МУК 4.1.1501-03. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Инверсионно-вольтамперометрическое измерение концентрации цинка, кадмия, свинца и меди в пищевых продуктах и продовольственном сырье. Методические указания

(утв. Минздравом России 29.06.2003)

29 июня 2003 года

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ИНВЕРСИОННО-ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЦИНКА, КАДМИЯ, СВИНЦА И МЕДИ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННОМ СЫРЬЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

30 июня 2003 года

1. Разработаны Федеральным центром госсанэпиднадзора Минздрава России (В.Б. Скачков, Н.С. Ластенко) и НПП «Техноаналит» (Ю.А. Иванов, Л.А. Хустенко, Б.Ф. Назаров, А.В. Заичко, Е.Е. Иванова, Г.Н. Носова, Т.П. Толмачева).

2. Рекомендованы к утверждению Комиссией по госсанэпиднормированию при Минздраве России.

3. Утверждены 29.06.2003 и введены в действие 30.06.2003 Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации.

4. Введены впервые.

Предисловие

Метод инверсионной вольтамперометрии (ИВ) за последние 5 — 7 лет существенно укрепил свои позиции в повседневном рутинном анализе экологических и пищевых объектов. Высокая чувствительность, относительно небольшое время проведения анализов, хорошая адаптация к автоматизации и компьютеризации, сравнительно низкая стоимость оборудования делает ИВ конкурентоспособным и перспективным методом для проведения повседневных массовых анализов.

Томский политехнический университет является одним из основоположников метода ИВ и совместно с «НПП Техноаналит» постоянно занимается усовершенствованием средств реализации метода. Основными современными средствами реализации метода являются вольтамперометрический анализатор, программное обеспечение и методики анализа. К вспомогательным средствам относятся устройства пробоподготовки. Все эти средства реализации взаимосвязаны и определяют достоинства и недостатки ИВ-комплекса в целом. Аналитические возможности ВА-анализаторов, круг решаемых ими аналитических задач определяются количеством выполняемых на нем методик анализа. Но сущность самой методики анализа, особенно ее метрологические характеристики, зачастую определяются анализатором и программным обеспечением.

Включенные в сборник методики анализа разработаны на анализаторах серии ТА с программным обеспечением VALab-2000 и применением специализированной печи ПДП-18МП.

Анализаторы типа ТА имеют некоторые особенности. Это:

• встроенный ультрафиолетовый облучатель, позволяющий непосредственно в процессе анализа производить деструкцию органических веществ и удалять кислород из анализируемого раствора;
• способ перемешивания анализируемого раствора путем вибрации индикаторного электрода на частоте собственного механического резонанса со стабилизированной амплитудой;
• трехканальный датчик, позволяющий проводить одновременный анализ трех проб;
• анализаторы серии ТА управляются программным способом с помощью ПК, что позволяет автоматизировать настройку прибора и анализ, исключать промахи, гибко и оперативно расширять функциональные возможности прибора.

Вышеперечисленное привело к некоторой индивидуальности анализаторов серии ТА. Но это не исключает возможность их применения с другими вольтамперометрическими анализаторами при соответствующей адаптации высококвалифицированными специалистами.

Метод ИВ становится одним из основных методов анализа, используемых в испытательных лабораториях, и успешно применяется для определения следовых количеств различных металлов в объектах окружающей среды (воздух, вода, почва, растительность), пищевых продуктах, биологических тканях и жидкостях, лекарственных препаратах и других жизненно важных объектах.

Метод инверсионной вольтамперометрии (ИВ) основан на получении и расшифровке вольтамперограмм, представляющих собой зависимость тока от поляризующего напряжения.

Аналитическое определение элементов в методе ИВ состоит из двух стадий:

• предварительное электролитическое концентрирование в объеме или на поверхности индикаторного электрода при заданном потенциале и перемешивании раствора;
• последующее растворение концентрата элемента при изменяющемся потенциале с регистрацией тока растворения (вольтамперограммы). При этом аналитический сигнал получают в виде пика тока анодного растворения.

Потенциал пика является при определенных условиях стандартной величиной и идентифицирует элемент. Высота пика — максимальный ток растворения — пропорциональна концентрации определяемого элемента, что позволяет использовать ИВ как метод количественного анализа.

В методе ИВ применяют двух- и трехэлектродные ячейки. Двухэлектродная ячейка содержит индикаторный электрод и электрод сравнения. В качестве электрода сравнения используют хлорсеребряный или каломельный электрод. Потенциал этих электродов остается постоянным при протекании тока (неполяризующийся электрод). Из-за простоты конструкции наиболее распространены хлорсеребряные электроды.

Таблица 1

ПОТЕНЦИАЛЫ АНОДНЫХ ПИКОВ ЭЛЕМЕНТОВ

Элемент	Потенциал пика, В	Фоновый электролит	Индикаторный электрод
Zn	-(0,9 +/- 0,1)	Муравьиная кислота	Ртутно-пленочный
Cd	-(0,6 +/- 0,1)
Pb	-(0,4 +/- 0,1)
Cu	-(0,1 +/- 0,1)
Mn	-(1,5 +/- 0,1)	Na SО 2 3
Hg	0,6 +/- 0,05	H SО + KCl 2 4	Золотоуглеродистый
As	0,05 +/- 0,05	Трилон Б
As	0,2 +/- 0,05	Na SO 2 3

В качестве индикаторных электродов чаще всего применяют ртутно-пленочные, графитовые, золотоуглеродистые, стеклоуглеродные электроды.

Ртутно-пленочные электроды применяют для определения ионов металлов, хорошо растворимых в ртути: Zn, Cd, Pb, Cu, Sn, Mn, Bi, Sb. В этом случае регистрируют ток окисления металла из амальгамы.

Золотоуглеродистый электрод применяют для определения мышьяка, ртути, которые концентрируются на поверхности электрода в виде соединений с золотом.

Трехэлектродная ячейка кроме указанных электродов содержит еще вспомогательный электрод, в качестве которого может использоваться хлорсеребряный электрод. Применение трехэлектродной ячейки позволяет избежать омических искажений (сдвиг потенциала и уменьшение высоты пика) аналитического сигнала и снизить требования к вспомогательному электроду. Это особенно актуально при определении Zn, Cd, Pb, Cu из-за сравнительно больших токов, протекающих при электролизе.

Методики ИВ-определения различных элементов обычно предполагают удаление растворенного кислорода из-за его электрохимической активности.

Существуют различные способы удаления кислорода из анализируемого раствора:

• насыщение раствора инертным газом (азотом, водородом, аргоном, гелием);
• химическое взаимодействие с восстановителем:

                      О  + 2Na SO  -> 2Na SO ;
                       2      2  3       2  4

• фотохимический способ: ультрафиолетовое облучение растворов, содержащих карбоновые или оксикислоты.

Выбор конкретного способа устранения кислорода в каждой методике обусловлен значением рН фонового раствора, химическими и электрохимическими свойствами определяемых элементов, необходимостью определения нескольких ионов из одного раствора.

В настоящее время метод инверсионной вольтамперометрии успешно применяется для определения следовых количеств различных металлов в объектах окружающей среды (воздух, вода, почва, растительность), пищевых продуктах, биологических тканях и жидкостях, лекарственных препаратах и других жизненно важных объектах.

Назначение и область применения

Настоящие методические указания распространяются на пищевые продукты, продовольственное сырье, на питьевую, природную и сточную воду и устанавливают инверсионно-вольтамперометрические методы определения содержания в них токсичных элементов (цинка, кадмия, свинца, меди, мышьяка, ртути) с использованием анализаторов серии ТА.

Включенные в сборник методики метрологически аттестованы и дают возможность контролировать содержание химических веществ на уровне и меньше их предельно допустимых концентраций.

Химические помехи, влияющие на результаты определения элементов, устраняются в процессе пробоподготовки.

Отбор проб проводят по НД на данный вид пищевой продукции, продовольственного сырья или воды.

Таблица 2

ДИАПАЗОНЫ ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ

Объект анализа	Элемент	Диапазон определяемых концентраций, мг/кг (мг/куб. дм)
Пищевые продукты и продовольственное сырье	Zn	от 0,5 до 100,0 вкл.
	Cd	от 0,0015 до 1,0 вкл.
	Pb	от 0,01 до 6,0 вкл.
	Cu	от 0,05 до 30,0 вкл.
Напитки алкогольные и безалкогольные	Zn	от 0,1 до 30,0 вкл.
	Cd	от 0,003 до 2,0 вкл.
	Pb	от 0,03 до 7,0 вкл.
	Cu	от 0,05 до 25,0 вкл.
Питьевая, природная и сточная вода	Zn	от 0,0005 до 0,1 вкл.
	Cd	от 0,0002 до 0,005 вкл.
	Pb	от 0,0002 до 0,05 вкл.
	Cu	от 0,0006 до 1,0 вкл.
Жиры, маргарины, масла	Zn	от 0,1 до 14,0 вкл.
	Cd	от 0,003 до 0,10 вкл.
	Pb	от 0,01 до 0,20 вкл.
	Cu	от 0,05 до 2,0 вкл.
Питьевая, природная и сточная вода	As	от 0,005 до 0,10 вкл.
Напитки алкогольные и безалкогольные	As	от 0,002 до 0,4 вкл.
Молоко и молочные продукты	As	от 0,004 до 1,0 вкл.
Рыба и рыбопродукты	As	от 0,03 до 10,0 вкл.
Питьевая и природная вода	Hg	от 0,00005 до 0,0010 вкл.
Сточная вода	Hg	от 0,0001 до 0,0040 вкл.
Рыба и рыбопродукты	Hg	от 0,03 до 10,0 вкл.

Настоящие методические указания устанавливают методику количественного химического анализа проб крупы, зерна, муки, кофе, какао, чая, конфет, концентратов, сублиматов, овощей, фруктов, мяса, рыбы и продуктов их переработки, молока и молочных продуктов для определения содержания ионов цинка, кадмия, свинца и меди методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ).

Химические помехи, влияющие на результаты определения элементов, устраняются в процессе пробоподготовки.

Методику применяют для измерения концентраций цинка, кадмия, свинца и меди в диапазонах, указанных в табл. 2. Предельно допустимые концентрации для основных пищевых продуктов приведены в табл. 1.

Таблица 1

И МЕДИ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

Пищевые продукты	Концентрация, мг/кг
	Zn	Cd	Pb	Cu
1	2	3	4	5
Х/б и кондитерские изделия
Зерновые	50,0	0,1	0,5	10,0
Зернобобовые	50,0	0,1	0,5	10,0
Крупы	50,0	0,1	0,5	10,0
Мука, кондитерские изделия	50,0	0,1	0,5	10,0
Хлеб	25,0	0,05	0,3	5,0
Бараночные и сухарные изделия	30,0	0,1	0,5	10,0
Отруби пшеничные	130,0	0,1	1,0	20,0
Соль поваренная	10,0	0,1	2,0	3,0
Крахмал	30,0	0,1	0,5	10,0
Сахар-песок	3,0	0,05	1,0	1,0
Пектин	30,0	0,1	1,0	10,0
Желатин	100,0	0,03	2,0	15,0
Орехи (ядро)	50,0	0,1	0,5	20,0
Конфеты	30,0	0,1	1,0	15,0
Какао-порошок	70,0	0,5	1,0	50,0
Печенье	30,0	0,1	0,5	10,0
Семена подсолнечника, халва			1,0
Растительные продукты
Овощи свежие и свежемороженые	10,0	0,03	0,5	5,0
Фрукты, ягоды свежие и свежемороженые	10,0	0,03	0,4	5,0
Грибы свежие, консервированные и сухие	20,0	0,1	0,5	10,0
Чай		1,0	10,0	100,0
Консервы овощные в стеклянной, алюминиевой и цельнотянутой жестяной таре	10,0	0,03	0,5	5,0
Консервы овощные в сборной жестяной таре	10,0	0,05	1,0	5,0
Консервы фруктовые в стеклянной, алюминиевой и цельнотянутой жестяной таре	10,0	0,03	0,4	5,0
Консервы фруктовые в сборной жестяной таре	10,0	0,05	1,0	5,0
Овощи сушеные и консервированные	10,0	0,03	0,5	5,0
Фрукты и ягоды сушеные и консервированные	10,0	0,03	0,4	5,0
Специи и пряности		0,2	5,0
Мясо и мясные продукты
Мясо и птица свежие и мороженые	70,0	0,05	0,5	5,0
Колбасные вареные изделия из мяса птицы	70,0	0,05	0,5	5,0
Консервы из мяса и птицы в стеклянной, алюминиевой и цельнотянутой жестяной таре	70,0	0,05	0,5	5,0
Консервы из мяса и птицы в сборной жестяной таре	70,0	0,1	1,0	5,0
Внутренние органы мясные и продукты их переработки	100,0	0,3	0,6	20,0
Почки и продукты их переработки	100,0	1,0	1,0	20,0
Яйца	50,0	0,01	0,3	3,0
Яичный порошок	200,0	0,1	3,0	15,0
Рыба, рыбные и другие продукты моря
Рыба свежая охлажденная и мороженая пресноводная:
- хищная	40,0	0,2	1,0	10,0
- не хищная	40,0	0,2	1,0	10,0
Рыба свежая охлажденная и мороженая морская	40,0	0,2	1,0	10,0
Рыба тунцовая	40,0	0,2	2,0	10,0
Рыба, консервированная в стеклянной, алюминиевой и цельнотянутой жестяной таре:
- пресноводная	40,0	0,2	1,0	10,0
- морская	40,0	0,2	1,0	10,0
- тунцовая	40,0	0,2	2,0	10,0
Рыба, консервированная в сборной жестяной таре:
- пресноводная	40,0	0,2	1,0	10,0
- морская	40,0	0,2	1,0	10,0
- тунцовая	40,0	0,2	2,0	10,0
Моллюски и ракообразные	200,0	2,0	10,0	30,0
Молочные изделия
Молоко, кисломолочные изделия	5,0	0,03	0,1	1,0
Молоко сгущенное консервированное	15,0	0,1	0,3	3,0
Молоко сухое	5,0	0,03	0,1	1,0
Сыры, творог	50,0	0,2	0,3	4,0
Масло сливочное	5,0	0,03	0,1	0,5
Продукты детского питания
Продукты на молочной основе	5,0	0,02	0,05	1,0
Продукты на овощной и фруктовой основе	10,0	0,02	0,3	5,0
Продукты на мясной и птичной основе	50,0	0,03	0,3	5,0
Общий предел (ПДК) для продуктов, не вошедших в этот список	50,0	0,05	1,0	25,0

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей приведенную в табл. 2, при доверительной вероятности 0,95.

Таблица 2

ВЕРОЯТНОСТИ Р = 0,95

Элемент	Диапазон концентраций, мг/кг	Характеристика погрешности, +/- дельта, %
Цинк	от 0,50 до 100,0 вкл.	39
Кадмий	от 0,0015 до 1,0 вкл.
Свинец	от 0,01 до 6,0 вкл.
Медь	от 0,05 до 30,0 вкл.

2. Метод измерений

Метод измерений включает в себя предварительную подготовку проб путем «мокрой» минерализации и последующее измерение массовых концентраций в водном растворе подготовленной пробы методом инверсионной вольтамперометрии.

Сущность метода инверсионной вольтамперометрии состоит в предварительном электронакоплении определяемых элементов в течение заданного времени на рабочем (индикаторном) ртутно-пленочном электроде и последующей регистрации процесса растворения накопленных на электроде элементов. При этом каждый элемент растворяется в определенном диапазоне потенциалов, а возникающий ток имеет форму пика. Потенциал пика идентифицирует элемент, а максимальный ток пропорционален концентрации элемента.

Потенциалы максимумов регистрируемых анодных пиков (аналитических сигналов) Zn, Cd, Pb, Cu на фоне муравьиной кислоты соответственно равны: (-0,9 +/- 0,1) В; (-0,6 +/- 0,1) В; (-0,4 +/- 0,1) В; (-0,1 +/- 0,1) В.

Массовые концентрации элементов в пробе определяют по методу добавок аттестованных смесей элементов.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

3.1. Средства измерений

Анализатор вольтамперометрический ТА в комплекте с IBM-совместимым компьютером ТУ 4215-000-36304081-95 В комплект анализатора входят: рабочий электрод — ртутно-пленочный; электроды сравнения и вспомогательный — хлорсеребряные; стаканчики из оптически прозрачного кварца вместимость 20 куб. см Весы аналитические ВЛА-200 ГОСТ 24104-88Е Дозаторы пипеточные с дискретностью установки доз 0,01 — 1,00 куб. см ТУ 64-1-3329-81 Пипетки стеклянные вместимостью 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0 куб. см 1 или 2 класса ГОСТ 29169-91 Посуда стеклянная лабораторная ГОСТ 1770-74Е, 20292-80

3.2. Вспомогательные устройства

Дистиллятор ТУ 61-1-721-79 Шкаф сушильный электрический 2И-151

обеспечивающая поддержание заданного температурного режима от 150 до 600 °С, с погрешностью +/- 25 °С Печь двухкамерная ПДП-18М (используют вместо электроплитки и муфельной печи) ТУ 3443-001-36304081-97 Эксикатор ГОСТ 25336-82 Палочки стеклянные ГОСТ 21400-75 Щипцы тигельные Фарфоровые тигли ГОСТ 19908-90

Допускается использовать другое оборудование и приборы, позволяющие воспроизводить метрологические характеристики, указанные в данных методических указаниях.

3.3. Материалы

Бумага индикаторная универсальная фирмы «Лахема» (Чехия) или аналогичная Бумага фильтровальная ГОСТ 12026-76

3.4. Реактивы

Стандартные образцы состава раствора

Стандартные образцы состава раствора ионов свинца ГСО 6078-91 Стандартные образцы состава раствора ионов меди ГСО 6074-91 Кислота азотная, х.ч. ГОСТ 4461-77 Кислота азотная, ос.ч. ГОСТ 11125-84 Кислота серная, х.ч. ГОСТ 4204-77 Кислота серная, ос.ч. ГОСТ 14262-78

Пероксид водорода, х.ч.                    ГОСТ 10929-77
Вода бидистиллированная или                ТУ 6-09-2502-77

Вода дистиллированная, дважды перегнанная в присутствии серной кислоты (0,5 куб. см концентрированной серной кислоты и 3 куб. см 3%-ного раствора перманганата калия на 1 куб. дм дистиллированной воды) ГОСТ 6709-72 Калия перманганат, х.ч. ГОСТ 20490-75 Калий хлористый, ос.ч. ТУ 6-09-3678-74 Кислота муравьиная, х.ч. ГОСТ 5848-73 Гидрокарбонат натрия (сода пищевая) ГОСТ 2156-76 Ртуть металлическая марки Р-00 ГОСТ 4658-73 Ртуть одновалентная азотнокислая двухводная ГОСТ 4521-78 Кислота соляная, ос.ч. ГОСТ 14261-77 Кислота соляная, х.ч. ГОСТ 3118-77

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.

4.2. При работе с электроустройствами соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации приборов.

4.3 Анализатор ТА устанавливают в вытяжном шкафу.

5. Требования к квалификации оператора

К выполнению измерений допускается персонал, владеющий техникой инверсионно-вольтамперометрического метода анализа и изучивший инструкцию по эксплуатации вольтамперометрического анализатора ТА.

6. Условия измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия.

6.1. Процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят в нормальных условиях согласно ГОСТ 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 анализаторе проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору.

7. Подготовка к выполнению измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовку лабораторной посуды, приготовление растворов, отбор и предварительную обработку проб, подготовку анализатора и электродов.

7.1. Подготовка лабораторной посуды

Новую лабораторную стеклянную посуду, сменные наконечники

                                                    3

многократно   бидистиллированной   водой.   Кварцевые   стаканчики
протирают  фильтром  с  пищевой  содой, ополаскивают водопроводной
водой  и  бидистиллированной водой. Обрабатывают концентрированной

серной кислотой (0,1 — 0,2 куб. см или 4 — 6 капель), нагревают на плитке при температуре 300 — 350 °С до прекращения выделения паров кислоты. Прокаливают в муфельной печи при температуре 500 — 600 °С в течение 20 — 30 мин. Затем снова ополаскивают бидистиллированной водой. Обработку стаканчиков серной кислотой проводят не реже одного раза в две недели.

Сменные кварцевые стаканчики хранят закрытыми калькой или в эксикаторе.

7.2. Приготовление растворов

Хлорид калия 1 М. В мерной колбе вместимостью 100,0 куб. см растворяют бидистиллированной водой 7,46 г КСl. Доводят объем до метки бидистиллированной водой.

Перманганат калия 3%. В мерной колбе вместимостью 100,0 куб. см растворяют бидистиллированной водой 3,00 г КМnО . 4

Основные растворы, содержащие 100,0 мг/куб. дм цинка, кадмия, свинца и меди. Готовят из государственных стандартных образцов состава растворов с аттестованными концентрациями элементов 1,0 мг/куб. см (1000 мг/куб. дм): в мерные колбы вместимостью 50,0 куб. см вводят по 5,0 куб. см стандартного образца состава ионов цинка, кадмия, свинца и меди (каждого металла в отдельную колбу) и доводят объемы до меток бидистиллированной водой.

Рекомендуется использовать инструкцию по применению государственных стандартных образцов.

Основные растворы устойчивы в течение шести месяцев.

Аттестованные смеси с содержанием определяемых элементов по 10,0; 1,0 мг/куб. дм. Готовят разбавлениями растворов в мерных колбах вместимостью 50,0 куб. см бидистиллированной водой согласно табл. 3.

Таблица 3

Исходный раствор для приготовления, мг/куб. дм	Отбираемый объем, куб. см	Объем мерной посуды, куб. см	Концентрация приготовленной аттестованной смеси, мг/куб. дм	Срок хранения, дней
100,0	5,00	50,0	10,00	30
10,0	5,00	50,0	1,00	14

Погрешность приготовления аттестованных смесей не превышает 3% отн.

7.3. Приготовление электродов

Хлорсеребряный электрод. Применяют в качестве электрода сравнения и вспомогательного электрода.

Хлорсеребряный электрод представляет собой спираль из серебряной проволоки, покрытой AgCl, помещенную в корпус с полупроницаемой пробкой, который заполнен одномолярным раствором КСl. Конец серебряной проволоки имеет токовыводящий контакт для подключения к прибору.

Перед работой корпус электрода заполняют с помощью дозатора или шприца одномолярным раствором хлорида калия, закрывают и выдерживают не менее 2 ч (при первом заполнении) в одномолярном растворе КСl для установления равновесного значения потенциала. Электрод перезаполняют новым раствором КСl не реже одного раза в неделю.

Хлорсеребряный (ХСЭ) и вспомогательный (ВЭ) электроды хранят в одномолярном растворе хлорида калия.

Рабочий ртутно-пленочный электрод (РПЭ). Представляет собой полимерный стержень с запрессованной серебряной проволокой диаметром 0,8 мм, длиной 5 — 7 мм. Для подготовки электрода к работе наносят на поверхность серебра пленку ртути «механическим» или «электрохимическим» способом. Перед этим рабочую поверхность электрода (серебряную проволоку) опускают на 1 — 2 с в концентрированную азотную кислоту. Хорошо промывают бидистиллированной водой и амальгамируют «механическим» или «электрохимическим» способом.

«Механический» способ амальгамирования электрода. Опускают часть серебряной проволоки (1 — 2 мм) в металлическую ртуть. Затем ртуть на электроде растирают фильтровальной бумагой для равномерного ее распределения по всей поверхности серебра. Электрод промывают бидистиллированной водой.

    "Электрохимический"    способ    амальгамирования   электрода.
Устанавливают   в  ячейку  "А"  анализатора  ТА  хлорсеребряный  и
незаамальгамированный   рабочий   электроды,   бюкс  с  насыщенным
раствором  Hg (NO ) .  Задают   значение  тока электролиза 2,5 mА;
             2   3 2
длительность  - 240 с. Проводят накопление пленки ртути на рабочий

электрод.

Процедуру амальгамирования рабочей поверхности электрода повторяют при появлении незаамальгамированных участков на поверхности электрода. Заамальгамированный ртутно-пленочный электрод хранят в бидистиллированной воде.

Перед работой (в последующие дни) электрод протирают фильтровальной бумагой.

7.4. Отбор и хранение проб

Метод отбора и хранения проб указан в нормативно-технической документации для данного вида продукции.

7.5. Предварительная подготовка проб

Одновременно проводят подготовку двух параллельных и одной резервной проб с соответствующей маркировкой.

Предварительно пробы необходимо гомогенизировать.

7.5.1. В фарфоровый тигель или кварцевый стаканчик, предварительно проверенный на чистоту по п. 8.2, помещают навеску анализируемой пробы в соответствии с данными, приведенными в табл. 4.

Анализируемый объект	Навеска, г
Мука, мучные и кондитерские изделия, крупа, зерно, конфеты, овощи, фрукты	1,0 — 2,0
Кофе, какао, чай, сублиматы, концентраты	0,5 — 1,0
Мясо, рыба, продукты их переработки	1,0 — 2,0

    7.5.2.  Добавляют  в  стаканчик  с  пробой  2,5  - 3,0 куб. см
концентрированной  азотной  кислоты  и выпаривают на электроплитке
или  в выпаривателе печи ПДП при температуре 150 - 250 °С до трети
первоначального  объема,  не допуская разбрызгивания. Проба должна
полностью   раствориться.   Если   проба   растворилась  частично,
стаканчик  снять  с  печи,  через  2 - 3  мин.  добавить 2,5 - 3,0
куб. см концентрированной HNО . Выпарить раствор  при  температуре

                         3

150 — 350 °С до прекращения выделения дымов. Следить, чтобы не было разбрызгивания раствора.

7.5.3. Стаканчики поместить в муфель или камеру озоления печи ПДП и выдержать пробу при температуре 450 °С 30 мин., после чего стаканчик вынуть.

7.5.4. Пробу слегка охладить (выдержать 5 — 6 мин. при комнатной температуре). Сначала добавить 2 — 2,5 куб. см азотной кислоты, потом по каплям 0,5 — 1,0 куб. см 30%-ного раствора перекиси водорода. Выпарить до прекращения выделения дымов при температуре 150 — 350 °С, не допуская разбрызгивания пробы.

7.5.5. Стаканчики поместить в муфель или камеру озоления печи ПДП и выдержать пробу при температуре 450 °С 30 мин., после чего стаканчик вынуть.

7.5.6. Если зола черного цвета или имеет угольные включения, повторить операции по пунктам 7.5.4, 7.5.5. Эти операции повторять до получения однородной золы белого, серого или рыжеватого цвета.

7.5.7. Стаканчик охладить до комнатной температуры. Золу растворить в 1 куб. см концентрированной соляной кислоты для перевода соединений элементов в растворимые в воде хлориды. Выпарить раствор до влажного осадка при температуре 150 — 180 °С.

7.5.8. Перед анализом осадок растворить в 10 куб. см бидистиллированной воды (минерализат), перемешивая раствор стеклянной палочкой. Добавляемую воду отмерить с точностью до 0,01 куб. см.

7.5.9. Измерить рН полученного минерализата (можно индикаторной бумагой): значение рН должно быть не меньше 3. В противном случае повторить процедуру выпаривания и растворения осадка в 10 куб. см бидистиллированной воды. Для анализа берется аликвота подготовленной пробы.

Контроль чистоты реактивов. Проводят подготовку «холостой пробы» аналогично пробоподготовке анализируемого объекта, приливая соответствующие реактивы в тех же количествах и в той же последовательности в пустой чистый стаканчик.

7.6. Подготовка анализатора

Подготовка анализатора ТА к выполнению измерений и порядок работы приведены в паспорте на данный прибор.

7.6.1 Устанавливают диапазон измерения токов +/- 20 мкА.

7.6.2. Набирают (если в каталоге нет) методику «Определение ТМ» для выполнения измерений с параметрами, приведенными ниже и в табл. 5.

Метод измерения: постоянно-токовый.

Ячейка: трехэлектродная.

Потенциалы пиков элементов: Zn: -0,9 В, Cd: -0,6 В, Pb: — 0,4 В, Cu: -0,1 В.

Повторов в серии: 5.

Этап	Потенциал, В	Время выполнения этапа, с	Состояние исполнительных устройств
			УФ-лампа	вибрация
Подготовка	0	300	вкл.	вкл.
Очистка (ЭХО)	0,05; -1,2	10	вкл.	вкл.
Растворение	0,05	20	выкл.	вкл.
Накопление	-1,4	30	вкл.	вкл.
Успокоение	-1,2	5	выкл.	выкл.

Скорость развертки: 80 мВ/с.

Время интегрирования: 20 мс.

Потенциал начала развертки: -1,2 В.

Потенциал конца развертки: -0,1 В.

Метод расчета пиков: по высоте.

8. Выполнение измерений

Выполнение измерений проводят в три этапа: отмывка электрохимической ячейки; проверка стаканчиков, фонового раствора и электродов на чистоту; измерение концентраций определяемых элементов в растворе предварительно подготовленной пробы. При необходимости проводят проверку работоспособности электродов методом «введено-найдено».

8.1. Отмывка электрохимической ячейки

Перед анализом каждой пробы проводят отмывку стаканчиков и электродов.

8.1.1. Подготовленные по п. 7.3 ртутно-пленочные и хлорсеребряные электроды, стаканчики с 10 — 12 куб. см бидистиллированной воды устанавливают в анализатор.

8.1.2. Проводят отмывку электрохимической ячейки в течение пяти минут при потенциале растворения -0,05 В.

8.1.3 После окончания отмывки содержимое стаканчиков выливают.

8.2. Проверка стаканчиков, фонового раствора и электродов на чистоту

8.2.1. Загружают методику «Определение ТМ» по п. 7.6.2. Устанавливают время накопления 60 с.

8.2.2. В стаканчики вносят 10 — 12 куб. см бидистиллированной воды и добавляют 0,2 куб. см концентрированной муравьиной кислоты. Стаканчики с полученным фоновым раствором и электроды устанавливают в анализатор и начинают регистрацию вольтамперограмм фона.

8.2.3. Регистрируют две — три воспроизводимые вольтамперограммы. Стаканчики, фоновый раствор и электроды считаются чистыми, если на вольтамперограммах отсутствуют пики тяжелых металлов.

8.2.4. При наличии на вольтамперограммах пиков определяемых элементов содержимое стаканчиков выливают, отмывают стаканчики и электроды, повторяют регистрацию фона. Если пики металлов присутствуют на уровне 5 — 10 нА, их измеряют и учитывают (включить «Учет фона») при расчете концентраций.

8.2.5. Дальнейшие измерения проводят в проверенных на чистоту стаканчиках.

8.3. Проверка работы ртутно-пленочных электродов методом «введено-найдено»

Проверку РПЭ проводят:

а) после нанесения ртутной пленки на поверхность РПЭ;

б) при расхождении результатов параллельных определений свыше допускаемого;

в) при отсутствии на вольтамперограммах пробы пика цинка.

8.3.1. В кварцевые стаканчики с проверенным на чистоту фоновым раствором по п. 8.2 добавляют по 0,04 куб. см аттестованной смеси Zn, Cd, Pb, Cu концентрации 1 мг/куб. дм.

8.3.2 Изменяют время подготовки на 30 с.

Примечание. Облучение раствора в течение 300 с для дезактивации растворенного кислорода проводят только один раз. При последующих регистрациях в этом же растворе, если после облучения раствора прошло не более пяти минут и в облучаемый раствор не вносятся компоненты, мешающие определению, уменьшают время подготовки до 30 с.

8.3.3 Устанавливают параметры пробы:

    Объем аликвоты [мл]:                   1,0
    Объем минерализата [мл]:               1,0
    Масса навески по каналам [г]:          1,0.

Проводят регистрацию вольтамперограмм пробы.

8.3.4. После регистрации исключают, если необходимо, невоспроизводимые вольтамперограммы. Количество воспроизводимых вольтамперограмм в каждом окне должно быть не менее двух. В противном случае регистрацию повторяют.

8.3.5 Обрабатывают полученные вольтамперограммы.

8.3.6 Устанавливают параметры добавки аттестованной смеси:

Элементы	С [мг/л]	V [мл]
Zn Cd Pb Cu	1 1 1 1	0,04 0,04 0,04 0,04

Вносят в каждую ячейку по 0,04 куб. см аттестованной смеси Zn, Cd, Pb, Cu концентрации 1 мг/куб. дм и запускают регистрацию вольтамперограмм пробы с добавкой.

8.3.7. Получают 2 — 3 воспроизводимые вольтамперограммы. Обрабатывают их.

8.3.8. Выполняют команду «Расчет». При наличии на вольтамперограммах фона пиков тяжелых металлов включают «Учет фона». Если полученные значения концентрации каждого элемента входят в интервал 0,030 — 0,050 мг/куб. дм, то РПЭ готов для работы. Если расхождение между полученной концентрацией и введенной превышает 25% (например, 0,022 мг/куб. дм — полученная, 0,040 мг/куб. дм — введенная), проверку РПЭ повторяют с новым фоновым раствором.

8.4. Анализ подготовленной пробы

Рекомендуется одновременно проводить анализ двух параллельных и одной резервной проб.

При анализе пищевых продуктов часто содержание Zn или Zn и Cu намного больше содержания Cd и Pb. Поэтому общий принцип анализа таков: сначала оценивают элементы с меньшим содержанием, а затем — с большим, изменив время накопления, а в некоторых случаях и потенциал накопления.

Одновременное определение Zn, Cd, Pb, Cu проводят при соразмерных концентрациях элементов.

8.4.1. В каждый стаканчик с проверенным на чистоту фоновым раствором (п. 8.2) вносят аликвоту пробы объемом 0,2 — 1,0 куб. см, подготовленной по п. 7.5. Объем аликвоты зависит от концентрации определяемых элементов, первую аликвоту делают минимальную.

8.4.2. Устанавливают время подготовки 30 с, значения параметров пробы: объем аликвоты — объем пробы, добавленный в каждый стаканчик (0,2 — 1,0 куб. см); объем минерализата — 10 куб. см и масса навески — масса пробы, взятая для сжигания (0,5 — 2 г).

8.4.3. Проводят регистрацию вольтамперограмм пробы. Если пики элементов зашкаливают, уменьшают время накопления. Если пики элементов не проявляются, увеличивают время накопления до 120 с или вносят дополнительную аликвоту пробы. Регистрируют и обрабатывают 2 — 3 воспроизводимые вольтамперограммы.

8.4.4. Выводят на экран таблицу с рекомендуемыми добавками аттестованных смесей. Вносят рекомендуемые добавки аттестованных смесей Zn, Cd, Pb и Cu в каждую ячейку.

8.4.5. Проводят регистрацию вольтамперограмм пробы с добавкой. Если добавка оказалась мала (высоты пиков увеличились менее чем на 50%), делают еще одну добавку, чтобы пики выросли на 50 — 150%, при этом исправляют в таблице параметров добавки объем (концентрацию) добавки на большую с учетом уже сделанной и повторяют регистрацию вольтамперограмм пробы с добавкой.

8.4.6. Обрабатывают полученные вольтамперограммы. Выполняют команду «Расчет». Если на вольтамперограммах фона присутствовали пики тяжелых металлов, при расчете концентраций включают «Учет фона». В результате будет получено по три значения концентраций определяемых элементов в исходной пробе.

Раздельное определение Cd, Pb, Cu и Zn проводят, если высота пика Zn в пробе превышает высоты остальных элементов в 8 — 10 раз и составляет 1,5 — 2 мкА или пик Zn зашкаливает.

8.4.7. В первую очередь определяют массовые концентрации Cd, Pb, Cu. Для этого изменяют потенциал накопления на -1,2 В; потенциал успокоения и начала развертки на (-0,9) В.

8.4.8. Проводят регистрацию вольтамперограмм пробы и пробы с добавками аттестованных смесей Cd, Pb, Cu аналогично п. п. 8.4.3 - 8.4.6, при этом получают значения концентраций кадмия, свинца и меди в исходной пробе.

8.4.9. Для определения Zn в той же пробе устанавливают потенциал накопления: -1,5 В; потенциал успокоения и начала развертки: -1,3 В; время накопления: 2 — 10 с.

8.4.10. Проводят регистрацию вольтамперограмм пробы и пробы с добавкой аттестованной смеси цинка по п. п. 8.4.3 - 8.4.6, при этом получают значения концентрации Zn в исходной пробе.

Раздельное определение Cd и Pb, Cu, Zn проводят, если высоты пиков Zn и Cu превышают высоты Cd и Pb в 8 — 10 раз и составляют 1,5 — 2 мкА или пики Zn и Cu зашкаливают.

8.4.11. Сначала определяют содержание Cd и Pb. Изменяют потенциал накопления на -1,2 В; потенциал успокоения и начала развертки на -0,9 В. Проводят регистрацию вольтамперограмм пробы и пробы с добавками аттестованных смесей Cd и Pb по п. п. 8.4.3 - 8.4.6, получая значения концентраций Cd и Pb в анализируемой пробе (обрабатывают только пики Cd и Pb).

8.4.12. Затем уменьшают время накопления до 2 — 10 с и проводят регистрацию пика Cu в пробе и в пробе с добавкой аттестованной смеси меди, получая в результате значения концентрации Cu.

8.4.13. В последнюю очередь определяют концентрацию Zn в той же пробе аналогично п. п. 8.4.9, 8.4.10.

После проведения анализа стаканчики и электроды промывают бидистиллированной водой по п. 8.1.

9. Обработка результатов измерений

9.1 Массовая концентрация каждого элемента в анализируемой пробе вычисляется автоматически по формуле:

                           I  х C  х V     V
                            1    д    д     мин
                      X  = ------------- х ----,
                       i   (I  - I ) х m    V
                             2    1          ал

где:
X  - содержание данного элемента в анализируемой пробе, мг/кг;
 i
С  - концентрация  аттестованной  смеси  элемента,  из которой
 д

делается добавка к анализируемой пробе, мг/куб дм; V — объем добавки аттестованной смеси элемента, куб. см; д I — величина пика элемента в анализируемой пробе, мкА; 1 V — объем минерализата, полученного растворением золы в мин известном объеме растворителя, куб. см; V — объем аликвоты, взятой для анализа из минерализата, ал куб. см; I — величина пика элемента в пробе с добавкой аттестованной 2 смеси, мкА; m — навеска пробы, взятой для анализа, г.

9.2. При включенном параметре «Учет фона», при расчете концентраций из высот пиков элементов в пробе и в пробе с добавкой вычитаются величины высот пиков элементов в фоне.

9.3. В результате анализа получают три значения концентрации определяемого элемента. Условно будем считать два из них параллельными, а один — резервным.

Рассчитывают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений концентрации X' и X»:

                               X' + X"

Х = -------. 2

Определяют допускаемое расхождение между параллельными определениями d, используя d, %, из табл. 6:

d = 0,01 х (d, %) х Х, мг/кг.

Таблица 6

ПРИ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ P = 0,95

Определяемый элемент	Диапазон определяемых концентраций, мг/кг	Норматив оперативного контроля воспроизводимости D, % (для двух результатов измерений, m = 2)	Норматив оперативного контроля сходимости d, % (для двух результатов параллельных измерений, n = 2)
Цинк	от 0,50 до 100,0 вкл.	47	36
Кадмий	от 0,0015 до 1,0 вкл.
Свинец	от 0,01 до 6,0 вкл.
Медь	от 0,05 до 30,0 вкл.

Если расхождение между параллельными определениями не превышает допускаемого: |X' — X«| <= d, то среднее арифметическое значение Х принимают за результат анализа.»

В противном случае расчет повторяют, используя резервный результат анализа и один (более близкий к нему по значению) параллельный результат. Если расхождение между определениями превышает допускаемое, повторяют анализ пробы.

9.4 Характеристика относительной погрешности измерения представлена в табл. 2.

10. Оформление результатов измерения

Средние значения результатов измерения концентрации элементов в двух параллельных пробах заносят в протокол по форме:

Протокол № количественного химического анализа

1. Дата проведения анализа _______________________________________

2. Проба _________________________________________________________

3. Название лаборатории __________________________________________

4. Юридический адрес лаборатории _________________________________

---

РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Шифр или № пробы	Определяемый компонент	Концентрация, мг/кг	Погрешность измерения, мг/кг

11. Контроль погрешности методики выполнения измерений

11.1. Контроль сходимости результатов параллельных определений при анализе одной пробы проводят по двум параллельным результатам анализа, полученным в одинаковых условиях. Его проводят по п. 9.3 настоящих методических указаний.

Оперативный контроль сходимости является предупредительным и проводится при каждом анализе.

11.2 Оперативный контроль воспроизводимости. Проводят по двум

результатам  анализа  одной  и  той  же пробы, полученным в разных
условиях, Х' и Х" . Для этого  рассчитывают среднее арифметическое
           а    а

значение концентрации, Х : а

                            X' + X"

                                 а    а
                           Х  = -------.
                            а      2

Вычисляют допускаемое расхождение между параллельными определениями D, используя значения D, %, из табл. 6:

D = 0,01 х (D, %) х Х , мг/кг. а

Расхождение между результатами анализа одной и той же пробы, полученными в разных условиях, не должно превышать допускаемого:

|X' — X«| <= D. а а»

В противном случае один результат или оба неверны, анализ повторяют. Контроль воспроизводимости также проводится при смене партии реактивов, посуды, после ремонта прибора, но не реже одного раза в месяц.

11.3. Контроль точности результатов анализа. Проводят по одному из двух вариантов.

11.3.1. В первом варианте образцами для контроля точности являются пробы стандартных образцов (ГСО), по составу адекватные пробам анализируемых объектов. Если предварительно установлено, что в анализируемой пробе отсутствует определяемый компонент, то образцами для контроля точности может служить реальная проба с добавками ГСО определяемого компонента в диапазоне определяемых концентраций. Добавку делают на самой ранней стадии (до пробоподготовки).

    В  этом  случае  расхождение  между  результатом  анализа  (Х)
стандартного  образца  или  образца  для  контроля и аттестованным
значением  содержания  элемента  в  нем  (С  ) не должно превышать

                                       ат

значения норматива оперативного контроля погрешности (точности):

|Х — С | <= К. ат

Значения норматива оперативного контроля точности (внутрилабораторного или внешнего) рассчитывают, используя значения К, %, из табл. 7:

К = 0,01 х (К, %) х X, мг/кг.

Таблица 7

ОБРАЗЦОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

Определяемый элемент	Диапазон определяемых концентраций, мг/кг	Норматив внешнего оперативного контроля погрешности К, % (Р = 0,95)	Норматив внутрилабораторного оперативного контроля погрешности К, % (Р = 0,90)
Цинк	от 0,50 до 100,0 вкл.	39	33
Кадмий	от 0,0015 до 1,0 вкл.
Свинец	от 0,01 до 6,0 вкл.
Медь	от 0,05 до 30,0 вкл.

11.3.2. По второму варианту образцами для контроля точности являются пробы реальных анализируемых объектов, а также пробы этих объектов с добавкой ГСО определяемого элемента. К добавке предъявляется ряд требований:

• добавка должна вводиться в пробу на самой ранней стадии, чтобы пробу с добавкой ГСО провести через все стадии пробоподготовки и анализа;
• вводимая добавка должна содержать примерно такое же количество (концентрацию) определяемого элемента, что и анализируемая проба;
• проба с введенной добавкой не должна выходить за верхнюю границу определяемых концентраций элемента.

    Контроль  проводят в этом случае по результатам анализов пробы
(Х )  и пробы с добавкой (Х  ) определяемого элемента концентрации
  п                        пд
С  в  исходную  пробу.  Разница  между  найденной  (Х  = Х   - Х )
 д                                                   д    пд    п
и вводимой  (C )  концентрацией добавки по абсолютной величине при

          д

Р = 0,90 не должна превышать значения норматива оперативного контроля К : 1

                     |X   - Х  - С | <= К .
                       пд    п    д      1

Норматив оперативного контроля во всем диапазоне определяемых содержаний рассчитывают по формулам при проведении:

• внутрилабораторного контроля (Р = 0,90):

                           ___________________________
  

                              /           2              2
                  К  = 0,84 \/(ДЕЛЬТА х  )  + (ДЕЛЬТА х ) ;
                   1                   пд              п

• внешнего контроля (Р = 0,95):

                      ___________________________
  

                         /           2              2
                  К  = \/(ДЕЛЬТА х  )  + (ДЕЛЬТА х ) ,
                   1              пд              п

    где ДЕЛЬТА х   (ДЕЛЬТА х ) (мг/кг) - характеристика абсолютной
                пд          п
погрешности, соответствующая  пробе с  добавкой  (исходной пробе),

рассчитывается по формулам:

                ДЕЛЬТА х   = 0,01 х дельта х Х  ;
                        пд                    пд

                ДЕЛЬТА х  = 0,01 х дельта х Х ,
                        п                    п

где:
Х    -  содержание определяемого  элемента в пробе с добавкой,
  пд

мг/кг; Х — содержание определяемого элемента в пробе, мг/кг; п дельта — характеристика относительной погрешности (по табл. 2).

Методические указания разработаны ООО «НПП Техноаналит», Томский политехнический университет.

---