🌿 Mangan i jego związki w powietrzu na stanowiskach pracy — płomieniowa AAS

Środowisko PN-Z-04472

Przegląd

Mangan jest wykorzystywany w metalurgii do produkcji stopów żelaznych i nieżelaznych oraz stali; ditlenek manganu — w ogniwach galwanicznych, jako utleniacz i dodatek do farb; inne związki — w nawozach, paszach, konserwantach drewna, przemyśle farmaceutycznym, szklarskim i ceramicznym. Narażenie zawodowe wiąże się z wydobyciem i przeróbką rud, produkcją i odlewaniem stopów oraz spawaniem elektrodami zawierającymi mangan. Przewlekłe narażenie uszkadza układ nerwowy, oddechowy i płciowy; zatrucie manganem przypomina klinicznie chorobę Parkinsona i jest nieodwracalne. Wartości NDS: 0,2 mg/m³ dla frakcji wdychalnej i 0,05 mg/m³ dla frakcji respirabilnej — ocenę narażenia prowadzi się oddzielnie dla obu frakcji.

Metoda płomieniowej absorpcyjnej spektrometrii atomowej opracowana w CIOP-PIB stanowi nowelizację normy PN-79/Z-04125.02 i została ujęta w normie PN-Z-04472:2015-10; oznaczalność wynosi 0,02 mg/m³ dla frakcji wdychalnej i 0,005 mg/m³ dla frakcji respirabilnej (objętość powietrza 600–720 l, końcowa objętość próbki 10 ml). Procedura CIOP-PIB z 2021 r. oznacza mangan razem z niklem i żelazem w jednym toku analitycznym; jej zakres pomiarowy manganu 0,30–8,0 µg/ml odpowiada 0,017–0,44 mg/m³ we frakcji wdychalnej (rozcieńczenie 4) i 0,0042–0,11 mg/m³ we frakcji respirabilnej (bez rozcieńczenia), czyli 0,085–2,2 NDS.

Zasada metody

Znaną objętość powietrza (do 720 l) przepuszcza się przez filtry membranowe z estrów celulozy (0,85 µm): dla frakcji wdychalnej filtr w oprawce ze strumieniem nie większym niż 2 l/min, dla frakcji respirabilnej równolegle filtr w górnej części mikrocyklonu ze strumieniem właściwym dla separacji tej frakcji. Każdy filtr mineralizuje się w zlewce 50 ml 2 ml stężonego HNO₃ na płycie grzejnej (ok. 140 °C) do rozpuszczenia filtra i odparowania prawie do sucha (kilkakrotnie), dodaje 2 ml 10-procentowego HNO₃, po 30 min przenosi do kolby 10 ml i uzupełnia HNO₃ 0,1 mol/l. Roztwór frakcji wdychalnej rozcieńcza się (2,5 ml + 1,5 ml HNO₃ 10 % + 0,5 ml chlorku lantanu do 10 ml, k = 4); roztwór frakcji respirabilnej przygotowuje się bez rozcieńczenia z dodatkiem 0,5 ml chlorku lantanu. Mangan oznacza się przy 279,5 nm w płomieniu acetylen–powietrze utleniającym, z krzywą wzorcową 0,30–6,00 µg/ml i ślepą próbą z czystego filtra; stężenie X = (c − c0)·V1·k/V [mg/m³], osobno dla każdej frakcji.

Zastosowania

• Ocena narażenia spawaczy i pracowników hutnictwa, odlewni, produkcji stopów i przeróbki rud manganu
• Zakłady stosujące związki manganu: produkcja ogniw, farb, nawozów, szkła, ceramiki, konserwantów drewna
• Pomiary okresowe wg rozporządzenia Ministra Zdrowia — porównanie z NDS 0,2 mg/m³ (frakcja wdychalna) i 0,05 mg/m³ (frakcja respirabilna)
• Dozymetria indywidualna z równoległym poborem dwóch frakcji aerozolu
• Oznaczanie Mn łącznie z Ni i Fe z jednej serii próbek (procedura CIOP-PIB 2021)

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-Z-04472:2015-10 + Ap1:2015-12

Tytuł (PL)

Ochrona czystości powietrza — Oznaczanie manganu i jego związków na stanowiskach pracy metodą płomieniowej absorpcyjnej spektrometrii atomowej

Title (EN)

Air purity protection — Determination of manganese and its compounds at workplaces by flame atomic absorption spectrometry

Procedura krok po kroku

1. Pobieranie próbek

   Według zasad PN-Z-04008-7 pobierz równolegle dwie próbki w strefie oddychania: frakcję wdychalną przez filtr w oprawce (do 720 l, strumień ≤ 2 l/min) i frakcję respirabilną przez filtr w górnej części mikrocyklonu (do 720 l, strumień właściwy dla mikrocyklonu).

2. Mineralizacja

   Każdy filtr umieść w zlewce 50 ml, dodaj 2 ml stężonego HNO₃ i ogrzewaj na płycie grzejnej (ok. 140 °C) do rozpuszczenia filtra i odparowania prawie do sucha; powtarzaj do całkowitego rozpuszczenia próbki. Dodaj 2 ml HNO₃ 10 %, odczekaj ok. 30 min, przenieś ilościowo 5–6 porcjami HNO₃ 0,1 mol/l do kolby 10 ml i uzupełnij do kreski. Równolegle zmineralizuj czyste filtry (ślepe próby nr 1 i nr 2).

3. Roztwory do badania

   Frakcja wdychalna (nr 1): do kolby 10 ml przenieś 2,5 ml roztworu po mineralizacji, dodaj 1,5 ml HNO₃ 10 % i 0,5 ml chlorku lantanu, uzupełnij HNO₃ 0,1 mol/l (k = 4). Frakcja respirabilna (nr 2): do kolby 10 ml z pozostałością po mineralizacji dodaj 0,5 ml chlorku lantanu i uzupełnij HNO₃ 0,1 mol/l (bez rozcieńczenia).

4. Krzywa wzorcowa

   W dniu analizy przygotuj sześć roztworów roboczych 0,30–6,00 µg/ml Mn (po 0,5 ml chlorku lantanu i 2 ml HNO₃ 10 % na 10 ml) oraz próbkę zerową. Zmierz trzykrotnie absorbancję przy 279,5 nm w płomieniu acetylen–powietrze utleniającym, zerując HNO₃ 0,1 mol/l; dopuszczalne automatyczne wzorcowanie aparatu.

5. Pomiar

   Zmierz absorbancję roztworów nr 1 i nr 2 oraz ślepych prób w warunkach jak przy wzorcowaniu i odczytaj stężenia z krzywej. Przy przekroczeniu zakresu powtórz oznaczanie z mniejszą objętością roztworu, uwzględniając krotność rozcieńczenia.

6. Obliczenie i ocena

   Dla każdej frakcji oblicz X = (c − c0)·V1·k/V [mg/m³] (V1 = 10 ml; k = 4 dla frakcji wdychalnej, 1 dla respirabilnej; V — objętość powietrza w l). Porównaj osobno z NDS 0,2 mg/m³ (wdychalna) i 0,05 mg/m³ (respirabilna).

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Czynności ze stężonym kwasem azotowym — w odzieży ochronnej i pod sprawnym wyciągiem; mineralizacja na gorąco wydziela tlenki azotu
• Acetylen i palnik AAS obsługuj według instrukcji producenta; kontroluj szczelność instalacji gazowej
• Pozostałości roztworów odczynników i wzorców gromadź w pojemnikach i przekazuj do unieszkodliwienia uprawnionym instytucjom

Najczęstsze pytania