МУК 4.1.1208-03. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Хроматографическое определение 1,2,3-бензотриазола в воде. Методические указания

(утв. Минздравом России 16.03.2003)

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1,2,3-БЕНЗОТРИАЗОЛА В ВОДЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1 июля 2003 года

1. Подготовлены НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН под руководством д.б.н. А.Г. Малышевой авторским коллективом специалистов в составе: к.б.н. Н.П. Зиновьева, к.х.н. Е.Е. Сотников, А.В. Зорина, Т.И. Голова.

2. Утверждены и введены в действие Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации Г.Г. Онищенко 16 марта 2003 г.

4. Введены впервые с 1 июля 2003 г.

Предисловие

В настоящее время токсичные и опасные химические вещества распространены повсюду в окружающей среде. Так, высокое содержание медленно разлагающихся потенциально опасных органических веществ в водах продолжает возрастать, выбросы и стоки вредных химических веществ приобрели большие масштабы и их регламентирование становится важнейшей задачей. Всего несколько лет назад гигиеническая опасность большей части из примерно миллиона загрязняющих веществ не была известна. К счастью, в настоящее время почти все промышленно развитые страны приняли и постоянно ужесточают законодательство, направленное на улучшение контроля качества водных объектов. Для обнаружения и мониторинга соединений привлекается аналитическая химия. Перед ней ставится задача разработки все более совершенных методов, регламентирующих анализ и требующих определения все большего числа веществ и продуктов их трансформации со все более низкими пределами обнаружения.

Актуальность разработки и внедрения эффективных аттестованных методов контроля качества воды обусловлена многими факторами. Главные из них: непрерывное расширение перечня нормированных показателей, ужесточение требований к чувствительности существующих методов вследствие изменения гигиенических нормативов в сторону их снижения, идентификация ранее неизвестных соединений в результате более широкого к настоящему времени применения методов обзорного анализа, принадлежность к группам высокотоксичных веществ, частота обнаружения ненормированных соединений.

Уже более 40 лет газовая хроматография остается одним из основных методов определения веществ в окружающей среде и, в частности, в водных объектах. Использование капиллярной газовой хроматографии и различных высокочувствительных детектирующих устройств позволили существенно улучшить селективность, снизить пределы обнаружения, повысить надежность идентификации компонентов сложных смесей загрязняющих веществ и продуктов их трансформации различной природы и токсичности. В то же время из всех используемых способов детектирования только масс-спектрометрический обладает наибольшим потенциалом в отношении идентификации компонентов и анализа проб неизвестного состава. Поэтому именно хромато-масс-спектрометрический метод к настоящему времени стал практически основным в многокомпонентном анализе.

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 ГОСТ Р 8.563-96 «Методики выполнения измерений», ГОСТ 17.0.02-79 «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 меньше уровней их предельно допустимых концентраций (0,5 ПДК) в воде, установленных в СанПиН 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 СанПиН 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 хроматографический анализ воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения для определения в ней содержания 1,2,3-бензотриазола в диапазоне концентраций 0,05 — 15,0 мг/куб. дм.

Методические указания могут быть использованы для анализа воды с более высоким содержанием 1,2,3-бензотриазола (до 20%) после соответствующего разбавления.

C H № Мол. масса 119,13 6 5 3

1,2,3-Бензотриазол (азиминобензол) — бесцветные кристаллы, температура плавления 98,5 °С, температура кипения 201 — 204 °С (при 15 мм рт. ст.), трудно растворим в холодной воде, легко растворим в этаноле и диэтиловом эфире, растворим в бензоле и горячей воде, высасывается из воды хлористым натрием и серно-кислым натрием.

ПДК в воде централизованных систем питьевого водоснабжения — 0,1 мг/куб. дм. Относится к 3 классу опасности.

1. Погрешность измерений

    Методика  обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не
превышающей +/- 24,0%, (дельта    ), при доверительной вероятности

                          отн.

0,95.

2. Метод измерений

Измерение концентраций 1,2,3-бензотриазола основано на извлечении его из воды высаливанием при рН 7,5 — 8,0 с последующей экстракцией диэтиловым эфиром, упаривании растворителя, реэкстракции этанолом, хроматографическом разделении на капиллярной колонке, идентификации по удерживаемому объему или масс-спектрометрической идентификации и количественному определению.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме экстракта 0,25 мкг.

Определению не мешают алкиламины, ацетилбензотриазол и фенилбензотриазол.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

3.1 Средства измерений

Газовый хроматограф с пламенно-ионизационным детектором или с масс-селективным детектором с программным обеспечением HPG 1034 с MS Chem Station (серия DOS)

Микрошприц вместимостью 10 куб. мм МШ-10 М ГОСТ 8043-75

Весы аналитические лабораторные ВЛА-200 ГОСТ 24104-80Е

Меры массы                                        ГОСТ 7328-82Е
Цилиндр мерный на 500 куб. см                     ГОСТ 1770-74Е
Мерные колбы вместимостью                         ГОСТ 29169-91

100 куб. см, 250 куб. см и 1000 куб. см

Пипетки емкостью 0,1 куб. см и 0,2 куб. см ГОСТ 29169-91.

3.2 Вспомогательные устройства

Колонка кварцевая капиллярная хроматографическая длиной 30 м внутренним диаметром 0,25 мм, покрытая неподвижной фазой SPB-1 (диметилполисилоксан) с толщиной пленки 1,0 мкм

Воронка делительная емкостью 500 куб. см ГОСТ 9613-75 Прибор для концентрирования эфирных экстрактов (рис. 1 — не приводится)

Баня водяная ТУ 61-1-423-72

Шкаф сушильный электрический 2В-151

Редуктор водородный                               ТУ 26-05-463-76
Редуктор кислородный                              ТУ 26-05-235-70.

3.3 Материалы и реактивы

Эфир серный для наркоза, стабилизированный, Госфармакопея

Натрий гидроксид, х.ч. ГОСТ 4328-77

Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72

Этанол, х.ч. ТУ 6-09-1710-77

Натрий хлористый, х.ч. ГОСТ 4233-77

Гелий газообразный марки А ТУ 51-940-80

Азот сжатый, ос.ч. ГОСТ 9293-74

Водород сжатый                                    ГОСТ 3022-80
Воздух сжатый                                     ГОСТ 1188-73
1,2,3-Бензотриазол, ч.                            ТУ 6-09-1291-75.

4. Требования безопасности

4.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТ 12.1.005-88 и 12.1.007-76.

4.2. При выполнении измерений концентраций 1,2,3-бензотриазола с использованием газовых хроматографов с пламенно-ионизационным детектором или масс-селективным детектором соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 и инструкциями по эксплуатации приборов.

5. Требования к квалификации оператора

К выполнению измерений на газовых хроматографах допускают специалистов, имеющих квалификационную группу по работе на установках с высоким напряжением не ниже четвертой, прошедших соответствующий курс обучения и знающих устройство и правила эксплуатации приборов.

6. Условия измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия.

6.1. Приготовление растворов и подготовку проб к анализу проводят в нормальных условиях при температуре воздуха (20 +/- 5) °С, атмосферном давлении 630 — 800 мм рт. ст. и влажности воздуха не более 80% при температуре 25 °С.

6.2. Выполнение измерений на газовых хроматографах проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к приборам и настоящими методическими указаниями.

7. Подготовка к выполнению измерений и проведение измерений

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

7.1 Приготовление растворов

Рабочий раствор № 1 1,2,3-бензотриазола для градуировки (с = 1 мг/куб. см). Навеску 1,2,3-бензотриазола в количестве 100 мг вносят в мерную колбу вместимостью 100 куб. см, приливают этанол до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора № 1 — 1 месяц в холодильнике.

Рабочий раствор № 2 1,2,3-бензотриазола для градуировки (с = 10 мг/куб. см). Навеску 1,2,3-бензотриазола в количестве 1,0 г вносят в мерную колбу вместимостью 100 куб. см, приливают этанол до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора № 2 — 1 месяц в холодильнике.

1 н раствор гидроксида натрия. В мерную колбу вместимостью 1000 куб. см помещают 40 г гидроксида натрия, доливают дистиллированную воду до метки и перемешивают.

7.2 Подготовка хроматографической колонки

Кварцевую капиллярную колонку предварительно кондиционируют, нагревая в термостате ступенчато с 70 до 220 °С, и выдерживают при этой температуре в течение 4 ч. По охлаждении термостата до комнатной температуры выход колонки подсоединяют к пламенно-ионизационному детектору или к устройству сопряжения с масс-селективным детектором и создают в нем разряжение, затем записывают нулевую линию при параметрах проведения хроматографического анализа. При отсутствии заметных флуктуаций приступают к работе.

7.3 Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают на градуировочных растворах 1,2,3-бензотриазола в воде. Она выражает зависимость площади пика 1,2,3-бензотриазола от его концентрации в мг/куб. дм и строится по 5 сериям растворов для градуировки. Для этого в мерную колбу вместимостью 250 куб. см в соответствии с табл. 1 и 2 помещают рабочий раствор 1,2,3-бензотриазола, доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают.

Таблица 1

ГРАДУИРОВОЧНЫЕ РАСТВОРЫ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ГРАДУИРОВОЧНОЙ

Номер раствора	1	2	3	4	5	6	7
Объем рабочего раствора № 1 (с = 1 мг/куб. см), куб. мм	0	12,5	25,0	62,5	125,0	187,5	250,0
Концентрация 1,2,3-бензотриазола в воде, мг/куб. дм	0	0,05	0,1	0,25	0,5	0,75	1,0

Таблица 2

Номер раствора	1	2	3	4	5	6	7
Объем рабочего раствора № 2 (с = 10 мг/куб. см), куб. мм	0	37,5	75,0	125,0	187,5	250,0	375,0
Концентрация 1,2,3-бензотриазола в воде, мг/куб. дм	0	1,5	3,0	5,0	7,5	10,0	15,0

При построении градуировочной характеристики 250 куб. см градуировочного раствора помещают в делительную воронку вместимостью 500 куб. см, приливают раствор 1 н гидроксида натрия до рН 7,5 — 8, вносят 1 г хлористого натрия, приливают 35 куб. см диэтилового эфира и периодически встряхивают, сбрасывая избыточное давление. После расслоения эфирный слой сливают в колбу с оттянутым дном. Водный слой еще дважды экстрагируют 15 куб. см диэтилового эфира. Объединенный эфирный экстракт концентрируют на установке, изображенной на рис. 1. К полученному концентрату добавляют этанол до объема 0,1 куб. см.

Анализируют 2 куб. мм экстракта на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором или на газовом хроматографе с масс-селективным детектором.

Условия проведения газохроматографического анализа с пламенно-ионизационным детектором:

задержка деления потока газа-носителя

    при вводе пробы                             0,5 мин.;
    температура испарителя                      220 °С;
    температура детектора                       250 °С;
    температура  колонки  150 °С в течение 2 мин., затем нагрев со
скоростью   5   °С/мин.   до   температуры   220  °С,  после  чего

изотермически при 220 °С в течение 10 мин.;

    расход газа-носителя (азота)                0,44 куб. см/мин.;
    поддув газа-носителя (азота)                35 куб. см/мин.;
    расход водорода                             35 куб. см/мин.;
    расход воздуха                              350 куб. см/мин.;

                                                        -10

    чувствительность шкалы электрометра         2 - 200 х 10    А;
    время удерживания 1,2,3-бензотриазола       12,1 мин.;
    общее время анализа                         26 мин.

На полученных хроматограммах рассчитывают площади пиков 1,2,3-бензотриазола и по средним результатам из 5 серий строят градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пиков (кв. мм) от концентрации (мг/куб. дм) 1,2,3-бензотриазола.

Условия проведения хромато-масс-спектрометрического анализа:

задержка деления потока газа-носителя (гелия)

    при вводе пробы                             0,5 мин.;
    температура испарителя                      220 °С;
    температура интерфейса                      280 °С;
    температура  колонки  150 °С в течение 2 мин., затем нагрев со
скоростью   5   °С/мин.   до   температуры   220  °С,  после  чего

изотермически при 220 °С в течение 10 мин.;

    время удерживания 1,2,3-бензотриазола       12,1 мин.;
    общее время анализа                         26 мин.

Масс-спектры электронного удара органических соединений получают при следующих параметрах:

    энергия ионизирующих электронов            70 эВ;
    температура масс-селективного детектора    172 °С;
    диапазон сканирования масс                 45 - 550 m|z;
    число сканирований в секунду               1, 2;
    число выборок                              2;
    напряжение на электронном умножителе       1635 В;
    ток эмиссии                                50 мкА.

Идентификацию 1,2,3-бензотриазола осуществляют с помощью библиотечного поиска в библиотеке NBS компьютера и по времени удерживания. Интегрируют площадь пика 1,2,3-бензотриазола и по средним результатам из 5 серий строят градуировочную характеристику для 1,2,3-бензотриазола. Градуировку проверяют 1 раз в 6 месяцев.

7.4 Отбор проб

Основные требования к отбору проб по ГОСТ Р 51592-00 и ГОСТ Р 51593-00. Объем отобранной пробы воды должен быть не менее 500 куб. см. Пробы отбирают в емкости, изготовленные из полимерного материала или темного стекла. Пробы следует хранить не более 6 ч при температуре не более 25 °С. Хранение проб более 6 ч проводят по ГОСТ Р 51592-00.

8. Выполнение измерений

Анализируют 250 куб. см образца, как описано в п. 7.3. Идентификацию 1,2,3-бензотриазола осуществляют по времени удерживания или с помощью библиотечного поиска.

Для получения результатов измерения концентрации 1,2,3-бензотриазола проводят анализ 2 параллельных проб воды. Перед обработкой любых результатов измерений необходимо проанализировать «холостую пробу» дистиллированной воды по п. 7.3, чтобы убедиться в отсутствии помех и загрязнений.

9. Обработка (вычисление) результатов измерений

Концентрацию 1,2,3-бензотриазола (мг/куб. дм) в воде определяют по градуировочной характеристике после вычисления площади пика или компьютерного интегрирования хроматограммы.

Вычисляют среднее значение концентрации 1,2,3-бензотриазола в воде:

                      _        2

С = 0,5 SUM С . i=1 i

Рассчитывают относительную разницу результатов 2 параллельных измерений одной пробы:

                                        _

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

где d — норматив оперативного контроля сходимости, равный 33,8%.

10. Оформление результатов измерения

Средние значения результатов измерения концентрации 1,2,3-бензотриазола в воде оформляют протоколом по форме:

Протокол № количественного химического анализа

1. Дата проведения анализа _______________________________________

2. Место отбора пробы ____________________________________________

3. Название лаборатории __________________________________________

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

Исполнитель:

Руководитель лаборатории:

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 воды, к которым делаются добавки измеряемых веществ

в  виде  растворов.  Отбирают  2  пробы  воды  и к 1 из них делают
добавку  таким  образом,  чтобы  содержание определяемого вещества
увеличилось  по сравнению с исходным на 50 - 150% и 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 рабочей пробы с добавкой-

                              исх.

1 С . Результаты анализа исходной рабочей пробы С и с добавкой — исх. 1

С  получают по возможности в одинаковых условиях, т.е. их получает
один  аналитик  с  использованием 1 набора мерной посуды, 1 партии

реактивов и т.д.

Результаты контроля признаются удовлетворительными, если выполняется условие:

                    1

|C — C - C| < Kg, исх.

где:
C  - добавка вещества, мг/куб. дм;
Kg - норматив оперативного контроля погрешности, мг/куб. дм.

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

                 _____________________________

                    /        1 2                 2
             Kg = \/(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:

K'g = 0,84 х Kg.

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

Методические указания разработаны А.Г. Малышевой, А.А. Беззубовым (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, г. Москва), Н.Б. Гавриловым, В.А. Савельевой (АКВАХИМ).

---