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Erprobtes und von den Berufsgenossenschaften anerkanntes, diskontinuierliches Verfahren zur Bestimmung von 2-Nitrotoluol in Arbeitsbereichen.

Es sind personenbezogene oder ortsfeste Probenahmen für Messungen zur Beurteilung von Arbeitsbereichen möglich:

1. Probenahme mit Pumpe und Adsorption an Silicagel, Gaschromatographie nach Desorption

Kurzfassung

Mit diesem Verfahren wird die über die Probenahmedauer gemittelte Konzentration von 2-Nitrotoluol im Arbeitsbereich personenbezogen oder ortsfest bestimmt.

Ausführliche Verfahrensbeschreibung

1 Geräte, Chemikalien und Lösungen

1.1 Geräte

Für die Probenahme:

• Pumpe:
  z.B. Modell S 2500, DuPont Instruments,
  Vertrieb in Deutschland:
  DEHA-Haan & Wittmer GmbH, Friolzheim.
• Gasmengenzähler oder digitaler Seifenblasenströmungsmesser:
  z.B. Modell 712-5000, Firma Analyt GmbH, Müllheim, Baden.
• Adsorptionsröhrchen mit Silicagel (standardisiert, bestehend aus zwei getrennten Silicagelfüllungen von ca. 700 mg und 300 mg):
  z.B. SKC Inc., Vertrieb in Deutschland: Firma Analyt GmbH, Müllheim, Baden.

Für die Probenaufbereitung und Analyse:

• Messkolben 5 ml, 10 ml, 100 ml,
• Probengefäße mit PTFE ¹ -kaschiertem Septum und Verschlusskappe 2 ml, 5 ml,
• Pipetten verschiedener Volumina,
• Gaschromatograph mit Flammenionisations-Detektor (FID),
• Auswerteeinheit.

1.2 Chemikalien und Lösungen

2-Nitrotoluol, Reinheit > 99 %, Methanol p.a.;

2-Nitrotoluol Stammlösung:

Lösung von 300 µg/ml an 2-Nitrotoluol.

30 mg 2-Nitrotoluol werden auf 0,1 mg genau in einen 100-ml-Messkolben eingewogen. Anschließend wird mit Methanol bis zur Marke aufgefüllt.

Kalibrierlösungen:

Lösungen von 0,3 µg/ml; 0,9 µg/ml; 3 µg/ml; 9 µg/ml und 30 µg/ml an 2-Nitrotoluol.

0,1 ml; 0,3 ml; 1,0 ml; 3,0 ml und 10 ml der Stammlösung werden in je einen 100-ml-Messkolben pipettiert und anschließend mit Methanol bis zur Marke aufgefüllt. Mit diesen Lösungen wird bei einem Probeluftvolumen von 120 l ein Konzentrationsbereich von 0,0075 bis 0,75 mg/m³ an 2-Nitrotoluol abgedeckt.

Gase zum Betrieb des Gaschromatographen:

Stickstoff, Wasserstoff und synthetische Luft.

2 Probenahme

Ein Silicagelröhrchen wird geöffnet und mit der Pumpe verbunden. Pumpe und Röhrchen werden von einer Person während der Arbeitszeit getragen oder ortsfest verwendet. Der Volumenstrom wird auf 1 l/min eingestellt. Bei einer Probenahmedauer von 2 Stunden entspricht dies einem Probeluftvolumen von 120 l. Nach Beendigung der Probenahme wird das Röhrchen dicht verschlossen.

3 Analytische Bestimmung

3.1 Probenaufbereitung und Analyse

Der Inhalt des Proberöhrchens wird in ein 5-ml-Probengefäß überführt. Nach Zusatz von 3 ml Methanol wird das Gefäß verschlossen und 30 Minuten bei Raumtemperatur unter gelegentlichem Schütteln stehengelassen. Anschließend werden 2 µl der überstehenden Lösung (Desorptionslösung) in den Gaschromatographen eingespritzt und ein Gaschromatogramm, wie unter Abschnitt 3.2 beschrieben, angefertigt.

Um sicherzustellen, dass das verwendete Methanol und das Silicagel keine störenden Verunreinigungen enthalten, werden 3 ml Methanol mit der Füllung eines unbeladenen Silicagelröhrchens versetzt (Leerwertlösung), wie oben beschrieben behandelt, und ein Gaschromatogramm erstellt.

3.2 Gaschromatographische Arbeitsbedingungen

Die in Abschnitt 5 angegebenen Verfahrenskenngrößen wurden unter folgenden Gerätebedingungen erarbeitet:

4 Auswertung

4.1 Kalibrierung

3 ml der jeweiligen Kalibrierlösung werden mit dem Inhalt eines unbeaufschlagten Silicagelröhrchens versetzt und weiter behandelt, wie unter Abschnitt 3 beschrieben.

Je 2 µl dieser Lösungen werden in den Gaschromatographen gespritzt. Durch Auftragen der ermittelten Peakflächen über den in den jeweiligen Kalibrierlösungen enthaltenen 2-Nitrotoluolmassen in Mikrogramm erhält man die Kalibrierkurve.

Die quantitative Auswertung erfolgt über die Fläche oder die Höhe des 2-Nitrotoluol-Peaks.

Die Kalibrierkurve ist in dem beschriebenen Konzentrationsbereich (siehe Abschnitt 1.2) linear.

4.2 Berechnen des Analysenergebnisses

Die Berechnung der 2-Nitrotoluol-Massenkonzentration in der Probeluft in mg/m³ erfolgt nach der Formel (1):

(1)

Für die Errechnung der Volumenkonzentration c_v in ml/m³ aus c_m gilt, bezogen auf 20 °C und 1013 hPa:

c_v = 0,18 * c_m (2)

Es bedeuten:

5 Beurteilung des Verfahrens

5.1 Genauigkeit und Wiederfindungsrate

Zur Ermittlung der relativen Standardabweichung des Verfahrens wurden durch direkte Einwaagen, Lösungen von 38,7 mg und 423 mg 2-Nitrotoluol in 10 ml Methanol hergestellt und jeweils 10 µl dieser Lösungen auf ein Silicagelröhrchen aufgegeben (0,0387 mg bzw. 0,423 mg pro Röhrchen). Weiterhin wurden 4 µl bzw. 10 µl 2-Nitrotoluol jeweils als Reinsubstanz direkt aufgegeben und die 2-Nitrotoluolmassen gravimetrisch durch Wägung der Spritzen ermittelt (4,227 mg bzw. 11,38 mg pro Röhrchen). Anschließend wurde zwei Stunden lang Laborluft (40-50 % rel. Luftfeuchte) mit einem Volumenstrom von 1 l/min durch das jeweilige Röhrchen gesaugt. Die angegebenen 2-Nitrotoluolmassen entsprechen bei 120 l Luftvolumen Konzentrationen von 0,32 mg/m³ bis 94,8 mg/m³. Bei sechsfacher Durchführung des beschriebenen Verfahrens ergaben sich relative Standardabweichungen, wie in der Tabelle 1 ersichtlich:

Tabelle 1

Die Wiederfindungsraten lagen unter den in Abschnitt 5.1 beschriebenen Bedingungen für Luftvolumina von 30 l bis 450 l und jeweils 31 µg 2-Nitrotoluol pro Röhrchen über 0,95.

5.2 Bestimmungsgrenze

Die absolute Bestimmungsgrenze beträgt 2 ng 2-Nitrotoluol. Pro Silicagelröhrchen können noch 3 µg 2-Nitrotolual bestimmt werden. Das entspricht bei 120 l Probeluft einer relativen Bestimmungsgrenze von 0,025 mg/m³ 0,0044 ml/m³ (ppm) 2-Nitrotoluol.

5.3 Selektivität

Die Selektivität des Verfahrens hängt vor allem von der Art der verwendeten Trennsäule ab. In der Praxis hat sich die angegebene Trennsäule bewährt. Bei Vorliegen von Störkomponenten muss eine Säule mit anderer Trenncharakteristik verwendet werden.

6 Bemerkungen

Neben 2-Nitrotoluol können mit diesem Verfahren auch 3-Nitrotoluol und 4-Nitrotoluol bestimmt werden. Unter den beschriebenen gaschromatographischen Bedingungen wird eine vollständige Trennung der Isomeren erreicht.

Die Lagerfähigkeit von 2-Nitrotoluol in absorbiertem Zustand beträgt bei Raumtemperatur mindestens 14 Tage.

__________

1 Polytetrafluorethylen

ENDE