпирролидона-2 (2), винилпирролидона (3), гаммабутиролактона (4), 3-ацетобутиролактона (5) и пирролидона-2 (6) в атмосферном воздухе населенных мест равны: 0,39±0,04; 0,27±0,03; 0,28±0,03; 0,14±0,02; 0,13±0,01; 0,13±0,01, мг/м³ соответственно.

Пример 4. Пробу воздуха рабочей зоны отбирают согласно ГОСТу 12.1.005-76 "ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования", измеряя при этом температуру и влажность при помощи аспирационного термометра и психрометра Ассмана. В точке отбора загрязненного воздуха размещают охлаждаемый сосуд, в качестве которого используют прибор, состоящий из внутренней пробирки, снабженной обратным холодильником и заполненной хладоагентом, и внешней пробирки для сбора конденсата. Отбор пробы осуществляют в течение времени, необходимого для отбора нужного количества снежного слоя, который образуется при совместной конденсации влаги и среднесменной концентрации полярных малолетучих органических соединений анализируемого воздуха. В качестве хладоагента применяют смесь измельченного льда (температура -21^oC), смесь сухой углекислоты со спиртом (температура -72^oC) или жидкий воздух (-196^oC). Затем помещают внутреннюю пробирку с сконденсированной пробой во взвешенную предварительно внешнюю пробирку для сбора конденсата, удаляют хладоагент, выдерживают при комнатной температуре. После чего содержимое внешней пробирки взвешивают для определения массы конденсата и переносят при помощи пипетки или пропусканием раствора пробы через слой твердого носителя в хроматографической колонке, заполненной силанизированным хромосорбом при помощи вакуума водоструйного насоса, затем высушивают пробу пропусканием газа-носителя со скоростью 0,5-10 мл/мин и при температуре 30-60^oC до стационарного удаления воды, о котором судят по прекращению изменения нулевой линии сигнала детектора по теплопроводности. Анализируемые полярные малолетучие органические соединения образуют при этом на поверхности частиц силанизированного хромосорба слой неподвижной жидкой фазы. Включают хроматограф ЛХМ-8-МД-5 в соответствии с инструкцией по эксплуатации и подают газ-носитель (гелий) с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии первого хроматографа, который снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводят при помощи крана-дозатора или шприцем в зависимости от чувствительности катарометра необходимое количество модельной смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматограмме измеряют расстояния между пиком воздуха или гексана и максимумом концентрации бензола на нанесенной аналитической пробе концентрата полярных малолетучих органических соединений в воздухе с неизвестным их содержанием. После чего определяют объем удерживания бензола относительно гексана и воздуха по формуле 1.

Объем удерживания бензола относительно гексана и воздуха суммарного содержания полярных малолетучих органических соединений составил 7042,8 и 7687,3 мл соответственно. Параметр идентификации, который равен отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, равен 0,9162, а содержание суммы полярных малолетучих органических соединений в пробе характеризуется величиной объема удерживания бензола относительно гексана и равно 7042,8 мл.

Для анализа качественного и количественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе соединяют выход колонки первого хроматографа с входом колонки, заполненной силанизированным хромосорбом, подают газ-носитель с заданной скоростью от 5 до 40 мл/мин в газовые линии второго хроматографа, который также снабжен детектором по теплопроводности и аналитической колонкой с температурой термостата 30^oC. Вводя периодически модельную смесь тех же углеводородов до полного выхода всех органических веществ, путем подъема температуры в термостате первого хроматографа до температуры 154^oC определяют объемы удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху, которые для первого компонента равны 2001,0 и 2127,5 мл; для второго вещества - 328,5 и 347,5 мл; для третьего вещества - 3546,0 и 4000,3 мл, а для четвертого вещества - 1167,3 и 1209,3 мл соответственно.

Анализ качественного состава индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе осуществляют по отношению объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха (параметр идентификации), а определение их массы - по объему удерживания бензола относительно гексана, который зависит от содержания каждого из полярных малолетучих органических соединений. Результаты определения смеси полярных малолетучих органических соединений в атмосферном воздухе представлены в таблице 5.

Сравнением отношения объемов удерживания бензола относительно гексана и воздуха, представленных в таблице 1 и таблице 5, идентифицируют каждое полярное малолетучее органическое соединение, которые являются диметилнитрозоамином (1), глицидолом (2), диэтилнитрозоамином (3), 1-нитро-2,3-эпоксипропаном (4). Концентрацию каждого полярного малолетучего органического соединения определяют по массе конденсата водяных паров и примесей и содержанию влаги в воздухе рабочей зоны по психрометру при температуре 16^oC и влажности 68%. Объем анализируемого воздуха рассчитывают из отношения массы конденсата и произведения абсолютного влагосодержания и относительной влажности, который равен 4,8 м³. Среднесменные концентрации диметилнитрозоамина, глицидола, диэтилнитрозоамина, 1-нитро-2,3-эпоксипропана в воздухе рабочей зоны равны: 0,41±0,01; 0,42±0,01; 0,64±0,01; 0,60±0,01 мг/м³ соответственно.

Положительный эффект от предложенного способа качественного и количественного анализа суммы и индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе заключается в увеличении достоверности определения микроконцентраций полярных малолетучих органических соединений в воздухе и уменьшения искажения состава пробы, связанного с использованием для анализа лишь части концентрата пробы.

Как следует из данных, приведенных в таблице 6, достоверность определения микроконцентраций полярных малолетучих органических соединений в заявленном способе значительно выше по сравнению с прототипом вследствие полного использования для анализа всей сконцентрированной пробы воздуха.

Формула изобретения

Способ определения качественного и количественного анализа суммы и индивидуальных полярных малолетучих органических соединений в воздухе путем газожидкостной хроматографии и подготовки пробы воздуха концентрированием, отличающийся тем, что пробу воздуха обрабатывают летучим органическим растворителем для извлечения суммы полярных малолетучих органических соединений, наносят подготовленную пробу на твердый сорбент, который находится в хроматографической колонке первого хроматографа, снабженного детектором по теплопроводности, высушивают пробу путем пропускания инертного газа при температуре 30 - 60°С до полного выхода летучего органического растворителя, вводят модельную смесь двух углеводородов, в частности гексана и бензола, измеряют время удерживания бензола относительно гексана и воздуха при температуре термостата 30°С, определяют объем удерживания бензола по отношению к гексану и воздуху при заданной скорости газа-носителя от 5 до 40 мл/мин, а затем пропускают газ-носитель с той же скоростью из колонки первого хроматографа в колонку второго хроматографа с детектором по теплопроводности, вводя периодически модельную смесь тех же углеводородов до полного выхода всех органических веществ, для чего поднимают температуру в термостате первого хроматографа до температуры кипения низкокипящего компонента, после чего идентифицируют полярное малолетучее органическое соединение по отношению объемов удерживания бензола, рассчитанных по времени удерживания бензола относительно гексана и воздуха, а концентрацию полярного малолетучего органического соединения определяют по зависимости объема удерживания бензола относительно гексана от его массы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9