МУК 4.1.750-99. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. ВЭЖХ определение нитробензола в воде. Методические указания

(утв. Минздравом России 10.04.1999)

10 апреля 1999 года

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ВЭЖХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРОБЕНЗОЛА В ВОДЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ МУК 4.1.750-99

1. Подготовлены авторским коллективом специалистов в составе: А.Г. Малышева (руководитель), Н.П. Зиновьева, Ю.Б. Суворова, И.Н. Топорова, Т.И. Голова (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН).

2. Утверждены и введены в действие Первым заместителем министра здравоохранения Российской Федерации — Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 10 апреля 1999 г.

Предисловие

По данным международных регистров в мире зарегистрировано около 16 млн. химических соединений, а общее число потенциально загрязняющих окружающую среду веществ определяется в пределах 40 — 60 тыс. Известно, что в сточных водах различных производств идентифицировано до 12 тыс. химических ингредиентов, в поверхностных и питьевых водах разных стран доказано присутствие до тысячи соединений. В Российской Федерации в соответствии с гигиеническими требованиями к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения установлены гигиенические нормативы содержания около 800 веществ, в поверхностных водах — около 1500. Однако не для всех нормируемых в воде веществ существуют методы аналитического контроля.

В современных условиях, когда количество опасных химических веществ постоянно возрастает и каждый исследуемый водный объект может содержать специфические, ранее не определявшиеся вещества, особую актуальность приобретает задача контроля качества воды неизвестного состава, когда можно ожидать присутствия любых соединений.

Для совершенствования аналитического контроля качества воды следует исходить из следующего алгоритма:

• проведение обзорного анализа, включающего идентификацию и количественное определение возможно более полного спектра загрязняющих веществ в водах практически неизвестного состава;
• выбор ведущих показателей на основе выявленного компонентного состава по степени их гигиенической значимости с учетом комплекса критериев: уровни концентраций, групповая принадлежность, специфичность для сточных вод местных источников загрязнения, способность веществ к трансформации, возможность образования более токсичных продуктов трансформации;
• текущий контроль с использованием целевых анализов по выбранным ведущим показателям.

Схема проведения обзорного анализа воды неизвестного состава выглядит следующим образом. Методика исследования предусматривает изучение интегральных показателей, анализ неорганических веществ и анализ органических соединений. Интегральные показатели степени загрязненности воды включают определение рН, перманганатного индекса, биохимического потребления кислорода. Для оценки степени загрязнения воды целесообразно определение ненормируемого показателя — общего, органического и неорганического углерода. Из комплекса неорганических веществ гигиеническую значимость имеют катионы металлов, ряд элементов (например, бериллий, мышьяк, бор и др.) и анионный состав. Аналитическое исследование органических загрязняющих веществ в воде разделяют на анализ летучих и труднолетучих соединений. Выявление и анализ летучих соединений основан на их извлечении из воды газовой экстракцией инертным газом, улавливании сорбентом, термодесорбции, хроматографическом разделении на капиллярной колонке, идентификации по масс-спектрам. Такой подход позволяет определять низкомолекулярные галогенуглеводороды, ароматические соединения, кетоны, эфиры, альдегиды, спирты, нитрилы, нитросоединения, серосодержащие углеводороды. Рекомендуемая для обзорного анализа и контроля летучих органических соединений в воде хромато-масс-спектрометрическая методика приведена в сборнике «Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. МУК 4.1.646-4.1.660-96» (Вып. 1).

Решение идентификационной задачи и количественного определения

труднолетучих  органических  соединений  в воде требуют проведения
следующих     этапов    работы:    жидкостно-экстракционное    или
твердофазно-экстракционное    выделение    органических   веществ;
получение  концентрата органических веществ упариванием элюата или
экстракта;     реэкстракция     соединений     из     концентрата;
хроматографическое   разделение   смеси   веществ  на  капиллярной
колонке;  идентификацию  по  масс-спектрам; количественную оценку.
Такой  алгоритм  аналитического  исследования  воды  применяют для
идентификации    высокомолекулярных    галогенсодержащих   эфиров,

насыщенных углеводородов и олефинов, аминов и амидов, бензидинов и

ненасыщенных    карбоновых   кислот   и   их   эфиров,   анилинов,
нитроароматических    соединений,    фталатов,   фенолов,   масел.
Применение   хромато-масс-спектрометрии  обеспечивает  возможность
идентификации   в   воде  органических углеводородов С  - С  ,  их
                                                      1    40
кислород-,  азот-,  серо-  и  галогенсодержащих  производных  ниже
уровня  большинства  гигиенических нормативов с определением более

100 веществ в одной пробе.

Область применения

Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде предназначены для использования органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора при осуществлении государственного контроля за соблюдением требований к качеству воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, водохозяйственными организациями, производственными лабораториями предприятий, контролирующими состояние водных объектов, а также научно-исследовательскими институтами, работающими в области гигиены водных объектов.

Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОСТа Р 8.563-96 «Методики выполнения измерений», ГОСТа 17.0.0.02-79 «Охрана природы. Метрологическое обеспечение контроля загрязненности атмосферы, поверхностных вод и почвы. Основные положения».

Методики выполнены с использованием современных физико-химических методов исследования, метрологически аттестованы и дают возможность контролировать содержание химических веществ на уровне и меньше их предельно допустимых концентраций в воде, установленных в СанПиНе 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», а для веществ, не включенных в перечень этого документа, — в СанПиНе 4630-88 «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения».

Методические указания одобрены и приняты на бюро секции по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды Проблемной комиссии «Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды» и бюро Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Настоящие методические указания устанавливают количественный ВЭЖХ анализ воды централизованных систем питьевого водоснабжения для определения в ней содержания нитробензола в диапазоне концентраций 0,04 — 1,0 мг/куб. дм.

 6 5  2

Нитробензол — бесцветная или желтоватая жидкость с запахом горького миндаля. Температура плавления — 5,8 °С, кипения — 210,8 °С, плотность — 1,208 г/куб. см, растворимость в воде — 0,19%, растворяется в органических растворителях.

Относится к группе сильнодействующих ядовитых соединений. ПДК в воде централизованных систем питьевого водоснабжения — 0,2 мг/куб. дм, класс опасности — III.

1. Погрешность измерений

превышающей +/- 22% (дельта ), при доверительной вероятности отн. 0,95.

2. Метод измерений

Измерение концентраций нитробензола выполняют методом высокоэффективной жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим детектированием. Концентрирование нитробензола из воды проводят экстракцией смесью гептана и изопропанола.

Нижний предел измерения — 0,01 мкг в анализируемом объеме.

Определению не мешает присутствие ароматических аминов, ксилола, бензола, ацетона, этанола, четыреххлористого углерода, фталевого и малеинового ангидрида.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы.

3.1 Средства измерений

Хроматограф жидкостной НРР-5001 с насосом высокого давления, производство Чехия

Барометр-анероид М-67 ТУ 2504-1797-75

Весы аналитические ВЛА-200 ГОСТ 24104-80Е

Линейка измерительная ГОСТ 17435-72

Лупа измерительная ГОСТ 8309-75

Меры массы                                      ГОСТ 7328-82Е
Микрошприц МШ-10М                               ТУ 2.833.106

Посуда стеклянная лабораторная ГОСТы 1770-74, 20292-74, 19908-80

Термометр лабораторный шкальный ГОСТ 215-73Е ТЛ-2, пределы 0 — 55 °С, цена деления — 1 °С

Нитробензол ОСТ 6-91-9-1-75.

3.2 Вспомогательные устройства

Хроматографическая колонка 150 х 3,3 мм, заполненная сепароном SGX

Холодильник бытовой.

3.3 Материалы

Универсальная индикаторная

3.4 Реактивы

Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72

Гептан нормальный, х.ч. ТУ 6-09-4520-77

Натрия сульфат, ч.д.а. ГОСТ 4166-76

Пропанол-2 (изопропиловый спирт), х.ч. ТУ 6-09-4522-77.

4. Требования безопасности

4.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работ с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами, по ГОСТу 12.1.005-88.

4.2. При выполнении измерений с использованием газового хроматографа соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации прибора.

5. Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений допускают лиц, имеющих квалификацию не ниже инженера-химика, с опытом работы на газовом хроматографе.

6. Условия измерений

6.1. Процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят в нормальных условиях согласно ГОСТу 15150-69 при температуре воздуха 20 +/- 10 °С, атмосферном давлении 630 — 800 мм рт. ст. и влажности воздуха не более 80%.

6.2. Выполнение измерений на газовом хроматографе производят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору.

7. Подготовка к выполнению измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: приготовление растворов, подготовка хроматографической колонки, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

7.1 Приготовление растворов

Исходный раствор нитробензола для градуировки (с = 0,1 мг/куб. см). 50 мг нитробензола вносят в мерную колбу вместимостью 500 куб. см, доводят объем дистиллированной водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 10 дней в холодильнике.

Подвижная фаза и экстрагент — смесь гептана и изопропанола в соотношении 100:0,2, смешивают 100 куб. см гептана и 0,2 куб. см изопропанола.

0,1 н раствор натрия гидроксида. 4 г натрия гидроксида растворяют в 1 куб. дм дистиллированной воды.

7.2 Подготовка хроматографической колонки

Колонку готовят к работе, пропуская через нее 20 куб. см подвижной фазы со скоростью 0,5 куб. см/мин., затем 10 куб. см со скоростью 0,2 куб. см/мин.

7.3 Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику, устанавливающую зависимость площади пика на хроматограмме (кв. мм) от количества нитробензола (мкг) устанавливают на 5 сериях градуировочных растворов. Каждую серию, состоящую из 6 градуировочных растворов, готовят в мерных колбах вместимостью 100 куб. см. Для этого в каждую колбу вносят исходный раствор для градуировки в соответствии с табл. 1, доводят объем до метки дистиллированной водой и перемешивают.

Номер раствора для градуировки	1	2	3	4	5	6
Объем исходного раствора для градуировки (С = 0,1 мг/куб. см), куб. см	1	2	4	5	10	25
Количество нитробензола в 10 куб. мм, мкг	0,01	0,02	0,04	0,05	0,10	0,25

Перед проведением анализа рН каждого градуировочного раствора доводят до 10 — 10,5 с помощью 0,1 н гидроксида натрия, затем переносят раствор (100 куб. см) в делительную воронку, добавляют 2 куб. см экстрагента и в течение 5 мин. экстрагируют нитробензол, плавно переворачивая воронку. Затем воронку закрепляют в штативе и оставляют на 20 мин. для расслоения фаз. Органическую фазу собирают в мерную пробирку, а водную — повторно экстрагируют 2 куб. см экстрагента. К объединенному экстракту прибавляют безводный сульфат натрия и оставляют на 20 мин., периодически встряхивая, затем фильтруют экстракт в сухую чистую пробирку. 10 куб. мм экстракта вводят в жидкостной хроматограф и анализируют при следующих условиях:

    длина волны УФ-детектора                     254 нм;
    скорость элюирования                         0,2 куб. см/мин.;
    скорость диаграммной ленты                   0,6 см/мин.;
    чувствительность детектора                   16;
    время выхода нитробензола                    12 мин.

На хроматограмме измеряют площади пиков нитробензола и по результатам 5 серий строят градуировочную характеристику. Градуировочную характеристику проверяют 1 раз в квартал или при смене партии реактивов.

7.5 Отбор проб

Пробу воды в объеме 0,5 куб. дм отбирают согласно ГОСТу 24481-80. Срок хранения проб — 1 неделя в холодильнике.

8. Выполнение измерений

100 куб. см пробы доводят до рН 10 — 10,5 0,1 н раствором гидроксида натрия, переносят в делительную воронку и обрабатывают в условиях, указанных в п. 7.3.

На хроматограмме измеряют площадь пика нитробензола по среднему результату из 3 измерений пробы. По градуировочной характеристике определяют количество нитробензола в анализируемой пробе.

Перед обработкой любых результатов необходимо проанализировать «холостую пробу» дистиллированной воды по п. 8, чтобы убедиться в отсутствии помех и загрязнений.

9. Вычисление результатов измерений

Концентрацию нитробензола (С) рассчитывают по формуле (мг/куб. дм):

                           а х V
                                1

С = -------,

                               V  х V
                                2    о

где:
а - количество  нитробензола,  определенное  по градуировочной

характеристике, мкг; V — общий объем экстракта, куб. мм; 1 V — объем экстракта, взятого для анализа, куб. мм; 2 V — объем пробы воды, куб. см. о

Вычисляют среднее значение концентрации нитробензола в воде:

                    _         2

С = 0,5 (SUM С ).

                                 i=1  i

    Рассчитывают     относительную     разницу    результатов    2

параллельных измерений 1 пробы: _

                      С  - С  <= 0,01 х d х С,
                       1    2

где d - оперативный контроль сходимости, равный 31%.

10. Оформление результатов измерения

Средние значения результатов измерения концентрации веществ в 2 параллельных пробах воды оформляют протоколом по форме:

количественного химического анализа нитробензола в воде

1. Дата проведения анализа _______________________________________

2. Место отбора пробы ____________________________________________

3. Название лаборатории __________________________________________

4. Юридический адрес лаборатории _________________________________

---

Результаты химического анализа

Шифр или № пробы	Определяемый компонент	Концентрация, мг/куб. дм	Погрешность измерения, %

Руководитель лаборатории: Исполнитель:

11. Контроль погрешности измерений

11.1. Контроль сходимости. Выполняют по п. 9. При превышении норматива оперативного контроля сходимости эксперимент повторяют. При повторном превышении норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

11.2 Оперативный контроль погрешности. Проводится при смене

реактивов,  после ремонта прибора. Образцами для контроля являются
реальные   пробы   питьевой   воды,  к  которым  делаются  добавки

измеряемых веществ в виде раствора. Отбирают 2 пробы воды и к 1 из

них  делают  добавку  таким образом, чтобы содержание определяемых
веществ  увеличилось  по  сравнению  с исходным на 50 - 150%, так,

чтобы концентрация в пробе не выходила за верхний диапазон. Каждую

пробу  анализируют  в  точном  соответствии  с прописью методики и
получают  результат  анализа  исходной  рабочей  пробы  -  С     и

                                                        исх.
                             1

рабочей пробы и с добавкой — С . Результаты анализа исходной 1 рабочей пробы — С и с добавкой — С получают по возможности в исх. одинаковых условиях, т.е. их получает 1 аналитик с использованием 1 набора мерной посуды, 1 партии реактивов и т.д.

Результаты контроля признаются удовлетворительными, если выполняется условие:

                    1

|С — С - С| < Кg, исх.

где:

С — добавка вещества, мкг/куб. дм;

Кg — норматив оперативного контроля погрешности, мг/куб. дм.

При внешнем контроле (Р = 0,95) принимают:

                    _________________________

                       /     2  1         2
                Кg = \/ДЕЛЬТА  С  + ДЕЛЬТА  С    ,

                                         исх.

             1
где  ДЕЛЬТА С  и ДЕЛЬТА С     - характеристика погрешности для
                         исх.

исходной пробы и пробы с добавкой, мг/куб. дм:

            ДЕЛЬТА С     = 0,01 х дельта     х С     и
                    исх.                отн.    исх.

                        1                        1
                ДЕЛЬТА С  = 0,01 х дельта     х С .

                                     отн.

При внутрилабораторном контроле (Р = 0,90) принимают:

При превышении норматива оперативного контроля погрешности эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

Методические указания разработаны Н.В. Зайцевой, М.М. Дедюкиной, Г.Н. Суетиной (Пермский политехнический институт, г. Пермь).

Список литературы

1. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.559-96. М.: ГКСЭН России, 1996. 111 с.

2. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения. СанПиН 4630-88. М.: МЗ СССР, 1988. 60 с.

3. Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Сборник методических указаний. М.: МЗ России, 1997. 112 с.

---