Государственное санитарно-эпидемиологическое
нормирование
Российской Федерации
4.1.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Измерение массовой концентрации
мелкодисперсных частиц PM2,5 и РМ10
в атмосферном воздухе с использованием
метода лазерной дифракции
Методические указании
МУК 4.1.3242-14
Москва
2015
1. Разработаны Федеральным бюджетным учреждением науки
«Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления
рисками здоровью населения» (Т.С. Уланова, Н.В. Зайцева, А.В. Злобина, Е.А. Плеханова).
2. Рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному
санитарно-эпидемиологическому нормированию Федеральной службы по надзору в
сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (протокол от 6 ноября
2014 г. № 2).
3. Утверждены руководителем Федеральной службы по надзору в
сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным
санитарным врачом Российской Федерации А.Ю. Поповой 29 декабря 2014 г.
4. Введены впервые.
СОДЕРЖАНИЕ
УТВЕРЖДАЮ
Руководитель
Федеральной службы
по надзору в сфере защиты прав
потребителей и благополучия человека,
Главный государственный санитарный
врач Российской Федерации
______________________
А.Ю. Попова
29
декабря 2014 г.
|
4.1.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Измерение массовой концентрации
мелкодисперсных частиц РМ2,5 и РМ10 в атмосферном
воздухе с использованием метода лазерной дифракции
Методические указания
МУК 4.1.3242-14
Свидетельство об аттестации МИ №
88-16374-097-01.00076-2013 от 15.11.13.
1.1. Настоящие методические указания устанавливают порядок
применения метода лазерной дифракции для измерения разовых и среднесуточных массовых
концентраций мелкодисперсных частиц РМ2,5 и РМ10 в
атмосферном воздухе в диапазонах, приведенных в табл. 1.
Таблица 1
Наименования фракций взвешенных частиц, диапазоны измерений
массовых концентраций мелкодисперсных частиц
Фракция
взвешенных частиц
|
Диапазон
измерений, мг/м3
|
разовый
отбор
|
среднесуточный
отбор
|
РМ10
|
От
0,005 до 1 вкл.
|
От
0,004 до 1 вкл.
|
РМ2,5
|
От
0,005 до 1 вкл.
|
От
0,001 до 1 вкл.
|
Примечание. При определении объемной доли частиц РМ2,5
более 24 % (для сильно запыленного воздуха Спыли > 1 мг/м3)
рекомендуется пользоваться другими методами.
1.2. Методические указания по измерению массовой
концентрации мелкодисперсных частиц PM2,5 и РМ10 в
атмосферном воздухе с использованием метода лазерной дифракции предназначены
для использования лабораториями учреждений Федеральной службы по надзору в
сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, производственными
лабораториями предприятий, научно-исследовательскими институтами, работающими в
области гигиены окружающей среды при осуществлении аналитического контроля
качества атмосферного воздуха в районе расположения предприятий
металлургической, машиностроительной, металлообрабатывающей, строительной
отраслей, тепловых электростанций, транспортных предприятий, транспортных
магистралей.
1.3. Методические указания носят рекомендательный характер.
Мелкодисперсные взвешенные частицы PM2,5 -
частицы с аэродинамическим диаметром 2,5 мкм и менее или, более точно, частицы,
которые проходят через селективный импактор, обеспечивающий 50 %-ое отсеивание
частиц с аэродинамическим диаметром 2,5 мкм, и верхний предел полного
отсеивания равен 7 мкм. PM2,5 составляют респирабельную часть общих
взвешенных частиц, проникающих в нецилиарную область дыхательных путей у лиц из
групп высокого риска (дети и взрослые с определенными легочными заболеваниями).
Мелкодисперсные взвешенные частицы РМ10 -
частицы с аэродинамическим диаметром 10 мкм и менее или, более точно, частицы,
которые проходят через селективный импактор, обеспечивающий 50 %-ое отсеивание
частиц с аэродинамическим диаметром 10 мкм. Верхняя граница распределения
примерно соответствует аэродинамическому диаметру 30 мкм, что означает полное
отсеивание частиц более 30 мкм. РМ10 в основном составляют
респирабельную фракцию общих взвешенных частиц, т.е. ту их часть, которая
попадает в организм, минуя гортань.
Значения предельно допустимой концентрации мелкодисперсных
частиц в атмосферном воздухе установлены в ГН 2.1.6.2604-10 и приведены в табл.
2.
Таблица 2
Предельно допустимые концентрации мелкодисперсных
взвешенных
частиц РМ2,5 и РМ10 в атмосферном воздухе населенных мест
Наименование
вещества
|
Величина
ПДК, мг/м3
|
максимальная
разовая
|
среднесуточная
|
среднегодовая
|
Взвешенные
частицы РМ10
|
0,3
|
0,06
<*>
|
0,04
|
Взвешенные
частицы РМ2,5
|
0,16
|
0,035
<*>
|
0,025
|
<*> 99 процентиль
|
3.
Метрологические характеристики методики
выполнения измерений
При соблюдении всех регламентированных условий и проведении
анализа в точном соответствии с данной методикой значения погрешности
результатов измерений не превышают значений, приведенных в табл. 3.
Таблица 3
Диапазон измерений, значение показателя точности измерений
Фракция
взвешенных частиц
|
Диапазон
измерений, мг/м3
|
Показатель
точности (границы относительной погрешности при вероятности Р =
0,95), ±δ, %
|
разовый
отбор
|
среднесуточный
отбор
|
РМ10
|
от
0,005 до 1 вкл.
|
от
0,004 до 1 вкл.
|
25
|
РМ2,5
|
от
0,005 до 1 вкл.
|
от
0,001 до 1 вкл.
|
Примечания.
1. Значение показателя
точности установлено расчетно-экспериментальным методом.
2. При расчете показателя
точности учтены погрешности используемых средств отбора проб и метода
измерений, погрешности, обусловленные процедурой приготовления растворов,
необходимых для проведения анализа отобранных проб.
3. Требования к погрешности
измерений разработаны в соответствии с ГОСТ
17.2.4.02 «Погрешность метода не должна превышать ±25 % во всем диапазоне
измеряемых концентраций». Значение показателя точности измерений, приведенное в
табл. 3, соответствует требованиям ГОСТ
17.2.4.02.
Методика основана на определении массы частиц пыли,
задержанных фильтром. Фильтрующий материал (фильтр) обладает волокнистой гладкой
неворсистой поверхностью и плотной структурой, гидрофобен, стоек к действию
кислот, слабых щелочей, растворов солей, не растворяется в спиртах, гексане;
растворяется в дихлорэтане, толуоле, ксилоле, тетрагидрофуране (НЭЛ-3). При
прохождении через него определенного объема воздуха, помещения фильтра с
собранными частицами пыли в дисперсионную среду, состоящую из 1,4-диоксана и
дистиллированной воды, измерения функции объемного распределения частиц по
размерам в полученной суспензии с помощью метода лазерной дифракции, расчета
объемной доли частиц, имеющих размеры в заданном диапазоне, выполняется расчет
массовой концентрации мелкодисперсных частиц фракций РМ2,5 и РМ10
в атмосферном воздухе.
Плотность мелкодисперсных частиц фракции PM2,5 и
РМ10 принимается равной плотности частиц пыли, задержанной фильтром,
с размерами от 0,02 мкм до 1 408 мкм. Методика не рекомендуется для измерения
массовых концентраций взвешенных частиц, растворимых в воде и 1,4-диоксане,
например, хлорида натрия, хлорида калия.
Лазерный анализатор размеров
частиц, диапазон измерений размеров 0,02550 - 1408 мкм с устройством
жидкостного диспергирования пробы
|
|
Весы аналитические, диапазон
измерений 0 - 100 мг
|
ГОСТ
24104
|
Аспиратор, диапазон объемной
скорости 40 - 150 л/мин
|
ТУ 4215-000-11696625-03
|
Термометр жидкостный с ценой
деления 1 °С
|
ГОСТ
28498-90
|
Барометр-анероид, диапазон
измерений атмосферного давления от 80 до 106 кПа
|
ТУ 25-11.1513-79
|
Психрометр аспирационный
|
ТУ 25.1607.054-85
|
Пробирки мерные стеклянные с
притертой пробкой П-2-5-14/23 вместимостью 5 см3
|
ГОСТ
1770-74
|
Пробирки стеклянные П-1-10-0,1
вместимостью 10 см3
|
ГОСТ
1770-74
|
Пипетки градуированные
вместимостью 5 см3
|
ГОСТ
29227-91
|
Примечания. Допускается использование средств измерений с
аналогичными или лучшими характеристиками.
Шкаф суховоздушный, диапазон
автоматически поддерживаемых температур в рабочей камере (°С) 50 - 200
|
ТУ 9452-010-07609276-05
|
Дистиллятор
|
ТУ 61-1-721-79
|
Эксикатор исполнения 2 (без крана)
диаметром корпуса 250 мм или более
|
ГОСТ
25336-82
|
Колба коническая плоскодонная
вместимостью 100 см3 с пришлифованной пробкой
|
ГОСТ
25336-82
|
Чашка Петри стеклянная
|
ГОСТ
23932-90
|
Фильтры
|
ТУ 951892-89
|
Фильтродержатели
|
|
Трубка силиконовая для
хирургических дренажей и комплектации медицинских устройств и аппаратов,
внутренний диаметр 10 мм
|
ТУ 9398-006-48423543-03
|
Полиэтиленовые пакеты с защелкой
ПВД 5×7 см
|
|
Примечания. Допускается применение оборудования с аналогичными
или лучшими техническими характеристиками.
1,4-Диоксан (≥ 99,5 %, ISO)
|
|
Кальций хлористый безводный
гранулированный, хч
|
ГОСТ
450-77
|
Вода дистиллированная
|
ГОСТ 6709-96
|
Государственные стандартные
образцы (ГСО) гранулометрического состава порошкообразных материалов
|
ГСО 9359-09 (КМК 005), ГСО 9360-09
(КМК 007), ГСО 9361-09 (КМК 008), ГСО 9362-09 (КМК 018)
|
Примечание. Допускается использование реактивов с
метрологическими и техническими характеристиками, аналогичными указанным.
6.1. При выполнении измерений следует соблюдать требования
техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ
12.1.007-76, требования безопасности, установленные для работ с токсичными,
едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТ
12.1.005-88, требования электробезопасности при работе с электроустановками
в соответствии с ГОСТ
Р 12.1.019-09, а также требования, изложенные в технической документации на
эксплуатацию лазерного анализатора размеров частиц.
6.2. Помещение лаборатории должно быть оборудовано
приточно-вытяжной вентиляцией согласно ГОСТ
12.4.021-75, соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ
12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ
12.4.009-83. Выброс воздуха из вентиляционной системы должен быть выведен
наружу и оборудован воздушным фильтром для улавливания мелкодисперсных частиц.
6.3. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не
должно превышать ПДК, установленных ГН
2.2.5.1313-03.
К выполнению измерений допускаются лица, прошедшие обучение и
владеющие техникой работы на лазерном анализаторе размеров частиц,
аналитических весах.
8. Условия измерения
При подготовке проб к анализу и приготовлении растворов
соблюдаются следующие условия:
- температура воздуха (20 ± 5) °С;
- атмосферное давление 630 - 800 мм рт. ст.;
- влажность воздуха - не более 80 % при температуре 25 °С.
Выполнение измерений на лазерном анализаторе размеров частиц
проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору.
Перед выполнением измерений проводят следующие работы:
подготовка стеклянной посуды, подготовка фильтров, подготовка анализатора
размеров частиц к измерению, установление правильности работы анализатора
частиц, отбор проб атмосферного воздуха, подготовка проб к измерению.
Используемую посуду необходимо тщательно вымыть с моющим
средством (порошок, сода), ополоснуть водопроводной и дистиллированной водой и
просушить при температуре 120 °С.
Фильтры извлекают из упаковки, помещают на сутки в
эксикатор, заполненный безводным хлоридом кальция. Помещают фильтры в комнату
для взвешивания на 2 часа. Взвешивают фильтры с точностью до 0,0001 г, помещают
в кольцо фильтродержателя, нумеруют на фильтродержателе. До проведения отбора
проб взвешенные фильтры следует хранить в эксикаторе.
9.3.
Подготовка анализатора размеров частиц к измерению
Подготовка анализатора размеров частиц к измерению
проводится согласно инструкции по эксплуатации анализатора размеров частиц,
использующегося в работе лаборатории.
В подготовленном к измерению режиме лазерного анализатора
размеров частиц помещают в ячейку устройства жидкостного диспергирования
небольшое количество, примерно 0,1 г, порошка ГСО гранулометрического состава
порошкообразных материалов, дважды измеряют диаметры, определяющие границу,
ниже которой находится 10, 50 и 90 % частиц, устанавливаемые в паспорте ГСО
(табл. 4). При постановке и внедрении
методики измеряют все ГСО, непосредственно перед измерением серии образцов
допускается проверять правильность работы по одному ГСО.
Правильность работы анализатора частиц признается
удовлетворительной при нахождении результата измерений в границах погрешности
аттестованного значения ГСО с доверительной вероятностью 0,95.
Таблица 4
Аттестованные значения ГСО для установления правильности
работы
лазерного анализатора размеров частиц
Аттестованная
характеристика
|
Аттестованное
значение, мкм
|
Границы
относительной погрешности аттестованного значения δ*, (Р = 0,95), %
|
ГСО
9359-09
|
ГСО
9360-09
|
ГСО
9361-09
|
ГСО
9362-09
|
D10**
|
0,98
|
1,52
|
2,58
|
9,2
|
±7
|
D50
|
4,53
|
6,7
|
8,6
|
16,2
|
±5
|
D90
|
9,4
|
11,7
|
14,5
|
25,8
|
±7
|
* Соответствует расширенной
неопределенности (U) при коэффициенте охвата 2;
** D10- диаметр, определяющий границу, ниже которой находится 10 %
частиц;
D50 - диаметр, определяющий границу, ниже
которой находится 50 % частиц;
D90 - диаметр, определяющий границу, ниже
которой находится 90 % частиц.
|
Примечание. Аттестованные значения приводятся в паспорте государственного
стандартного образца гранулометрического состава порошкообразных материалов.
Отбор проб атмосферного воздуха для определения массовых
концентраций мелкодисперсных частиц РМ2,5 и РМ10 проводят
в соответствии с ГОСТ
17.2.3.01.
Для определения максимально-разовой концентрации
мелкодисперсных частиц РМ2,5 и РМ10 атмосферный воздух
отбирают с помощью аспиратора на 3 подготовленных фильтра, устанавливаемые в
фильтродержатели, параллельно со скоростью 50 дм3/мин в течение 240
мин. Объем отобранного воздуха для каждого фильтра должен составить не менее 12
м3.
Для определения среднесуточной концентрации атмосферный
воздух отбирают 4 раза в сутки с помощью аспиратора на 3 подготовленных фильтра
со скоростью 50 дм3/мин в течение 200 мин. Объем отобранного воздуха
для каждого фильтра должен составить не менее 50 м3.
Фильтры сворачивают экспонированной поверхностью внутрь,
помещают последовательно в пакет из кальки и в полиэтиленовый пакет, закрывают
его на защелку. Маркируют пакет: наименование города; номер поста, дата и время
отбора; показания объема отобранного воздуха на счетчике аспиратора для трех
каналов; температуру воздуха, проходящего через аспиратор, атмосферное давление
во время отбора пробы, влажность воздуха. После этого фильтр передается в
лабораторию для определения массы и фракционного состава пыли.
В сопроводительном документе указывают дату и место отбора,
время начала и конца отбора пробы, расход воздуха, метеоусловия на момент
отбора пробы.
Фильтры достают из полиэтиленового пакета с защелкой, помещают
в чашку Петри, далее помещают в эксикатор. Срок хранения отобранных проб при
комнатной температуре - не более 20 суток.
10.
Выполнение измерений
Перед взвешиванием фильтры не менее часа выдерживают в
помещении, где производится взвешивание. Если отбор пробы проводился при
относительной влажности воздуха, близкой к 100 %, то фильтр доводят до
постоянной массы. Для этого его необходимо поместить в стеклянной чашке в
эксикатор с плавленым хлористым кальцием на 2 ч или в сушильный шкаф с
температурой (40 - 50) °С на 30 - 50 мин, а затем выдержать 40 - 50 мин в
помещении, где производится взвешивание. Если при взвешивании масса фильтра
изменяется, то повторяют операцию просушивания. Находят разницу масс фильтра до
и после отбора пробы (2).
Определяют объемную долю частиц с размерами менее 10,0 и
менее 2,5 мкм на каждом в отдельности из трех фильтров.
Помещают фильтр с помощью пинцета в коническую колбу объемом
100 см3. Расправляют фильтр, добавляют 2 см3 дистиллированной
воды с помощью пипетки, затем добавляют 5 см3 1,4-диоксана,
перемешивают до растворения поверхности фильтра и перехода взвешенных частиц в
суспензию. Нерастворенную часть фильтра убирают из колбы пинцетом. Помещают
аликвотную часть 5 см3 суспензии в ячейку устройства жидкостного
диспергирования, в подготовленном к измерению режиме лазерного анализатора
размеров частиц. Проводят обработку образца ультразвуком в течение 1 мин, через
3 - 5 мин, дважды проводят измерение объемной доли частиц размером менее 10 мкм
и менее 2,5 мкм. Промывают устройство жидкостного диспергирования как описано в
п. 9.3. Усредняют
объемные доли частиц размером менее 10 мкм и менее 2,5 мкм, полученные в
результате двух последовательных измерений суспензии из одного фильтра.
Аналогично проводят измерения распределения по размерам
образцов частиц на других фильтрах.
Массовую концентрацию
(РМ10) и
(РМ2,5) (мг/м3)
вычисляют по формулам (1) и (3):

|
(1)
|
Ф10 - среднее
арифметическое двух результатов измерений объемной доли частиц с
гидродинамическим диаметром менее 10 мкм, %;
mпыли
- масса частиц пыли, уловленных на фильтре, вычисляемая по формуле (2):
m1 - масса
фильтра без пыли, мг;
m2 - масса фильтра
с пылью, мг;
Vвоздуха
- объем воздуха, отобранный для анализа, приведенный к нормальным условиям, м3.

|
(3)
|
Ф2,5 - среднее
арифметическое двух результатов измерений объемной доли частиц с
гидродинамическим диаметром менее 2,5 мкм, %;
mпыли - масса
частиц пыли, уловленных на фильтре, вычисляемая по формуле (2);
Vвоздуха - объем
воздуха, отобранный для анализа, приведенный к нормальным условиям, м3.
Vвоздуха
вычисляют по формуле (4):

|
(4)
|
V - объем протянутого
воздуха по счетчику аспиратора, м3;
Р - атмосферное давление при отборе пробы воздуха,
мм. рт. ст.;
t - температура воздуха при отборе пробы воздуха, °С.
Результат измерения массовой
концентрации мелкодисперсных частиц
(РМ2,5) и
(РМ10) представляют в виде (5):


|
(5)
|
Δ - характеристика погрешности, мг/м3, при Р
= 0,95, значение Δ рассчитывают по формуле (6):

|
(6)
|
где значение δ
приведено в п. 3.
13.1. Обеспечение достоверности измерений в пределах
лаборатории организуют и проводят путем проверки правильности работы анализатора
частиц, проведения оперативного контроля процедуры измерений и контроля
стабильности результатов измерений в соответствии с ГОСТ
Р ИСО 5725-6.
Периодичность получения результатов контрольных процедур и
формы их регистрации приводят в документах лаборатории, устанавливающих порядок
и содержание работ по организации методов контроля стабильности результатов
измерений в пределах лаборатории.
13.2. Оперативный контроль процедуры измерений с
использованием образцов для контроля.
Образцы для контроля представляют собой чистые фильтры АФА с
внесенными на них добавками стандартных образцов гранулометрического состава
порошкообразных материалов.
Оперативный контроль процедуры измерений проводят путем
сравнения результата контрольных процедур Кк с нормативом
контроля К.
При реализации контрольных процедур в соответствии с п. 10 проводят подготовку
образцов для контроля к анализу и измеряют размеры частиц, получая
воспроизведенные значения аттестованных характеристик стандартных образцов.
Для каждого результата измерений
и каждой аттестованной характеристики рассчитывают результаты контрольных
процедур:
|d10 - D10|
≤ К10
|
(7)
|
|d50 - D50| ≤ К50
|
(8)
|
|d90 - D90| ≤ К90, где
|
(9)
|
d10, d50,
d90 - результаты контрольных измерений диаметров частиц, ниже
которых находится 10 % частиц, 50 % частиц, 90 % частиц соответственно;
D10, D50, D90 - аттестованные значения диаметров частиц,
ниже которых находится 10 % частиц, 50 % частиц, 90 % частиц соответственно.
Нормативы контроля К10,
К50, К90 рассчитывают по формуле:
К10 = ±0,01⋅δʹл⋅D10
|
(10)
|
К50 = ±0,01⋅δʹл⋅D50
|
(11)
|
К90 = ±0,01⋅δʹл⋅D90, где
|
(12)
|
±δʹл
- характеристика относительной погрешности измерений при реализации методики в
лаборатории без учета погрешности процедуры отбора проб.

|
(13)
|
δл
- показатель точности результатов измерений при реализации методики в
лаборатории. Значения δл
приведены в Протоколе установленных показателей качества результатов измерений
при реализации методики в лаборатории;
Θотб - погрешность отбора проб.
Примечание.
Допустимо границы абсолютной
погрешности результатов измерений при внедрении методики в лаборатории (без
учета погрешности отбора проб) устанавливать на основе выражения:
с
последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля
стабильности результатов измерений.
±δʹл
- границы относительной погрешности результатов измерений;
Θотб -
погрешность отбора проб.
Значение ±δ приведено
в табл. 3.