МУК 4.1.3088-13. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Измерение концентраций ацифлуорфена в атмосферном воздухе населенных мест методом капиллярной газожидкостной хроматографии. Методические указания

(утв. Роспотребнадзором 29.07.2013)

Утверждаю Руководитель Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главный государственный санитарный врач Российской Федерации Г. Г. Онищенко 29 июля 2013 года

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ АЦИФЛУОРФЕНА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ МЕТОДОМ КАПИЛЛЯРНОЙ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ МУК 4.1.3088-13

1. Разработаны ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора (Т.В. Юдина, Н.Е. Федорова, О.Е. Егорченкова).

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 29 июля 2013 г.

4. Введены впервые.

Свидетельство об аттестации от 16.01.2013 № 01.00282-2008/0148.16.01.13.

Настоящие методические указания устанавливают порядок применения метода капиллярной газожидкостной хроматографии для определения в атмосферном воздухе населенных мест массовой концентрации ацифлуорфена в диапазоне 0,001 — 0,01 мг/м3.

Методические указания носят рекомендательный характер.

Название действующего вещества по ИСО: ацифлуорфен.

Название действующего вещества по ИЮПАК: 5 - (2 - \text{хлор} - \alpha,\alpha,\alpha - \text{трифтор} - p - \text{толилокси}) - 2 - \text{нитробензойная} кислота.

Структурная формула:

Эмпирическая формула: C₁₄H₇ClF₃NO₅.

Молекулярная масса: 361,7 г/моль.

Твердое вещество желто-коричневого цвета. Температура плавления: 142 — 160 °C. Давление паров при 20 °C менее 0,01 мПа. Растворимость в органических растворителях при 25 °C (г/кг): ацетон — 600; этанол — 500; дихлорметан — 50; ксилол, керосин — менее 10. Растворимость в воде при 23 — 25 °C (г/дм3): 6,081 (pH 7); 6,071 (pH 9).

Ацифлуорфен стабилен в кислой и щелочной средах, при pH от 3 до 9 (40 °C). Разлагается при температуре выше 235 °C, а также под действием ультрафиолетового света, DT50 с. — 110 ч. Константа кислотности рКа 3,86.

Агрегатное состояние в воздушной среде — аэрозоль и пары.

Область применения

Ацифлуорфен — гербицид из группы бифениловых эфиров, эффективен в борьбе с двудольными однолетними сорными растениями.

1. Погрешность измерений

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

2. Метод измерений

Измерения концентраций ацифлуорфена выполняют методом капиллярной газожидкостной хроматографии (ГЖХ) с электронозахватным (ЭЗД) и масс-селективным детектором (МС). Газохроматографическому измерению предшествует стадия дериватизации вещества в метиловый эфир.

Концентрирование веществ из воздуха осуществляют на пробоотборные трубки, заполненные пористым полимерным сорбентом, экстракцию с сорбента выполняют ацетоном.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы — 0,01 нг. Средняя полнота извлечения с фильтров — 85,2%.

Количественное определение проводится методом абсолютной калибровки.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы

3.1 Средства измерений

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

3.2 Реактивы

Примечание. Допускается использование реактивов с более высокой квалификацией, не требующей дополнительной очистки растворителей.

3.3 Вспомогательные средства измерений,

устройства, материалы

Примечание. Допускается применение 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 12.1.007-76, требования по электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019-09, 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 не 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.

4.3. При работе с газами, находящимися в баллонах под давлением до 15 МПа (150 кгс/см2), необходимо соблюдать «Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов под давлением», ПБ-03-576-03. Запрещается открывать вентиль баллона, не установив на нем понижающий редуктор.

5. Требования к квалификации оператора

К выполнению измерений допускают специалиста, прошедшего обучение, освоившего методику, владеющего техникой, имеющего опыт работы на газовом 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 газовом хроматографе проводят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору.

7. Подготовка к выполнению измерений

Измерениям предшествуют следующие операции: очистка органических растворителей (при необходимости), приготовление растворов, градуировочных растворов, растворов внесения, получение N-нитрозо-N-метилмочевины (при необходимости) и раствора диазометана, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

7.1 Очистка органических 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. н-Гексан

Растворитель последовательно промывают порциями концентрированной серной кислоты до тех пор, пока она не перестанет окрашиваться в желтый цвет, затем водой до нейтральной реакции промывных вод, перегоняют над прокаленным карбонатом калия.

7.2 Приготовление раствора гидроксида калия

с массовой долей 40% (40%-й раствор)

В мерную колбу вместимостью 50 см3 помещают (20 +/- 0,1) г гидроксида калия, растворяют в 25 — 30 см3 дистиллированной воды, доводят водой до метки.

7.3 Получение N-нитрозо-N-метилмочевины

В отсутствие коммерческого препарата нитрозометилмочевины осуществляют его синтез.

Все работы необходимо проводить в вытяжном шкафу!

В круглодонную колбу на шлифе вместимостью 1 дм3, снабженную обратным холодильником, помещают 80 г метиламина гидрохлорида и 300 г мочевины, растворяют содержимое в 400 см3 воды и кипятят 3 ч с обратным холодильником на водяной бане. Раствор в колбе охлаждают до комнатной температуры и добавляют в него 110 г нитрита натрия, охлаждают в бане со льдом, содержащим хлорид натрия, до 0 °C и медленно при перемешивании вливают в смесь 600 г льда и 60 см3 концентрированной серной кислоты, помещенную в стакан вместимостью 2 дм3, охлаждаемый снаружи смесью льда с хлоридом натрия. Выпавшие кристаллы нитрозометилмочевины немедленно отфильтровывают на воронке Бюхнера, хорошо отсасывают под вакуумом и промывают на фильтре ледяной водой.

Внимание! Нитрозометилмочевину хранят в темной склянке в холодильнике, так как под действием света и тепла она может взорваться.

7.4 Получение раствора диазометана

Диазометан взрывоопасен и очень ядовит. Все работы необходимо проводить в вытяжном шкафу!

В коническую колбу на 100 см3 вносят 20 см3 40%-го раствора гидроксида калия и 50 см3 диэтилового эфира, колбу помещают в баню со льдом и охлаждают до температуры 2 — 5 °C. В охлажденную смесь порциями при перемешивании на магнитной мешалке или путем встряхивания вносят 5 г нитрозометилмочевины. Реакционную смесь выдерживают на холоде 10 мин. Затем эфирный слой сливают в чистую коническую колбу вместимостью 100 см3, добавляют 10 — 15 гранул гидроксида калия и колбу оставляют в бане со льдом на 2,5 — 3,0 ч для осушения раствора.

Раствор диазометана в эфире годен к употреблению при хранении в холодильнике в течение 1 — 2 суток. При хранении сосуды с диазометаном нельзя плотно закрывать!

7.5 Приготовление градуировочных растворов

и раствора внесения

7.5.1. Исходный раствор ацифлуорфена для градуировки (концентрация 200 мкг/см3). В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают по 0,0200 г вещества, растворяют в 50 — 60 см3 ацетона, доводят ацетоном до метки, тщательно перемешивают.

Раствор хранят в морозильной камере при температуре -18 °C в течение 6 месяцев.

7.5.2. Исходный раствор метилового эфира ацифлуорфена для градуировки (соответствует концентрации ацифлуорфена 1 мкг/см3).

В круглодонную колбу вместимостью 50 см3 помещают 0,5 см3 исходного раствора вещества с концентрацией 200 мкг/см3 (п. 7.5.1), растворитель отдувают потоком теплого воздуха, вносят 3 см3 раствора диазометана, выдерживают 30 мин при комнатной температуре. Для освобождения от избытка диазометана вносят в колбу 0,1 г силикагеля, выдерживают еще 15 мин. Затем добавляют в колбу 0,1 см3 н-пропанола, отдувают растворитель потоком теплого воздуха (не помещая колбу на подогретую водяную баню) до влажного остатка. Вносят в колбу 1 см3 гексана и вновь отдувают растворитель до влажного остатка (отсутствие запаха эфира).

Остаток растворяют в гексане, перенося порциями растворителя по 10 — 15 см3 в мерную колбу на 100 см3, доводят объем до метки, перемешивают.

Раствор метилового эфира ацифлуорфена с концентрацией 1 мкг/см3 хранят в морозильной камере при температуре -18 °C в течение месяца.

Растворы N ₂ - ₅ готовят объемным методом путем последовательного разбавления исходных растворов.

7.5.3. Рабочие растворы № 2 — 5 метилового эфира ацифлуорфена для градуировки (соответствует концентрации ацифлуорфена 0,01 — 0,1 мкг/см3). В 4 мерные колбы вместимостью 100 см3 помещают по 1,0; 2,0; 5,0 и 10,0 см3 исходного раствора метилового эфира ацифлуорфена (приготовленного по п. 7.5.2), доводят до метки гексаном, тщательно перемешивают, получают рабочие растворы № 2 — 5 с концентрацией ацифлуорфена 0,01; 0,02; 0,05 и 0,1 мкг/см3 соответственно.

Растворы хранят в морозильной камере при температуре -18 °C в течение месяца.

7.5.4. Раствор ацифлуорфена для внесения (концентрация 1 мкг/см3). В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают 0,5 см3 исходного, приготовленного по п. 7.5.1, разбавляют ацетоном до метки.

Раствор хранят в морозильной камере при температуре -18 °C в течение месяца.

Этот раствор используют для приготовления проб с внесением при оценке полноты извлечения веществ методом «внесено-найдено», а также контроле точности измерений методом «добавок».

7.6 Установление градуировочной характеристики

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

В испаритель газового хроматографа вводят по 1 мм3 каждого градуировочного раствора, приготовленного по п. 7.5.3 и анализируют в условиях хроматографирования по пп. 7.7.1 или 7.7.2. Осуществляют не менее 5 параллельных измерений. Устанавливают площади пиков метилового эфира ацифлуорфена, на основании которых строят градуировочную зависимость.

7.7 Условия хроматографирования

7.7.1. Газовый хроматограф, снабженный электронозахватным детектором с пределом детектирования по линдану 3,4·10-14 г/с.

Хроматографическая, капиллярная, кварцевая колонка длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, содержащая сорбент: 14% цианпропилфенилполисилоксана и 86% диметилполисилоксана (толщина пленки сорбента 0,25 мкм).

Температура: детектора — 320 °C;

испарителя — 240 °C.

Температура термостата колонки программированная. Начальная температура — 100 °C, выдержка 2 мин, нагрев колонки со скоростью 8 градусов в минуту до температуры 200 °C, выдержка 5 мин, нагрев колонки со скоростью 5 градусов в минуту до температуры 260 °C, выдержка 8 мин, нагрев колонки со скоростью 20 градусов в минуту до температуры 280 °C, выдержка 2 мин.

Газ-носитель — азот, поток 1,0 см3/мин, средняя линейная скорость: 27 см/с, давление 99,6 кПа.

Хроматографируемый объем: 1 мм3.

Линейный диапазон детектирования: 0,01 — 0,1 нг.

7.7.2. Хроматограф газовый с масс-селективным детектором (метод подтверждения).

Хроматографическая, капиллярная, кварцевая колонка длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, содержащая сорбент: 5% фенилполисилоксана и 95% диметилполисилоксана (толщина пленки сорбента 0,25 мкм).

Температура: детектора — 320 °C;

квадруполя — 150 °C;

источника — 230 °C;

переходной камеры — 280 °C.

Температура испарителя: 250 °C.

Температура термостата колонки программированная. Начальная температура — 100 °C, выдержка 2 мин, нагрев колонки со скоростью 5 градусов в минуту до температуры 200 °C, выдержка 5 мин, нагрев колонки со скоростью 8 градусов в минуту до температуры 260 °C, выдержка 6 мин, нагрев колонки со скоростью 20 градусов в минуту до температуры 300 °C.

Газ 1 (гелий): поток в колонке 1,3 см3/мин.

Давление: 96,8 кПа.

Средняя линейная скорость: 43 см/с.

Хроматографируемый объем: 1 мм3.

Режим сканирования: SCAN.

Линейный диапазон детектирования: 0,01 — 0,1 нг.

8. Отбор и хранение проб

Отбор проб осуществляют 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 1 — 2 дм3/мин аспирируют через пробоотборную трубку, заполненную пористым полимерным сорбентом. Для определения вещества на уровне предела обнаружения (0,001 мг/м3) необходимо отобрать 20 дм3 воздуха. Экспонированные трубки, герметизированные заглушками, помещают в полиэтиленовые пакеты. Срок хранения отобранных проб в холодильнике при температуре 4 °C 14 дней.

9. Выполнение определения

Содержимое экспонированной сорбционной трубки (сорбент и стекловату) переносят в химический стакан вместимостью 100 см3, заливают 10 см3 ацетона, помещают на ультразвуковую баню на 10 мин. Растворитель декантируют в круглодонную колбу вместимостью 100 см3 и повторяют экстракцию новой порцией ацетона объемом 10 см3, выдерживая на ультразвуковой бане 10 мин.

Объединенный экстракт переносят (через воронку) в круглодонную колбу, упаривают на ротационном вакуумном испарителе при температуре бани не выше 35 °C почти досуха, оставшийся растворитель отдувают потоком теплого воздуха. Для освобождения от следов воды в колбу вносят 4 — 5 см3 ацетонитрила и вновь упаривают.

Вносят 2 см3 раствора диазометана, выдерживают 30 мин при комнатной температуре. Для освобождения от избытка диазометана вносят в колбу 0,1 г силикагеля, выдерживают еще 15 мин. Затем добавляют в колбу 0,1 см3 н-пропанола, отдувают растворитель потоком теплого воздуха (не помещая колбу на подогретую водяную баню) до влажного остатка. Вносят в колбу 1 см3 н-гексана и вновь отдувают растворитель до влажного остатка (отсутствие запаха эфира).

Остаток растворяют в 2 см3 гексана, тщательно перемешивают и анализируют при условиях хроматографирования, указанных в пп. 7.7.1 или 7.7.2.

Пробу вводят в испаритель хроматографа не менее двух раз. Устанавливают площади пиков метилового эфира вещества, с помощью градуировочного графика определяют концентрацию ацифлуорфена в хроматографируемом растворе.

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

10. Обработка результатов анализа

Концентрацию вещества в пробе атмосферного воздуха (X), мг/м3, рассчитывают по формуле:

X = \frac{C \cdot B}{V_{t}} ,

где C — концентрация вещества в хроматографируемом растворе, найденная по градуировочным характеристикам в соответствии с величиной площади хроматографического пика, мкг/см3;

B — объем экстракта, подготовленного для хроматографирования, см3;

Vt — объем пробы воздуха, отобранный для анализа, приведенный к нормальным условиям: при исследовании проб атмосферного воздуха (давление 760 мм рт. ст., температура 0 °C), дм3:

V_{t} = \frac{R \cdot P \cdot ut}{273 + T} ,

где T — температура воздуха при отборе проб (на входе в аспиратор), °C;

P — атмосферное давление при отборе пробы, мм рт. ст.;

u — расход воздуха при отборе пробы, дм3/мин;

t — длительность отбора пробы, мин;

R — коэффициент, равный 0,357 для атмосферного воздуха.

11. Оформление результатов

Результат анализа представляют в виде:

(\overline{X} \pm \Delta)\text{мг}/\text{м}^{3} , при вероятности P = 0,95,

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

\Delta — граница абсолютной погрешности, мг/м3:

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

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

Если содержание компонента менее нижней границы диапазона определяемых концентраций, результат анализа представляют в виде:

«содержание вещества в пробе атмосферного воздуха — менее 0,001 мг/м3» <*>.

<*> — 0,001 мг/м3 — предел обнаружения вещества в пробе атмосферного воздуха (при отборе 20 дм3 воздуха).

12. Контроль качества результатов измерений

Оперативный контроль погрешности и воспроизводимости измерений осуществляется в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-(1 — 6)-02 «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 концентраций образцов для градуировки, содержание вещества в которых должно охватывать весь диапазон концентраций от 0,01 до 0,1 мкг/см3.

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

A = \frac{|X - C| \cdot 100}{C} \leq B,

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

C — известная концентрация градуировочного раствора вещества, 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% погрешности градуировочной характеристики, 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 вещества, предусмотренных МВИ. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики устанавливают ее заново согласно п. 7.9.

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

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

Величина добавки Cд должна удовлетворять условию:

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 соответственно), мг/кг, при этом:

\Delta_{\text{л}} = \pm 0,84\Delta,

где \Delta — граница абсолютной погрешности, мг/м3:

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

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

Таблица

Значения характеристики погрешности, нормативов оперативного контроля точности, повторяемости, воспроизводимости

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

Результат контроля процедуры Кк рассчитывают по формуле:

\text{К}_{\text{к}} = \overline{X}\prime - \overline{X} - C_{\text{д}},

где \overline{X}\prime , \overline{X} , Cд — среднее арифметическое результатов параллельных определений (признанных приемлемыми по п. 11) содержания компонента в образце с добавкой, испытуемом образце, концентрация добавки соответственно, мг/м3.

Норматив контроля К рассчитывают по формуле:

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

Проводят сопоставление результата контроля процедуры (Кк) с нормативом контроля (К).

Если результат контроля процедуры удовлетворяет условию

|Кк| <= К, (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 предел воспроизводимости (R):

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

где R — предел воспроизводимости (табл.), мг/м3.

R = 0,09 \cdot \overline{X} ,

где , где X1, X2 — результаты измерений, выполненных в условиях воспроизводимости (разные лаборатории, разное время, разные операторы), мг/м3.

Если выполняется условие (2), то воспроизводимость измерений считается удовлетворительной.

При превышении норматива контроля воспроизводимости эксперимент повторяют, при повторном превышении указанного норматива выясняют причины и по возможности их устраняют.