Профессиональное решение
для инженеров-конструкторов и проектировщиков

     
     ГОСТ Р ИСО 14965-2008

Группа Т58

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Качество воздуха

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕМЕТАНОВЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Метод предварительного криогенного концентрирования и прямого определения с помощью пламенно-ионизационного детектора

Air quality. Determination of total non-methane organic compounds. Cryogenic preconcentration and direct flame ionization detection method

ОКС 13.040.30

Дата введения 2009-12-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

    Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД") на основе собственного аутентичного перевода 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 18 декабря 2008 г. N 642-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 14965:2000 "Качество воздуха. Определение неметановых органических соединений. Метод предварительного криогенного концентрирования и прямого определения с помощью пламенно-ионизационного детектора" (ISO 14965:2000 "Air quality - Determination of total non-methane organic compounds - Cryogenic preconcentration and direct flame ionization detection method").

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

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "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

Введение

Точные измерения общего содержания неметановых летучих органических соединений (НМЛОС) в атмосферном воздухе важны для контроля фотохимического смога, так как эти органические соединения являются первичными предшественниками атмосферного озона и других окислителей.

Объемная доля НМЛОС в пересчете на углерод в воздухе городов может быть от 1 млн до 3 млн или выше. Для определения переноса предшественников озона на некоторую территорию может потребоваться измерение содержания НМЛОС в воздухе в направлении против ветра. В сельской местности объемная доля НМЛОС в пересчете на углерод на территориях, свободных от источников НМЛОС, обычно составляет менее нескольких десятых миллионной доли.

Анализ традиционными методами, основанными на газовой хроматографии, а также качественная и количественная оценки содержания отдельных соединений являются очень трудоемкими и дорогостоящими в применении. Метод, установленный настоящим стандартом, основан на простой методике криогенного концентрирования с последующим прямым определением с помощью пламенно-ионизационного детектора (ПИД). Метод имеет низкий предел определения и обеспечивает точные измерения общего содержания НМЛОС в атмосферном воздухе в том случае, когда не требуется определение содержания отдельных соединений.

Поскольку метод основан на анализе отобранной в канистру пробы воздуха, настоящий стандарт не предназначен для применения при непрерывном контроле атмосферного воздуха.

Настоящий стандарт также применяют для контроля чистоты канистр и отбраковки канистр перед анализом.

Отбор проб атмосферного воздуха в герметизированные канистры имеет следующие преимущества:

- удобное объединение проб атмосферного воздуха, отобранных за определенный период времени;

- возможность отбора проб в отдаленных районах с последующим централизованным анализом в лаборатории;

- возможность транспортирования и хранения проб, при необходимости;

- анализ проб, отобранных во многих местах, с использованием одной аналитической системы;

- отбор параллельных проб для оценки прецизионности измерений;

- возможность проведения анализа на содержание отдельных углеводородов с использованием той же самой системы отбора проб.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методику отбора проб и определения общего содержания неметановых летучих органических соединений (НМЛОС) в атмосферном воздухе.

В настоящем стандарте описана методика отбора совокупных проб в канистры из нержавеющей стали с пассивирующим покрытием и последующего анализа в лаборатории. В стандарте приведена методика отбора проб в канистры при конечном давлении выше атмосферного (отбор проб под высоким давлением) и описана методика улавливания НМЛОС с помощью криогенной ловушки для концентрирования их перед анализом.

В стандарте описан метод определения содержания НМЛОС с помощью пламенно-ионизационного детектора (ПИД) без использования газохроматографических колонок и сложных методик, необходимых для разделения аналитов.

Настоящий стандарт предназначен для применения при измерении объемной доли неметановых органических соединений в пересчете на углерод в диапазоне от 20 (млрд)* до 10000 млрд. Возможность измерения в более низком диапазоне содержания рассмотрена в 12.4.

________________

* Обозначение миллиардных долей "млрд" соответствует международному обозначению "ppb".

Возможны модификации метода, установленного настоящим стандартом (см. раздел 12).

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

ИСО/ТО 4227:1989 Планирование контроля качества окружающего воздуха

ИСО 6141:2000 Анализ газов. Требование к сертификатам на газы и газовые смеси для градуировки

ИСО 6145-1:1986 Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Динамические объемные методы. Часть 1. Методы градуировки

ИСО 6145-3:1986 Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Динамические объемные методы. Часть 3. Периодические введения газовых смесей в текущий газовый поток с помощью шприца

ИСО 6145-4:1986 Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Динамические объемные методы. Часть 4. Непрерывные методы введения газовых смесей с помощью шприца

ИСО 6145-6:1986 Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Динамические объемные методы. Часть 6. Критические диафрагмы

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 хладагент (cryogen): Вещество, используемое для получения очень низких температур в криогенных ловушках аналитической системы.

Примечание - В соответствии с методом, установленным настоящим стандартом, рекомендуется использовать жидкий аргон (с температурой кипения 87 К при стандартном атмосферном давлении).

3.2 динамическая градуировка (dynamic calibration): Градуировка аналитической системы по градуировочным газовым смесям с известными содержаниями загрязняющего вещества, полученным с помощью газовой динамической установки.

Примечание - Примером такой установки является установка для количественного разбавления нулевым газом исходной газовой смеси более высокой концентрации.

3.3 неметановые летучие органические соединения (total non-methane volatile organic compounds): Извлекаемые из канистр соединения, определяемые количественно с помощью пламенно-ионизационного детектора, за исключением метана, а также соединения с давлением насыщенного пара более 10 кПа.

3.4 миллионная (миллиардная) доля в пересчете на органический углерод (parts per million [billion] of organic carbon): Единица измерения содержания, регистрируемого пламенно-ионизационным детектором, равная объемной миллионной (миллиардной) доле определяемого НЛМОС в пробе, умноженной на число атомов углерода в молекулах газа, используемого для градуировки.

Примечание - При градуировке по пропану, например, она равна значению объемной доли: миллионной (млн) или миллиардной (млрд), умноженной на 3.

     4 Описание методики

     4.1 Отбор проб


Пробу воздуха отбирают непосредственно из атмосферного воздуха в предварительно очищенную канистру для отбора проб и транспортируют в лабораторию для анализа.

     4.2 Анализ


Часть отобранного воздуха известного объема откачивают из канистры при низком расходе через заполненную стеклянными шариками ловушку, охлаждаемую жидким аргоном приблизительно до 87 К. В криогенной ловушке собираются и одновременно концентрируются НМЛОС, тогда как азот, кислород, метан и другие соединения проходят через нее, не задерживаясь. Проводят динамическую градуировку системы таким образом, чтобы объем пробы, проходящей через ловушку, не требовалось количественно определять, но чтобы он был точно воспроизведен при градуировке и анализе.

После того как проба воздуха известного объема прошла через ловушку, направляют поток газа-носителя гелия через ловушку в ПИД против потока пробы воздуха. После вымывания остаточного воздуха и метана из ловушки и стабилизации базовой линии ПИД удаляют хладагент, и температура ловушки повышается до уровня от 353 до 363 К.

При повышении температуры предварительно собранные в ловушке органические соединения вновь испаряются и поступают в ПИД, выходной сигнал которого представляет собой пик или несколько пиков. Пик или пики интегрируют, а полученные результаты переводят в единицы содержания с помощью предварительно полученной градуировочной характеристики, связывающей площади проинтегрированных пиков с известными содержаниями пропана.

Криогенная ловушка одновременно концентрирует НМЛОС и отделяет и удаляет метан из компонентов пробы воздуха. Таким образом, данная методика позволяет непосредственно определить содержание НМЛОС с использованием ПИД и благодаря концентрированию имеет более низкий предел количественного определения по сравнению с традиционной непрерывной регистрацией содержания НМЛОС газоанализаторами.

Пробу вводят в ПИД, где пары органических соединений сгорают в обогащенном водородом пламени с образованием ионизированных фрагментов молекул. Затем эти ионизированные фрагменты собираются и детектируются. Поскольку в качестве газа-носителя используют гелий, выходной сигнал детектора практически один и тот же для всех углеводородных соединений. Таким образом, сводится к минимуму такой недостаток метода в его первоначальном исполнении, как изменение выходного сигнала ПИД в зависимости от класса углеводородов (ароматические, олефиновые, парафиновые). Предел определения ПИД для большинства органических соединений, содержащих карбонильные, спиртовые и галоидные функциональные группы, намного выше.

Использование методики, установленной настоящим стандартом, может привести к получению менее точных результатов измерений содержания некоторых галогенсодержащих или кислородсодержащих углеводородов, выделяемых близлежащими промышленными источниками загрязнения воздуха.

     5 Мешающие влияния

При оценке в лаборатории было выяснено, что влажность приводит к положительному смещению базовой линии ПИД. Влияние этого смещения может быть сведено к минимуму путем тщательного выбора конечной точки интегрирования и построения базовой линии, используемой для вычисления площадей пиков НМЛОС.

При использовании гелия в качестве газа-носителя выходной сигнал ПИД является практически одинаковым для большинства углеводородов, но он может значительно изменяться в случае органических соединений других классов.

     6 Аппаратура

     6.1 Система отбора проб (рисунок 1)


1 - линия ввода пробы; 2 - фильтр для улавливания твердых частиц; 3 - таймер; 4 - манометр; 5 - электромагнитный клапан; 6 - канистра для отбора проб; 7 - насос для отбора проб; 8 - регулятор расхода; 9 - вспомогательный вакуумный насос

Рисунок 1 - Схема системы автоматического отбора объединенных проб воздуха

6.1.1 Канистры для отбора проб

Сосуды из нержавеющей стали с электрополировкой вместимостью от 4 до 6 л, используемые для автоматического отбора объединенных проб воздуха в условиях применения. На корпусе каждой канистры должен быть проставлен штамп с указанием индивидуального идентификационного номера.

6.1.2 Насос для отбора проб

Насос, из нержавеющей стали, сильфонного типа, обеспечивающий максимальное давление не менее 200 кПа. Насос должен быть герметичным и не должен быть загрязнен маслом или органическими веществами. Амортизирующая опора насоса служит для снижения вибрации.

6.1.3 Вакуумметр/манометр, работающий в диапазоне от 0 до 210 кПа.

6.1.4 Электромагнитный клапан, используемый для управления расходом отбираемого в канистру воздуха, чтобы обеспечить незначительное повышение температуры отбираемого воздуха.

6.1.5 Регулятор расхода, например массовый расходомер с критической диафрагмой или короткий капиллярный, используемый для поддержания постоянного расхода отбираемого воздуха в период отбора проб.

6.1.6 Фильтр для улавливания твердых частиц

Фильтр из инертного материала, с размером пор не более 2 мкм, или другой подходящий фильтр, используемый для фильтрования пробы воздуха.

6.1.7 Вспомогательный вакуумный насос или побудитель расхода, обеспечивающий прокачивание отбираемого воздуха через линию ввода проб, сокращающий время удерживания пробы в линии ввода проб до 10 с.