МУК 4.1.3071-13. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Измерение концентраций бензойной кислоты в атмосферном воздухе населенных мест методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Методические указания

(утв. Роспотребнадзором 19.07.2013)

19 июля 2013 года

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ МУК 4.1.3071-13

1. Разработаны ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора (Т.В. Юдина, Н.Б. Федорова, В.Н. Волкова, Л.П. Мухина).

2. Рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (протокол от 30 мая 2013 г. № 1).

3. Утверждены руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 19 июля 2013 г.

4. Введены впервые.

Свидетельство о метрологической аттестации от 24.08.2012 № 0128.24.08.12.

Настоящие методические указания устанавливают порядок применения метода высокоэффективной жидкостной хроматографии для определения в атмосферном воздухе населенных мест массовой концентрации бензойной кислоты в диапазоне 0,01 — 0,10 мг/м3.

Методические указания носят рекомендательный характер.

Название действующего вещества по ИСО: бензойная кислота.

Название действующего вещества по ИЮПАК: бензолкарбоновая кислота.

Структурная формула:

Белое кристаллическое вещество. Температура плавления 122,4 °C. Давление паров 0,53 Па (при 20 °C). Коэффициент распределения н-октанол — вода: K_{ow}logP = 1,87 . Растворимость в органических растворителях (в г/дм3): ацетон — 556,0; бензол — 121,7; хлороформ — 150,2; этанол — 584; метанол — 715 (при 20 °C), этиловый эфир — 408; гексан — 9,4 (при 17 °C). Растворимость в воде при 20 °C (в г/дм3): 2,9 (pH 5,0; 7,0; 9,0).

Агрегатное состояние в воздушной среде — аэрозоль и пары.

Краткая токсикологическая характеристика

Острая пероральная токсичность (LD_{50}) для крыс > 2000 мг/кг; острая дермальная токсичность (LD_{50}) для крыс > 2500 мг/кг; острая ингаляционная токсичность (LC_{50})>3000\text{мг}/\text{дм}^{3} . Оказывает умеренно раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки глаз и дыхательные пути.

Область применения

Бензойная кислота — фунгицид класса карбоновых кислот, обладает высокой бактерицидной и бактериостатической активностью. Рекомендуется для однократной обработки корнеплодов сахарной свеклы и клубней картофеля против кагатных гнилей.

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей +/- 25%, при доверительной вероятности 0,95.

2. Метод измерений

Измерения концентраций бензойной кислоты выполняют методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на обращенной фазе с ультрафиолетовым детектором.

Концентрирование вещества из атмосферного воздуха осуществляют на пробоотборные трубки, экстракцию с трубок проводят ацетоном.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы — 1 нг. Средняя полнота извлечения с трубок — 93,58%.

3. Средства измерений, реактивы, вспомогательные устройства и материалы

3.1. Средства измерений

Примечание. Допускается использование средств измерения с аналогичными или лучшими характеристиками.

3.2. Реактивы

3.3. Вспомогательные устройства, материалы

4. Требования безопасности

4.1. При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76, требования по электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019-2009, а также требования, изложенные в технической документации на жидкостный хроматограф.

4.2. Помещение должно соответствовать требованиям пожаробезопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83. Содержание вредных веществ в воздухе на должно превышать ПДК (ОБУВ), установленных ГН 2.2.5.1313-03 и 2.2.5.2308-07. Организация обучения работников безопасности труда — по ГОСТ 12.0.004-90.

5. Требования к квалификации оператора

К выполнению измерений допускают специалиста, прошедшего обучение, освоившего методику, владеющего техникой, имеющего опыт работы на жидкостном хроматографе и подтвердившего соответствие получаемых результатов нормативам контроля погрешности измерений по п. 12.

6. Условия измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

• процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят при температуре воздуха (20 +/- 5) °C и относительной влажности не более 80%;
• выполнение измерений на жидкостном хроматографе проводят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору.

7. Подготовка к выполнению измерений

Выполнению измерений предшествуют следующие операции: очистка органических растворителей (при необходимости), подготовка подвижной фазы для ВЭЖХ, кондиционирование хроматографической колонки, приготовление растворов для градуировки и внесения, установление градуировочной характеристики.

7.1. Очистка растворителей

7.1.1 Ацетон

Ацетон перегоняют над небольшим количеством перманганата калия и прокаленным карбонатом калия или подвергают ректификационной перегонке на колонне с числом теоретических тарелок не менее 30.

7.1.2 Ацетонитрил

Ацетонитрил кипятят с обратным холодильником над пентоксидом фосфора (на 1 дм3 ацетонитрила 20 г пентоксида фосфора) не менее 1 ч, после чего перегоняют, непосредственно перед употреблением ацетонитрил повторно перегоняют над прокаленным карбонатом калия (на 1 дм3 ацетонитрила 10 г карбоната калия).

7.2. Подготовка подвижной фазы для ВЭЖХ

7.2.1. Приготовление раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 0,1% (0,1%-й раствор). В мерную колбу вместимостью 1000 см3 помещают 500 см3 бидистиллированной или деионизованной воды, 1,0 см3 ортофосфорной кислоты, перемешивают, доводят до метки бидистиллированной или деионизованной водой и еще раз тщательно перемешивают.

7.2.2. Приготовление подвижной фазы. В мерную колбу вместимостью 1000 см3 помещают 300 см3 ацетонитрила и 700 см3 0,1%-го раствора ортофосфорной кислоты, перемешивают, фильтруют и дегазируют.

7.3. Кондиционирование хроматографической колонки

Промывают колонку подвижной фазой (приготовленной по п. 7.2) при скорости подачи растворителя 0,8 см3/мин до установления стабильной базовой линии.

7.4. Приготовление градуировочных растворов и раствора внесения

7.4.1. Исходный раствор бензойной кислоты для градуировки (концентрация 100 мкг/см3). В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают 0,01 г бензойной кислоты, растворяют в 50 — 60 см3 этилового спирта, доводят этиловым спиртом до метки, тщательно перемешивают.

Растворы № 1 — 5 готовят объемным методом путем последовательного разбавления исходного раствора для градуировки.

7.4.2. Раствор № 1 бензойной кислоты для градуировки и внесения (концентрация 10 мкг/см3). В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают 10 см3 исходного раствора бензойной кислоты с концентрацией 100 мкг/см3 (п. 7.4.1), разбавляют этиловым спиртом до метки.

Градуировочный раствор № 1 хранят в холодильнике при температуре 4 — 6 °C в течение месяца.

Этот раствор используют для приготовления проб с внесением при оценке полноты извлечения действующего вещества методом «внесено-найдено».

7.4.3. Рабочие растворы № 2 — 5 бензойной кислоты для градуировки (концентрация 0,1 — 1,0 мкг/см3). В 4 мерные колбы вместимостью 100 см3 помещают по 1,0; 2,5; 5,0 и 10,0 см3 градуировочного раствора № 1 с концентрацией 10 мкг/см3 (п. 7.4.2), доводят до метки подвижной фазой, приготовленной по п. 7.2, тщательно перемешивают, получают рабочие растворы № 2 — 5 с концентрацией бензойной кислоты 0,1; 0,25; 0,5 и 1,0 мкг/см3 соответственно.

Рабочие растворы хранят в холодильнике при температуре 4 — 6 °C в течение 14 дней.

7.5. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пика (мЕА x с) от концентрации бензойной кислоты в растворе (мкг/см3), устанавливают методом абсолютной калибровки по 4 растворам для градуировки № 2 — 5.

В инжектор хроматографа вводят по 20 мм3 каждого градуировочного раствора и анализируют в условиях хроматографирования по п. 7.5.1. Осуществляют не менее 5 параллельных измерений. Устанавливают площади пиков действующего вещества, на основании которых строят градуировочную зависимость.

7.5.1 Условия хроматографирования

Измерения выполняют при следующих режимных параметрах.

Жидкостный хроматограф с быстросканирующим ультрафиолетовым детектором, снабженным дегазатором, автоматическим пробоотборником и термостатом колонки.

Хроматографическая колонка стальная, заполненная обращенно-фазным сорбентом с привитыми монофункциональными полярными группами C18 (150 x 4,6) мм, зернение 5 мкм.

Подвижная фаза: ацетонитрил — 0,1%-я ортофосфорная кислота (30:70, по объему)

Скорость потока элюента: 0,8 см3/мин.

Рабочая длина волны: 230 нм.

Объем вводимой пробы: 20 мм3.

Линейный диапазон детектирования: 1 — 10 нг.

8. Отбор и хранение проб воздуха

Отбор проб осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.4.02-81 «Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ в воздухе населенных мест».

Воздух с объемным расходом 2 дм3/мин аспирируют через пробоотборную трубку.

Для измерения концентрации бензойной кислоты на уровне предела обнаружения (0,01 мг/м3) необходимо отобрать 50 дм3 воздуха.

Срок хранения отобранных проб, помещенных в полиэтиленовые пакеты, в холодильнике при температуре 4 — 5 °C — 20 дней.

9. Выполнение измерений

Содержимое экспонированной пробоотборной трубки (полимерный сорбент и стекловату) переносят в градуированные пробирки на 10 см3, заливают 10 см3 ацетона, помещают на ультразвуковую ванну на 3 мин, затем на встряхиватель на 10 мин. Растворитель сливают, трубки еще дважды обрабатывают новыми порциями ацетона объемом 10 см3.

Объединенный экстракт переносят (через воронку) в круглодонную колбу, упаривают на ротационном вакуумном испарителе при температуре бани не выше 35 °C досуха. Остаток растворяют в 5 см3 подвижной фазы (подготовленной по п. 7.2), тщательно перемешивают и анализируют при условиях хроматографирования, указанных в п. 7.5.1.

Пробу вводят в инжектор хроматографа не менее двух раз. Устанавливают площадь пика действующего вещества, с помощью градуировочной характеристики определяют концентрацию бензойной кислоты в хроматографируемом растворе.

Образцы, дающие пики большие, чем градуировочный раствор с концентрацией 1,0 мкг/см3, разбавляют подвижной фазой (не более чем в 50 раз).

10. Обработка результатов анализа

Концентрацию бензойной кислоты в пробе воздуха (X), мг/м3, рассчитывают по формуле:

где C — концентрация бензойной кислоты в хроматографируемом растворе, найденная по градуировочному графику в соответствии с величиной площади хроматографического пика, мкг/см3;

W — объем экстракта, подготовленного для хроматографирования, см3;

V_{t} — объем пробы воздуха, отобранного для анализа, приведенного к нормальным условиям (температура 0 °C и атмосферное давление 760 мм рт. ст.), дм3.

11. Оформление результатов измерений

где \overline{X} — среднее арифметическое результатов определений, признанных приемлемыми, мг/м3;

\Delta — граница абсолютной погрешности, мг/м3;

\Delta = \frac{\delta \cdot X}{100} ,

\delta — граница относительной погрешности методики (показатель точности по диапазону концентрации, табл.), %.

Таблица

\overline{X} — среднее значение массовой концентрации анализируемого компонента в пробе (мг/м3).

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 бензойной кислоты в пробе атмосферного воздуха — менее 0,01 мг/м3» <*>.

<*> 0,01 мг/м3 — предел обнаружения при отборе 50 дм3 воздуха.

12. Контроль качества результатов измерений

Оперативный контроль погрешности и воспроизводимости измерений осуществляется в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-(1-6)-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений».

12.1 Контроль стабильности градуировочной характеристики.

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят в начале и по окончании каждой серии анализов.

При контроле стабильности градуировочной характеристики проводят измерения не менее трех образцов градуировочных растворов, содержание бензойной кислоты в которых должно охватывать весь диапазон концентраций от 0,1 до 1,0 мкг/см3.

Градуировочная характеристика считается стабильной, если для каждого из используемого для контроля градуировочного раствора сохраняется соотношение:

где X — концентрация бензойной кислоты в пробе при контрольном измерении, мкг/см3;

C — известная концентрация градуировочного раствора бензойной кислоты, взятая для контроля стабильности градуировочной характеристики, мкг/см3;

B — норматив контроля погрешности градуировочной характеристики, % (B = 10% при P = 0,95).

Если величина расхождения (A) превышает 10%, делают вывод о невозможности применения градуировочной характеристики для дальнейших измерений. В этом случае выясняют и устраняют причины нестабильности градуировочной характеристики и повторяют контроль ее стабильности с использованием других градуировочных растворов бензойной кислоты, предусмотренных МВИ. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики устанавливают ее заново согласно п. 7.5.

Стабильность результатов измерений контролируют перед проведением измерений, анализируя один из градуировочных растворов.

12.2. Плановый внутрилабораторный оперативный контроль процедуры выполнения анализа проводится методом добавок.

Образцами для контроля являются реальные пробы атмосферного воздуха. Объем отобранных для контроля процедуры выполнения анализа проб воздуха должен соответствовать удвоенному объему, необходимому для проведения анализа по методике. После отбора проб экстракт с экспонированных пробоотборных трубок делят на две равные части, первую из которых анализируют в точном соответствии с прописью методики и получают результат анализа исходной рабочей пробы — X. Во вторую часть делают добавку анализируемого компонента (величина добавки C_{\text{д}} должна соответствовать 50 — 150% от содержания компонента в пробе, общая концентрация не должна превышать верхнюю границу диапазона измерения) и анализируют в точном соответствии с прописью методики, получая результат анализа рабочей пробы с добавкой — X'. Результаты анализа исходной рабочей пробы (X) и рабочей пробы с добавкой (X') получают в условиях повторяемости (один аналитик, использование одного набора мерной посуды, одной партии реактивов и т.д.).

C_{\text{д}} \geq \Delta_{\text{л},X} + \Delta_{\text{л},X\prime} ,

где \pm \Delta_{\text{л},X} ( \pm \Delta_{\text{л},X\prime}) — характеристика погрешности (абсолютная погрешность) результатов анализа, соответствующая содержанию компонента в испытуемом образце (расчетному значению содержания компонента в образце с добавкой), мг/м3.

Допустимо характеристику погрешности результатов анализа при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения \Delta_{\text{л}} = \pm 0,84\Delta с последующим уточнением по мере накопления информации, где \Delta — граница абсолютной погрешности, мг/м3;

\delta — граница относительной погрешности методики (показатель точности в соответствии с диапазоном концентраций, табл.), %.

Контроль проводят путем сравнения результата контрольной процедуры K_{\text{к}} с нормативом контроля K.

Результат контрольной процедуры K_{\text{к}} рассчитывают по формуле:

где \overline{X}\prime , \overline{X} , C_{\text{д}} — среднее значение массовой концентрации анализируемого компонента в образце с добавкой, испытуемом образце, концентрация добавки соответственно (мг/м3).

Норматив оперативного контроля точности K рассчитывают по формуле:

K = \sqrt{\Delta_{\text{л},X\prime}^{2} + \Delta_{\text{л},X}^{2}} .

Проводят сопоставление результата контрольной процедуры (K_{\text{к}}) с нормативом контроля (K).

|K_{\text{к}}| \leq K , (1)

процедуру анализа признают удовлетворительной.

При невыполнении условия (1) процедуру контроля повторяют. При повторном невыполнении условия (1) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

12.3. Проверка приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости.

Расхождение между результатами измерений, выполненных в условиях воспроизводимости (разные лаборатории, разное время, разные операторы), не должно превышать предела воспроизводимости (R):

|X_{1} - X_{2}| \leq R , (2)