МУК 4.1.752-99. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Газохроматографическое определение фенола в воде. Методические указания
(утв. Минздравом России 10.04.1999)
Примечание
Документ включен в Перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов (п. п. 42, 151, 567, 738, 855, 1109, 1226, 1439), а в случае их отсутствия — национальных (государственных) стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности продукции, предназначенной для детей и подростков» (ТР ТС 007/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования (Решение Коллегии Евразийской экономической комиссии от 14.03.2023 № 31). Документ включен в Перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов, а в случае их отсутствия — национальных (государственных) стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности продукции легкой промышленности» (ТР ТС 017/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования (Решение Коллегии Евразийской экономической комиссии от 22.12.2020 № 180). Документ включен в Перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов, а в случае их отсутствия — национальных (государственных) стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности средств индивидуальной защиты» (ТР ТС 019/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования (Решение Коллегии Евразийской экономической комиссии от 03.03.2020 № 30). Документ включен в Перечень стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011) и осуществления оценки (подтверждения) соответствия продукции (Решение Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 № 880). Документ включен в Перечень документов в области стандартизации, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности продукции легкой промышленности» (ТР ТС 017/2011) и осуществления оценки (подтверждения) соответствия продукции (Решение Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 № 876). Документ включен в Перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов, а в случае их отсутствия — национальных (государственных) стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности игрушек» (ТР ТС 008/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования (Решение Комиссии Таможенного союза от 23.09.2011 № 798). Документ включен в Перечень документов в области стандартизации, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности продукции, предназначенной для детей и подростков» (ТР ТС 007/2011) и осуществления оценки (подтверждения) соответствия продукции (Решение Комиссии Таможенного союза от 23.09.2011 № 797). Документ включен в Перечень стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности упаковки» (ТР ТС 005/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования (Решение Комиссии Таможенного союза от 16.08.2011 № 769). 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 10.04.1999.
Утверждаю
Первый заместитель
Министра здравоохранения
Российской Федерации,
Главный государственный
санитарный врач
Российской Федерации
Г. Г. Онищенко
10 апреля 1999 года
4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФЕНОЛА В ВОДЕ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ МУК 4.1.752-99
с момента утверждения
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.
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.
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 газохроматографическую методику количественного химического анализа воды централизованных систем питьевого водоснабжения для определения в ней содержания фенола в диапазоне концентраций 0,0005 — 0,010 мг/куб. дм.
Фенол — бесцветное кристаллическое вещество с резким запахом. Хорошо растворим в спирте, эфире, хлороформе. Плотность — 1,07 г/куб. см, температура кипения — 181,2 °С, температура плавления — 41 °С. Растворимость в воде — 8,2 г/100 г (15 °С). Обладает общетоксическим действием.
Предельно допустимая концентрация для воды централизованных систем питьевого водоснабжения — 0,001 мг/куб. дм, класс опасности — IV.
Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей +/- 21,3% (дельта ), при доверительной вероятности
отн.
0,95.
Выполнение измерений проводят с использованием метода газожидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием.
Концентрирование вещества из воды осуществляют в 2 стадии: экстракцией диэтиловым эфиром и испарением последнего под вакуумом. Фенол переходит в воду, оставшуюся после испарения эфира.
Нижний предел измерения — 0,001 мкг.
Для выполнения измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы.
3.1 Средства измерения
Хроматограф с пламенно-ионизационным детектором
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-10 ГОСТ 8043-74
Колбы мерные объемом 50, 100, 500, 1000 куб. см ГОСТ 1770-74
Пипетки объемом 1, 2, 5 куб. см ГОСТ 20292-74
Пробирки конические объемом 15 куб. см ГОСТ 1770-74
Стакан мерный объемом 800 куб. см ГОСТ 1770-74
Секундомер, кл. 2 ГОСТ 5072-79Е Термостат лабораторный шкальный, пределы ГОСТ 215-73Е
0 — 200 °С, цена деления — 1 °С
3.2 Вспомогательные устройства
Хроматографическая колонка из стекла, длиной 2,4 м и внутренним диаметром 3 мм
Баня водяная ТУ 61-1-28-50-76 Воронка делительная ГОСТ 8613-75 Вакуумный компрессор марки ВН-461м ТУ 26-06-459-69 Дистиллятор ТУ 61-1-721-79 Редуктор водородный ТУ 26-05-463-76 Редуктор кислородный ТУ 26-05-235-70.
3.3 Материалы
Воздух сжатый ГОСТ 11882-73 Водород сжатый ГОСТ 30022-80.
3.4 Реактивы
Аммиак водный, ч.д.а. ГОСТ 3760-79
Аммоний хлорид, ч.д.а. ГОСТ 3773-72
Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72
Калий гексацианоферрат (III), ч.д.а. ГОСТ 4206-75
Кислота хлороводородная, х.ч. ГОСТ 3118-77
Натрия хлорид, х.ч. ГОСТ 4233-77
Полиметилфенилсилоксановое масло, 15%
весовых на хроматоне NAW зернением
0,2 — 0,25 мм (готовая насадка для
хроматографической колонки) «Хемапол», Чехия
2,4-диметилфенол (м-ксиленол), ч. ТУ 6-09-07-877-86
4.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работы 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.
При выполнении измерений соблюдают следующие условия:
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%.
7. Подготовка к выполнению измерений
Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовка хроматографической колонки, приготовление градуировочных растворов, установление градуировочной характеристики, отбор проб.
7.1 Подготовка хроматографической колонки
Хроматографическую колонку с помощью вакуумного насоса заполняют готовой насадкой, помещают в термостат прибора и, не подключая к детектору, тренируют в токе газа-носителя в течение 7 — 8 ч, постепенно повышая температуру до 170 °С. После охлаждения термостата колонку подключают к детектору и записывают нулевую линию в рабочем режиме. При стабильной нулевой линии колонка готова к работе.
7.2 Приготовление растворов
Исходный раствор для градуировки (с = 1 мг/куб. см). 50 мг фенола помещают в мерную колбу вместимостью 50 куб. см, доводят объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Срок хранения раствора — 1 мес. в холодильнике.
Рабочий раствор для градуировки (с = 0,001 мг/куб. см). 1 куб. см исходного раствора переносят в мерную колбу вместимостью 1 куб. дм, доводят объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Срок хранения раствора — 1 день.
Исходный раствор внутреннего стандарта (с = 1 мг/куб. см). 50 мг 2,4-диметилфенола помещают в мерную колбу вместимостью 50 куб. см, доводят объем до метки дистиллированной водой, затем постепенно нагревают колбу на водяной бане до полного растворения навески. После охлаждения объем опять доводят до метки, если это необходимо. Срок хранения раствора — 1 мес. в холодильнике.
Рабочий раствор внутреннего стандарта (с = 0,05 мг/куб. см). 5 куб. см исходного раствора переносят в мерную колбу вместимостью 100 куб. см, доводят объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Срок хранения раствора — 2 недели в холодильнике.
4-аминоантипирин, 5%-ный раствор. 5 г аминоантипирина растворяют в 95 куб. см дистиллированной воды.
Аммонийный буферный раствор. 12,5 г хлорида аммония растворяют в 100 куб. см водного аммиака. рН буферного раствора равен 10.
Калий гексацианоферрат (III), 8%-ный раствор. 8 г калия гексацианоферра растворяют в 92 куб. см дистиллированной воды.
7.3 Установление градуировочной характеристики
Градуировочную характеристику, выраженную градуировочным коэффициентом, устанавливают по 5 сериям растворов для градуировки.
Каждую серию, состоящую из 5 растворов, готовят из свежеприготовленного рабочего раствора фенола. Для этого в каждую колбу вместимостью 0,5 куб. дм вносят рабочий раствор для градуировки в соответствии с табл. 1, доводят объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.
| Номер раствора | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Объем рабочего раствора (С = 0,001 мг/куб. см), куб. см | 0,25 | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 5,0 |
| Концентрация фенола, мг/куб. дм | 0,0005 | 0,001 | 0,003 | 0,005 | 0,010 |
| Соотношение масс фенола и внутреннего стандарта в пробе | 0,01 | 0,02 | 0,06 | 0,1 | 0,2 |
Каждый градуировочный раствор переносят в мерный стакан вместимостью 800 куб. см, добавляют 0,5 куб. см (0,025 мг) рабочего раствора внутреннего стандарта, соляной кислоты до рН = 2 — 3 и хлорид натрия до насыщения (190 г). После насыщения раствор переносят в делительную воронку и экстрагируют диэтиловым эфиром (30 куб. см), плавно переворачивая воронку в течение 2 мин. После расслоения водный слой отбрасывают, а эфир порциями сливают в коническую пробирку и полностью испаряют под вакуумом. 1 куб. мм оставшейся после испарения эфира воды хроматографируют при следующих условиях:
температура термостата колонок 150 °С температура испарителя 180 °С расход газа-носителя 40 куб. см/мин. расход водорода 40 куб. см/мин. расход воздуха 400 куб. см/мин. скорость движения диаграммной ленты 0,5 см/мин. чувствительность шкалы электрометра 1:2 время удерживания фенола 4 мин. время удерживания внутреннего стандарта 7 мин. 20 с.
На хроматограмме рассчитывают площади пиков фенола и внутреннего стандарта. По средним результатам из 5 серий вычисляют градуировочный коэффициент для фенола по формуле:
S х m
ф с
S х m
с ф
где:
S - площадь пика внутреннего стандарта, кв. мм;
с
S - площадь пика фенола, кв. мм;
ф
m - масса фенола в градуировочном растворе, мг;
ф
m - масса внутреннего стандарта, добавленного к
с
градуировочному раствору, мг.
Надежность идентификации фенола подтверждается качественной реакцией с 4-аминоантипирином в щелочной среде. К оставшемуся после газохроматографического анализа раствору добавляют по 2 капли аммонийного буферного раствора, 5%-ного раствора 4-аминоантипирина и 8%-ного раствора гексацианоферрата калия. Красно-бурое окрашивание раствора указывает на присутствие фенола в воде.
7.4. Отбор пробы проводят в соответствии с ГОСТом 24481-80 в объеме 1 куб. дм. При хранении пробы более суток применяют консервирование: 4 г гидроксида натрия на 1 куб. дм.
0,5 куб. дм пробы воды помещают в мерный стакан емкостью 800 куб. см, далее обрабатывают и анализируют аналогично п. 7.3.
9. Обработка (вычисление) результатов измерений
На полученной хроматограмме рассчитывают площади пиков фенола и внутреннего стандарта. Концентрацию фенола (С) рассчитывают по формуле:
S х m
ф с
К х S х V<br>
с
где:
К - градуировочный коэффициент;
S - площадь пика фенола на хроматограмме, кв. мм;
ф
m - масса внутреннего стандарта, добавленного к пробе, мг;
с
S - площадь пика внутреннего стандарта, кв. мм;
с
V - объем пробы воды, куб. дм.
Вычисляют среднее значение концентрации фенола:
_ 2
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 30%.
10. Оформление результатов измерения
Средние значения результатов измерения концентрации веществ в 2 параллельных пробах воды оформляют в протокол по форме:
количественного химического анализа фенола в воде
1. Дата проведения анализа _______________________________________
2. Место отбора пробы ____________________________________________
3. Название лаборатории __________________________________________
4. Юридический адрес организации _________________________________
Результаты химического анализа
| Шифр или № пробы | Определяемый компонент | Концентрация, мг/куб. дм | Погрешность измерения, % |
|---|
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 — 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 Ю.Б. Суворовой (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН).
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.