FEATURES OF DETERMINING DETERGENTS IN THE AIR OF THE WORKING ZONE

Full Text

Обеспечение безопасных условий труда травмы, профессиональные заболевания или на рабочих местах во многом зависит от пра- отклонения в состоянии здоровья, обнаружи- вильной оценки вредных и опасных факторов ваемые современными методами как в про- рабочей среды, оказывающих негативное цессе работы, так и в отдаленные сроки жизни влияние на здоровье работников. настоящего и последующих поколений [3]. Вредный фактор рабочей среды - это Под рабочей зоной понимается про- фактор среды и трудового процесса, воздей- странство, ограниченное по высоте 2м над ствие которого на работника может вызывать уровнем пола или площадки, на которых нахо- профессиональное заболевание или другое дятся места постоянного или непостоянного нарушение состояния здоровья, повреждение (временного) пребывания работающих [4]. здоровья потомства. [1]. Определение загрязнителей в воздухе Проблема организации специальной рабочей зоны проводят с использованием та- оценки условий труда (СОУТ) и производ- ких с методов анализа, как газовая хромато- ственного контроля состояния воздушной графия [5, 6], высокоэффективная жидкост- среды на соответствие государственным ная хроматография [7, 8], тонкослойная хро- стандартам весьма актуальна. На многих про- матография [9], полярография [10, 11], мышленных предприятиях сохраняется высо- атомно-адсорбционная спектроскопия [10], кий уровень загрязнения воздуха рабочей спектрофотометрия [12, 13]. Спектрофото- зоны (ВРЗ) вредными химическими веще- метрии является достаточно простым и до- ствами, в том числе 1-го и 2-го классов опас- ступным для большинства лабораторий мето- ности [2]. дом, что определяет его наиболее частое ис- Под вредным веществом понимается ве- пользование для определения загрязнителей в щество, которое при контакте с организмом воздухе рабочей зоны. человека в случае нарушения требований без- В настоящее время, в связи с измене- опасности может вызвать производственные нием законодательства, сама процедура © Лактюхин К. А., Редькин Н. А., Лобачёв А. Л., 2019. Лактюхин Кирилл Артурович (kirill.laktyukhin@gmail.com), студент V курса химического факультета; Редькин Николай Анатольевич (xiredn@mail.ru), доцент кафедры; Лобачёв Анатолий Леонидович (lobachev@ssau.ru), профессор кафедры физической химии и хроматографии Самарского университета, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34. 70 Химия оценки условий труда и требования к уровню Полученный спиртовой экстракт от- содержания компонентов в воздухе рабочей фильтровали в сухую колбу. Не растворив- зоны изменились. В связи с этим основная шийся остаток ещё дважды экстрагировали роль в определении вредности на рабочих ме- 96 % этанолом (по 25 мл) при кипячении в те- стах отводится химическим факторам, под- чение 10 мин. Полученные три экстракта объ- ход к измерению и оценке которых остался единяли, спирт отгоняли на водяной бане до- практически неизменным. Основной пробле- суха. Образовавшийся остаток трижды экс- мой измерения химических факторов оста- трагировали петролейным эфиром. Полноту ется отсутствие необходимого количества ат- экстракции проверяли по отсутствию жиро- тестованных и включенных в единый реестр вого пятна от капли раствора на фильтроваль- методических указаний, а также моральный ной бумаге. Остаток сушили 3 часа при 80 °С, износ существующих методических указа- затем повторно экстрагировали 96 % этано- ний, утвержденных в 60-70 гг. XX века. В лом. Полученный остаток сушили до посто- связи с этим задачи разработки, внедрения янного веса при 80 °С. Выделенный доде- новых и оценки надёжности имеющихся ме- цилбензолсульфонат натрия использовали тодик актуальны. при построении градуировочного графика. Целью данной работы являлось определе- Стандартный раствор додецилбензол- ние содержания синтетических моющих сульфоната натрия с концентрацией 0,1 средств в воздухе рабочей зоны спектрофото- мг/мл, готовили из стандарта, выделенного по метрическим методом и методом ИК-Фурье вышеуказанной методике и сухого чистого спектрометрии с их последующим сравнением. вещества. Для этого в мерную колбу на 100 мл помещали 10 мг додецилбензолсульфо- натрия, растворяли в Условия и методы исследования ната небольшом количе- Основным компонентом, нормируемым стве 96 % этанола, а затем доводили 96 % эта- в ВРЗ при определении моющих средств, яв- нолом до метки. ляется додецилбензолсульфонат натрия - кри- Стандартный раствор додецилбензол- сталлическое вещество белого цвета, хорошо сульфоната натрия с концентрацией 0,01 растворимое в воде, этиловом спирте, устой- мг/мл, готовили, разбавляя раствор с концен- чивое к гидролизу [МУ 4916-88]. Предельно трацией 0,1 мг/мл в 10 раз смесью этанол- допустимая концентрация (ПДК) доде- вода (1:6). цилбензолсульфоната натрия в воздухе рабо- Для приготовления буферного раствора 3 чей зоны составляет 5 мг/м [14]. Основным с рН 10 к 10 г безводного Na2HPO4 добавляли путем поступления в воздух рабочей зоны яв- 900 мл дистиллированной воды. Затем, при- ляется пересыпание порошков из тары и, в бавляя по каплям 1Н раствор NaOH, дово- меньшей степени, испарение из водных рас- дили значение рН до 10 и переносили буфер в творов в процессе применения. мерную колбу на 1000 мл. Для определения концентрации моющего Смесь фосфатного буферного раствора средства «Пемос» марки универсал 3 в 1 ис- (рН=10) с 0,017 %-ным водным раствором ме- соответству- пользовали методику, представленную в тиленового голубого получали из МУ4916-88. Этот порошок часто используется ющих растворов, сливая их в соотношении 1:1. не только для стирки белья, но и для влажной Полученный раствор очищали хлороформом. уборки помещений. В состав порошка «Пе- Для этого в делительную воронку помещали мос», согласно данным, представленным на необходимое количество смеси и добавляли упаковке, входят такие соединения, как поли- тройной объем хлороформа, встряхивали 10 карбоксилаты (<5 %), анионные ПАВ (5-15 %), минут и оставляли стоять на 10-15 минут. По- оптический отбеливатель, отдушки. сле расслаивания хлороформный слой сли- Для получения стандарта, додецилбен- вали, а водный использовали для анализа. золсульфоната натрия, навеску порошка Для построения градуировочного гра- 3,000 г помещали в колбу на 200 мл, добав- фика в пробирки вносили стандартный рас- ляли 50 мл 96 % этанола, а затем кипятили на твор додецилбензолсульфоната натрия с кон- водяной бане при 50°С в течение 30 мин с об- центрацией 0,01 мг/мл, как это указано в таб- ратным холодильником. лице 1, доводили до 10 мл дистиллированной Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 71 водой, прибавляли 1мл 3%-ного раствора пе- анализа и приведённый к стандартным усло- рекиси водорода, перемешивали, добавляли виям, л. 2мл смеси фосфатного буферного раствора и Для построения градуировочного гра- метиленового голубого, 5мл хлороформа и фика в ИК-Фурье спектрометрии 10 мг доде- экстрагировали 1 минуту. Затем добавляли 1 цилбензолсульфоната натрия смешивали с 90 мл 0,3%-ной серной кислоты и снова экстра- мг бромида калия, перетирали 10 мин. К 10 мг гировали 1 минуту. Хлороформный экстракт полученной смеси прибавляли 90 мг бромида фотометрировали на спектрометре UNICO калия и снова перетирали 10мин. Затем сме- 1200 при длине волны 670 нм в кювете с тол- шивали 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 мг по- щиной слоя 10 мм. лученной смеси с бромидом калия так, чтобы Отбор проб производили на аналити-че- общая масса составила 50 мг. Полученные ские аэрозольные фильтры АФА в соответ- смеси переносили в пресс-формы, прессовали ствии с ГОСТ [8], аспирируя через них воздух в прозрачные или полупрозрачные таблетки и с расходом 5 л/мин в течение 1 мин. Фильтр с записывали спектр. отобранной пробой помещали в коническую колбу и обрабатывали 4 мл смеси этанол-вода Результаты и их обсуждение (1:6), переносили полученный раствор в гра- Спектрофотометрическое определение дуированную пробирку. Фильтр повторно додецилбензолсульфоната натрия проводили экстрагировали 3 раза смесью этанол-вода с использованием метода градуировочного (1:6) по 2 мл, объединяя экстракты (10 мл). графика. Полученная зависимость представ- Затем проводили измерение оптической плот- лена на рисунке 1, коэффициент корреляции ности, добавляя те же реагенты и в такой же очень высок - 0,9996. Проверка градуиро- последовательности, что и при построении вочной зависимости по стандартным раство- градуировочного графика. рам додецилбензолсульфоната натрия, полу- Концентрацию вещества С в воздухе ченным из сухого реактива показали, что от- вычисляли по формуле: клонение результатов не превышает 3-5 %. Используя этот график, провели анализ ⋅в образцов проб воздуха, отобранных с учетом С = , б⋅ следующих форм работы с СМС и на разные фильтры: где а - содержание вещества в анализи- 1) при пересыпании моющих средств; руемом объеме пробы, найденное по градуи- 2) при приготовлении растворов мою- ровочному графику, мкг; щих средств; б - объем раствора пробы, взятый для 3) при мытье вертикальных поверхно- анализа, мл; стей; в - общий объём раствора пробы, мл 4) при мытье горизонтальных поверхно- V - объём воздуха, отобранный для стей. Таблица 1 Шкала градуировочных растворов додецилбензолсульфоната № стан- Стандартный рас- Дистиллированная Содержание в анализи- дарта твор 2, мл вода, мл руемом растворе, мкг 1 0 10 0 2 0,5 9,5 5,0 3 1,0 9,0 10,0 4 2,0 8,0 20,0 5 3,0 7,0 30,0 6 4,0 6,0 40,0 7 5,0 5,0 50,0 72 Химия А = 0,0126*С + 0,0714 0,8 2 R = 0,9996 0,7 0,6 0,5 оптическая плотность 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 10 20 30 40 50 ма сса , мг Рис. 1. Градуировочный график, использующийся для определения концентрации вещества Таблица 2 Результаты расчётов концентрации СМС для фильтров АФА-10 и АФА-20 3 Вид работы Фильтр С±ΔС, мг/ м Холостой опыт АФА-20 1,03±0,20 АФА-20 3,73±1,01 Пересыпание АФА-10 3,16±1,32 АФА-20 5,35±1,91 Растворение АФА-10 4,96±1,01 АФА-20 3,41±1,03 Мытье горизонтальных поверхно- стей АФА-10 3,44±1,01 АФА-20 3,18±1,34 Мытье вертикальных поверхностей АФА-10 1,77±0,46 Кроме того, было проведено сравнение ре- Исходя из рассчитанных критериев, зультатов, полученных для фильтров АФА-20 и можно сказать, что несмотря на то, что полу- АФА-10. Результаты представлены в таблице 2. чаемые значения концентрации загрязнителя Из представленных данных следует, что значительно различаются в параллельных из- наибольшую концентрацию моющих средств мерениях, систематической ошибки в данных работник получает во время растворения СМС, измерениях нет: все рассчитанные критерии что, видимо, связано с образованием пылевых Фишера и Стьюдента оказались значительно частиц стирального порошка. Значение, полу- ниже табличных значений. ченное для холостой пробы, находится в обла- Исключением было использование сти предела обнаружения, поэтому расчёты яв- СМС для мытья вертикальных поверхно- ляются очень приблизительными. стей. Это может быть вызвано Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 73 бумажные техническими особенностями реализации осуществляли на фильтры АФА-10 процедуры. и АФА-20. Нами также была изучена возможность Градуировочную зависимость строили с количественного определения содержания использованием выделенного из порошка «Пе- додецилбензолсульфоната натрия и СМС в мос» додецилбензолсульфоната натрия, спектр воздухе рабочей зоны методом ИК-Фурье которого представлен на рисунке 2. ИК спектр представлен на 3. спектрометрии. Отбор пробы также стирального порошка рисунке 50 ,0 45 40 727,27 35 1728,67 832,56 461,64 799,63 1308,16 562,23 30 692,07 583,55 674,12 1378,64 %T 611,39 1538,46 511,88 1409,04 25 1633,56 1465,78 1602,07 1493,70 20 1013,14 3445,93 15 2958,26 2855,64 1044,34 10 1096,03 2926,30 1131,96 6,0 1195,75 40 00, 0 3600 32 00 2800 24 00 2000 18 00 1600 14 00 1200 10 00 800 60 0 40 0, 0 cm-1 Рис. 2. ИК-спектр додецилбензолсульфоната натрия 71 ,0 65 60 476,34 55 2851,54 50 2926,00 45 1597,20 40 1690,94 879,82 %T 35 848,17 1334,26 3469,38 30 1037,76 637,76 25 618,34 20 15 10 1452,50 1136,11 4,0 40 00, 0 3600 32 00 2800 24 00 2000 18 00 1600 14 00 1200 10 00 800 60 0 40 0, 0 cm-1 Рис. 3. ИК-спектр порошка «Пемос» 74 Химия 0, 320 0, 30 x raa 006 0, 25 0, 20 x raa 005 Concentration 0, 15 0, 10 x ra a004 0, 05 x raa 003 0, 000 300, 0 350 40 0 450 500 550 600 650 700 750 800 850 90 0 950 1000 1041, 8 Calculated Area Рис. 4. Градуировочный график, использующийся для определения додецилбензолсульфоната натрия в ИК-Фурье спектрометрии Из представленных спектров видно, что захватывают одинаковое количество загряз- вспомогательные компоненты порошка пол- няющих компонентов из воздуха рабочей ностью перекрывают сигналы додецилбен- зоны, что позволяет использовать в пробоот- золсульфоната натрия. Это не позволяет ис- боре любой из них. пользовать сам порошок для градуировки Также нами проведено сравнение граду- прибора. Поэтому градуировочную зависи- ировочных зависимостей, полученных при мость строили по выделенному додецилбен- использовании спектрофотометрического ме- золсульфонату натрия. Зависимость, исполь- тода и ИК-Фурье спектрометрии в определе- зующаяся для определения концентрации до- нии концентрации синтетических моющих децилбензолсульфоната натрия, представ- средств в воздухе рабочей зоны. Показано, лена на рисунке 4. что в ИК-Фурье спектрометрии также наблю- Видно, что все экспериментальные точки дается линейность зависимости аналитиче- хорошо ложатся на градуировочную прямую. ского сигнала от концентрации, однако коэф- Однако, чувствительность ИК-Фурье спектро- фициент корреляции много ниже, что значи- метра оказалась недостаточной, что потребо- тельно увеличивает погрешность анализа. вало увеличения объёма пробы анализируе- мого ВРЗ, либо концентрирования пробы пу- Литература тём её упаривания, что увеличивает время 1. Руководство Р 2.2.2006-05 «Руковод- определения на 30-60 мин. Последующее пере- ство по гигиенической оценке факторов рабо- тирание выпаренной пробы с бромидом калия чей среды и трудового процесса. Критерии и также является более трудоёмким, так как ис- классификация условий труда» Утверждены следуемое вещество плохо прессуется с броми- 29 июля 2005 г. дом калия. Рассчитанные по градуировочной 2. МУ 2.2.5.2810-10. «Химические зависимости значения концентраций моющих факторы производственной среды. Органи- средств в воздухе рабочей зоны оказались зна- зация лабораторного контроля содержания чительно завышены по сравнению с результа- вредных веществ в воздухе рабочей зоны тами спектрофотометрического определения, предприятий основных отраслей эконо- что может быть вызвано неселективной экс- мики. Методические указания». Утвер- тракцией с фильтра дополнительных компо- ждены 28 декабря 2010 г. нентов порошка. 3. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные ве- щества. Классификация и общие требования Заключение безопасности (с Изменениями № 1, 2). Проведено варьирование условий от- 4. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно- бора проб на фильтры АФА-10 и АФА-20. гигиенические требования к воздуху рабочей Показано, что при отборе пробы оба фильтра зоны. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 75 5. МУК 4.1.2534-09 Измерение массо- сварочном аэрозоле». Утверждены 22 де- вой концентрации этиленкарбоната (ЭК, 1,3- кабря 1988 г. диоксолан-2-она) в воздухе рабочей зоны ме- 11. МУК 4.1.0.297-96.63 Полярографи- тодом газовой хроматографии. Утверждены ческое измерение концентрации куприта вис- 25 августа 2009 г. мута-стронция-кальция в воздухе рабочей 6. МУК 4.1.0.286-96.37 Газохроматогра- зоны фическое измерение концентрации дипропи- 12. МУК 4.1.0.306-96.85 Спектрофото- ленгликоля в воздухе рабочей зоны. метрическое измерение концентрации 2-ме- 7. МУК 4.1.0.277-96.16 Измерение кон- токсибензойной кислоты в воздухе рабочей центрации бензамида методом высокоэффек- зоны тивной жидкостной хроматографии в воздухе 13. МУК 4.1.0.315-96.106 Фотометриче- рабочей зоны ское измерение концентрации парацетамола 8. МУК 4.1.0.303-96.77 Измерение кон- (4-ацетиламинофенола) в воздухе рабочей центрации метилсалицилата методом высо- зоны коэффективной жидкостной хроматографии в 14. МУК 4916-88 по фотометрическому воздухе рабочей зоны измерению концентраций синтетических мо- 9. МУК 4.1.0.313-96.101 Измерение кон- ющих средств «Лотос-автомат», «Эра-А», центрации 2-(4-оксифенокси)-пропионовой «Био-С», «Юка», «Вихрь», «Бриз» по основ- кислоты методом тонкослойной хроматогра- ному компоненту - поверхностно-активному фии в воздухе рабочей зоны веществу додецилбензолсульфонату натрия в 10. МУ №4945-88 «Методические ука- воздухе рабочей зоны Утверждены 12 де- зания по определению вредных веществ в кабря 1988 г.

About the authors

Kirill Arturovitch Laktuchin

Samara University

Email: kirill.laktyukhin@gmail.com
Russia, Samara

Nikolai Anatolevitch Redkin

Samara University

Email: xiredn@mail.ru
Russia, Samara

Anatoly Leonidovitch Lobachev

Samara University

Email: lobachev@ssau.ru
Russia, Samara

References

Supplementary files