МУК 4.1.2104-06. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Определение массовой концентрации меди, магния, кадмия в пробах мочи методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Методические указания

(утв. Роспотребнадзором 09.08.2006)

9 августа 2006 года

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕДИ, МАГНИЯ, КАДМИЯ В ПРОБАХ МОЧИ МЕТОДОМ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1. Область применения

Методические указания по определению концентраций химических веществ в биологических средах предназначены для использования Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, лечебными и научными учреждениями, работающими в области профпатологии и экологии человека, научно-исследовательскими институтами, занимающимися вопросами гигиены окружающей среды.

Методические указания разработаны с целью обеспечения контроля за содержанием металлов в биологических средах у населения, проживающего в районах с повышенным уровнем загрязнения окружающей среды.

Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563-96 «ГСОЕИ. Методики выполнения измерений», ГОСТ Р 1.5-92 «ГСС. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов». Методика анализа обеспечивает определение меди в диапазоне концентраций 0,010 — 0,100 мкг/куб. см с погрешностью, не превышающей 4,4% при доверительной вероятности 0,95; магния в диапазоне концентраций 10,00 — 100,00 мкг/куб. см с погрешностью, не превышающей 4,2% при доверительной вероятности 0,95; кадмия в диапазоне концентраций 0,005 — 0,050 мкг/куб. см с погрешностью, не превышающей 9,3% при доверительной вероятности 0,95.

    Медь (Cu)                                          Атомная масса 63,55.
    Медь - розовый или красноватый металл; Т   - 1083 °С, Т     -  2543 °С,
                                            пл.            кип.
плотность  - 8,93 г/куб. см. Растворим в HNO  и в горячей концентрированной

                                        3

H SO .  Порошкообразная  медь  растворяется  в  0,3%-м  растворе  HCl  и  в
 2  4

желудочном соке. Относится к 2 классу опасности [1].

    Магний (Mg)                                        Атомная масса 24,32.
    Магний  -  легкий  серебристо-белый  металл;  на  воздухе   покрывается
пленкой окиси, Т    - 651 °С, Т     - 1107 °С, плотность - 1,737 г/куб. см,
                пл.            кип.
давление  паров  -  2,5  мм  рт.  ст. (651 °С). Нижний предел взрывоопасной
концентрации  магниевой пыли в воздухе - 10 г/куб. м, Т       - 520 °С. При

                                                   воспл.

70 °С вступает в реакцию с водой, образует Mg(OH)  и H . Химически активен.
                                                 2    2
    Хлорид  магния  - бесцветные кристаллы; Т    - 708 °С, Т     - 1412 °С,
                                             пл.            кип.

плотность — 2,316 г/куб. см, растворимость в воде — 54,6/100 г (20 °С).

    Оксид  магния  - белый порошок; Т    - 2640 - 2800 °С, Т     - 3600 °С,
                                     пл.                    кип.

плотность — 3,6 — 3,9 г/куб. см. Легкая магнезия растворяется в кислотах, с водой образует Mg(OH) . Тяжелая магнезия кислотостойка, в воде практически 2 нерастворима [1].

Магний и его соединения относятся к 3 классу опасности.

    Кадмий (Cd)                                       Атомная масса 112,40.
    Кадмий - серебристо-белый металл, легкий, ковкий, тягучий; Т    - 321,0

                                                            пл.

°С, Т — 767 °С, плотность — 8,63 — 8,69 г/куб. см. Нерастворим в воде. кип. Растворяется в азотной кислоте, медленно растворяется в соляной и серной кислотах [1]. Относится к 1 классу опасности.

2. Сущность метода

Методика основана на прямом измерении содержания металлов в биологическом материале (моче). Определение элементов методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии основано на измерении величины поглощения света соответствующей длины волны исследуемого элемента в высокотемпературном пламени. Для измерения используется поглощение с длиной волны, соответствующей максимуму поглощения определяемого металла при прохождении через содержащий пары атомов металлов слой воздуха: медь — 324,4 нм, магний — 285,2 нм, кадмий — 228,8 нм.

Длительность выполнения анализа составляет 2 ч с учетом прогрева лампы, юстировки аппаратуры, приготовления аттестованных смесей, построения градуировочных графиков и выполнения измерений.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, растворы и реактивы

При выполнении анализов применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, растворы и реактивы или другие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы с характеристиками не хуже представленных.

3.1. Средства измерений

Атомно-абсорбционный спектрофотометр С-115-М, 2.851.034-04ТО, Perkin Elmer 3110, либо атомно-абсорбционные спектрофотометры другого типа с характеристиками не хуже

Весы аналитические ВЛР-200 ГОСТ 24104-01

Меры массы ГОСТ 7328-01

Колбы мерные емкостью 100, 200, 250, 500, 1000 куб. см ГОСТ 1770-74

Пипетки емкостью 1, 5, 10 куб. см ГОСТ 29227-91

Государственные стандартные образцы:

 медь                                                         ГСО 7255-96
 кадмий                                                       ГСО 7472-98
 магний                                                       ГСО 7767-00.

3.2. Вспомогательные устройства

Редуктор ацетиленовый ДАП-1-65 ТУ 2605-463-76

Компрессор для получения сжатого воздуха марки «GAST», производства USA, с характеристиками давления 100 psi, 7 bar или другой компрессор с характеристиками не хуже представленного

Бидистиллятор стеклянный БС                           ТУ 25-11.1592-81
Сушильный шкаф ШСС-80                                 ОСТ 16.0.801.397-87

Холодильник для хранения проб КШД-280/40 УХЛ 4,2 ГОСТ 16317-87

Прибор для получения особо чистой воды «Водолей» ЖНЛК 2.015.000.000 РЭ

Пробирки с пришлифованными пробками П 4-5-14/23 ГОСТ 1770-74

Воронки диаметром 2 и 5 см ГОСТ 1770-74.

3.3. Материалы

Баллон для ацетилена ГОСТ 949-73

Фильтры обеззоленные, белая лента                  ТУ 6-09-1678-95
Таблетки "Део-Хлор"                                ТУ 9392-001-264333370-02
Моющее средство                                    ТУ 2381-034-04643752-04.

3.4. Реактивы

Кислота азотная концентрированная, осч ГОСТ 4461-77

Ацетилен ГОСТ 19433-88

Перекись водорода ГОСТ 177-88

Хлороформ ГОСТ 20015-88.

3.5. Растворы

Азотная кислота, 1%-я

Очищенная бидистиллированная вода

Перекись водорода, 6%-я.

4. Требования безопасности

4.1. При выполнении работ должны быть соблюдены меры противопожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 и правила электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79.

4.2. При работе необходимо соблюдать «Правила по технике безопасности и производственной санитарии при работе в химических лабораториях» (Утверждены МЗ СССР 20.12.82) и «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (Утверждены Госгортехнадзором СССР 27.11.87).

4.3. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работ с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТ 12.1.007-76 и 12.1.005-88.

4.4. При выполнении измерений на приборе соблюдают правила, указанные в «Руководстве по правилам эксплуатации спектрофотометра».

5. Требования к квалификации оператора

К выполнению измерений допускается химик-аналитик, имеющий соответствующую квалификацию и опыт работы на атомно-абсорбционном спектрофотометре, освоивший метод анализа. Операции по подготовке проб мочи к анализу на атомно-абсорбционном спектрофотометре может выполнять лаборант или техник, имеющий опыт работы в химической лаборатории. К обслуживанию допускаются лица квалификации не ниже инженера КИП и А, прошедшие инструктаж по технике безопасности на рабочем месте и ознакомленные с правилами обслуживания спектрофотометра.

6. Условия измерений

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

• температура воздуха — 15 — 25 °С;
• атмосферное давление — 630 — 800 мм рт. ст.;
• влажность воздуха — не более 80% при температуре 25 °С.

6.2. Выполнение измерений на атомно-абсорбционных спектрофотометрах проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией по прибору.

7. Подготовка к выполнению измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовка обеззараженной и химически чистой посуды, подготовка атомно-абсорбционного спектрофотометра, приготовление очищенной бидистиллированной воды, приготовление стандартных растворов, построение градуировочных графиков.

7.1. Подготовка посуды

Подготовка обеззараженной посуды предполагает предварительное обеззараживание посуды, в которую производится отбор биологических сред с применением таблеток «Део-Хлор» согласно МУК № 11-3/355-99 от 27.09.02. Подготовка химически чистой посуды производится с применением 6%-й перекиси водорода, моющего средства и многократного ополаскивания с использованием очищенной бидистиллированной воды.

7.2. Подготовка прибора к анализу

    Атомно-абсорбционный  спектрофотометр  обеспечивают  ацетиленом, сжатым
воздухом,  спектральными  лампами  для  определения  меди, кадмия и магния,

образцами стандартных растворов определяемых металлов. Включают необходимую

для  анализа  спектральную  лампу,  прогревают  не  менее  20  мин. и после
соответствующей   настройки  прибора  выводят  на  рабочий  режим  согласно
инструкции.  Для  настройки прибора в качестве нулевого раствора используют

1%-й HNO . 3

7.3. Приготовление аттестованных смесей для установки градуировочных характеристик

Для приготовления растворов заданных концентраций металлов аттестованных смесей используют раствор 1%-й азотной кислоты, приготовленный на очищенной бидистиллированной воде.

7.3.1. Приготовление 1%-го раствора азотной кислоты: 8 куб. см концентрированной азотной кислоты смешивают с 512 куб. см очищенной бидистиллированной воды.

7.3.2 Приготовление аттестованной смеси с содержанием анализируемых

металлов 100 мкг/куб. см, смесь готовят из ГСО с содержанием ионов металлов 1 мг/куб. см. В мерную колбу вместимостью 50 куб. см вносят 5 куб. см ГСО и доводят объем в колбе до метки 1%-м HNO . Раствор устойчив при хранении в 3 течение 1 месяца.

    7.3.3.    Приготовление    основного   раствора   аттестованной   смеси
определяемых  металлов (меди, магния или кадмия) с концентрацией 5 мкг/куб.
см,  смесь  готовят  из растворов с концентрацией 100 мкг/куб. см. В мерную

колбу емкостью 100 куб. см вносят 5 куб. см раствора анализируемого металла с концентрацией 100 мкг/куб. см и доводят объем в колбе до метки 1%-м HNO . 3 Раствор устойчив в течение 3 дней.

    7.3.4.   Рабочие   аттестованные   смеси   анализируемых   металлов   с
концентрацией   5  мкг/куб.  см  используют  для  получения  градуировочных

растворов: объем рабочей аттестованной смеси (табл. 1, 2, 3) вносят в мерную колбу на 100 куб. см и доводят до метки 1%-м HNO .

                                                   3

7.4. Построение градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают методом абсолютной калибровки на градуировочных смесях растворов металлов. Она выражает зависимость величины абсорбции от концентрации (мкг/куб. см) и строится по 4 сериям аттестованных смесей, которые готовят непосредственно перед использованием путем разведения основного стандартного раствора.

Градуировочный диапазон для определения кадмия и меди (табл. 1, 2) указан для прямого измерения проб мочи. Градуировочная характеристика для определения магния в моче приведена для проб, разбавленных в 100 раз (п. 7.6) 1%-й азотной кислотой (табл. 3). Кратность разведения учитывается при расчете результатов анализа (п. 9).

7.5. Отбор проб

Отбор проб мочи производят в обеззараженную химически чистую посуду. Из утреннего сбора отбирают 20 куб. см пробы мочи в химически чистую пробирку с пришлифованной пробкой. С целью консервирования пробы в пробирку с мочой вносится 0,05 куб. см хлороформа. Пробы могут храниться в холодильнике в течение 3 суток.

7.6. Подготовка проб для анализа

Пробы мочи для определения меди и кадмия анализируют на приборе прямым измерением, определение магния проводят из аликвоты пробы, предварительно разведенной в 100 раз раствором 1%-й азотной кислоты.

8. Выполнение измерений

Полученные после подготовки к анализу растворы проб мочи измеряют на атомно-абсорбционном спектрофотометре, подготовленном для определения исследуемого металла (меди, кадмия или магния).

8.1. Соответствующую определяемому металлу спектральную лампу устанавливают в прибор и прогревают 15 — 20 мин. Устанавливают монохроматор

на  нужную  длину  волны,  выбирают  ширину  спектральной  щели,  ставят на
распыление   очищенную   бидистиллированную   воду,  подбирают  необходимое
соотношение  газов  (ацетилен-воздух)  для  поддержания горения и поджигают
пламя.  Капилляр, подающий раствор в пламя, опускают в раствор 1%-го HNO  и

                                                                    3

определяют нулевую линию.

8.2. Распыляют в пламя градуировочные аттестованные смеси для установки градуировочной характеристики анализируемого металла, затем вводят пробы и регистрируют значения концентраций исследуемых проб. Точность настройки прибора проверяют введением аттестованной смеси заданной концентрации через каждые пять проб. В случае необходимости осуществляют перекалибровку.

    При   высоком   содержании   определяемого  компонента  аликвоту  пробы
разбавляют   1%-м  HNO ,  коэффициент  разбавления  учитывают  при  расчете

                  3

результата анализа. Уровень изменений концентраций магния при разбавлении учтен в диапазоне измерения МВИ.

9. Вычисление результатов измерений

    Содержание  определяемого  металла  в  моче  регистрируют по показаниям
прибора.  При  вычислении  результатов измерений магния учитывают кратность
разведения   пробы   мочи.   За   результат   измерения  принимают  среднее
арифметическое   значение   двух   параллельных  определений   Х   ,  Х   ,
                                                                max    min
расхождение   между   которыми   не   должно   превышать  значения  предела
повторяемости   r .   Результат   количественного   анализа  в  документах,

             n

предусматривающих его использование, представляются в виде:

                    -

(Х +/- ДЕЛЬТА) мкг/куб. см,

где:

                                       Х    + Х
    _                              _    max    min

Х - средний результат анализа, Х = -----------, мг/куб. см;
                                        2

ДЕЛЬТА - характеристика погрешности, мг/куб. см, при Р = 0,95

                                        _
                                сигма х Х

ДЕЛЬТА = ---------, 100

где сигма - относительное значение характеристики погрешности, %.

10. Внутренний контроль качества результатов измерений

Внутренний контроль качества (ВКК) результатов количественного химического анализа (повторяемость, внутрилабораторная воспроизводимость, точность) осуществляют с целью получения оперативной информации о качестве анализов и принятия при необходимости оперативных мер по его повышению в соответствии с нормативным документом МИ 2335-2003 «ГСОЕИ. Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа».

Методика выполнения измерений меди, магния, кадмия в моче обеспечивает получение результатов измерений с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в табл. 4, 5.

10.1. Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной зависимости проводят через каждые 5 проб в анализируемой серии измерений. Определяют содержание металлов в градуировочном растворе, который соответствует середине градуировочного интервала. Градуировочная характеристика считается стабильной, если расхождение между заданным и измеренным значением концентраций не превышает 5%.

10.2. Контроль повторяемости

    Для   проведения   контроля  повторяемости  используют  рабочие  пробы.
Относительное  расхождение между результатами двух определений, выполненных

одним оператором при анализе одной и той же рабочей пробы, с использованием

одних   и   тех  же  средств  измерений  и  реактивов  в  течение  возможно
минимального  интервала  времени, не должно превышать предела повторяемости

r . n

Повторяемость результатов параллельных определений признают удовлетворительной, если:

                                     r     Х    + Х
                                      n     max    min
                      Х    - Х    <= --- х -----------,
                       max    min    100        2

где:
Х    - максимальный результат из 2-х параллельных определений;
 max
Х    - минимальный результат из 2-х параллельных определений.
 min

Если условие не выполняется, эксперимент повторяют. При повторном получении отрицательного результата выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их.

10.3. Контроль воспроизводимости

Для проведения контроля воспроизводимости используют рабочие пробы. Пробу делят на две равные части и каждую из них анализируют в точном соответствии с прописью методики, максимально варьируя условиями проведения анализа, используя разные наборы мерной посуды, разные партии реактивов. Анализы выполняют в разное время или два разных аналитика.

Воспроизводимость контрольных измерений признают удовлетворительной, если выполняется условие:

                                    R     _    _
                                     _    Х  + Х
                        _    _       Xl    1    2
                       |Х  - Х | <= --- х -------,
                         1    2     100      2

где:
_
Х   -  результат  анализа рабочей пробы, средний из  двух  параллельных
 1

измерений, мкг/куб. см; _ Х — результат анализа этой же пробы, полученный другим аналитиком 2 или в другое время, средний из двух параллельных измерений, мкг/куб. см; R — значение предела внутрилабораторной воспроизводимости. _ Xl

Если условие не выполняется, эксперимент повторяют. При повторном получении отрицательного результата выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их.

10.4. Контроль качества результатов измерений

Контроль точности измерений проводят с применением метода добавок совместно с методом разбавления пробы.

Отобранную пробу мочи разливают на две равные части, первую из которых анализируют в точном соответствии с прописью методики и получают результат анализа исходной рабочей пробы (Х), вторую часть разбавляют в 2 раза и снова делят на 2 равные части, первую из которых анализируют в точном соответствии с прописью методики, получая результат рабочей пробы, разбавленной в два раза (Х'), а во вторую часть делают добавку анализируемого компонента (С) и анализируют в точном соответствии с прописью методики, получая результат (Х»).

    Контроль   проводят   путем   сравнения   результата   отдельно  взятой
контрольной процедуры К  с нормативом контроля К.

                   к

Результат контрольной процедуры К рассчитывают по формуле: к

                                _    _    _
                          К  = |Х" - Х' - Х - С|,

                       к

где:
_
Х  -  средний  результат  концентрации  анализируемого металла исходной

рабочей пробы из двух параллельных измерений, мкг/куб. см; _ Х'- средний результат концентрации анализируемого металла разбавленной пробы из двух параллельных измерений, мкг/куб. см; _ Х» — средний результат концентрации анализируемого металла разбавленной пробы с добавкой из двух параллельных измерений, мкг/куб. см; С — добавка анализируемого компонента к разбавленной пробе, мкг/куб. см.

Норматив контроля определяемого элемента К рассчитывают по формуле:

                    ___________________________________________

                       /сигма   _  2    сигма   _  2    сигма   _ 2
          К = 0,84 х \/(----- х Х")  + (----- х Х')  + (----- х Х) ,
                         100             100             100

где сигма — показатель точности определяемого элемента (табл. 4).

    Качество   контрольной   процедуры   признают   удовлетворительным  при
выполнении    условия:   К  <= К.   При   превышении   указанного норматива

                      к

погрешности выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, их устраняют и процедуру контроля повторяют.

Литература

1. Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков, инженеров и врачей/Под ред. Н.В. Лазарева и И.Д. Гадаскиной. Л.: «Химия», 1977. Т. III. С. 350, 444, 507.

Методические указания разработаны Пермским научно-исследовательским клиническим институтом детской экопатологии (Т.С. Уланова, Г.Н. Суетина, Л.В. Плахова, Е.В. Стенно).