СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ НИКОТИНА И ПРИОРИТЕТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В ВОЗДУХЕ ЗАМКНУТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ Российский патент 2022 года по МПК G01N1/22 

Область техники

Изобретение относится к исследованиям или анализу материалов путем определения их химических или физических свойств, а более конкретно - к способам взятия проб в газообразном состоянии и может быть использовано для отбора проб воздуха замкнутых помещений с целью последующего определения концентраций загрязняющих веществ, включая никотин.

Уровень техники

Известен способ отбора проб и определения наличия летучих веществ в емкостях [1], включающий нагнетание сжатого воздуха в емкости для вытеснения части их содержимого, извлечение с помощью откачивающего насоса пробы - вытесненного содержимого емкости, для определения наличия или отсутствия в ней остатков загрязнений. Анализ выполняется в несколько этапов: хранение указанной емкости, отверстие которой выполнено с возможностью закрывания крышкой, с удаленной крышкой в течение достаточного периода времени, чтобы позволить летучим веществам остатков испариться и выйти из указанной емкости, извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ, остающихся в емкости после истечения указанного достаточного периода времени и анализ пробы, извлеченной с помощью откачивающего насоса, для определения наличия или отсутствия в ней некоторых загрязнений. Этап анализа может включать в себя: перемешивание пробы с химическим реагентом, чтобы вызвать между ними химическое взаимодействие для генерирования хемилюминисценции реагентов, и анализ радиации, излучаемой хемилюминисценцией пробы и реагента, для определения наличия или отсутствия указанных летучих веществ некоторых загрязнений без взаимного влияния от хемилюминисценции летучих веществ напитка.

Недостатком указанного способа является ограничение на его применение - он проводится только в емкостях, которые были прежде наполнены напитком и имеют отверстие.

Известен также способ определения содержания никотина в конденсате дыма сигарет - отбор образца воздуха на фильтр с последующей спиртовой экстракцией никотина из фильтра и газохроматографическим определением концентрации никотина в полученном экстракте [2]. Недостатком указанного способа является его технологическая сложность, недостаточная чувствительность, поскольку он предназначен для определения содержания высоких концентраций никотина.

Известен способ определения содержания никотина в воздухе рабочей зоны [3], включающий аспирацию воздуха через фильтр, последующую экстракцию никотина из фильтра 0,1 н раствором серной кислоты, хроматографирование полученного экстракта на жидкостном хроматографе с ультрафиолетовым детектором при длине волны 260 нм с подвижной фазой, состоящей из смеси ацетонитрила и 0,1 н водного раствора серной кислоты, взятых в объемном соотношении 1:9, и расчет содержания никотина.

Недостатком способа является невысокая точность при малой концентрации.

Известен взятый за прототип, способ отбора проб воздуха для определения содержания летучих органических соединений (далее - ЛОС) в воздухе замкнутых помещений, включающий отбор проб в воздухе замкнутых помещениях [4].

Недостатком является невозможность использования способа при тестировании никотинсодержащих изделий.

Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей известного способа - применение в реальных условиях отбора проб воздуха в воздушной среде с участием человека при изучении никотинсодержащей продукции.

Раскрытие сущности технического решения

Техническим результатом вышеприведенной задачи является разработка способа отбора проб для определения концентраций никотина и приоритетных показателей в воздухе замкнутых помещений и его исследованием. Указанный результат достигается тем, что определение содержания никотина в воздухе производится путем отбора пробы воздуха на фильтр с последующей экстракцией никотина из фильтра и отличающийся тем, что перед отбором проб производят подготовку помещения и отбор участников испытаний, при этом для создания гомогенной воздушной среды в помещении, площадью 15-20 м² с высотой потолков 2,5-2,8 м, содержащем окно и тамбур с дополнительной дверью, устанавливают два потолочных и один оконный вентиляторы. Указанное техническое решение обеспечивает создание гомогенной воздушной среды помещения.

Возможен вариант технического решения, где подготовка помещения включает в себя отделку инертными материалами. Указанное техническое решение обеспечивает отсутствие влияния отделочных материалов на воздух помещения.

Возможен вариант технического решения, где эксперимент длится 4,5 часа, в течение которых каждый из участников испытаний должен находиться в сидячем положении на стульях за столом. Указанное техническое решение обеспечивает достоверную степень обнаружения никотина и приоритетных загрязняющих веществ в воздухе.

Возможен вариант технического решения, где эксперимент проводится с участием трех участников испытаний в возрасте от 21 года до 45 лет, без медицинских противопоказаний и одного оператора, осуществляющего отбор проб. Указанное техническое решение обеспечивает проведение эксперимента с участием человека в реальных условиях.

Возможен вариант технического решения, где во время эксперимента каждый участник испытаний дважды употребляет тестируемый продукт:

- первый участник через 5 и 50 минут после начала эксперимента;

- второй участник через 20 и 65 минут после начала эксперимента;

- третий участник через 35 и 75 минут после начала эксперимента, при этом в ходе каждого эксперимента выполняется отбор проб воздуха четырехкратно - фоновый до размещения испытуемых, через 1,5 часа, 3 часа, 4,5 часа и осуществляется в центре помещения, на высоте от 1 до 1,5 м от пола на расстоянии 0,7-1,0 м от испытуемых, во время отбора проб фиксируют показатели микроклимата. Указанное техническое решение обеспечивает равномерное загрязнение воздуха помещения продуктами употребления никотинсодержащей продукции и получение надежных экспериментальных данных.

Возможен вариант технического решения, где эксперимент проводится с выключенной системой вентиляции, герметизированными источниками воздухообмена в помещении (окнами, дверями, вытяжными вентиляторами, технологическими люками и пр.). Указанное техническое решение обеспечивает повышение степени обнаружения химических веществ при употреблении продукции, что в свою очередь делает возможным выполнить универсальный расчет влияния различных способов потребления табака или никотина на содержание никотина и загрязняющих веществ в воздухе помещений любого объема и назначения.

Осуществление технического решения

Указанный результат осуществляется в следующем порядке:

- для эксперимента отбирается группа испытуемых в возрасте от 21 до 45 лет, без медицинских противопоказаний в количестве трех человек, которые будут употреблять никотинсодержащую продукцию;

- отбирают контрольную группу некурящих в количестве участников испытуемой группы;

- производят подготовку помещение площадью 15-20 м² с высотой потолков 2,5-2,8 м, с окном и тамбуром с дополнительной дверью. В указанном помещении для смешивания и создания гомогенной воздушной среды устанавливают 2 потолочных вентилятора для возможности получения надежных экспериментальных данных. В оконный проем встраивают вентилятор для удаления воздуха, помещение оборудуют системой видеонаблюдения, лабораторной мебелью (столы, стулья). Отделка помещения должна быть выполнена инертными материалами. Перед началом эксперимента, а также между всеми сеансами эксперимента, которые должны проводится в отдельные дни, помещение проветривается с использованием вытяжного вентилятора, выполняется влажная уборка стен, пола, потолка, мебели с использованием раствора вода: этанол в соотношении 8:2, без использования других моющих средств;

- экспериментально установленная длительность проведения эксперимента составляет 4,5 часа, при проведении испытуемые должны сидеть за столами;

- влажная уборка и проветривание помещения проводится перед и после окончания каждого эксперимента;

- коэффициент заполнения помещения: 3 участника эксперимента и 1 сотрудник лаборатории, осуществляющий отбор проб.

При проведении эксперимента система вентиляции должна быть выключена, окно и дверь закрыты, для максимально возможного накопления веществ, выделяемых при потреблении продукции. Все возможные источники воздухообмена в помещении (окна, двери, вытяжной вентилятор, технологические люки и пр.) должны быть герметизированы на время проведения эксперимента. Во время проведения эксперимента предполагается постоянное пребывание испытуемых и сотрудника лаборатории в помещении с минимально возможными передвижениями, выход из помещения предусмотрен только в экстренной ситуации;

- каждый испытуемый во время эксперимента употребляет по 2 экземпляра тестируемого продукта в час по схеме (всего по 6 экземпляров тестируемого продукта) после начала эксперимента:

1 испытуемый: Т=5 мин, Т=50 мин

2 испытуемый: Т=20 мин, Т=65 мин

3 испытуемый: Т=35 мин, Т=75 мин

- в ходе каждого эксперимента выполняется отбор проб воздуха четырехкратно: фоновый до размещения испытуемых, через 1,5 часа, 3 часа, 4,5 часа нахождения испытуемой группы. Проведение отбора проб воздуха неизвестного состава в конце каждого эксперимента (в каждой группе) - через 4,5 часа. Отбор проб должен проводится начиная за 1,5 часа до начала эксперимента (для определения фоновых концентраций) и в течение всего эксперимента с целью определения концентраций никотина и приоритетных показателей: ацетальдегида, акролеина, кротонового альдегида, формальдегида, акрилонитрила, бензола, 1,3-бутадиена, изопрена, толуола, моноксида углерода (СО), диоксида углерода (СО₂), оксидов азота (NO, NOx) и взвешенных веществ (РМ_2,5 и РМ₁₀). Отбор проб воздуха осуществляют в центре помещения, на высоте от 1 до 1,5 м от пола (в «зоне дыхания») на расстоянии 0,7-1,0 м от испытуемых;

- во время отбора проб фиксируют показатели микроклимата (влажность, температуру, скорость движения воздуха).

Данный вид отбора проб воздуха можно использовать с целью определения никотина и следующих приоритетных показателей: ацетальдегида, акролеина, кротонового альдегида, формальдегида, акрилонитрила, бензола, 1,3-бутадиена, изопрена, толуола, моноксида углерода (СО); диоксида углерода (СО₂); оксидов азота (NO, NOx), взвешенных веществ (РМ_2,5 и РМ₁₀). С целью проведения скрининговых исследований, в рамках исследования проб воздуха «неизвестного состава», в отобранных пробах могут быть определены неорганических элементы, в том числе тяжелые металлы и ряд неметаллов, летучие органические соединения (ЛОС, ВЛОС, СЛОС), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ, включая бенз[а]пирен и дибензо (a, h) антрацен).

Заявляемое технического решения было реализовано в эксперименте.

Для проведения эксперимента было использовано специально оборудованное помещение в здании ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья» по адресу: Санкт-Петербург, ул. 2-я Советская, дом 4. Для эксперимента было использовано помещение площадью 15,9 м² с высотой потолка 2,55 м, объемом 40,55 м³; расположенное на цокольном этаже здания с окном во внутренний двор, оборудованое тамбуром с дополнительной дверью.

В испытаниях использовалось 3 вида продукции: сигареты, электронная система доставки никотина, электрическая система нагревания табака. В каждом эксперименте по изучению никотинсодержащей продукции была задействована группа исследуемых из 3 человек. Длительность эксперимента - 4,5 часа. Каждое испытание по способу потребления табака или никотина (курение сигарет, потребление ЭСДН или ЭСНТ) проводилось по понедельникам и четвергам с 9³⁰ до 14⁰⁰. Проведение испытаний было проведено троекратно при различных способах потребления табака или никотина и контрольной группы некурящих (всего 12 испытаний), что в совокупности составило 6 недель. При проведении эксперимента в контрольных группах добровольцы сидели за столами в течение 4,5 часов. Влажная уборка и проветривание помещения проводились перед и после окончания каждого эксперимента.

Оснащение помещения: для смешивания и создания однородности воздушной среды в помещении установлено 2 потолочных вентилятора для возможности получения надежных экспериментальных данных. В оконный проем встроен вентилятор для удаления воздуха между сеансами; помещение оборудовано системой видеонаблюдения и снабжено лабораторной мебелью (столы, стулья). Отделка помещения: пол выложен кафельной плиткой, стены оклеены обоями, стены и потолок окрашены водоэмульсионной краской.

Подготовка помещения перед началом эксперимента, а также между всеми сеансами эксперимента: помещение проветривалось с использованием вытяжного вентилятора, выполнялась влажная уборка стен, пола, потолка, мебели с использованием раствора вода-этанол в соотношении 8:2, без использования других моющих средств.

В ходе эксперимента в помещении находились 3 участника эксперимента и 1 сотрудник лаборатории, осуществлявший отбор проб, а также контроль за измерительным оборудованием и потреблением продукции участниками эксперимента.

При проведении исследований система вентиляции была выключена, окно и дверь закрыты с целью максимально возможного накопления анализируемых веществ, выделяемых при потреблении продукции. Все возможные источники воздухообмена в помещении (окна, двери, вытяжной вентилятор, технологические люки и пр.) были герметизированы на время проведения эксперимента. Во время проведения эксперимента пребывание участников эксперимента и сотрудника лаборатории в помещении было постоянным с минимально возможными передвижениями, что было необходимым для получения более точных результатов исследования.

Каждый испытуемый потреблял продукцию 1 раз в 45 минут по схеме:

1 испытуемый: Т=5 мин, Т=50 мин

2 испытуемый: Т=20 мин, Т=65 мин

3 испытуемый: Т=35 мин, Т=75 мин

Начало эксперимента в 9:30, начало потребления тестируемого продукта первым испытуемым в 9:35 и далее по вышеизложенной схеме каждые 15 минут.

В ходе каждого исследования выполняли отбор проб воздуха четырехкратно: фоновый до размещения участников, через 1,5 часа, 3 часа и 4,5 часа нахождения испытуемой группы. Отбор проб проводился начиная за 1,5 часа до начала эксперимента, т.е. с 8:00 часов, для определения фоновых концентраций и в течение всего эксперимента с целью определения концентраций никотина и приоритетных показателей. Проведение отбора проб воздуха «неизвестного состава» проводился только в конце каждого эксперимента в каждой группе - через 4,5 часа. Сотрудник лаборатории, осуществляющий отбор проб и контроль за измерительным оборудованием постоянно находился в помещении на протяжении всего эксперимента. Отбор проб осуществлялся сотрудником лаборатории в центре помещения, на высоте от 1 до 1,5 м от пола (в «зоне дыхания») на расстоянии 0,7-1,0 м от испытуемых.

Заявленное техническое решение обеспечивает расширение функциональных возможностей, за счет реализации привлечения испытуемых, специально оборудованного помещения, времени проведения эксперимента, количества и кратности потребления никотинсодержащей продукции, периодичности отбора проб воздуха в реальных условиях отбора проб воздуха в воздушной среде с участием человека при изучении никотинсодержащей продукции.

Источники информации

1. Патент РФ № 2125721 Способ отбора проб и определения наличия летучих веществ загрязнений в емкости (варианты).

2. ГОСТ 30570-98 (ИСО 10315-91). Сигареты. Определение содержания никотина в конденсате дыма. Метод газовой хроматографии.

3. Патент № BY 8768 Способ определения содержания никотина в воздухе рабочей зоны.

4. ГОСТ Ρ ИСО 16000-5-2009 Воздух замкнутых помещений. Часть 5. Отбор проб летучих органических соединений (ЛОС).

Изобретение относится к способам взятия проб в газообразном состоянии. Раскрыт способ отбора проб для определения концентраций загрязняющих веществ от употребления никотинсодержащей продукции, включая никотин в воздухе замкнутых помещений, заключающийся в отборе проб; перед отбором проб производят подготовку помещения и отбор участников испытаний, при этом в помещении площадью 15-20 м² с высотой потолков 2,5-2,8 м, содержащем окно и тамбур с дополнительной дверью, устанавливают два потолочных и один оконный вентилятор. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей известного способа – применение в реальных условиях отбора проб воздуха в воздушной среде с участием человека при изучении никотинсодержащей продукции. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ отбора проб для определения концентраций загрязняющих веществ от употребления никотинсодержащей продукции, включая никотин в воздухе замкнутых помещений, заключающийся в отборе проб, отличающийся тем, что перед отбором проб производят подготовку помещения и отбор участников испытаний, при этом в помещении площадью 15-20 м² с высотой потолков 2,5-2,8 м, содержащем окно и тамбур с дополнительной дверью, устанавливают два потолочных и один оконный вентилятор.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подготовка помещения включает в себя отделку инертными материалами.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эксперимент длится 4,5 часа, в течение которых каждый из участников испытаний должен находиться в сидячем положении на стульях за столом.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эксперимент проводится с участием трех участников испытаний в возрасте от 21 года до 45 лет, без медицинских противопоказаний и одного оператора, осуществляющего отбор проб.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время эксперимента каждый участник эксперимента дважды употребляет тестируемый продукт:

- первый участник через 5 и 50 минут после начала эксперимента;

- второй участник через 20 и 65 минут после начала эксперимента;

- третий участник через 35 и 75 минут после начала эксперимента,

при этом в ходе каждого исследования выполняется отбор проб воздуха четырехкратно - фоновый до размещения испытуемых, через 1,5 часа, 3 часа, 4,5 часа нахождения испытуемой группы и осуществляется в центре помещения, на высоте от 1 до 1,5 м от пола на расстоянии 0,7-1,0 м от испытуемых, во время отбора проб фиксируют показатели микроклимата.