МУК 4.1.2138-06. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Методические указания по измерению концентраций 2,4-Д в атмосферном воздухе населенных мест методом капиллярной газожидкостной хроматографии
(утв. Роспотребнадзором 04.12.2006)
Примечание
Документ включен в Перечень основных действующих нормативно-методических документов по методам лабораторного и инструментального контроля в системе государственного санитарно-эпидемиологического нормирования (Письмо Роспотребнадзора от 02.12.2008 № 01/14262-8-32). Документ введен в действие с 1 марта 2007 года.
Утверждаю
Руководитель Федеральной
службы по надзору в сфере
защиты прав потребителей
и благополучия человека,
Главный государственный
санитарный врач
Российской Федерации
Г. Г. Онищенко
4 декабря 2006 года
4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ 2,4-Д В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ МЕТОДОМ КАПИЛЛЯРНОЙ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
1 марта 2007 года
1. Подготовлены Федеральным научным центром гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана при участии специалистов Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.
2. Рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному санитарно-эпидемическому нормированию при Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.
3. Утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации, академиком РАМН Г.Г. Онищенко.
Настоящие Методические указания устанавливают метод капиллярной газожидкостной хроматографии для определения в атмосферном воздухе массовой концентрации 2,4-Д в диапазоне 0,00008 — 0,0008 мг/куб. м.
2,4-Д — действующее вещество препарата ЗЕРНОМАКС, КЭ (500 г/л 2,4-Д кислоты в виде сложного 2-этилгексилового эфира), производитель ЗАО Фирма «Август»
(2,4-дихлорфенокси)уксусная кислота (ИЮПАК).
Структурная формула (не приводится).
Бесцветное кристаллическое вещество со слабым фенольным запахом. -2
Температура плавления: 140,5 °С. Давление паров: 1,86 х 10 мПа (25 °С). Плотность 0,7 - 0,8. Коэффициент распределения октанол/вода: К log Р =
ow
2,58 — 2,83 (pH 1); 0,04 — 0,33 (pH 5). Растворимость в воде (мг/куб. дм, 25 °С): 311 (pH 1), 20031 (pH 5), 23180 (pH 7), 34196 (pH 9). Растворимость в органических растворителях (г/кг, 20 °С): этанол — 1250, диэтиловый эфир
- 243; гептан — 1,1; толуол — 6,7; ксилол — 5,8; октанол — 120 г/куб. дм (25 °С). 2,4-Д является сильной кислотой, образует водорастворимые соли со щелочными металлами и аминами. При нормальных условиях вещество стабильно к
окислению и гидролизу, устойчиво в кислой и щелочной средах. Константа кислотности pKa - 2,73. Устойчивость к фотолизу: DT - 7,5 дня.
50
Этилгексиловый эфир 2,4-Д быстро гидролизуется в почве, воде, а также в присутствии влаги с образованием 2,4-Д-кислоты: DT - менее 1 дня.
50
Агрегатное состояние в воздухе — аэрозоль и пары.
Краткая токсикологическая характеристика
Острая пероральная токсичность (LD ) для крыс — 639 — 764 мг/кг, для 50 мышей — 138 мг/кг; острая дермальная токсичность (LD ) для крыс — > 1600 50 мг/кг; кроликов — > 2400 мг/кг; острая ингаляционная токсичность (LK ) для 50 крыс — > 1,79 мг/куб. дм воздуха (24 часа).
2,4-Д — селективный системный гербицид, эффективно подавляющий рост и развитие большинства двудольных широколистных сорных растений.
В составе препарата ЗЕРНОМАКС, КЭ (500 г/л) 2,4-Д кислота содержится в виде сложного 2-этилгексилового эфира. Препарат рекомендуется к применению в качестве гербицида против однолетних и некоторых многолетних двудольных сорняков на зерновых культурах (пшеница яровая и озимая, ячмень).
ОБУВ 2,4-Д в атмосферном воздухе населенных мест — 0,0001 мг/куб. м.
1. Погрешность измерений
Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей +/- 25%, при доверительной вероятности 0,95.
2. Метод измерения
Измерения концентраций 2,4-Д выполняют методом капиллярной газожидкостной хроматографии (ГЖХ) с детектором электронного захвата ионов (ДЭЗ) после дериватизации кислоты в бутиловый эфир.
Концентрирование 2,4-Д из воздуха осуществляют на последовательно соединенные бумажный фильтр «синяя лента» и фильтр из пенополиуретана, экстракцию вещества с фильтров проводят смесью этанол — вода. Метод включает определение 2,4-Д, присутствующей в воздухе в виде свободной кислоты и ее солей.
Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы — 0,01 нг, средняя полнота извлечения — 84,7%.
Определению не мешают компоненты препаративной формы, а также гербициды, используемые одновременно с 2,4-Д — дикамба и хлорсульфурон.
3. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы
3.1. Средства измерений
Газовый хроматограф "Кристалл-2000М", ТУ 9443-001-12908609-95 снабженный детектором электронного захвата Номер Госреестра 14516-95
ионов (ДЭЗ) с пределом детектирования по -14 Линдану 1,4 х 10 г/с
Весы аналитические ВЛА-200 ГОСТ 24104
Микрошприц типа МШ-10М вместимостью 10 куб. мм ТУ 2.833.105
Пробоотборное устройство ОП-442ТЦ (ЗАО «ОПТЭК», г. Санкт-Петербург)
Барометр-анероид М-67 ТУ 2504-1797-75 Термометр лабораторный шкальный ТЛ-2, цена ТУ 215-73Е
деления 1 °С, пределы измерения 0 — 55 °С
Колбы мерные вместимостью 50 и 100 куб. см ГОСТ 1770
Пипетки градуированные 2-го класса точности ГОСТ 29227 вместимостью 1,0; 2,0; 5,0; 10 куб. см
Пробирки градуированные на шлифе ГОСТ 1770 вместимостью 5 — 10 куб. см
Цилиндры мерные вместимостью 25, 50 ГОСТ 1770 и 100 куб. см
Допускается использование средств измерения с аналогичными или лучшими характеристиками.
3.2. Реактивы
2,4-Д, аналитический стандарт с содержанием ГСО 7652-99 действующего вещества 99,1% (НИИХСЗР, НПК «Блок-1»)
Азот особой чистоты из баллона ГОСТ 9293
н-Бутанол, хч ГОСТ 6006
Вода дистиллированная ГОСТ 6709
Кислота серная концентрированная, хч ГОСТ 4204
Спирт этиловый ректификованный ГОСТ Р 51652-2000 или ГОСТ 18300
Эфир диэтиловый (для наркоза) Фармакопея СССР
Допускается использование реактивов иных производителей с аналогичной или более высокой квалификацией.
3.3. Вспомогательные устройства, материалы
Бумажные фильтры «синяя лента» обеззоленные ТУ 6-09-2678-77
Вакуумный эксикатор ГОСТ 9737
Воронки конусные диаметром 30 — 37 и 60 мм ГОСТ 25336
Колбы плоскодонные вместимостью 100 и ГОСТ 9737 400 — 500 куб. см
Колбы круглодонные на шлифе вместимостью ГОСТ 9737 50, 100 куб. см
Насос водоструйный ГОСТ 10696 Пенополиуретан пористый ППУ ПЕНОР-301 ТУ 2254-018-329-57768-2002
Ротационный вакуумный испаритель фирмы Buchi, Швейцария
Стаканы химические вместимостью 100, 400 ГОСТ 25336 куб. см
Установка для перегонки растворителей
Допускается применение хроматографических колонок и другого оборудования с аналогичными или лучшими техническими характеристиками.
4. Требования безопасности
4.1. При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007, требования по электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019, а также требования, изложенные в технической документации на газовый хроматограф.
4.2. Помещение должно соответствовать требованиям пожаробезопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009. Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать норм, установленных ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны». Организация обучения работников безопасности труда — по ГОСТ 12.0.004.
5. Требования к квалификации операторов
К выполнению измерений допускают специалистов, имеющих квалификацию не ниже лаборанта-исследователя, с опытом работы на газовом хроматографе.
К проведению пробоподготовки допускают оператора с квалификацией «лаборант», имеющего опыт работы в химической лаборатории.
6. Условия измерений
При выполнении измерений соблюдают следующие условия:
- процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят при температуре воздуха (20 +/- 5) °С и относительной влажности не более 80%;
- выполнение измерений на газовом хроматографе проводят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору.
7. Подготовка к выполнению измерений
Выполнению измерений предшествуют следующие операции: очистка органических растворителей (при необходимости), приготовление бутилирующей смеси, градуировочных растворов, установление градуировочной характеристики, отбор проб.
7.1. Очистка органических растворителей
7.1.1 Очистка н-бутанола
н-Бутанол перегоняют с дефлегматором над небольшим количеством оксида бария. Используют свежеперегнанным.
7.1.2 Очистка н-гексана
Растворитель последовательно промывают порциями концентрированной серной кислоты до тех пор, пока она не перестанет окрашиваться в желтый цвет, водой до нейтральной реакции промывных вод, перегоняют над поташом.
7.2. Приготовление 2%-ного раствора серной кислоты в н-бутаноле
В мерную колбу вместимостью 100 куб. см помещают 50 — 60 куб. см н-бутанола, осторожно вносят 2 куб. см концентрированной серной кислоты, доводят н-бутанолом до метки, перемешивают. Бутилирующую смесь хранят под тягой в течение месяца.
7.3. Приготовление градуировочных растворов и раствора внесения
7.3.1. Исходный раствор 2,4-Д (концентрация 100 мкг/куб. см). В мерную колбу вместимостью 100 куб. см помещают 0,0100 г 2,4-Д, доводят до метки ацетоном, тщательно перемешивают. Раствор хранится в холодильнике при 4 — 6 °С в течение 3-х месяцев.
7.3.2. Раствор № 1 2,4-Д (концентрация 10 мкг/куб. см). В мерную колбу вместимостью 100 куб. см помещают 10 куб. см исходного раствора 2,4-Д с концентрацией 100 мг/куб. см (п. 7.3.1), разбавляют ацетоном до метки.
Градуировочный раствор № 1 хранят в холодильнике при температуре 4 — 6 °С в течение месяца.
Этот раствор используют для приготовления проб с внесением при оценке полноты извлечения действующего вещества методом «внесено-найдено».
7.3.3. Исходный раствор бутилового эфира 2,4-Д для градуировки (концентрация 2,4-Д 1 мкг/куб. см). В круглодонную колбу вместимостью 50 куб. см помещают 1 куб. см раствора № 1 с концентрацией 2,4-Д 10 мкг/куб. см, отдувают растворитель потоком теплого воздуха (помещая колбу на слабо подогретую водяную баню). В колбу с сухим остатком вносят 1 куб. см 2%-ного раствора серной кислоты в н-бутаноле, плотно закрывают пробкой, укрепляемой фиксатором. Помещают в термостат, нагретый до 100 °С, выдерживают 1 час. Далее колбу охлаждают до комнатной температуры, вносят 10 куб. см гексана и 20 — 25 куб. см дистиллированной воды. Смесь интенсивно встряхивают. После полного разделения фаз верхнюю гексановую фракцию отделяют, отбирая с помощью пипетки. Исходный раствор бутилового эфира 2,4-Д с концентрацией 1 мкг/куб. см хранится в холодильнике не более 10-ти дней.
Растворы № 1 — 4 готовят объемным методом путем последовательного разбавления исходного раствора.
7.3.4. Рабочие растворы № 2 — 5 бутилового эфира 2,4-Д для градуировки (концентрация 2,4-Д 0,01 — 0,1 мкг/куб. см). В 4 мерные колбы вместимостью 50 куб. см помещают по 0,5; 1; 2,5 и 5 куб. см исходного раствора бутилового эфира 2,4-Д с концентрацией 2,4-Д 1 мкг/куб. см (п. 7.3.3), доводят до метки гексаном, тщательно перемешивают, получают рабочие растворы № 2 — 5 с концентрацией 2,4-Д 0,01; 0,02; 0,05 и 0,1 мкг/куб. см соответственно.
Растворы хранятся в холодильнике в течение 10-ти дней.
7.4. Установление градуировочной характеристики
Градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пика (мВ х сек.) от концентрации 2,4-Д в растворе (мкг/куб. см), устанавливают методом абсолютной калибровки по 4-м растворам для градуировки № 2 — 5.
В испаритель хроматографа вводят по 2 куб. мм каждого градуировочного раствора и анализируют по п. 7.4.1. Осуществляют не менее 3-х параллельных измерений. Устанавливают площадь пика действующего вещества.
Градуировочный график проверяют перед проведением измерений, анализируя один из градуировочных растворов. Если значения площадей отличаются более чем на 10% от данных, заложенных в градуировочную характеристику, ее строят заново, используя свежеприготовленные рабочие растворы для градуировки.
7.4.1 Условия хроматографирования
Измерения выполняют при следующих режимных параметрах:
Хроматограф газовый «Кристалл-2000М» с детектором электронного захвата ионов
Колонка капиллярная DB-5, длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, толщина пленки сорбента 0,25 мкм
Температура термостата колонки программированная. Начальная температура — 200 °С, выдержка 1 мин., нагрев колонки со скоростью 7,5 град./мин. до температуры 240 °С. Время анализа 15 мин.
Скорость газа 1 (азот): 30,5 см/сек., давление 120 кПа, поток 0,94 куб. см/мин.
Газ (2): деление потока 1:6; сброс 5,7 куб. см/мин.
Продувка: температура колонки 280 °С, время 5 мин., газ (1): 120 кПа; газ (2): 5 куб. см/мин.
Хроматографируемый объем: 2 куб. мм
Ориентировочное время удерживания бутилового эфира 2,4-Д: 5,13 мин.
Линейный диапазон детектирования: 0,02 — 0,2 нг.
Образцы, дающие пики, большие, чем градуировочный раствор с концентрацией 0,1 мкг/куб. см, разбавляют гексаном (не более чем в 50 раз).
7.5. Приготовление фильтров для отбора проб воздуха
Из пенополиуретана вырезают фильтр толщиной 2 — 2,5 мм, диаметром 48 — 50 мм, соответствующий внутреннему диаметру фильтродержателя. Диаметр фильтра «синяя лента» также должен соответствовать внутреннему диаметру фильтродержателя.
Фильтры из пенополиуретана и бумаги последовательно по три раза промывают на воронке Бюхнера сначала этанолом, затем ацетоном порциями по 25 — 30 куб. см, сушат с помощью разряжения, создаваемого водоструйным насосом, затем на воздухе при комнатной температуре. До использования фильтры хранят в герметично закрытой стеклянной таре.
7.6. Отбор проб
Отбор проб проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.4.02-81 ОПА «Общие требования к методам определения загрязняющих веществ в воздухе населенных мест».
Воздух с объемным расходом 5 куб. дм/мин. аспирируют через последовательно соединенные бумажный фильтр «синяя лента» и фильтр из пенополиуретана, помещенные в фильтродержатель.
Для измерения концентрации 2,4-Д на уровне 0,8 ПДК атмосферного воздуха необходимо отобрать 125 куб. дм воздуха. Срок хранения отобранных проб, помещенных в полиэтиленовые пакеты, в холодильной камере при +4 — 6 °С — 30 дней.
8. Выполнение измерений
Экспонированные фильтры («синяя лента» + пенополиуретан) переносят в химический стакан вместимостью 400 куб. см, заливают 30 куб. см смеси этанол — вода (9:1, по объему), стакан закрывают пластинкой из фторопласта и помещают на встряхиватель на 10 минут. Растворитель сливают в грушевидную колбу вместимостью 100 куб. см, фильтры еще дважды обрабатывают новыми порциями по 15 куб. см смеси этанол — вода (9:1, по объему), выдерживая на встряхивателе по 5 минут.
Объединенный экстракт упаривают на ротационном вакуумном испарителе при температуре бани не выше 45 °С досуха. В колбу с сухим остатком вносят 2 куб. см 2%-ного раствора серной кислоты в н-бутаноле, плотно закрывают пробкой, укрепляемой фиксатором. Помещают в термостат, нагретый до 100 °С, выдерживают 1 час. Далее колбу охлаждают до комнатной температуры, вносят 5 куб. см гексана и 20 — 25 куб. см дистиллированной воды. Смесь интенсивно встряхивают. С помощью пипетки отбирают 2,5 куб. см верхнего гексанового слоя, переносят в мерную пробирку вместимостью 5 — 10 куб. см, растворитель отдувают потоком теплого воздуха до объема 0,5 куб. см, анализируют в условиях хроматографирования по п. 7.4.1.
Пробу вводят в инжектор хроматографа не менее двух раз. Устанавливают площадь пика, с помощью градуировочного графика определяют концентрацию 2,4-Д в хроматографируемом растворе.
Перед анализом опытной пробы проводят хроматографирование холостой (контрольной) пробы — экстракта неэкспонированных фильтров.
9. Обработка результатов измерений
Массовую концентрацию 2,4-Д в пробе атмосферного воздуха Х, мг/куб. м, рассчитывают по формуле:
где:
С - концентрация 2,4-Д в хроматографируемом растворе, найденная по градуировочному графику в соответствии с величиной площади
хроматографического пика, мкг/куб. см; W — объем экстракта, подготовленного для хроматографирования, куб. см; К = 2 (коэффициент, учитывающий часть экстракта, взятый для анализа); V — объем пробы воздуха, отобранный для анализа, приведенный к 0 нормальным условиям (давление 760 мм рт. ст., температура 0 °С):
V = 0,357 х Р х u t / (273 + Т), 0
Т — температура воздуха при отборе пробы (на входе в аспиратор), град. С;
Р — атмосферное давление при отборе пробы, мм рт. ст.;
u — расход воздуха при отборе пробы, куб. дм/мин.;
t — длительность отбора пробы, мин.
Примечание: Идентификация и расчет концентрации 2,4-Д в пробах могут быть проведены с помощью компьютерной программы обработки хроматографических данных, включенной в аналитическую систему.
10. Оформление результатов измерений
_
За результат анализа (Х) принимается среднее арифметическое результатов _
двух параллельных определений Х и Х (Х = (Х + Х ) / 2), расхождение
1 2 1 2
между которыми не превышает значений норматива оперативного контроля
сходимости (d): |Х - Х | <= d.
1 2
_
d = d х Х / 100, мг/куб. м, отн.
где:
d - норматив оперативного контроля сходимости, мг/куб. м;
d - норматив оперативного контроля сходимости, % (равен 10%).
отн.
Результат количественного анализа представляют в виде: _ - результат анализа Х (мг/куб. м), характеристика погрешности дельта, %, Р = 0,95 или _ Х +/- ДЕЛЬТА, мг/куб. м, Р = 0,95, где ДЕЛЬТА — абсолютная погрешность:
_
дельта х Х
ДЕЛЬТА = ----------, мг/куб. м. 100
Результат измерений должен иметь тот же десятичный разряд, что и погрешность.
Если содержание вещества менее нижней границы диапазона определяемых концентраций, результат анализа представляют в виде:
«содержание 2,4-Д в пробе атмосферного воздуха — менее 0,00008 мг/куб. м» <*>.
<*> 0,00008 мг/куб. м — предел обнаружения при отборе 125 куб. дм воздуха.
11. Контроль погрешности измерений
Оперативный контроль погрешности и воспроизводимости измерений осуществляется в соответствии с ГОСТ ИСО 5725-1-6.2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений».
12. Разработчики
ФГУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана Роспотребнадзора».