1.  Zakres stosowania metody.

    Metodę stosuje się do oznaczania zawartości formaldehydu, fenolu, naftalenu, 2-furaldehydu i 2-furylometanolu w powietrzu na stanowiskach pracy przy przeprowadzaniu kontroli warunków sanitarno-higienicznych.
2.  Oznaczalność.

    Najmniejsze stężenie jakie można oznaczyć w warunkach pobierania próbek powietrza wg p. 8 o objętości 20 l i wykonania oznaczania wg p. 11 wynosi około 0,25 mg fenolu, 0,5 mg 2-furaldehydu, 0,5 mg 2-furylometanolu, naftalenu 0,5 mg, 0,01 mg formaldehydu w 1 m³ powietrza.

3.  Zasada metody.

    Metoda polega na adsorpcji par fenolu, naftalenu, 2-furaldehydu, 2-furylometanolu na żelu krzemionkowym oraz formaldehydu na żelu krzemionkowym z 1% 2,4-dinitrofenylohydrazyną, desorpcji acetonitrylem i analizie metodą kapilarnej chromatografii gazowej oraz  wysokosprawnej chromatografii cieczowej otrzymanych otrzymanych roztworów.

4.  Wytyczne ogólne.

    Podczas analizy jeśli nie zaznaczono inaczej należy stosować odczynniki cz.d.a. W analizie należy stosować dokładność ważenia do 0,2 mg. Prace powinny być wykonywane pod sprawnie działającym digestorium.

5.  Odczynniki i roztwory

 a) odczynniki – acetonitryl o czystości do HPLC; fenol, naftalen, 2-furaldehyd, 2-furylometanol, formalina, 2,4-dinitriofenylohydrazyna

 b) 2,4-dinitrofenylohydrazon formaldehydu

 c) gazy sprężone do chromatografu: hel jako gaz nośny, wodór i powietrze do detektora – o czystości wg instrukcji do chromatografu

 d) faza ruchoma do chromatografu cieczowego: mieszanina acetonitrylu z wodą destylowaną w stosunku objętościowym 55:45. Fazę ruchomą przed użyciem należy odpowietrzyć

 e) roztwór wzorcowy podstawowy 2,4-dinitrofenylohydrazonu formaldehydu: 87,5 mg 2,4-dinitrofenylohydrazonu formaldehydu odważyć do kolby pomiarowej pojemności 25 ml, uzupełnić  acetonitrylem do kreski i wymieszać. 1 ml tak przygotowanego roztworu odpowiada zawartości 0,5 mg formaldehydu

 f) roztwór wzorcowy pośredni 2,4-dinitrofenylohydrazonu formaldehydu: do kolby pomiarowej pojemności 25 ml odmierzyć 1,0 ml roztworu podstawowego wg poz. e) uzupełnić acetonitrylem do kreski i wymieszać. 1 ml tak przygotowanego roztworu odpowiada zawartości 0,02 mg formaldehydu

 g) roztwory wzorcowe robocze 2,4-dinitrofenylohydrazonu formaldehydu: do siedmiu kolb pomiarowych pojemności 10 ml odmierzyć kolejno po: 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,0; 2,0 i 3,0 ml roztworu wzorcowego pośredniego wg poz. f), dopełnić acetonitrylem do kreski i wymieszać

 h) roztwór wzorcowy formaldehydu do wyznaczania współczynnika odzysku: roztwór wzorcowy formaldehydu o stężeniu 0,5 mg/ml w acetonitrylu sporządzony z formaliny po uprzednim oznaczeniu w niej zawartości formaldehydu. Roztwory wzorcowe wg poz. e-h) przechowywane w chłodziarce w szczelnie zamkniętych kolbach nie zmieniają swego stężenia przez 10 dni

 i) roztwór wzorcowy podstawowy fenolu w acetonitrylu: do zważonej kolby pomiarowej pojemności 10 ml odważyć ok. 100 mg fenolu, uzupełnić acetonitrylem do kreski, wymieszać i obliczyć stężenie roztworu. 1 ml tak przygotowanego roztworu zawiera ok. 10,0 mg fenolu

 j) roztwór wzorcowy podstawowy 2-furaldehydu: do zważonej kolby pomiarowej pojemności 10 ml odważyć ok. 100 mg 2-furaldehydu, uzupełnić acetonitrylem do kreski, wymieszać i obliczyć dokładne stężenie roztworu. 1 ml tak przygotowanego roztworu zawiera ok. 10,0 mg 2-furaldehydu

 k) roztwór wzorcowy podstawowy 2-furylometanolu: do zważonej kolby pomiarowej pojemności 10 ml odważyć ok. 100 mg 2-furylometanolu, uzupełnić acetonitrylem do kreski, wymieszać i obliczyć dokładne stężenie roztworu. 1 ml tak przygotowanego roztworu zawiera ok. 10,0 mg 2-furylometanolu

 l) roztwór wzorcowy podstawowy naftalenu: do zważonej kolby pomiarowej pojemności 10 ml odważyć ok. 100 mg naftalenu, uzupełnić acetonitrylem do kreski, wymieszać i obliczyć dokładne stężenie roztworu. 1 ml tak przygotowanego roztworu zawiera ok. 10,0 mg naftalenu

 m) roztwór wzorcowy pośredni: do kolby pomiarowej pojemności 50 ml odmierzyć 2,5 ml roztworu fenolu wg poz. i), 5,0 ml roztworu 2-furaldehydu wg poz. j), 5,0 ml roztworu 2-furylometanolu wg poz. k) i 5,0 ml roztworu naftalenu wg poz. l). Zawartość kolby uzupełnić do kreski acetonitrylem, wymieszać i obliczyć dokładne stężenie wszystkich składników w roztworze. 1 ml tak przygotowanego roztworu zawiera ok. 0,5 mg fenolu, ok. 1,0 mg 2-furaldehydu, ok. 1,0 mg 2-furylometanolu i ok. 1,0 mg naftalenu

 n) roztwory wzorcowe robocze: do sześciu kolb pomiarowych pojemności 10 ml odmierzyć kolejno: 0,1;  0,2;  0,4;  1,0;  1,5 i 2,0 ml roztworu wzorcowego pośredniego wg poz. g), dopełnić acetonitrylen do kreski, wymieszać i obliczyć stężenie wszystkich składników w poszczególnych roztworach
 
   Roztwory wg poz. i-n) przechowywane w chłodziarce w szczelnie zamkniętych kolbach są trwałe przez 5 dni.

6.  Aparatura, przyrządy, materiały

 a) chromatograf gazowy z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym i elektronicznym integratorem oraz dozownikiem umożliwiającym dzielenie próbki;

 b) kolumna chromatograficzna umożliwiająca rozdział mieszaniny badanych substancji od acetonitrylu i innych substancji współwystępujących jednocześnie w badanym powietrzu np. kolumna kapilarna HP-1 z usieciowana żywicą metylosilikonową (50 m x 0,32 mm x 0,52 µm)

 c) chromatograf cieczowy z detektorem spektrofotometrycznym, pętlą dozowniczą pojemności 50 µl i elektronicznym integratorem

 d) kolumna chromatograficzna umożliwiająca rozdział 2,4-dinitrofenylohydrazonu formaldehydu od innych hydrazonów i 2,4-dinitriofenylohydrazyny np. kolumna stalowa o długości 0,25 m i średnicy wewnętrznej 4,6 mm wypełniona żelem krzemionkowym z oktadecylosilanem o uziarnieniu 10 μm

 e) mikrostrzykawki do cieczy, pojemności 5 μl i 100 μl

 f) pompa ssąca z przepływomierzem umożliwiająca pobranie powietrza ze stałym przepływem 10 l/h lub mniejszym

 g) naczynka stożkowe szklane o pojemności ok. 3 ml z uszczelkami z kauczuku silikonowego i zakrętkami

 h) rurki szklane z przewężeniem o średnicy wewnętrznej 3 mm i długości ok.    100 mm, przygotowane wg p. 7 i zaopatrzone w zatyczki z poli(chlorku winylu);

 i) żel krzemionkowy do chromatografii o uziarnieniu 0,59-0,25 mm

 Bezpośrednio przed napełnieniem rurek pochłaniających żel należy wygrzewać przez 2 h w temperaturze 200⁰C. Każdą używaną partię żelu należy zbadać wg poz. 11 ustalając współczynnik desorpcji dla badanej mieszaniny związków

 j) żel krzemionkowy o zawartości 1% 2,4-dinitriofenylohydrazyny sporządzony w następujący sposób: żel krzemionkowy o uziarnieniu 0,59 – 0,25 mm przemyć kilkakrotnie wodą destylowaną, a następnie pięciokrotnie alkoholem etylowym i wygrzewać przez 2 h w suszarce. Do kolby okrągłodennej zawierającej 200 ml acetonitrylu z 2 ml stężonego kwasu chlorowodorowego dodać 0,5 g 2,4-dinitriofenylohydrazyny i 50 g oczyszczonego żelu. Rozpuszczalnik odparować pod zmniejszonym ciśnieniem w wyparce próżniowej. Każdą nowo sporządzoną partię żelu należy zbadać ustalając współczynnik odzysku dla 2,4-dinitrofenylohydrazonu formaldehydu wg p.15. Dopuszcza się stosowanie żelu krzemionkowego z 1% 2,4-dinitrofenylohydrazyną dostępnego w handlu

 k) włókno szklane. Włókno szklane należy przed użyciem pociąć na kawałki długości 0,5 cm, a następnie przemyć pięciokrotnie alkoholem etylowym przez ok. 30 min i wygrzewać w temperaturze 200⁰C przez 2 h. Tak przygotowane włókno szklane przechowywać w szczelnie zamkniętym naczyniu w eksykatorze nad środkiem suszącym.

   7.Przygotowanie rurek pochłaniających.

    Do rurki szklanej wg poz. 6h) wsypać (od strony przewężenia rurki) 300 mg żelu krzemionkowego z 2,4-dinitrofenylohydrazyną wg p. 6j), a następnie żel krzemionkowy wg p .6i) tak, aby utworzyć dwie warstwy: krótszą zawierającą 50 mg i dłuższą zawierającą 100 mg żelu, rozdzielone i ograniczone przegródkami z włókna szklanego. Natychmiast po napełnieniu rurkę szczelnie zamknąć zatyczkami i przechowywać w eksykatorze nad środkiem suszącym.

8.   Pobieranie próbek powietrza.

    Próbki powietrza należy pobierać zgodnie z zasadami podanymi  w PN-89/Z-04008/07. W miejscu pobierania próbek przez rurkę pochłaniającą przepuścić do 50,0 l badanego powietrza przy stałym przepływie nie większym niż 10,0 l/h. Rurki z pobranymi próbkami przechowywane w chłodziarce są trwałe przez 10 dni.
9.   Warunki pracy chromatografu gazowego należy dobrać tak, aby uzyskać rozdział mieszaniny badanych substancji od acetonitrylu oraz substancji współwystępujących. W przypadku używania kolumny podanej jako przykład wg p. 6b) oznaczanie można wykonać w następujących warunkach:
 
 temperatura kolumny programowana:

 temperatura początkowa                                         35⁰C/5 min
 przyrost temperatury                                               30⁰C/min
        - temperatura końcowa                                     140⁰C
        - temperatura dozownika                                    250⁰C
        - temperatura detektora                                      280⁰C
 szybkość przepływu helu przez kolumnę                    1,5 ml/min
 szybkość przepływu wodoru                                    40,0 ml/min
 szybkość przepływu powietrza                                 450 ml/min
 dzielnik próbki                                                             20 : 1

    W razie potrzeby należy odpowiednio wyregulować przepływ gazów w celu uzyskania maksymalnej sprawności kolumny.


10.    Warunki pracy chromatografu cieczowego

    Warunki pracy chromatografu cieczowego należy tak dobrać, aby uzyskać rozdział 2,4-dinitrofenylohydrazonu formaldehydu od 2,4-dinitriofenylohydrazyny. W przypadku używania kolumny podanej jako przykład wg p. 6d) i fazy ruchomej wg p. 5d) oznaczanie można wykonać w następujących warunkach:

• przepływ fazy ruchomej                                                     2,0 ml/min


• temperatura kolumny                                                  temperatura otoczenia


• długość fali analitycznej detektora spektrofotometrycznego        360 nm.

11.    Sporządzenie krzywych wzorcowych fenolu, 2-furaldehydu, 2-furylometanolu, naftalenu.

    Do chromatografu gazowego wg p. 6a) wstrzyknąć za pomocą mikrostrzykawki o pojemności 5 μl roztworów wzorcowych roboczych wg p. 5n). Przed pobraniem próbki do wstrzyknięcia strzykawkę należy wielokrotnie przepłukać odmierzanym roztworem. Z każdego roztworu wzorcowego należy wykonać dwukrotny pomiar. Odczytać powierzchnię pików wg wskazań integratora i obliczyć średnią arytmetyczną. Różnica między wynikami oznaczań nie powinna być większa niż ± 5% tej wartości. Następnie wykreślić krzywe wzorcowe dla fenolu, 2-furaldehydu, 2-furylometanolu, naftalenu odkładając na osi odciętych zawartości badanych substancji w 1 ml roztworów wzorcowych w mg, a na osi rzędnych powierzchnie pików wg wskazań integratora. Dopuszcza się automatyczne integrowanie wyników i wykreślenie krzywej wzorcowej.


12.    Sporządzanie krzywej wzorcowej formaldehydu.

    Do chromatografu cieczowego wg p. 6b) wprowadzić za pomocą pętli dozowniczej po 50μl roztworów wzorcowych roboczych wg p. 5g). Przed pobraniem próbki do wstrzyknięcia do pętli dozowniczej, mikrostrzykawkę o pojemności 100 μl wg p. 6e) należy wielokrotnie przepłukać odmierzanym roztworem. Z każdego roztworu wzorcowego wykonać dwukrotny pomiar. Odczytać powierzchnie pików wg wskazań integratora i obliczyć średnią arytmetyczną. Różnica między wynikami oznaczań nie powinna być większa niż ± 5% tej wartości.

   Następnie wykreślić krzywą wzorcową odkładając na osi odciętych stężenie formaldehydu odpowiadające stężeniu 2,4-dinitrofenylohydrazonu formaldehydu w roztworach wzorcowych w μg/ml, a na osi rzędnych powierzchnie pików wg wskazań integratora.

13.    Wykonanie oznaczania.

    Po pobraniu próbki powietrza przesypać z rurki pochłaniającej oddzielnie każdą warstwę żelu do probówek wg p. 6g). Następnie dodać po 1,0 ml acetonitrylu do probówek zawierających żel krzemionkowy wg p. 6i), szczelnie zamknąć i pozostawić na 60 min, wstrząsając co pewien czas ich zawartość. Następnie pobrać po 1 μl roztworu znad dłuższej warstwy żelu wg p. 6i) i badać chromatograficznie w warunkach określonych wg p. 9. Z każdego roztworu należy wykonać dwukrotny pomiar. Odczytać z uzyskanych chromatogramów powierzchnie pików poszczególnych składników badanej mieszaniny wg wskazań integratora i obliczyć średnie arytmetyczne dla każdej substancji. Z krzywej wzorcowej odczytać zawartość oznaczanych substancji w roztworze. W taki sam sposób wykonać oznaczanie w krótszej warstwie żelu. Masa oznaczanych substancji w krótszej warstwie żelu nie powinna przekraczać 10% masy oznaczonej w dłuższej warstwie. W przeciwnym wypadku wynik należy traktować jako orientacyjny.

   Następnie pobrać ponad 50 μl roztworu znad  warstwy żelu z 2,4-dinitrofenylohydrazyną wg 6j) i wprowadzić do chromatografu cieczowego w warunkach określonych wg p. 10. Z każdego roztworu należy wykonać dwukrotny pomiar. Odczytać powierzchnie pików wg wskazań integratora i obliczyć średnią arytmetyczna. Odczytać stężenie formaldehydu z krzywej wzorcowej.

14.    Wyznaczanie współczynnika desorpcji dla fenolu, 2-furaldehydu, 2-furylometanolu, naftalenu.

    Do pięciu naczynek wg p. 6g) dodać żelu krzemionkowego wg p. 6i) w ilości odpowiadającej dłuższej warstwie w rurce pochłaniającej tj. 300 mg. Następnie dodać po 1,0 ml czwartego roztworu wzorcowego roboczego wg p. 5n). W szóstej probówce przygotować próbkę kontrolną przez dodanie 300 mg żelu i 1 ml acetonitrylu. Probówki szczelnie zamknąć i pozostawić na 60 min, wstrząsając co pewien czas ich zawartość. Następnie postępować jak z próbkami badanymi wg p.12.

   Jednocześnie wykonać oznaczanie badanych substancji w roztworze porównawczym, którym jest roztwór wzorcowy roboczy (czwarty).
   Współczynniki desorpcji dla badanych substancji (d) obliczyć wg wzoru:

           P_d  - P_o
 d  =   --------------
             P_p

w którym:

P_d - średnia powierzchnia piku badanej substancji na chromatogramach roztworu po  desorpcji z żelu
P_p - średnia powierzchnia piku badanej substancji na chromatogramie roztworu porównawczego,
P_o - średnia powierzchnia piku badanej substancji na chromatogramie roztworu kontrolnego

   Następnie obliczyć średnie wartości współczynników desorpcji dla poszczególnych składników mieszaniny (d) jako średnią arytmetyczną otrzymanych wartości (d).

   Współczynnik desorpcji należy zawsze oznaczać dla nowej partii żelu krzemionkowego.

15.   Wyznaczanie współczynnika odzysku formaldehydu.

    Do pięciu naczynek wg p. 6g) odważyć po ok. 100 mg żelu krzemionkowego z 2,4-dinitriofenylohydrazyną wg p. 6j) i dodać po 4 μl roztworu formaldehydu do desorpcji wg p. 5h). Przygotować dwie próbki kontrolne zawierające po 100 mg żelu. Probówki szczelnie zamknąć i pozostawić na 2 h. Po tym czasie do probówek dodać po 1 ml acetonitrylu i pozostawić na 30 min, wstrząsając co pewien czas ich zawartość. Następnie postępować jak z próbkami badanymi wg p.12. Odczytać z krzywej wzorcowej zawartość formaldehydu w roztworach znad żelu i obliczyć współczynnik odzysku (k) wg wzoru:
                m - m_o
   k  =   --------------
                   m_p

w którym:

m - masa formaldehydu w roztworach po desorpcji z żelu, μg,
m_o   -  masa formaldehydu w próbce kontrolnej, μg,
m_p   -  masa formaldehydu wprowadzona na żel, μg.

   Następnie obliczyć średnie wartości współczynników odzysku dla formaldehydu (k) jako średnią arytmetyczną otrzymanych wartości (k).

16.     Obliczanie wyników oznaczania.

    Stężenie fenolu, 2-furaldehydu, 2-furylometanolu, naftalenu (X_n) w powietrzu obliczyć w mg/m³ wg wzoru:

             (m₁ + m₂)
X_n=    ----------------  · 1000
                V ∙ d

w którym:

m₁ - masa badanej substancji w roztworze znad dłuższej warstwy żelu, mg,
m₂ - masa badanej substancji w roztworze znad krótszej warstwy żelu, mg,
V - objętość przepuszczonego powietrza, l,
d - średnia wartość współczynnika odzysku wyznaczonego wg p. 14.

17.    Obliczanie wyników oznaczania formaldehydu

   Stężenie formaldehydu (X) w badanym powietrzu obliczyć w mg/m³ wg wzoru:

              c₁
X  =  --------------
             V ∙ k

w którym:

c₁ - stężenie formaldehydu w roztworze znad dłuższej warstwy żelu, μg/ml,
V - objętość przepuszczonego powietrza, l,
K - średnia wartość współczynnika odzysku wyznaczonego wg p. 15.