ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Определение содержания металлов и металлоидов в твердых частицах аэрозоля методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой

(ISO 30011:2010, 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. № 1122-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 30011:2010 «Воздух рабочей зоны. Определение содержания металлов и металлоидов в твердых частицах аэрозоля методом масс-слектрометрии с индуктивно-связанной плазмой» (ISO 30011:2010 «Workplace air — Determination of metals and metalloids in airborne particulate matter by inductively coupled plasma mass spectrometry». IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ТС 146/SC 2.

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.nj)

© 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

ГОСТРИСО 30011—2017

3.4 4

суммарная стандартная неопределенность и_с (combined standard uncertainty и_с): Стандартная неопределенность результата измерения, полученного на основе значений других величин, равная положительному квадратному корню из суммы членов, которыми могут быть дисперсии или ковариации этих других величин, взятые с весами, характеризующими изменение результата измерений под воздействием изменений этих величин.

(Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008) (3)

3.4.5

расширенная неопределенность (expanded uncertainty): Величина, определяющая интервал вокруг результата измерения, в котором, можно ожидать, находится большая часть значений распределения, которые с достаточным основанием могут быть приписаны измеряемой величине. (Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008] (3)

3.4.6

истинное значение (true value): Значение, которое характеризует качественную или количественную характеристику, точно определенную при тех условиях, при которых ее рассматривают.

Примечание — Истинное значение качественной или количественной характеристики величины представляет собой теоретическое понятие и. в общем случае, оно не может быть известно точно.

(ИСО 3534-2:2006. 3.2.5] (1)

3.4.8 неопределенность (измерения) (uncertainty <of measurement): Параметр, связанный с результатом измерения, характеризующий рассеяние значений, которые могли быть обоснованно приписаны измеряемой величине.

Примечания

1    В качестве параметра может выступать, например, стандартное отклонение (или значение, кратное ему) или ширина доверительного интервала.

2    Неопределенность измерения в общем виде включает в себя множество составляющих. Некоторые из них MOiyr быть оценены, исходя из статистического распределения результатов ряда измерений, и охарактеризованы через стандартные отклонения. Другие составляющие, которые также могут быть охарактеризованы через стандартные отклонения, оценивают исходя из предполагаемых распределений вероятностей, основанных на опыте или другой информации. В руководстве ИСО/МЭК 98-3 (4) эти два случаи рассмотрены как оценивание неопределенности типа А и типа В соответственно.

3    Адаптировано из Руководства ИСО/МЭК 99:2007 (4).

4    Основные принципы

4.1    Твердые частицы аэрозоля, содержащие металлы и металлоиды, улавливают с использованием метода, установленного в ИСО 15202-1.

4.2    Отобранную пробу и фильтр затем обрабатывают для перевода определяемых металлов и металлоидов в раствор, используя одну из методик подготовки пробы, установленных в ИС015202-2.

7

4.3 Полученные растворы анализируют на содержание определяемых металлов и металлоидов с использованием квадрупольного масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой.

5    Требования

Методика выполнения измерений (приведенная в ИСО 15202-1. ИСО 15202-2 и настоящем стандарте) должна соответствовать международным, европейским и национальным стандартам, например. (9) и (12). устанавливающим требования к методикам выполнения измерений химических веществ в воздухе рабочей зоны.

6    Реактивы

При проведении анализа используют только те реактивы, для которых установлена аналитическая степень чистоты, и воду в соответствии с 6.1.

6.1    Вода, полученная с помощью системы очистки для получения ультрачистой воды, с удельным электрическим сопротивлением не менее 0,18 МОм м (обычно выражаемым изготовителями систем очистки воды 18 МОм см).

6.2    Неорганические кислоты концентрированные

6.2.1    Общие положения

Для приготовления градуировочных растворов с совпадающими матрицами (см. 6.4.2). требуются различные виды неорганических кислот (от 6.2.2 до 6.2.6)

Массовая концентрация определяемых металлов и металлоидов не должна превышать 0,1 мг/дм³.

Могут потребоваться неорганические кислоты более высокой чистоты для получения соответствующих пределов обнаружения для некоторых металлов и металлоидов, например, бериллия.

6.2.2    Азотная кислота концентрированная. р_НМОз * 1,42 г/см³, массовая доля w_HN03 *70%.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Концентрированная азотная кислота являотся едким коррозионным соединением, проявляющим свойства сильного окислитоля, а ее пары вызывают раздражение слизистых оболочек. Слодуот избегать контакта кислоты с кожей и глазами, а также вдыхания ее паров. При работе с концентрированной или разбавленной азотной кислотой необходимо использовать сродства индивидуальной защиты (втом числе подходящие перчатки, защитную маску или очки и т. п.).

6.2.3    Хлорная кислота концентрированная. р_нс,о₄ * 1,67 г/см³, массовая доля игнс«04 *70%.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Концентрированная хлорная кислота является едким коррозионным соединением, проявляющим свойства сильного окислителя, а ее пары вызывают раздражение слизистых оболочек. Следует избегать контакта кислоты с кожей и глазами, а также вдыхания ее паров. При работе с концентрированной или разбавленной хлорной кислотой необходимо использовать средства индивидуальной защиты (в том числе подходящие перчатки, защитную маску или очки и т. п.). В целях безопасности необходимо использовать ограниченные количества хлорной кислоты.

Не рекомендуется использование хлорной кислоты для анализа металлов и металлоидов, в случае проявления мешающего влияния многоатомных ионов, содержащих хлор; использование хлорной кислоты также не рекомендуется при использовании реакционной ячейки столкновений.

6.2.4    Соляная кислота концентрированная. р_НС1 *1,18 г/см³, массовая доля w_HC) * 36 %.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Концентрированная соляная кислота является едким коррозионным соединением, проявляющим свойства сильного окислителя, а ее пары вызывают раздражение слизистых оболочек. Следует избегать контакта кислоты с кожей и глазами, а также вдыхания ее паров. При работе с концентрированной или разбавленной соляной кислотой необходимо использовать средства индивидуальной защиты (в том числе подходящие перчатки, защитную маску или очки и т. п.). Действия с концентрированной соляной кислотой в открытых сосудах проводят в вытяжном шкафу. Давление насыщенных паров соляной кислоты высокое, поэтому при приготовлении смесей соляной кислоты с водой необходимо учитывать возможное повышение давления в закрытых колбах.

ГОСТ Р ИСО 30011-2017

Не рекомендуется использование соляной кислоты для анализа металлов и металлоидов, в случае проявления мешающего влияния многоатомных ионов, содержащих хлор; использование соляной кислоты также не рекомендуется при использовании реакционной ячейки столкновений.

6.2.5    Серная кислота концентрированная, p_H2so₄ * 1.84 г/см³, массовая доля    *98%.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Концентрированная серная кислота является едким коррозионным соединением и вызывает серьезные ожоги. Следует избегать контакта с кожей или глазами. При работе с концентрированной или разбавленной серной кислотой необходимо использовать средства индивидуальной защиты (в том числе подходящие перчатки, защитную маску или очки и т. п.). Разбавление серной кислоты водой следует проводить с особой осторожностью, так как этот процесс является сильно экзотермическим. Не следует добавлять воду к серной кислоте, поскольку при смешении подобным образом происходит бурная реакция. Смеси серной кислоты с водой приготавливают путем добавления серной кислоты к воде.

Не рекомендуется использование серной кислоты для анализа металлов и металлоидов, в случае мешающего влияния многоатомных ионов, содержащих серу; использование серной кислоты также не рекомендуется при использовании реакционной ячейки столкновений.

6.2.6    Фтористоводородная кислота концентрированная, Рир *1,16 г/см³, массовая доля w_HF *48%.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Концентрированная фтористоводородная кислота является очень токсичной при вдыхании, контакте с кожей или проглатывании. Она является агрессивным соединением и вызывает серьезные ожоги. При использовании фтористоводородной кислоты следует проявлять особую осторожность. Избегают контакта с кожей или глазами, а также вдыхания паров кислоты. ВАЖНО при работе с концентрированной или разбавленной фтористоводородной кислотой использовать соответствующие средства индивидуальной защиты (в том числе подходящие перчатки, защитную маску и т. п.). Действия с концентрированной фтористоводородной кислотой в открытых сосудах следует проводить в вытяжном шкафу. Перед началом работы следует обеспечить понимание лаборантами природы и серьезности ожогов, полученных в результате контакта с кислотой. Во время работы с фтористоводородной кислотой и в течение 24 ч по окончании работы следует иметь при себе специальный крем от ожогов (содержащий глюконат кальция). Крем наносят на загрязненный участок кожи после промывания области воздействия большим количеством воды. В случае ожога следует немедленно обратиться к врачу.

Примечание — Ощущение ожога, возникающее уже при контакте со многими концентрированными кислотами. в случае воздействия фтористоводородной кислоты может наступить не сразу, а по истечении нескольких часов. Относительно слабые растворы фтористоводородной кислоты могут проникать в кожу, последствия этого аналогичны контакту с концентрированной кислотой.

При использовании фтористоводородной кислоты рекомендуется надевать сначала одноразовые перчатки, а затем подходящие резиновые перчатки для обеспечения дополнительной защиты кожи рук.

Не рекомендуется использование фтористоводородной кислоты для анализа металлов и металлоидов. в случае мешающего влияния многоатомных ионов, содержащих фтор; использование фтористоводородной кислоты также не рекомендуется при использовании реакционной ячейки столкновений.

6.3 Исходные стандартные растворы, используемые для приготовления градуировочных растворов

6.3.1    Для приготовления градуировочных растворов используют серийно выпускаемые сертифицированные стандартные растворы с одним или несколькими определяемыми элементами, прослеживаемые к национальным эталонам. Используемые растворы должны включать все определяемые металлы и металлоиды в соответствующей концентрации. Учитывают срок годности, указанный изготовителем. а также рекомендуемый срок хранения.

Примечание — Доступные коммерчески исходные стандартные растворы для металлов и металлоидов имеют соответствующие номинальные концентрации от 100 до 10000 мг/дм³ для одноэлементных растворов и от 10 до 1 000 мг/дм³ для многоэлементных растворов.

6.3.2    Возможно приготовление исходных стандартных растворов с одним элементом с использованием металлов высокой степени чистоты или их солей. Методика приготовления растворов должна

соответствовать цели использования, а градуировка любого используемого спектрометра должна быть прослеживаемой к национальным стандартам. Растворы хранят в подходящих емкостях, например бутылях из полипропилена (7.5). Максимальная рекомендуемая продолжительность хранения составляет 1 год с момента приготовления.

6.4 Стандартные рабочие растворы и градуировочные растворы

6.4.1    Приготавливают стандартный рабочий раствор или, при необходимости, растворы, содержащие все определяемые металлы и металлоиды в соответствующей массовой концентрации. Пипеткой аккуратно вводят соответствующие объемы каждого исходного стандартного раствора одного элемента или соответствующий объем стандартного раствора нескольких элементов (6.3) в маркированную мерную колбу с одной меткой (7.1). Для обеспечения стабильности аналита добавляют необходимый объем подходящей неорганической кислоты (6.2). Доводят объем раствора водой (6.1) почти до метки, закрывают и перемешивают вращательными движениями. Дают остыть до комнатной температуры, добавляют воду до метки, закрывают и тщательно перемешивают.

Аналиты, которые группируют в стандартном рабочем растворе, должны быть тщательно подобраны с учетом химической совместимости и предотвращения спектрального мешающего влияния. Также для обеспечения стабильности аналита тщательно подбирают добавляемую неорганическую кислоты и ее объем.

6.4.2    Из стандартного рабочего раствора готовят ряд градуировочных растворов, в соответствующем диапазоне концентраций, обычно от 1 до 100 мкг/дм³, для каждого определяемого металла и металлоида. Рекомендуется, готовить минимум три градуировочных раствора. Также готовят градуировочный холостой раствор (см. 3.2.2). При приготовлении каждой серии градуировочных растворов, пипеткой аккуратно вводят соответствующие объемы рабочего стандартного раствора (6.4.1) или исходного стандартного раствора (6.3) в отдельные маркированные мерные колбы вместимостью 100 см³ (7.1). Добавляют реактивы (см. приведенные ниже абзацы данного подпункта), требующиеся для совпадения матриц градуировочных и контрольных растворов (см. 8.2.10.1). Разбавляют водой (6.1) почти до метки, закрывают пробкой и перемешивают вращательными движениями. Дают остыть до комнатной температуры, добавляют воду до метки, закрывают и тщательно перемешивают. Градуировочные растворы готовят ежедневно.

Реактив(ы) и используемый(ые)объем(ы), необходимый(ые) для совпадения матриц градуировочных и анализируемых растворов, выбирают в зависимости от метода, используемого для растворения пробы. В таблице 1 приведена информация, необходимая для получения совпадающих матриц анализируемых растворов, приготовленных различными методами, установленными в ИС0 15202-2. Однако, также следует учитывать вклад концентрации кислот, содержащихся в исходном стандартном раство-ре(ах), используемом для приготовления градуировочных растворов, в общую массовую концентрацию кислот.

Таблица 1 — Реактивы, необходимые для приготовления градуировочных растворов с совпадающими матрицами

Метод растворения пробы Требуемые реагенты для приготовления матричных градуировочных растворов ИСО 15202-2. приложение В 10 см3 азотной кислоты (6.2.2) ИСО 15202-2. приложение С 4 см3 азотной кислоты (6.2.2) и 20 см3 соляной кислоты (6.2.4) ИСО 15202-2. приложение D 20 см3 азотной кислоты (6.2.2) ИСО 15202-2. приложение Е 4 см3 серной кислоты (6.2.5) и 20 см3 соляной кислоты (6.2.4) ИСО 15202-2. приложение F 4 см3 хлорной кислоты (6.2.3) и 20 см3 соляной кислоты (6.2.4) ИСО 15202-2. приложение G (G.6.1) 20 см3 азотной кислоты (6.2.2) ИСО 15202-2. приложение G (G.6.1, G.6.5) 20 см3 азотной кислоты (6.2.2) и 20 см3 соляной кислоты (6.2.4) ИСО 15202-2. приложение G (G.6.2) 16 см3 азотной кислоты (6.2.2) и 4 см3 хлорной кислоты (6.2.3) ИСО 15202-2. приложение G (G.6.2. G.6.5) 16 см3 азотной кислоты (6.2.2) и 4 см3 хлорной кислоты (6.2.3) и 20 см3 соляной кислоты (6.2.4)

ГОСТ Р ИСО 30011-2017

Окончание таблицы 1

Метод растворения пробы Требуемые реагенты для приготовления матричных градуировочных растворов ИСО 15202-2. приложение G (G.6.3) 20 см3 азотной кислоты (6.2.2) или 16 см3 азотной кислоты (6.2.2) и 4 см3 хлорной кислоты ИСО 15202-2. приложение G (G.6.3, G.6.5) 20 см3 азотной кислоты (6.2.2) и 20 см3 соляной кислоты (6.2.4) или 16 см3 азотной кислоты (6.2.2). 4 см3 хлорной кислоты (6.2.3) и 20 см3 соляной кислоты (6.2.4)

Матрицы градуировочных растворов должны совпадать и в отношении содержания фтористоводородной кислоты, если анализируемые растворы были приготовлены из проб, собранных на кварцевый фильтр с использованием фтористоводородной кислоты. Обычно стараются избегать приготовления растворов с матрицами, совпадающими в отношении содержания фтористоводородной кислоты (см. предупреждение 6.2.6), но это необходимо в случаях, когда воздействие кислоты на кварцевые фильтры приводит к высоким массовым концентрациям кремния (и возможно других элементов, таких какалюминий. кальций и натрий) в анализируемых растворах. Поэтому градуировочные растворы должны быть подготовлены путем добавления соответствующих объемов стандартного рабочего раствора (6.4.1) или исходного стандартного(ных) раствора(ов) (6.3) на чистые кварцевые фильтры, для которых применяют метод растворения пробы, приведенный в соответствующем приложении ИСО 15202-2. В этом случае необходимо использовать пластмассовую мерную лабораторную посуду, стойкую к воздействию фтористоводородной кислоты, а также коррозионно-стойкую систему ввода проб.

6.5    Внутренние исходные стандартные растворы

6.5.1    Для приготовления внутренних исходных стандартных растворов используют серий-но-выпускаемые стандартные растворы или раствор одного элемента. Стандартный раствор(ы) должен содержать элемент(ы), используемый(е) в качестве внутреннего стандарта(ов) в соответствующей концентрации. а матрица(ы) стандартного одноэлементного раствора(ов).используемого(ых) для добавления внутреннего стандарта, должна быть совместима с определяемыми металлами и металлоидами. Для выбора элементов для внутреннего стандарта см. 8.2.11.

6.5.2    В качестве альтернативы для приготовления исходного стандартного раствора(ов) одного элемента можно использовать металлы высокой чистоты или их соли.

6.6    Аргон, подходящий для использования в ИСП-МС.

7 Лабораторное оборудование

Используется обычное лабораторное оборудование и в особенности приведенное ниже.

7.1    Мерные колбы с одной меткой, вместимостью от 50 до 1000 см³. соответствующие требованиям к классу А по ИС01042. изготовленные из боросиликатного стекла 3.3, соответствующего требованиям ИСО 3585. очищенные перед использованием путем замачивания в растворе азотной кислоты, разбавленной в пропорции 1:9 (6.4) в течение не менее 24 ч с последующим тщательным промыванием водой (6.1).

7.2    Одноразовые трубки, пластиковые, совместимые со штативом для трубок автоматического пробоотборника ИСП-МС.

Примечание — Для получения информации по использованию трубок для минимизации потенциальных потерь на стенках и загрязнений см. 8.2.9.

7.3    Плунжерные объемно-дозирующие устройства, соответствующие требованиям ИСО 8655-1 и испытанные в соответствии с ИСО 8655-6, в том числе пипеточные дозаторы, соответствующие требованиям ИСО 8655-2, используемых для приготовления стандартных, градуировочных и анализируемых растворов; и дозаторы, соответствующие требованиям ИСО 8655-5, используемые для дозирования кислот.

7.4    Одноразовые перчатки, водонепроницаемые и без присыпки, чтобы избежать возможности загрязнения и для предохранения от контакта с токсичными и коррозионными веществами. Подходящими являются перчатки из поливинилхлорида (ПВХ).

7.5    Бутыль из полипропилена, имеющая низкую плотность, с герметично завинчивающейся крышкой.

Можно использовать бутыли, изготовленные из других пластмасс, при том условии, что они подходят для конкретной цели использования (см. 6.3.2 и 6.4.1).

7.6 Квадрупольный масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой, управляемый компьютером. оснащенный автоматическим устройством подачи проб, предпочтительно с системой проточной промывки.

8 Методика

8.1    Подготовка растворов проб

Подготавливают растворы проб к анализу в соответствии с настоящим стандартом, используя один из методов растворения пробы, приведенных в ИСО 15202-2.

В случае необходимости получения соответствующих пределов обнаружения для некоторых металлов и металлоидов используют реагенты более высокой чистоты, чем приведено в ИСО 15202-2.

8.2    Разработка методики

8.2.1    Общие положения

Разрабатывают и проводят валидацию методики количественного анализа растворов проб, приготовленных в соответствии с ИС0 15202-2, которая подходит для использования с имеющимся в наличии прибором(ами) ИСП-МС В процессе разработки методики на начальном этапе используют характеристики спектрометра, указанные производителем. При разработке методики анализа с помощью ИСП-МС обращаются к руководству по эксплуатации, предоставленному производителями спектрометров, а также международным, европейским и национальным стандартам.

Примечание — Анализ с использованием ИСП-МС растворов, приготовленных из проб воздуха рабочей зоны, применяют для разнообразных ИСП-спектрометрое. Например, система ИСП-МС может быть оборудована несколькими типами реакционных ячеек столкновения. Каждый из таких типов приборов настраивается и работает различным образом. Существуют некоторые принципы, которые применяют при разработке методики для всех ИСП-МС спектрометров, но многие применимы лишь к конкретным спектрометрам или типам спектрометров.

8.2.2    Мешающие влияния

Необходимо рассмотреть значимость любого известного мешающего влияния с учетом цели измерений (более подробная информация приведена в приложении А). По литературным данным для каждого потенциально пригодного отношения массы к заряду следует рассмотреть взаимосвязь между интенсивностью мешающего влияния и относительными предельными значениями для определяемых элементов. Если сумма значений всех потенциальных мешающих влияний более чем в 0.1 раз превышает предельное значение аналита. то рассматривают альтернативные варианты, такие как другое отношение массы к заряду или использование реакционной ячейки столкновений (при наличии).

Использование реакционной ячейки столкновений может устранить многие изобарные, элементные или многоатомные мешающие влияния (при наличии), а также оно предпочтительнее использования других отношений массы к заряду, которые могут быть менее чувствительными в отличие от основного отношения массы к заряду для интересующего вещества, определяемого при анализе.

8.2.3    Система ввода пробы

Систему ввода проб выбирают с учетом заданного уровня чувствительности и природы матрицы анализируемого раствора. В большинстве случаев подходящей считается стандартная система ввода проб, предоставляемая производителем спектрометра.

Если спектрально чистые анализируемые растворы содержат фтористоводородную кислоту, то необходимо использовать коррозионно-стойкую систему ввода проб и платиновые конусы.

Высокоэффективные и ультразвуковые распылители обеспечивают большую чувствительность по сравнению с традиционными пневматическими распылителями. Однако они могут быть менее устойчивыми к коррозии. Тем не менее, выгодным может быть использование высокоэффективных и ультразвуковых распылителей в случае низких пределов количественного определения, например, при определении металлов или металлоидов с особенно низким предельно допустимым значением, например бериллия, или при коротком времени отбора проб.

8.2.4    Анализируемая масса

Выбирают одно или несколько значений аналитической массы для измерения содержания каждого определяемого металла или металлоида. В таблице 2 приведена информация о рекомендуемых массах и инструментальных пределах обнаружения, которые могут быть достигнуты при оптимальных условиях ((22)—(25)). Учитывают относительную распространенность металла или металлоида в выбранной мас-

ГОСТРИСО 30011—2017

Содержание

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

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

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

4    Основные принципы...................................................7

5    Требования.........................................................8

6    Реактивы..........................................................8

7    Лабораторное оборудование.............................................11

8    Методика.........................................................12

9    Представление результатов измерений......................................20

10    Эффективность метода...............................................20

11    Протокол испытаний.................................................22

Приложение А (справочное) Принципы работы ИСП-МС и возникающие мешающие влияния.....24

Приложение В (справочное) Руководство по техническому обслуживанию спектрометра с индуктивносвязанной плазмой...........................................27

Приложение С (справочное) Приведение результатов измерений массовой концентрации металлов

и металлоидов в воздухе к стандартным условиям......................29

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

национальным стандартам....................................30

Библиография........................................................31

ГОСТ Р ИСО 30011-2017

Введение

Здоровье работников многих отраслей промышленности подвергается риску при вдыхании воздуха. содержащего токсичные металлы и металлоиды. Специалистам в области промышленной гигиены и охраны труда необходимо определять эффективность мероприятий по контролю над вредными воздействиями на работников, что обычно достигается измерениями содержания металлов и металлоидов в воздухе рабочей зоны. В настоящем стандарте приведен доступный метод измерения воздействия микроколичеств металлов и металлоидов в широком диапазоне концентраций, используемых в отраслях промышленности. Метод предназначен для применения организациями, заинтересованными в сохранении здоровья и безопасности работников: специалистами, работающими в области промышленной гигиены и охраны труда: аналитическими лабораториями и промышленными предприятиями, являющимися потребителями металлов и металлоидов, их работниками и т. д.

Настоящий стандарт устанавливает метод определения массовой концентрации металлов и металлоидов в воздухе рабочей зоны с использованием квадрупольной масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС). Для многих металлов и металлоидов определение с использованием квадрупольного ИСП-МС предпочтительней, по сравнению с использованием атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивной связанной плазмой, вследствие ее чувствительности и меньшего проявления спектральных мешающих влияний.

В настоящем стандарте приведены требования и методы анализа проб растворов методом квадрупольного ИСП-МС. При отборе проб твердых частиц аэрозоля пользователям настоящего стандарта следует обратиться к ИСО 15202-1. для определения процедур приготовления растворов проб для последующего анализа методом ИСП-МС — к ИСО 15202-2.

При разработке настоящего стандарта предполагалось, что выполнение его требований и интерпретацию полученных результатов будет осуществлять квалифицированный и опытный персонал.

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Определение содержания металлов и металлоидов в твердых частицах аэрозоля методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой

Workplace air. Determination of metals and metalloids in airborne particulate matter by inductively

coupled plasma mass spectrometry

Дата вводония — 2018—12—01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методику определения растворов, содержащих твердые частицы. уловленные при отборе проб в соответствии с ИСО 15202-1 с использованием квадрупольной масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС). В стандарте приведена разработка методики, проверка рабочих характеристик и адаптация метода для серийного анализа.

Растворы для анализа в соответствии с приведенной методикой, готовят согласно ИСО 15202-2.

Настоящий стандарт применяют при оценке воздействия металлов и металлоидов в воздухе рабочей зоны для сравнения с предельными значениями (см. например (8). (10]).

Ниже приведен перечень металлов и металлоидов, для которых были установлены предельно допустимые значения (15] и для которых применяют одну или несколько методик подготовки проб, установленных ИСО 15202-2, и методику анализа, приведенную в настоящем стандарте. Перечень не является исчерпывающим. Информация относительно эффективности применения конкретных методик растворения проб, содержащих элементы, наименования которых выделены курсивом, отсутствует.

Алюминий	Цезий	Свинец	Платина	Вольфрам
Сурьма	Хром	Литий	Калий	Уран
Мышьяк	Кобальт	Магний	Родий	Ванадий
Барий	Медь	Марганец	Селен	Иттрий
Бериллий	Галлий	Ртуть	Серебро	Цинк
Висмут	Германий	Молибден	Натрий	Цирконий
Бор	Гафний	Никель	Теллур
Кадмий	Индий	Ниобий	Тантал
Кальций	Железо	Фосфор	Олово

Методику, приведенную в настоящем стандарте, не применяют для определения содержания элементарной ртути, так как пары ртути не могут быть уловлены в соответствии с ИСО 15202-1.

Методику применяют для оценки вредного воздействия большинства металлов и металлоидов, перечисленных выше, при этом типичная объемная скорость потока для периода времени отбора проб в диапазоне от 0.5 до 8 ч составляет 2 дм³/мин. Также эту методику применяют при оценке воздействия по отношению к пределам допустимого краткосрочного воздействия, когда это возможно.

Для данной методики не характерно значительное спектральное мешающее влияние при условии использования соответствующих аналитических изотопов (см. А.З). Однако неблагоприятно повлиять на результаты измерений может неполное совпадение матриц растворов.

Издание официальное

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 1042. Laboratory glassware. One-mark volumetric flasks (Посуда лабораторная стеклянная. Мерные колбы с одной меткой)

ISO 3585. Borosilicate glass 3.3. Properties (Боросиликатное стекло 3.3. Свойства)

ISO 8655-1, Piston-operated volumetric apparatus. Part 1: Terminology, general requirements and user recommendations (Устройства мерные, приводимые в действие поршнем. Часть 1. Терминология, общие требования и рекомендации пользователю)

ISO 8655-2. Piston-operated volumetric apparatus. Part 2: Piston pipettes (Устройства мерные, приводимые в действие поршнем. Часть 2. Пипетки, приводимые в действие поршнем)

ISO 8655-5, Piston-operated volumetnc apparatus. Part 5: Dispensers (Устройства мерные, приводимые в действие поршнем. Часть 5. Дозирующие устройства) ISO 8655-6. Piston-operated volumetric apparatus. Part 6: Gravimetric methods for the determination of measurement error (Устройства мерные, приводимые в действие поршнем. Часть 6. Гравиметрические методы определения погрешности измерений)

ISO 15202-1. Workplace air. Determination of metals and metalloids in airborne particulate matter by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. Part 1: Sampling (Воздух рабочей зоны. Определение металлов и металлоидов в твердых частицах аэрозоля методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Часть 1. Отбор проб)

ISO 15202-2. Workplace air. Determination of metals and metalloids in airborne particulate matter by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. Part 2: Sample preparation (Воздух рабочей зоны. Определение металлов и металлоидов в твердых частицах аэрозоля методом атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Часть 2. Подготовка проб)

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    Основные определения

3.1.1    зона дыхания (breathing zone) <общее определение:»: Пространство вокруг лица работника, из которого поступает вдыхаемый воздух.

Примечание — Адаптировано из ЕН 1540:2011 (11). 2.4.5.

3.1.2    зона дыхания (breathing zone) «техническое определение»: Полусфера (обычно принимается радиус 0.3 м). расположенная перед лицом человека, с центром в середине линии, соединяющей уши; основание полусферы проходит через эту линию, темя и гортань.

Примечания

1    Определение не применимо, когда используют средства индивидуальной защиты органов дыхания.

2    Адаптировано из ЕН 1540:2011 (11). 2.4.5.

3.1.3

химическое вещество (chemical agent): Любой химический эпемент или соединение, чистое или в смеси, существующее в природе или образовавшееся, использующееся или выпущенное, включая отходы, в результате трудовой деятельности, произведенное преднамеренно или нет. с целью продажи или нет.

(Директива Совета 98/24/ЕС, ст. 2(a)) (16)

3.1.4    воздействие, воздействие путем вдыхания (exposure, exposure by inhalation): Ситуация, при которой химическое вещество присутствует в воздухе, вдыхаемом человеком.

Примечани е — Адаптировано из ЕН 1540:2011 (11). 2.4.1.

3.1.5

предельное значение профессионального воздействия; (occupational exposure limit value): Предельно допустимое значение усредненного по времени содержания химического вещества в воздухе зоны дыхания работника, отнесенное к установленному регламентированному периоду.

(Директива Совета 98/24/ЕС, ст. 2(d)) (16)

ГОСТ Р ИСО 30011-2017

3.1.6    методика измерений, отбора проб и анализа химических веществ в воздухе (measuring procedure for the sampling and analysis of chemical agents in air): Набор операций, специальным образом описанных, для отбора проб и анализа одного или более химических веществ в воздухе.

Примечания

1    Методика выполнения измерений обычно включает подготовку к отбору проб, собственно отбор проб, транспортирование и хранение, подготовку проб к анализу и собственно анализ.

2    Адаптировано из Руководства ИСО/МЭК 99:2007 [4).

3.1.7    регламентированный период (reference period): Установленный период времени, к которому отнесено предельно допустимое значение профессионального воздействия для химического вещества.

Примечания

1    Регламентированный период обычно составляет 8 ч при определении долгосрочного воздействия и 15 мин при определении краткосрочного.

2    Адаптировано из ЕН 1540:2011 (11), 2.4.7.

3.1.8

рабочая зона (workplace): Участок или участки, в котором(ых) осуществляется производственная деятельность.

(ЕН 1540.2.5.2] (11)

3.2 Анализ

3.2.1    анализ (analysis): Все операции, проводимые после подготовки пробы для определения количества или массовой концентрации целевого аналита(ов).

Примечание — Адаптировано из ЕН 14902:2005. 3.1.1 (13).

3.2.2    холостой раствор (blank solution): Раствор, приготовленный на основе холостого реактива, лабораторной или холостой пробы для условий применения в соответствии с той же методикой, что используют для растворения пробы.

Примечания

1    Холостой раствор применяют при дальнейших операциях, таких как добавление внутреннего стандарта, если он добавляется в раствор пробы для приготовления испытательного раствора для анализа.

2    Адаптировано из ЕН 14902:2005. 3.1.2(13).

3.2.3    градуировочный холостой раствор (calibration blank solution): Градуировочный раствор, приготовленный без добавления рабочего стандартного раствора.

Примечания

1    Массовую концентрацию определяемых аналитов в градуировочном холостом растворе считают равной

нулю.

2    Адаптировано из ЕН 14902:2005. 3.1.2(13).

3.2.4    градуировочная кривая (calibration curve): Кривая зависимости аналитического сигнала прибора от массовой концентрации стандартного раствора.

Примечание — Адаптировано из Управления по охране окружающей среды США (18).

3.2.5    градуировочный раствор (calibration solution): Раствор, приготовленный путем растворения стандартного раствора(ов) или рабочего стандартного раствора(ов), содержащий искомый анализы) с концентрацией, подходящей для градуировки аналитического прибора.

Примечания

1    При подготовке градуировочных растворов обычно применяют метод подбора матрицы.

2    Адаптировано из ЕН 14902:2005.3.1.4(13).

3.2.6    холостая проба (field blank): Пробоотборная среда, которую подвергают той же обработке, что и среду для отбора реальной пробы, за исключением самого отбора пробы, т. е. устанавливают в пробоотборник, транспортируют к месту отбора проб и затем возвращают в лабораторию для анализа.

3.2.7    инструментальный предел обнаружения (instrumental detection limit): Наименьшее содержание, при котором прибор может отличить содержание аналита от фона, произведенного простейшей матрицей.

3

Примечание — Инструментальный предел обнаружения может быть определен из холостой, подбеленной. деионизированной или сверхчистой воды, используемой в качестве матрицы, и с использованием тех же методов расчета, что и для определения предела обнаружения метода.

3.2.8    лабораторная холостая проба, холостая среда (laboratory blank, media blank): Неиспользованная пробоотборная среда, взятая из той же партии, что и среда для отбора реальных проб, но не покидавшая лаборатории.

3.2.9    линейный динамический диапазон (linear dynamic range): Диапазон значений массовой концентрации аналита. в котором градуировочная характеристика линейна.

Примечание — Нижняя граница линейного динамического диапазона определяется пределом обнаружения. верхняя — началом изгиба градуировочной характеристики.

3.2.10    предел обнаружения метода (method detection limit): Минимальное содержание аналита. которому поданной методике соответствует значение выше нуля с доверительной вероятностью 99 %.

3.2.11    предел количественного обнаружения (quantification limit, quantitation limit): Минимальное содержание аналита. которое может быть измерено с приемлемой прецизионностью.

3.2.12    холостой реактив (reagent blank): Все реактивы, используемые для растворения пробы, в тех же количествах, что при приготовлении холостых растворов или растворов пробы.

Примечание — Холостой реактив используют для оценки загрязнений, привнесенных из лабораторной среды, и характеристики спектрального фона от реактивов, используемых при подготовке пробы.

3.2.13    растворение пробы (sample dissolution): Процесс получения раствора, содержащего все аналиты, присутствующие в пробе, результатом которого может быть как полное, так и частичное растворение пробы.

Примечание — Адаптировано из ЕН 14902:2005. 3.1.25(13).

3.2.14    подготовка пробы (sample preparation): Все операции, проводимые с пробой после транспортирования и хранения, включая перевод пробы в состояние, в котором она пригодна для проведения количественного анализа, если это необходимо.

Примечание — Адаптировано из ЕН 14902.2005. 3.1.24 (13).

3.2.15    раствор пробы (sample solution): Раствор, приготовленный путем растворения пробы.

Примечания

1    Могут потребоваться дополнительные операции с раствором пробы, например, разбавление, для получения пригодного для анализа раствора.

2    Адаптировано из ЕН 14902:2005.3.1.22(13).

3.2.16    пробоотборная среда, пробоотборная подложка, улавливающая среда, улавливающая подложка (sampling medium, sampling substrate, collection medium, collection substrate): Среда, на которую улавливают частицы химических или биологических агентов, для последующего анализа.

ПРИМЕР — Фильтры и полиуретановая пена.

3.2.17    обогащенная холостая среда (spiked media blank): Холостая среда, на которую нанесено известное количество искомого аналита(ов).

3.2.18    исходный стандартный раствор (stock standard solution): Раствор, используемый для приготовления рабочих стандартных растворов или градуировочных растворов, содержащий искомый аналит(ы) при аттестованном содержании и прослеживаемый к национальным стандартам.

Примечание — Адаптировано из ЕН 14902:2005. 3.1.26(13).

3.2.19    анализируемый раствор (test solution): Холостой раствор или раствор пробы, подвергнутый всем операциям, необходимым для его перевода в состояние, пригодное для анализа.

Примечания

1    Понятие «пригодный для анализа» предусматривает любые требуемые разбавления. Если холостой раствор или раствор пробы не подвергают каким-либо дополнительным операциям перед анализом, то это анализируемый раствор.

2    АдалтированоизЕН 14902:2005.3.1.30(13).

4

ГОСТ Р ИСО 30011-2017

3.2.20 рабочий стандартный раствор (working standard solution): Раствор, приготовленный путем разбавления исходного(ых) стандартного(ых) раствора(ов). содержащего(их) искомый аналит(ы) с содержанием, более соответствующим требованиям к приготовлению градуировочных растворов, чем содержание аналита в исходном(ых) стандартном(ых) растворе(ах).

Примечание — Адаптировано из ЕН 14902:2005. 3.1.32 (13).

3.3 ИСП-МС

3.3.1    ячейка столкновений (collision cell): Камера по пути следования ионов между элементами разделения отношения массы к заряду (m/z) или между областью ускорения ионизатора и первым анализатором в тандемной масс-слектрометрии в пространственной конфигурации.

Примечание — См. (19).

3.3.2    реакционная ячейка столкновений (collision reaction cell): Ячейка столкновений для удаления мешающих ионов путем ионных/нейтральных реакций в ИСП-МС.

Примечания

1    См. (20).

2    В реакционной ячейке столкновений для удаления мешающих объектов используют кинетическую энер1ию рассеивания, химические реакции или комбинацию их обоих. Возможно проведение множества химических реакций.

3.3.3    коррозионно-стойкая система ввода проб (corrosion-resistant sample introduction system): Система ввода проб, состоящая из распылителя, распылительной камеры и горелки инжектора, изготовленные из материала, стойкого по отношению к фтористоводородной кислоте.

3.3.4    ИСП горелка (ICP torch): Устройство, используемое для формирования и поддержания ИСП разряда и ввода в него пробы.

Примечание — ИСП горелка обычно состоит из трех концентрических трубок, две внешние трубки обычно изготовлены из кварца.

3.3.5    индуктивно-связанная плазма (ИСП) (inductively coupled plasma. ICP): Высокотемпературный разряд, возбуждаемый в потоке аргона переменным вторичным электрическим полем, создаваемым первичным электромагнитным магнитным полем с помощью катушки индуктивности, окружающей трубку, через которую проходит газ.

3.3.6    инжектор, инжекторная трубка, центральная трубка (injector, injector tube, centre tube): Внутренняя трубка горелки ИСП. через которую проба аэрозоля вводится в плазму.

Примечание — Инжектор обычно изготовлен из кварца или керамического материала.

3.3.7    внутренний поток аргона, распылитель потока аргона, поток аргона для пробы (inner argon flow, nebulizer argon flow, sample argon flow): Поток газообразного аргона, направленный через распылитель и несущий аэрозоль пробы через инжектор в плазму.

Примечание — Расход внутреннего потока аргона обычно составляет от 0.5 до 2.0 дм³/мин.

3.3.8    промежуточный поток аргона, вспомогательный поток аргона (intermediate argon flow, auxiliary argon flow): Поток газообразного аргона, находящегося между промежуточной и центральной трубками (инжектором) ИСП горелки.

Примечание — Скорость промежуточного потока аргона обычно составляет от 0до2.0дм³/мин.

3.3.9    внутренний стандарт (internal standard): Элемент, отличный от аналита. присутствующий во всех анализируемых растворах, сигнал по которому используют для введения поправки на матричные мешающие влияния или для улучшения прецизионности анализа.

3.3.10    катушка индуктивности (индуктор) (load coil): Спиральная обмотка на конце ИСП трубки, подсоединенная к радиочастотному (РЧ) генератору, используемая для индуктивного связывания энергии от РЧ генератора в плазменном разряде.

3.3.11    мешающее влияние матрицы, матричные эффекты, не спектральное мешающее влияние (matrix interference, matrix effect, non-spectral interference): Мешающее влияние не спектральной природы, причиной которого является различие матриц градуировочного и анализируемого растворов.

3.3.12    подбор матрицы (matnx-matching): Способ, применяемый для снижения мешающего влияния матрицы на результаты анализа, при котором содержание кислот и других основных растворителей. используемых при приготовлении градуировочных растворов, совпадает с их содержанием в анализируемых растворах.

5

3.3.13    распылитель (nebulizer): Устройство, используемое для перевода жидкости в аэрозоль.

3.3.14    внешний поток аргона, плазмообразующий поток аргона, охлаждающий поток аргона

(outer argon flow, plasma argon flow, coolant argon flow): Поток газообразного аргона, проходящий между внешней и промежуточной трубками ИСП горелки.

Примечание — Расход внешнего потока аргона обычно составляет от 7 до 15 дм³/мин.

3.3.15    спектральное мешающее влияние (spectral interference): Помехи, вызванные наложением спектральных линий других элементов, отличных от аналита.

Примечание — Спектральное мешающее влияние включает в себя такие виды мешающего влияния, как атомное, многоатомное или вызванное наличием двухэарядных ионов. Примером атомного мешающего влияния является присутствие ⁴⁰Аг* на ⁴⁰Са*. Примером многоатомного мешающего влияния является присутствие 40дг16о* на ^Fe*. Примером мешающего влияния от двухзарядных ионов является присутствие ⁴⁸Ti²⁺ на ²⁴Мд* (см. (21)).

3.3.16    распылительная камера (spray chamber): Устройство, расположенное между распылителем и ИСП горелкой, предназначенное для разделения капель аэрозоля в соответствии с их размером так. чтобы только очень мелкие капли попадали в плазму, а крупные капли стекали или отводились в слив с помощью насоса.

3.3.17    настройка (tuning): Анализ раствора, содержащего ряд изотопных масс, для оценки точности шкалы массу ИСП-МС. разрешающей способности масс-спектрометра, интенсивности сигнала и прецизионности перед калибровкой.

Примечание — См. (18).

3.4 Статистика

3.4.1

аналитическое извлечение (analytical recovery): Отношение измеренной массы аналита пробы к известной массе аналита в этой пробе.

Примечание — Аналитическое извлечение обычно приводят в процентах.

(ЕН 1540.5.1.1)(11)

3.4.2

коэффициент охвата, к (coverage factor, к): Числовой коэффициент, используемый как множитель для суммарной стандартной неопределенности при вычислении расширенной неопределенности.

Примечание — Коэффициент охвата к обычно составляет от 2 до 3.

(Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008) (3)