Способ определения концентрации редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой Российский патент 2019 года по МПК G01N30/72 

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано лабораториями учреждений государственной санитарно-эпидемиологической службы, научно-исследовательскими институтами, работающими в области гигиены окружающей среды при осуществлении производственного контроля за качеством воздуха рабочей зоны и профилактикой неблагоприятного воздействия на здоровье работающих вредных химических веществ. Изобретение предназначено для измерения в воздухе рабочей зоны массовых концентраций 15 редкоземельных элементов (далее - РЗЭ): лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, иттрий.

Промышленное применение элементов этой группы постоянно расширяется, что характерно для наступившей эпохи нанотехнологий. РЗЭ используют в оптической промышленности, лазерной технике, ракетной и космической технике, ядерной энергетике, катализе, производстве обычной и сверхпроводящей керамики, изготовлении сверхпроводящих пленок, красок, пигментов, в медицинских обследованиях.

Для повышения производственной безопасности, соблюдения гигиены труда, изучения влияния сверхмалых воздействий РЗЭ необходимо получение точных данных при изучении профессионального риска. Для этих целей нужны современные высокочувствительные методы элементного анализа.

В настоящее время в РФ нет официально утвержденных методик определения РЗЭ в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. В этой связи необходима разработка методики по определению количественного содержания РЗЭ в воздухе именно методом ИСП-МС. Эта проблема является актуальной.

Из уровня техники известны способы определения РЗЭ в воздухе рабочей зоны с использованием следующих методов и стандартов: фотометрии (Методические указания (МУ) №2250-80, №5913-91), пламенной фотометрии (МУ №2011-79), спектрографии (МУ №2240-80), для измерения девяти РЗЭ метод ИСП-АЭ (Методика измерения №41-515), для измерения одного РЗЭ иттрия - метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (далее - ИСП-АЭ) (Стандарт ГОСТ Р ИСО 15202-2-2014), и метод масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (далее - ИСП-МС) (Стандарт ИСО 30011:2010 или ГОСТ Р ИСО 30011- 2017).

Параметры указанных известных методов и стандартов в отношении определяемых РЗЭ и диапазонов их определяемых концентраций представлены в таблице 1.

Недостатками указанных известных методов являются:

- в методах 1 и 2 невозможность одновременного определения нескольких химических элементов, трудоемкий процесс подготовки проб, необходимость точного соблюдения времени с момента подготовки проб до момента измерения на приборе,

- в методе 3 не указана возможность определения иттрия и церия, погрешность определения РЗЭ (±40%), что не соответствует требованиям к методикам определения концентраций загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны, которая не должна превышать 25% (ГОСТ 12.1.016),

- в методе 4, в соответствии МИ №41-515, проводят определение 10 РЗЭ из требуемых 15, причем для празеодима, европия и неодима не соответствуют требования для верхнего диапазона измерений, который должен быть не менее двукратного значения норматива контроля (ГОСТ Р EH 482-2012), кроме того, в методе 4, описанном в ГОСТ Р ИСО 15202-2-2014, из РЗЭ возможно определение только иттрия.

Метод 5, описанный в международном стандарте ИСО 30011:2010 «Воздух рабочей зоны. Определение содержания металлов и металлоидов в частицах, взвешенных в воздухе, с применением масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой», указывает лишь на возможность определения одного РЗЭ - иттрия, но при этом в стандарте не указаны ни диапазоны определения, ни конкретные операции пробоподготовки для него, также не указаны значения метрологических характеристик.

Из базы данных патентных материалов известны лишь способы определения различных металлов в воздухе (Патенты РФ №2466096, 2627854) и они неприменимы для определения РЗЭ в воздухе рабочей зоны.

При этом из уровня техники не были выявлены известные способы определения концентрации редкоземельных металлов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, поэтому сделать выбор ближайшего аналога к заявляемому объекту не представляется возможным.

Техническая задача, решаемая предлагаемым способом, заключается в обеспечении возможности определения из одной пробы 15 редкоземельных элементов в воздухе рабочей зоны в широком диапазоне концентраций, начиная от 0,000007 мг/м³ (определение низких концентраций необходимо при изучении влияния сверхмалых воздействий химических элементов на здоровье работников).

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении высокой чувствительности, точности и экспрессности определения РЗЭ в воздухе рабочей зоны.

Поставленный технический результат достигается предлагаемым Способом определения концентрации редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, характеризующийся тем, что производят отбор пробы воздуха рабочей зоны путем протягивания исследуемого воздуха объемом 0,1-1,5 м³ через аналитический аэрозольный фильтр в течение 5-15 мин., фиксируют температуру воздуха и атмосферное давление на момент отбора пробы, после отбора пробы воздуха фильтр подвергают разложению в пробирочном нагревателе, для этого фильтр помещают в пробирку для пробирочного нагревателя, добавляют к нему 4,0 см³ концентрированной азотной кислоты, смесь выдерживают в течение 2,5-3,0 часа при температуре +95°С, охлаждают до комнатной температуры, доводят объем пробы деионизованной водой до 10 см³, содержимое перемешивают, затем 0,5 см³ подготовленной пробы вносят в пробирку автоматического пробоотборника масс-спектрометра, разбавляют ее 4,45 см³ деионизованной воды, добавляют в полученную смесь 0,05 см³ раствора внутреннего стандарта индия в деионизованной воде с массовой концентрацией 1000 мкг/дм³, и в полученной пробе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определяют концентрацию редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, с использованием градуировочного графика и с учетом приведения объема воздуха, отобранного для анализа, к нормальным условиям, при этом скорость подачи гелия в масс-спектрометре составляет 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин.

В качестве аналитического аэрозольного фильтра используют фильтры марки АФА.

Указанный технический результат достигается за счет следующего.

Предлагаемый метод отличается от действующих в настоящее время методик методом измерения, основанном на использовании индуктивно связанной аргоновой плазмы в качестве источника ионов и масс-спектрометра для их разделения и детектирования, на использовании гелия для погашения интерференций, условиями пробоподготовки, расширением списка определяемых из одной пробы редкоземельных элементов.

Таким образом, заявляемый технический результат обеспечивается за счет использования высокочувствительного и селективного метода ИСП-МС в режиме реакционной ячейки с гелием, совокупности определенных операций, их последовательности и режимов в заявляемом способе, а также за счет совокупности реагентов, используемых при пробоподготовке (установления условий анализа на масс-спектрометре, приемов и условий подготовки проб, подбора условий подготовки химической посуды, использования высокочистых реактивов и материалов).

Предлагаемый способ был опробован в лабораторных условиях. Для его реализации были использованы следующие вещества и оборудование:

- Многоэлементный калибровочный стандарт с концентрацией 10 мг/л церия, диспрозия, эрбия, европия, гадолиния, гольмия, лантана, лютеция, неодима, празеодима, скандия, самария, тербия, тория, тулия, иттрия, иттербия в 5% азотной кислоте. Относительная погрешность аттестованных значений при доверительной вероятности 0,95: δ=±0,5% (Multi-element Calibration Standard 1, USA);

- Кислота азотная особо чистая, ГОСТ 11125;

- Деионизованная вода, ГОСТ Р 52501;

- Раствор настройки чувствительности масс-спектрометра с содержанием лития, магния, иттрия, церия, таллия, кобальта 1 мкг/дм³ или 10 мкг/дм³;

- Раствор с содержанием элемента сравнения индия 10 мг/дм³;

- Аргон жидкий высокой чистоты (99,998%), ТУ-2114-005-00204760-99;

- Гелий газообразный высокой чистоты (99,995%), ТУ0271-135-31323949;

- Масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой с октопольной ячейкой Agilent 7500_сх со следующими характеристиками:

диапазон сканирования масс, а.е.м.: 2-260;

пределы обнаружения: бериллий ≤1,5 нг/дм³, индий≤ 0,5 нг/дм³, висмут ≤0,5 нг/дм³;

чувствительность (имп./с на 1 мг/дм³): литий(7)≥30⋅10⁶,

стронций(88)≥80⋅10⁶, таллий(205)≥40⋅10⁶;

кратковременная стабильность, СКО: ≤ 3%;

долговременная стабильность, СКО: ≤ 4%;

двузарядные ионы, (церий ²⁺/церий⁺): ≤ 3%;

оксидные ионы, (оксид церия II/церий): ≤ 1,5%;

уровень фона на массе 9(Ве): < 5 имп./с;

скорость работы детектора: ≥ 100 мкс на 1 ион;

микроаэрозольный распылитель MicroMist;

перистальтический насос для подачи образца;

распылительная камера с электронным Пельтье-охлаждением;

диаметр инжектора 2,5 мм.

- Аспиратор для отбора проб воздуха (ТУ 4215-000-11696625);

- Пробирочный нагреватель HotBlock™;

При проведении процессов приготовления растворов и подготовки проб к анализу соблюдают следующие условия:

- температура воздуха (20±5)°С;

- атмосферное давление 630-800 мм рт. ст.;

- влажность воздуха от 30 до 80%.

Приготовление основных растворов

1. Приготовление основных растворов с использованием в качестве исходного раствора многоэлементного раствора (например, Multi-Element Calibration Standard-1 производство Agilent Technologies, США) с массовыми концентрациями анализируемых элементов (Се, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, La, Lu, Nd, Pr, Sc, Sm, Tb, Th, Tm, Y, Yb) 10 мг/дм³.

1.1 Раствор №1 с массовыми концентрациями ионов анализируемых элементов 100 мкг/дм³

Раствор №1 готовят из исходного раствора с массовыми концентрациями анализируемых элементов 10 мг/дм³.

В мерную колбу вместимостью 50 см³ вносят автоматическим дозатором или пипеткой 0,5 см³ исходного раствора и доводят объем раствора в колбе до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.

1.2 Раствор №2 с массовыми концентрациями анализируемых элементов 50 мкг/дм³

Раствор №2 готовят из раствора исходного образца с массовыми концентрациями анализируемых элементов 10 мг/дм³.

В мерную колбу вместимостью 100 см³ вносят дозатором или пипеткой 0,5 см³ раствора исходного образца и доводят объем раствора в колбе до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.

1.3 Раствор №3 с массовыми концентрациями анализируемых элементов 10 мкг/дм³.

Раствор №3 готовят из раствора №1 с массовыми концентрациями анализируемых элементов 100 мкг/дм³.

В мерную колбу вместимостью 50 см³ вносят дозатором или пипеткой 5 см³ раствора №1 и доводят объем раствора в колбе до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.

2 Приготовление раствора внутреннего стандарта

Раствор внутреннего стандарта с массовой концентрацией элемента сравнения индия 1000 мкг/дм³.

Готовят из основного раствора с массовой концентрацией элемента сравнения индия 10 мг/дм³.

В мерную колбу вместимостью 50 см³ вносят дозатором или пипеткой 5 см³ основного раствора с массовой концентрацией элемента сравнения 10 мг/дм и доводят объем в колбе до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.

3 Раствор азотной кислоты с массовой долей 1%.

Отмеренные дозатором или пипеткой 4,7 см³ концентрированной азотной кислоты плотностью 1,415 г/см³ смешивают с 495 см³ деионизованной воды, отмеренной цилиндром. Хранят в полиэтиленовой посуде.

4 Раствор настройки чувствительности масс-спектрометра с массовыми концентрациями лития, магния, кобальта, иттрия, церия, таллия 1 мкг/дм³.

Раствор настройки с массовыми концентрациями лития, магния, кобальта, иттрия, церия, таллия 1 мкг/дм³ применяют без дополнительных процедур подготовки. При использовании настроечного раствора для масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) с более высоким содержанием элементов (например, 10 мкг/дм³) проводят соответствующее разбавление его 1%-ым раствором азотной кислоты. Для этого в мерную колбу вместимостью 100 см вносят дозатором или пипеткой 10 см³ настроечного раствора с массовой концентрацией 10 мкг/дм и доводят раствор до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.

5 Приготовление градуировочных растворов

Растворы №1, №2, №3, раствор внутреннего стандарта и раствор 1% азотной кислоты в объемах, приведенных в таблице 2, дозатором вносят в пробирки для автоматического пробоотборника вместимостью 6 см³. Градуировочные растворы применяют свежеприготовленными.

Градуировочный график представляет собой зависимость интенсивности сигнала детектора от концентрации определяемых элементов. Его устанавливают ежедневно на приготовленных градуировочных растворах. Рабочую серию, состоящую из 4-5 растворов, готовят непосредственно перед использованием путем разведения рабочих растворов определяемых элементов и раствора, содержащего элемент сравнения индий (внутренний стандарт) 1% раствором азотной кислоты.

Определение градуировочной зависимости, обработка и хранение результатов градуировки выполняются программным обеспечением спектрометра.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом:

Проводят отбор проб воздуха рабочей зоны, аспирируя воздух объемом 0,1-1,5 м³ в течение 5-15 мин. через фильтры марки АФА (предпочтительно фильтры аналитические аэрозольные марки АФА: АФА-ХП, АФА-ХА, АФА-ВП). Для определения среднесуточных концентраций отбирают 3-4 разовых пробы через равные промежутки времени в течение суток. При этом фиксируют температуру воздуха и атмосферное давление на момент отбора пробы.

Далее проводят подготовку фильтров способом кислотного растворения/экстракции в пробирочном нагревателе. Для этого фильтр сворачивают и помещают в пробирку для пробирочного нагревателя. Добавляют к нему 4,0 см³ концентрированной азотной кислоты. Смесь выдерживают в течение 2,5-3,0 часа при температуре +95°С, а затем охлаждают до комнатной температуры. Доводят объем пробы деионизованной водой до 10 см и содержимое перемешивают.

Затем 0,5 см³ подготовленной пробы вносят в пробирку автоматического пробоотборника масс-спектрометра и разбавляют ее 4,45 см³ деионизованной воды.

Добавляют в полученную смесь 0,05 см³ раствора внутреннего стандарта индия в деионизованной воде с массовой концентрацией 1000 мкг/дм³.

В полученной пробе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определяют концентрацию в воздухе редкоземельных металлов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, с использованием градуировочного графика и с учетом приведения объема воздуха, отобранного для анализа, к нормальным условиям. При этом скорость подачи гелия в масс-спектрометре при определении составляет 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин.

Ниже приводим обоснование режимов, которые заявлены в предлагаемом способе:

- при температуре выдержки смеси фильтра с концентрированной азотной кислотой в пробирочном нагревателе менее +95°С возможны потери РЗЭ, ввиду недостаточности степени извлечения аналита (вскрытие пробы) или возникнет необходимость значительного увеличения времени нагрева для извлечения аналита; а при температуре выше 95°С возможно термическое повреждение пробирок, закипание азотной кислоты, ее разбрызгиванию, что снизит точность измерения;

- при времени выдержки в пробирочном нагревателе при этой температуре менее 2,5 часов не будет обеспечен полный переход РЗЭ в раствор, а выдержка более 3 часов не рациональна из-за увеличения времени анализа и возможного значительного упаривания пробы, приводящего к излишнему загрязнению воздуха;

- выбор количества концентрированной азотной кислоты 4 см³, добавляемой к фильтру, обусловлен тем, что данный объем достаточен для покрытия одного аэрозольного фильтра АФА, для извлечения аналита из пробы с учетом максимальной допустимой пылеемкости фильтров АФА. Добавление большего объема кислоты приведет разбавлению аналита (возможное получение значений ниже предела определения метода) и к нерациональному расходованию реактива;

- разбавление 0,5 см³ пробы именно 4,45 см³ деионизованной водой и добавлении 0,05 см³ внутреннего стандарта индия (т.е. в массовом соотношении 1:10 соответственно) обусловлено тем, что при данном разбавлении получаем раствор с низкой концентрацией азотной кислоты (около 7%), как раз приемлемый для введения в масс-спектрометр, и при данном разбавлении чувствительность метода позволяет провести измерение пробы;

- при реализации предлагаемого способа скорость подачи гелия в масс-спектрометре должна составлять 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин., т.к. при этих режимах обеспечивается низкий уровень оксидных ионов (<1%), снижение матричных и спектральных наложений при анализе РЗЭ.

При сравнении различных способов пробоподготовки фильтров с нанесением на них известной концентрации редкоземельных элементов получены результаты, приведенные в таблице 3.

Данные, приведенные в таблице 3, показывают, что использование в предлагаемом способе при подготовке проб термоблока, т.е. пробирочного нагревателя, возможно для определения всех, перечисленных в заявляемом способе редкоземельных элементов, т.к. полученные результаты соответствуют погрешности, установленной предлагаемым способом.

Для доказательства точности определения РЗЭ предлагаемым способом и доказательств высокой степени извлечения аналита из отобранной пробы проведен эксперимент с определением РЗЭ в частицах пыли (ГСО 9237-2008. Стандартный образец состава золы угля КАТЭКА), нанесенных на фильтры. ГСО изготовлен из золы уноса от сжигания бурого угля Б-2 и представляет собой порошковый материал с размерами частиц не более 0,08 мм. Для эксперимента на фильтры была нанесена навеска данного ГСО массой 0,025 г и 0,05 г., что соответствует пылеемкости фильтров марки АФА (МУК 4.1.2468). Результаты определения содержания РЗЭ, в соответствии с разработанным способом, представлены в таблице 4.

Аналитическая степень извлечения аналита при подготовке проб должна составлять 90±10% в соответствии с ГОСТ Р ИСО 30011-2017. Данные таблицы 4 показывают, что степень извлечения РЗЭ при подготовке проб предлагаемым способом в термоблоке (пробирочном нагревателе) составляет от 81 до 100%, что соответствует требованиям ГОСТ. Для всех 15-ти РЗЭ найденные значения концентраций соответствуют аттестованным с погрешностью определения, не превышающей погрешность предлагаемой методики.

Содержание измеряемых химических элементов в фильтрах должно быть минимальным, т.к. оно может внести существенный вклад в холостую пробу, от результата анализа которой зависит нижний предел обнаружения массовых концентраций элементов в воздухе рабочей зоны. Рассчитанные пределы обнаружения для различных фильтров приведены в таблице 5.

Данные, приведенные в таблице 5, показывают, что во всех марках фильтров АФА низкое содержание РЗЭ, позволяющее выйти при реализации методики на низкие значения предела обнаружения и данное содержание РЗЭ в холостой пробе не помешает определению низких концентраций в анализируемой пробе.

Одновременно с подготовкой экспонированных фильтров готовят холостую пробу и контрольную (проверочную) пробу. Холостой пробой служат неэкспонированные фильтры, контрольной пробой служат неэкспонированные фильтры с добавкой известного количества определяемого элемента. Холостые и контрольные пробы проводят через весь ход анализа.

Результат определения элемента представляют как среднее параллельных (не менее двух) измерений анализируемого раствора пробы мкг/дм³.

Массовую концентрацию анализируемого химического элемента в воздухе рабочей зоны (мг/м³) вычисляют по формуле:

где

С - массовая концентрация химического элемента в воздухе рабочей зоны, мг/м³;

- среднее значение массовой концентрации химического элемента в растворе пробы, мкг/дм³;

- среднее значение массовой концентрации химического элемента в растворе холостой пробы, мкг/дм³;

V₁ - первоначальный объем минерализованной пробы, дм³, V₁=0,01 дм³ (после обработки в пробирочном нагревателе);

К - коэффициент разбавления (разбавление перед измерением на масс-спектрометре);

V₀ - объем пробы воздуха, отобранный на анализируемые фильтры, приведенный к стандартным условиям (давление 760 мм рт. ст., температура 20°С), дм³.

V₀ вычисляют по формуле:

где

V - объем протянутого воздуха при температуре t в месте отбора пробы, дм³;

Р - атмосферное давление при отборе пробы, мм. рт. ст.;

t - температура воздуха в момент отбора пробы, °С.

За окончательный результат принимают результат измерения единичной отобранной пробы воздуха.

Экспериментальные данные на примере измерений самария предлагаемым способом, представлены в таблице 6 (по этим результатам измерений рассчитывают показатели повторяемости и внутрилабораторной прецизионности (внутрилабораторной воспроизводимости) аналитической стадии методики. Одновременно по результатам определений (X_n), приведенным в данных таблицы 6, можно судить о чувствительности метода (аналитическая стадия от 0,1 мкг/дм³).

Данные, приведенные в таблице 6, показывают что, результаты, полученные предлагаемым методом имеют хорошую повторяемость (результаты отличаются друг от друга на 8%), результаты воспроизводимы (отличаются друг от друга в условиях внутрилабораторной прецизионности на 9,5%), а также видно, что проведен анализ проб с низким содержанием аналита и соответствует нижней границе допустимого диапазона измерений, указанных в предлагаемой методике.

Для расчета метрологических характеристик предлагаемого способа использовали метод «введено - найдено». Проводили анализ проб с добавлением в них определенного количества анализируемого компонента (добавка составляет 50-350% от концентрации в рабочей пробе), в данном случае самария, для выяснения правильности и точности анализа (относительной погрешности). Полученные результаты измерений самария в подготовленной пробе с добавками самария приведены в таблице 7. В данном примере величина добавки самария составляет С=0,1 мкг/дм³.

Данные, приведенные в таблице 7, показывают, что значение найденной добавки соответствует введенному количеству и при этом систематическая ошибка (показатель правильности) метода составляет 12%, а погрешность метода (показатель точности аналитической стадии) не превышает 22%.

В ходе лабораторных испытаний предлагаемого способа были установлены следующие метрологические характеристики: диапазон измерений каждого из 15-ти редкоземельных элементов в растворе аналитической пробы, в воздухе рабочей зоны, значения показателей точности, правильности, повторяемости, внутрилабораторной прецизионности. В таблице 8 представлены диапазоны измерений в растворе пробы (аналитическая стадия), в атмосферном воздухе, показатель точности методики с учетом стадии отбора проб, ПДК и ОБУВ для РЗЭ.

Приведенные в таблице 8 данные показывают, что предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определять в воздухе рабочей зоны 15-ть РЗЭ в диапазоне концентраций 0,000007-100 мг/м³ (в зависимости от элемента). Чувствительность метода позволяет обнаружить низкие концентрации для получения достоверных результатов сверхмалых воздействий химических элементов, используемых в промышленности, и высокие концентрации, позволяющие выявить превышение нормативных показателей содержания РЗЭ в воздухе рабочей зоны.

В таблице 9 приведены условия выполнения анализа на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой марки Agilent 7500_сх в реакционном режиме (Reaction mode).

Таким образом, предлагаемый способ определения концентрации 15-ти РЗЭ в воздухе рабочей зоны характеризуется следующими показателями, превышающими все известные методы:

- позволяет определять указанные РЗЭ в широком диапазоне объема пробы воздуха от 0,1 до 1,5 м³ с одинаковой точностью и достоверностью;

- характеризуется возможностью определения 15-ти РЗЭ из одной пробы в диапазоне концентраций 0,000007-100 мг/м³ (в зависимости от элемента) при показателе точности от 21 до 23%. При этом достоверность составляет не менее р=0,95;

- предложенный метод прост в выполнении по сравнению с известными методами, минимальные трудозатраты.

Примечание: ПДК - предельно допустимая концентрация;

ОБУВ - ориентировочные безопасные уровни воздействия

Примечание: нпо - ниже предела обнаружения метода.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при осуществлении производственного контроля качества воздуха рабочей зоны. Способ определения концентрации редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, включает отбор пробы воздуха рабочей зоны путем протягивания исследуемого воздуха объемом 0,1-1,5 м³ через аналитический аэрозольный фильтр в течение 5-15 мин, фиксацию температуры воздуха и атмосферного давления на момент отбора пробы, после отбора пробы воздуха фильтр подвергают разложению в пробирочном нагревателе, для этого фильтр помещают в пробирку для пробирочного нагревателя, добавляют к нему 4,0 см³ концентрированной азотной кислоты, смесь выдерживают в течение 2,5-3,0 часа при температуре +95°С, охлаждают до комнатной температуры, доводят объем пробы деионизованной водой до 10 см³, содержимое перемешивают, затем 0,5 см³ подготовленной пробы вносят в пробирку автоматического пробоотборника масс-спектрометра, разбавляют ее 4,45 см³ деионизованной воды, добавляют в полученную смесь 0,05 см³ раствора внутреннего стандарта индия в деионизованной воде с массовой концентрацией 1000 мкг/дм³ и в полученной пробе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определяют концентрацию редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, с использованием градуировочного графика и с учетом приведения объема воздуха, отобранного для анализа, к нормальным условиям, при этом скорость подачи гелия в масс-спектрометре составляет 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин. Техническим результатом является обеспечение высокой чувствительности, точности и экспрессности определения редкоземельных элементов (РЗЭ) в воздухе рабочей зоны. 1 з.п. ф-лы, 9 табл.

1. Способ определения концентрации редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, характеризующийся тем, что производят отбор пробы воздуха рабочей зоны путем протягивания исследуемого воздуха объемом 0,1-1,5 м³ через аналитический аэрозольный фильтр в течение 5-15 мин, фиксируют температуру воздуха и атмосферное давление на момент отбора пробы, после отбора пробы воздуха фильтр подвергают разложению в пробирочном нагревателе, для этого фильтр помещают в пробирку для пробирочного нагревателя, добавляют к нему 4,0 см³ концентрированной азотной кислоты, смесь выдерживают в течение 2,5-3,0 часа при температуре +95°С, охлаждают до комнатной температуры, доводят объем пробы деионизованной водой до 10 см³, содержимое перемешивают, затем 0,5 см³ подготовленной пробы вносят в пробирку автоматического пробоотборника масс-спектрометра, разбавляют ее 4,45 см³ деионизованной воды, добавляют в полученную смесь 0,05 см³ раствора внутреннего стандарта индия в деионизованной воде с массовой концентрацией 1000 мкг/дм³ и в полученной пробе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определяют концентрацию редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, с использованием градуировочного графика и с учетом приведения объема воздуха, отобранного для анализа, к нормальным условиям, при этом скорость подачи гелия в масс-спектрометре составляет 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве аналитического аэрозольного фильтра используют фильтры марки АФА.