ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Анализ вдыхаемого кристаллического кремния методом рентгеновской дифракции

Часть 1

Метод прямого измерения с применением фильтра

(ISO 16258-1:2015, IDT)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2017

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АО «НИЦ КД») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 457 «Качество воздуха»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 сентября 2017 г. № 1118-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 16258-1:2015 «Воздух рабочей зоны. Анализ вдыхаемого кристаллического кремния методом рентгеновской дифракции. Часть 1. Метод прямого измерения с применением фильтра» (ISO 16258-1:2015 «Workplace air — Analysis of respirable crystalline silica by X-ray diffraction — Part 1: Direct-on-filter method», IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ТС 146/SC.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www. gost. ru)

© Стандартинформ.2017

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р ИСО 16258-1-2017

5.1.2.10 Приведенный в настоящем стандарте неразрушающий метод позволяет повторно проанализировать пробы. Для хранения проб пыли хорошо подходят фильтры из органических материалов. Серебряные фильтры окисляются на воздухе, образуя слой оксидной пленки темного цвета. Для предотвращения окисления необходимо хранить пробы с серебряным фильтром в герметичном контейнере.

Таблица 1 — Материалы фильтра для прямого анализа на фильтре

Материал фильтра (размер пор) Отбор проб Взвей, и-ванис Анализ рентгеновской дифракции Противодавление при 2.2 дм3/ммн кЛа Ставил ь-мость взеи.и-вания* Мешающее отражение Флуктуации излучения фона Коррекция массового поглощения кварц кристоба/ыт кварц Прозрачность фильтра по отношению к рентгеновским лучам 101 100 112 101 200 102 101 100 Серебро (0.8 мкм) 1.7 высокая нет нет нет нет да да низкая низкая не прозрачный ПВХ (5 мкм) 0.5 высокая нет нет нет нет нет нет низкая низкая низкая СЭЦ (0.8 мкм) 3.2 низкая нет нет нет нет нет нет высокая высокая средняя Поликарбонат (0.8 мкм) неизвестно высокая нет нет нет нет нет нет низкая низкая высокая

“ Вес стабильный при условии снятия электростатического заряда.

5.1.3    Насосы для отбора проб

Насосы для отбора проб должны соответствовать требованиям ИС013137.

5.1.4    Расходометры

Расходометры для отбора проб должны соответствовать требованиям ИСО 13137.

5.1.5    Другое требуемое оборудование

Может потребоваться другое оборудование для отбора проб, включая следующее:

a)    пояса или ремни безопасности, с помощью которых удобно фиксировать насосы для отбора

проб:

b)    гибкий шланг для подключения пробоотборника к насосу для отбора проб:

c)    средство для транспортирования проб от рабочей зоны в лабораторию, которое сводит к минимуму возможность случайного переноса отобранной пыли от подложки (фильтра). Транспортирование. как правило, требует наличия крышек или чехлов для пробоотборников, кассет с фильтрами или другими подложками в соответствии с инструкцией по эксплуатации устройств.

Примечание — Термометр (с точностью до 1 X) и барометр (с точностью до 0.1 кПа) для измерения атмосферного давления и температуры должны быть откорректированы в соответствии со скоростью потока в случаях. когда температура и давление во время использования отличаются от условий, при которых расходомер был откалиброван (ИСО 24095).

5.2 Отбор проб

Общее руководство по отбору проб респирабельной фракции аэрозоля приведено в (7). руководство для измерения ВКК приведено в ИСО 24095.

5.2.1    Пробоотборники необходимо очищать перед использованием, чтобы предотвратить загрязнение от предыдущего анализа. Разбирают детали, контактирующие с пылью (с использованием инструкции по эксплуатации, при необходимости), помещают в моющее средство, ультразвуком удаляют мелкую пыль и промывают водой. Перед сборкой устройства детали необходимо высушить.

5.2.2    Предварительно взвешивают каждый уникально идентифицированный фильтр (в том числе не менее трех фильтров для холостых проб) с точностью как минимум до 0.01 мг, чтобы избежать загрязнения и повреждения, используя пинцет с плоскими концами в соответствии с ИСО 15767.

7

5.2.3    Помещают предварительно взвешенный фильтр в пробоотборник и соединяют его с насосом для отбора проб.

Примечание — Для некоторых типов пробоотборников может потребоваться иной порядок, необходимо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.

5.2.4    Необходимо убедиться, что каждый загруженный пробоотборник был проверен на наличие утечек. Испытание на герметичность используют в качестве проверочного испытания на правильность сборки (11).

Примечания

1    Возникновениеутечек может изменить производительность пробоотборника, что также повлияет на отклик рентгенофазового анализа (РФА).

2    Для оценки утечек перезапуска доступны два испытания на герметичность: испытание утечки на число частиц, проведенное с помощью оптического счетчика или конденсационного счетчика частиц [11], и испытание утечек по перепаду давления, выполненное с использованием микроманометра [12].

5.2.5    Подключают пробоотборник и устанавливают скорость расхода на значение, указанное для пробоотборника, в пределах г 2.5 %. Максимальное отклонение расхода (до и после отбора проб) не должно превышать 5 %.

5.2.6    Для персонального отбора проб в рабочей зоне пробоотборник прикрепляют к рабочему в пределах его зоны дыхания, насос прикрепляют к ремню или поясу и подсоединяют его длинной гибкой трубкой к пробоотборнику без ущерба для комфорта рабочего или его деятельности.

5.2.7    С каждого участка, где проводился отбор проб, необходимо сохранить как минимум один неиспользованный фильтр в пробоотборнике в качестве холостой пробы.

5.2.8    Для начала отбора проб необходимо включить насос и зафиксировать время.

5.2.9    Минимальное время отбора проб рассчитывают, принимая во внимание предел количественного определения рентгеновского метода для ВКК (см. 8.3) и расход системы отбора проб, так чтобы можно было легко оценить соответствие предельному значению профессионального воздействия.

Примечания

1    Для комплексного испытания по возможности должна быть выбрана полная рабочая смена. Длительное время 01 бора повышает точность измерении всех пробоотборников, в случав если фильтр не перегружается.

2    Необходимо следить за тем. чтобы фильтр ив был перетружен.

3    При отборе проб в условиях применения с высокой изменчивостью могут наблюдаться потенциальные потери пробы в пределах пробоотборника, т. е. в пространстве между входным отверстием пробоотборника и фильтром [13]. Такие потери визуально не заметны и не могут быть определены количественно прямым методом на фильтре.

5.2.10    В конце отбора проб выключают насос, записывают время и вычисляют продолжительность отбора проб. Проверяют объемный расход для отбора проб в соответствии с пунктом 5.2.5.

5.2.11    Документируют всю информацию об отборе проб. Для лабораторного анализа необходимы следующие данные или информация:

a)    тип пробоотборника, используемого для отбора проб;

b)    тип фильтра для отбора проб:

c)    уникальный идентификационный номер каждой пробы;

d)    объем отобранного воздуха:

e)    информация о производственном процессе, который может повлиять на оценку результатов.

5.2.12    В идеальном случае необходимо отобрать пробу пыли, представительную для рабочего места или рабочей деятельности, для того чтобы дать возможность аналитику оценить возможные мешающие влияния. В отсутствие информации о материалах, участвующих в производственном процессе. сильно загруженный пробой фильтра или проба осевшей пыли могут являться ее качественным источником. Такой качественный анализ предоставляет полезную информацию для врачей по гигиене труда (например, при отборе проб в новом производственном процессе или в процессе, где материалы, участвующие в производственной деятельности, могут измениться).

5.3 Транспортирование

Аэрозольные пробоотборники следует транспортировать в вертикальном положении, чтобы избежать возможного осаждения пыли на фильтр для пробы воздуха с пылесборника. В некоторых пробоотборниках для надежной транспортировки фильтров можно использовать кассеты. При оказании давления на поверхность пыли, отобранной на фильтр, особенно во время переноса фильтра из кассеты или пробоотборника, могут произойти потери пробы. Потери пробы могут возникнуть, например, если поверхность соприкасается с пинцетом, уплотнительными кольцами или краем пробоотборника.

ГОСТ Р ИСО 16258-1-2017

Фильтры в процессе отбора проб могут получить какой-либо заряд и притянуть к себе частицы. Потери пыли с поверхности фильтра или в кассете должны быть отмечены в протоколе испытаний.

Примечание — Филыр эафузкойдо4мг для респирабельной фракции можно транслортироватыючто-выми службами без существенных потерь при условии, что используют соответствующие держатель фильтра и контейнер, предназначенный для предотвращения повреждений [14].

6 Методика анализа

6.1    Оборудование и устройства

6.1.1    Система для рентгенофазового анализа

Для определения используется рентгеновский порошковый дифрактометр с геометрией отражения. Наиболее широко используются дифрактометры Брэгга—Брентано с полуфокусирующей геометрией с медной или кобальтовой мишенью.

6.1.2    Весы

Для подготовки градуировочных проб требуются микровесы, способные взвешивать г 1 мг или более, в диапазоне от 0 до 5 г. При взвешивании фильтров необходим электростатический воздухоочиститель.

6.1.3    Генератор пыли

Необходимо устройство для создания и поддержания в атмосфере стандартной пыли. Пример такого устройства приведен на рисунке 1 (15). Он изготовлен из боросиликатного стекла с крышкой из акрилового стекла. Аэрозоль пыли генерируют в верхней цилиндрической камере, кратковременно выпуская сжатый воздух, содержащийся в нижней камере. Оборудование для отбора проб должно быть подготовлено в соответствии с 5.2.1. 5.2.6 и 5.2.10. Пробоотборники устанавливают в верхней части устройства. Чтобы избежать агломерации и взаимодействия зарядов между пылью и фильтром внутри аэрозольного пробоотборника, рекомендуется заземлить устройство.

6.1.4    Стандартные материалы

Для градуировки необходимо использовать стандартный образец пыли с известной степенью чистоты и кристалличности. В национальном институте науки и технологии США (NIST) разработали стандартные эталонные материалы (SRM) для вдыхаемого кварца (серия 1878) и для вдыхаемого кристобалита (серия 1879). В работе Стейси и др. приведены различные стандартные материалы для анализа кварца и их расчетные значения (16). Материал, используемый для градуировки, должен соответствовать рекомендациям, установленным в ИСО 24095.

6.1.5    Реагенты

Для прямого метода анализа с помощью фильтров реагенты обычно не требуются.

6.1.6    Корректировка дрейфа интенсивности излучения пробы

Для коррекции дрейфа в интенсивности излучения с течением времени применяются алюминиевые пластины или другой подходящий прочный материал. Часто используются пластины оксида алюминия. NIST SRM 1976b.

6.2    Гравиметрический анализ вдыхаемой пыли

Приведенный метод анализа предполагает, что гравиметрические измерения для вдыхаемой пыли проводят перед анализом пробы ВКК и документированием этого значения. Значения массы пыли на фильтре необходимы для оценки качества результатов и выявления потенциальной потребности в коррекции из-за эффектов поглощения излучения пробой. Некоторые методы, утвержденные в национальных стандартах, требуют определения процентного содержания кварца в респирабельной фракции пыли. Взвешивание проводят в соответствии с ИСО 15767.

6.3    Рентгенофазовый анализ

6.3.1    Параметры устройства

Прибор должен обеспечивать оптимальные условия для интенсивности, а не для разрешающей способности. В идеале входные щели и маска должны быть разработаны так. чтобы позволить облучить большинство фильтров с пробами. Например, целесообразно установить входные щели, способные облучать 18 мм площади пробы. Рекомендовано использовать трубки с широким фокусом, так как они распределяют большие единицы потока на площадь пробы фильтра В основном используют мощность, равную по меньшей мере 1.6 кВт. хотя более высокие значения дают лучшую чувствительность. Примеры инструментальных параметров приведены в приложении А.

6.3.2    Параметры сканирования

Параметры сканирования должны быть оптимизированы для достижения минимальной инструментальной прецизионности, равной 4 %. при анализе пробы с массой ВКК. близкой к ПЗПВ. Это достигается за счет изменения параметров измерения (время счета и размер шага) до точки, в которой дальнейшее улучшение прецизионности возможно лишь при измерении фильтра с известной массой ВКК. Обычно используют массы, равные предельному и половинному значению воздействия на рабочем месте. Производители предоставляют множество приборов с разным программным обеспечением, и они могут иметь разные подходы для сбора данных. Как правило, вокруг каждого РФА отражения собирают данные в диапазоне 2° 20. хотя некоторые программы для количественной оценки могут потребовать больший диапазон сканирования. Примеры параметров сбора данных приведены в приложении В.

6.4    Градуировочная кривая

Процедура градуировки заключается в подготовке испытательных фильтров для градуировки, загруженных известным количеством ВКК. и установлении зависимости значения интенсивности пика от массы стандартного образца ВКК. Пыль должна откладываться на фильтрах фактически таким же способом. как и в пробе аналита, полученной при отборе проб аэрозоля ВКК в камере генерирования облаков пыли, с использованием того же оборудования, как приведено в 5.2.1—5.2.6 и 5.2.10. Объем осевшего ВККопределяют перед и после взвешивания, с поправкой на степень кристалличности эталонного материала. используемого для загрузки фильтров для градуировки. При загрузке тонким слоем до критического значения массы пыли (приложение С) интенсивность рентгеновской дифракции представляет собой линейную зависимость от массы, присутствующей на фильтре в зоне облучения, падающего пучка рентгеновского излучения. При большой загрузке поглощение рентгеновского излучения нельзя считать пренебрежимо малой величиной, и в таких случаях требуется специальная коррекция (приложение С).

Подробная процедура построения градуировочных кривых приведена в следующих разделах. Руководство для градуировки приведено в (2).

Ю

ГОСТ Р ИСО 16258-1-2017

6.4.1    Готовят, по крайней мере. 12 фильтров и еще 3 фильтра, которые будут использованы в качестве лабораторных холостых проб, из одной партии, промаркированных соответствующим образом.

6.4.2    В соответствии с ИСО 15767 проверяют фильтры и взвешивают их с точностью до 0.001 мг. Необходимо убедиться, что три последовательных взвешивания одного и того же фильтра находятся в пределах 15 мкг (1а). Для поликарбонатного и серебряного фильтров необходимо убедиться, что три последовательных взвешивания находятся в пределах 3 мкг (1а).

Примечание — Большой вклад в неопределенность градуировки вносит точность взвешивания фильтров [1].

6.4.3    Оборудование, используемое для получения аэрозольной пыли (рисунок 1). должно быть размешено в вытяжном шкафу для предотвращения любого потенциального воздействия.

6.4.4    Помещают предварительно взвешенный фильтр в пробоотборник, который будет использован для отбора проб.

6.4.5    Подсоединяют пробоотборник с насосом для отбора проб. Насос обычно располагают на некотором отдалении от оборудования и соединяют трубкой с пробоотборником.

6.4.6    Генерируют аэрозольные частицы стандартной пыли внутри оборудования и отбирают пробы пыли для получения градуировочных фильтров, загруженных в пределах минимального диапазона, приблизительно 0.1- или 2-кратного значения ПЗПВ. для пробы, отобранной за период отбора проб, обычно используемый на рабочем месте:

м2    дм 'Мин

Верхний предел - ПЗПВ, . расход.    время отбора проб, мин х

м    1000    I¹/

х коэффициент загрузки 2

м2    дм^ /мин

Нижний предел = ПЗПВ. , расход.    время отбора проб, мин х

м    1000    w

х коэффициент загрузки 0.1

Примечания

1    Фильтры с небольшой массой ВКК (менее 50 мкг) трудно подготовить с высокой прецизионностью и точностью.

2    Обратите внимание: не следует создавать избыток давления в стеклянной камере.

6.4.7    Повторно взвешивают градуировочные фильтры и лабораторные холостые пробы. Массу эталонного материала, осевшего на фильтре M_RU, вычисляют как разность веса до и после отбора проб, скорректированную с учетом стабильности взвешивания. Корректировка осуществляется путем вычитания изменения средней массы холостой пробы из изменения массы активных проб (ИС015767).

6.4.8    Значение массы ВКК. осевшего на фильтре вычисляют из массы эталонного материала Мы,, полученного путем взвешивания, с учетом степени кристалличности X_RM по формуле

MrcS ~ ^RM ' '\RM •    (3)

6.4.9    Устанавливают поочередно каждый фильтр в дифрактометр и измеряют интенсивность дифракции по трем самым четким отражениям ВКК на градуировочных фильтрах.

6.4.10    Периодически измеряют интенсивность рентгеновского излучения для введения корректировки на дрейф, через каждую серию проб.

6.4.11    Среднее значение площади пика интенсивности отражения пробы /^.измеренное для введения корректировки на дрейф, должно быть записано и позднее использовано для введения этой корректировки.

6.4.12    Если масса пыли, осевшей на фильтре, превышает критическую массу, то измеряют интенсивность отражения от стандартного образца, выбранного для коррекции поглощения, с загруженной пробой и без пробы (приложение С).

6.4.13    Используя значение интенсивности каждого отражения (скорректированного в случае поглощения, при необходимости), проводят линию тренда из отношения между ответным сигналом и массой ВКК на загруженном фильтре. Основное предположение для построения кривой состоит в том, что градуировочная функция линейна, поэтому должны быть определены наклон и отрезок, отсекаемый этой прямой линией от оси [2).

11

Примечания

1    Проводят линию тренда через нуль на пересечении осей координат или используют взвешенную регрессию для достижения необходимой прецизионности подсчета. Если результаты являются воспроизводимыми, например при проверке квалификации или при работе со стандартными пробами, то может быть применена регрессия с отсекаемыми на осях отрезками.

2    Причины появления отрезка, отличного от нуля, заключаются в том. что инструментальные параметры не допускают облучения целой пробы, а также программное обеспечение по сопоставлению пиков может выдавать нехарактерное смещение пиков.

6.5    Обработка пробы

Обычно перед анализом не требуется проводить обработку пробы. При необходимости удаления некоторых органических и глинистых компонентов серебряный фильтр с пробой нагревают в печи при 600 °С. Нагревание пыли на серебряном фильтре изменит положение *20 и интенсивность отражения серебра, которую используют для корректировки поглощения.

6.6    Анализ пробы

6.6.1    Следует проводить качественный анализ по крайней мере одной пробы из каждой рабочей зоны илиот каждого производственного действия с целью выявления любых возможных мешающих влияний. Следует обратить внимание, что пробы имеют разный минеральный состав. Например, каменщики в одной рабочей зоне могут работать над различными камнями.

6.6.2    Для количественного анализа сканируют как минимум три наибольших отражения ВКК от каждой пробы и обобщают интегрированную область для каждого отражения.

6.6.3    Периодически, через серию проб, измеряют рентгеновское излучение для введения корректировки на дрейф.

6.6.4    Если масса пыли, осевшей на фильтре, превышает критическую массу, то измеряют интенсивность отражения от стандартного образца, выбранного для коррекции поглощения, с загруженной пробой и без пробы (приложение С).

7 Проведение вычислений

7.1    Гравиметрический анализ

Массу пыли на фильтре M_din( вычисляют по формуле

“ (Чв*г umping “ Чик) “ ^^Ыапкя •    (4)

где М_ыш — масса фильтра перед отбором проб:

Madorsamphng ~ МЭССЭ фИЛЬТра ЛОСЛв ОТбОрЭ Проб;

ДMbiania — среднее изменение веса холостой пробы между значениями    до    и    после отбо

ра проб, вычисляемое по формуле

^Ыаг& ~    afbr    ~    ^Ыапкз    (5)

7.2    Рентгенофазовый анализ

7.2.1 Вычисляют площадь пика интенсивности    каждого отражения РФА для ВКК. измеренного в пробе. Должны быть последовательно выбраны фоновые позиции и в них не должны проявляться мешающие влияния.

7.2.2    Корректируют интенсивность площади каждого отражения РФА для ВКК /_RCS для дрейфа интенсивности от первоначальной градуировки по формуле

АчСУ ⁼ IrCS '    (6)

где 1_и— средняя площадь интенсивности отражения контроля, взятого вдень анализа проб:

/£, —средняя площадь пика интенсивности отражения контроля, если градуировочные стандарты были впервые измерены:

A?cs* — интенсивность площади отражения ВКК в пробе с введением корректировки на дрейф интенсивности трубки.

7.2.3    Если масса пыли, осевшей на фильтре, превышает критическую массу, то измеряют интенсивность отражения от эталонного материала, выбранного для коррекции поглощения, с загруженной пробой и без пробы (приложение С).

12

ГОСТ Р ИСО 16258-1-2017

Содержание

1    Область применения...................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................1

3    Термины и определения................................................2

3.1    Основные определения..............................................2

3.2    Отбор проб......................................................2

3.3    Анализ.........................................................4

3.4    Статистика......................................................4

4    Основные принципы...................................................5

5    Отбор проб.........................................................6

5.1    Оборудование для отбора проб.........................................6

5.2    Отбор проб......................................................7

5.3    Транспортирование.................................................8

6    Методика анализа....................................................9

6.1    Оборудование и устройства...........................................9

6.2    Гравиметрический анализ вдыхаемой пыли.................................10

6.3    Рентгенофазовый анализ............................................10

6.4    Градуировочная кривая.............................................10

6.5    Обработка пробы.................................................12

6.6    Анализ пробы....................................................12

7    Проведение вычислений...............................................12

7.1    Гравиметрический анализ............................................12

7.2    Рентгенофазовый анализ............................................12

7.3    Концентрация ВКК.................................................13

8    Рабочие характеристики................................................13

8.1    Предел обнаружения...............................................13

8.2    Минимальное определяемое значение....................................14

8.3    Предел количественного определения....................................14

8.4    Неопределенность................................................14

8.5    Различия между пробоотборниками......................................14

8.6    Различия в подходах к анализу.........................................14

9    Протокол испытаний..................................................15

Приложение А (справочное) Примеры рабочих условий прибора.......................16

Приложение В (справочное) Параметры сбора данных.............................17

Приложение С (справочное) Коррекция поглощения отраженного излучения...............18

Приложение D (справочное) Диапазон типичных значений предела обнаружения............20

Приложение Е (справочное) Типичная расширенная неопределенность прямого метода анализа

фильтра.................................................20

Приложение F (справочное) Различие между пробоотборниками.......................21

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

национальным стандартам.....................................22

Библиография........................................................23

Введение

Вдыхаемый воздух, содержащий частицы кристаллического кремния, оказывает негативное влияние на здоровье работников во многих отраслях промышленности. Специалистам в области промышленной гигиены иохраны труда необходимо определять эффективность мероприятий, предпринимаемых для контроля вредных воздействий в воздухе рабочей зоны. С целью оценки воздействия на работника, эффективности мер или защиты органов дыхания во время работы осуществляются отбор и последующее измерение проб воздуха, содержащего кристаллический кремний. Применяемый метод анализа рентгеновской дифракции кристаллического кремния в пробе вдыхаемой пыли, отобранной на фильтре, используется во многих странах для измерения и оценки воздействия вдыхаемого кристаллического кремния (ВКК). С помощью приведенного метода также четко различаются основные модификации кристаллического кремния.

В настоящем стандарте определяется порядок проведения анализа ВКК непосредственно в пробе, собранной на фильтре. Особое требование заключается в том, что фильтр пробоотборника должен иметь диаметр 25 мм. Описание метода также включает рассмотрение оптимальных параметров прибора и доступных на момент публикации различных типов детекторов. Настоящий стандарт применяется в сочетании с ИСО 24095.

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ Анализ вдыхаемого кристаллического кремния методом рентгеновской дифракции

Часть 1

Метод прямого измерения с применением фильтра

Workplace air. Analysis of respirable crystalline silica by X-ray diffraction. Part 1. Direct-on-filter method

Дата введения — 2018—12—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения вдыхаемого кристаллического кремния (ВКК) в пробах воздуха, отобранных на фильтры диаметром 25 мм методом рентгеновской дифракции с использованием аналитического подхода, в котором пыль, отобранная на фильтр, напрямую определяется прибором. Настоящий стандарт содержит информацию об инструментальных параметрах, чувствительности различных пробоотборных устройств, использовании различных фильтров и коррекции эффектов поглощения. Определяемый в настоящем стандарте ВКК включает в себя наиболее распространенные полиморфные модификации кварца и кристобалита. Менее распространенные модификации кристаллического кремния, такие как тридимит. не включены в область применения настоящего стандарта в связи с недоступностью стандартных образцов. При определенных условиях (т. е. при низкой запыленности и низком содержании кремния) аналитический подход, приведенный в настоящем стандарте, не отвечает требованиям расширенной неопределенности согласно [5). Руководство по расчету неопределенности измерений ВКК приведено в ИСО 24095.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 7708, Air quality. Particle size fraction definitions for health-related sampling (Качество воздуха. Определение гранулометрического состава частиц при санитарно-гигиеническом контроле)

ISO 13137, Workplace atmospheres. Pumps for personal sampling of chemical and biological agents. Requirements and test methods (Воздух рабочей зоны. Насосы для индивидуального отбора проб химических и биологических веществ. Требования и методы испытаний)

ISO 15767, Workplace atmospheres. Controlling and characterizing uncertainty in weighing collected aerosols (Воздух рабочей зоны. Точность взвешивания аэрозольных проб)

ISO 24095, Workplace air. Guidance for the measurement of respirable crystalline silica (Воздух рабочей зоны. Руководство по измерению содержания взвешенного кристаллического диоксида кремния)

Издание официапьное

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    Основные определения

3.1.1

частицы аэрозоля (airborne particles): Мелкие частицы материала, в твердой или жидкой форме рассеянные в воздухе.

Примечание — Из частиц аэрозоля состоит сигаретный дым. дым. туман или морской туман.

(ЕН 1540)

3.1.2

аэрозоль (aerosol): Смесь газа (пара) и распределенных в нем твердых частиц.

(ЕН 1540)

3.1.3    вдыхаемый кристаллический кремний; ВКК (respirable crystalline silica. RCS): Частицы кристаллического кремния, проникающие в разветвленные дыхательные пути, в соответствии с нормативом по респирабельной фракции, приведенным в ИСО 7708.

3.1.4

3.1.5

Примечание — В большинстве случаев предельные значения относят к регламентированному периоду 8 ч. а иногда к более коротким периодам или разным диапазонам содержания. Предельные значения твердых частиц аэрозоля и газовых смесей выражают в мг/м¹ или кратных им единицах для реал ьных условий (темпера тура, давление) в рабочей зоне.

3.1.6

3.2 Отбор проб

3.2.1

ГОСТ Р ИСО 16258-1-2017

3.2.2

Примечания

1    Примерами улавливающих подложек для частиц аэрозоля являются различные фильтры, пенополиуретаны и пробоотборные кассеты.

2    В настоящем стандарте под улавливающей подложкой подразумевают фильтры определенного диаметра.

3.2.3

лабораторная холостая проба (laboratory blank): Неиспользованная улавливающая подложка, взятая из той же партии, что и подложка для отбора реальных проб, но не покидавшая лаборатории. (ЕН 1540)

Примечание — Результаты, полученные при анализе лабораторной холостой пробы, используют для корректировки результатов анализа реальной пробы сучетом загрязнения кристаллическим кремнием и/или другими мешающими веществами.

3.2.4

Примечания

1    Холостую пробу транспортируют к месту отбора проб, устанавливают в пробоотборник и затем возвращают в лабораторию для анализа так же. как и реальную пробу.

2    Результаты, полученные при анализе холостой пробы, используют для идеи тификации загрязнения реальной пробы, возникающего вследствие действий с пробой на месте и при транспортировании.

3.2.5

зона дыхания (breathing zone): Пространство вокруг лица работника, из которого поступает вдыхаемый воздух.

(ЕН 1540)

Примечание — Технически зона дыхания представляет собой полусферу (обычно принимается радиус 0.3 м). расположенную перед лицом человека, с центром в середине линии, соединяющей уши. Основание полусферы проходит через эту линию, темя и гортань. Это техническое определение не применимо, когда используют средства индивидуальной защиты ортанов дыхания.

3.2.6

3.2.7 ¹

ГОСТ Р ИСО 16258-1-2017

34 3

3.4.4    смещение (bias): Разница между математическим ожиданием результатов испытаний или измерений и истинным значением.

Примечание — Смещение является общей систематической погрешностью в противоположность случайной. Смещение может состоять из одного или более компонентов, образующих систематическую погрешность. Большее систематическое смещение от истинного значения соответствует большему значению смещения.

3.4.5

346

34.7

4 Основные принципы

Настоящий стандарт устанавливает метод прямого определения ВКК в пыли, отобранной на фильтр диаметром 25 мм. когда желательно ограничить или не проводить пробоподготовку. Массу ВКК на фильтре определяют по интенсивности отражения рентгеновских лучей, сопоставляя со значениями интенсивности рентгеновской дифракции известного количества стандартного вещества ВКК. По известному объему отобранного воздуха рассчитывают концентрацию ВКК. Поскольку различные аэрозольные пробоотборники для вдыхаемой осевшей пыли отбирают пробу на поверхность фильтра по-разному, рентгеновский спектрометр, используемый для прямого анализа фильтра, должен быть соответствующим образом откалиброван. Если частицы пробы на фильтре проникают слишком глубоко в материал, то рентгеновские лучи не могут проникнуть так глубоко в глубь фильтра, а также излучение может быть поглощено матрицей пробы. Метод основан на предположении, что при оседании пыли меньше критической массы глубина проникновения пробы на фильтре небольшая и соответственно незначительны эффекты поглощения. Точка, в которой поглощение становится значительным, будет зависеть от толщины и массового коэффициента поглощения пыли на поверхности фильтра. Принято

5

считать, что пробы большинства промышленных сред/районов не подвергаются значительному воздействию поглощения. На основании измерения прозрачности серебряного фильтра или алюминиевой пластины через осевшую пыль можно внести корректировку для рентгеновского поглощения.

5 Отбор проб

Руководство и требования по отбору проб ВКК приведены в ИСО 24095. Общее руководство для отбора проб респирабельной фракции аэрозоля приведено в (7J.

5.1    Оборудование для отбора проб

5.1.1    Пробоотборники

5.1.1.1    Характеристика используемых пробоотборников должна соответствовать критериям для респирабельной фракции пыли в соответствии с ИСО 7708.

5.1.1.2    Необходимо использовать пробоотборники, в которых в качестве улавливающей среды применяют 25-миллиметровые фильтры. Импакторы для частиц и пробоотборники, использующие прокладку из пеноматериалов, такие какС1Р 10. не подходят для данного метода определения.

Примечания

1    Хотя калибровки с использованием фильтров диаметром 37 мм были проведены, было признано, что данные фильтры не могут быть использованы вследствие неравномерного распределения пыли на поверхности фильтра.

2    В приложении F предоставлена информация о характеристиках различных пробоотборников с 25-милли-метровым фильтром для отбора проб респирабельной фракции, используемых в настоящее время.

5.1.1.3    Каждый пробоотборник должен быть промаркирован уникальным номером для выявления пробоотборников, которые начинают показывать низкие результаты после долгосрочного периода работы.

5.1.2 Фильтры

5.1.2.1    Фильтры должны иметь диаметр 25 мм и эффективность поглощения респирабельной фракции не менее 99 %.

5.1.2.2    Важно знать состав фильтра, используемого для отбора проб, так как он напрямую влияет на методику анализа. Типы фильтров, обычно используемые для отбора проб и прямого определения ВКК методом РД, их преимущества и недостатки, приведены в таблице 1.

5.1.2.3    Материалы фильтра, приведенные в таблице 1. обычно не оказывают мешающего влияния на основные отражения кварца (101). (100) и (112) и кристобалита (101). (200 и 112) и (102). Однако примеси. введенные в процессе изготовления фильтра, в зависимости от материала могут увеличить отражение. Поэтому фильтры каждой партии следует регулярно проверять, чтобы выявить возможные мешающие влияния и уровни фона.

5.1.2.4    Комбинированные отражения кристобалита (200 и 112) иногда трудно измерить, поскольку они расположены близко к отражению серебра (100).

5.1.2.5    Переменный фон также оказывает влияние на четкость дифракционных максимумов, увеличивая предел обнаружения для ВКК. Серебряные фильтры обладают наименьшей изменчивостью и имеют низкие уровни фона, поэтому могут применяться при определении низких пределов обнаружения.

5.1.2.6    Взвешивания должны быть выполнены в соответствии с ИСО 15767. Фильтры не следует взвешивать в кассетах, так как при этом происходят значительные колебания веса [21).

5.1.2.7    Фильтры из серебра и смешанных эфиров целлюлозы более жесткие, их легко взвешивать и загружать в пробоотборник. Фильтры из поливинилхлорида и поликарбоната достаточно гибкие и требуют бережного обращения.

5.1.2.8    Серебряный фильтр, используемый для отбора проб, позволяет вносить корректировки поглощения при анализе в случае сильно загруженного фильтра (приложение С). При использовании органического фильтра для отбора проб и анализа коррекция эффектов поглощения может осуществляться путем измерения интенсивности отражения металлической подложки, в случае если материал обладает высокой или средней прозрачностью для рентгеновского излучения (табл. 1).

5.1.2.9    Высокие значения обратного давления могут повлиять на время отбора проб, поэтому желательно выполнять отбор в течение полной 8-часовой смены. В таблице 1 показано, что при использовании фильтра и насоса, который не справляется с противодавлением, приведенным в таблице, не может достигаться или поддерживаться скорость потока 2.2 дм³/мин [10).

6

1