МУК 4.1.1900-04. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Газохроматографическое измерение массовых концентраций метилметакрилата и его метаболитов (метанола и муравьиной кислоты) в моче. Методические указания

(утв. Минздравом России 03.03.2004)

3 марта 2004 года

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ МЕТИЛМЕТАКРИЛАТА И ЕГО МЕТАБОЛИТОВ (МЕТАНОЛА И МУРАВЬИНОЙ КИСЛОТЫ) В МОЧЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1 мая 2004 года

1. Разработаны: к.х.н. И.Л. Гринштейн, Л.А. Васильева, Л.П. Полякова (РНЦ «Прикладная химия»), к.х.н. В.П. Ипполитова, к.б.н. Е.А. Комракова (Нижегородский НИИ гигиены и профпатологии).

2. Подготовлены творческим коллективом специалистов в составе: Л.М. Безрукавникова, Л.Г. Макеева, Г.В. Муравьева.

3. Рекомендованы к утверждению на совместном заседании группы Главного эксперта Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию по проблеме «Лабораторно-инструментальное дело и метрологическое обеспечение» и методбюро п/секции «Промышленно-санитарная химия» Проблемной комиссии «Научные основы медицины труда».

4. Рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Министерстве здравоохранения Российской Федерации.

5. Утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации 3 марта 2004 г.

6. Введены в действие с 1 мая 2004 г.

Введение

Методические указания по определению массовых концентраций химических веществ в биологических средах предназначены для использования в системе Госсанэпиднадзора России, в лечебных и научных учреждениях, работающих в области медицины труда, промышленной экологии и экологии окружающей среды.

Методические указания разработаны с целью обеспечения контроля за содержанием металлов и химических соединений в крови и моче людей, подвергающихся неблагоприятному воздействию вредных производственных и экологических факторов.

В сборнике представлены 5 методик по измерению концентраций 6 металлов и 3 химических соединений в моче и крови. Методики основаны на использовании атомно-абсорбционных и газохроматографических методов анализа.

Включенные в сборник Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563-96 «Государственная система единства измерений. Методики выполнения измерений», МИ 2336-95 «Характеристики погрешности и результатов количественного химического анализа. Алгоритмы оценивания», МИ 2336-96 «Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа».

1. Область применения

Методические указания устанавливают выполнение измерений массовых концентраций метилметакрилата, муравьиной кислоты и метанола в моче соответственно в диапазонах 0,001 — 0,500; 2 — 150; 0,5 — 10,0 мкг/куб. см и предназначены для использования при установлении профессионального воздействия метилметакрилата.

2. Характеристика веществ

2.1 Метилметакрилат (ММА)

2.1.1 Структурная формула (не приводится).

2.1.2 Эмпирическая формула C H O .

                             5 8 2

2.1.3 Молекулярная масса 100,12.

2.1.4 Регистрационный номер CAS 80-62-6.

2.1.5 Физико-химические свойства.

Метилметакрилат — бесцветная жидкость с резким раздражающим запахом, хорошо растворим в органических растворителях, мало растворим в воде (1,59% при 20 °С), плотность 0,94 г/куб. см, температура кипения 100 °С.

Метилметакрилат относится к 3 классу опасности, обладает общетоксическим и наркотическим действием. Общетоксическое действие характеризуется влиянием на нервную систему, обменные процессы, функцию печени и периферический состав крови.

Величина тест-экспозиции метилметакрилата 0,04 мкг/куб. см.

2.2 Муравьиная кислота (МК)

2.2.1 Структурная формула (не приводится).

2.2.2 Эмпирическая формула CH O .

                              2 2

2.2.3 Молекулярная масса 46,03.

2.2.4 Регистрационный номер CAS 64-18-6.

2.2.5 Физико-химические свойства.

Муравьиная кислота — бесцветная жидкость с резким специфическим запахом, хорошо растворяется в органических растворителях и воде, плотность 1,22 г/куб. см, температура кипения 100,8 °С.

Муравьиная кислота относится к 2 классу опасности. Оказывает раздражающее действие, вызывает жировую дистрофию печени и почек, поражает легкие.

2.3 Метанол (MeOH)

2.3.1 Структурная формула (не приводится).

2.3.2 Эмпирическая формула CH O.

                              4

2.3.3 Молекулярная масса 32,04.

2.3.4 Регистрационный номер CAS 67-56-1.

2.3.5 Физико-химические свойства.

Метанол — бесцветная жидкость со специфическим спиртовым запахом, хорошо растворяется в органических растворителях и воде, плотность 0,79 г/куб. см, температура кипения 67,7 °С.

Метанол относится к 3 классу опасности. Сильный, преимущественно нервный и сосудистый яд.

Выполнение измерений метилметакрилата обеспечивает погрешность, не превышающую +/- 14,8%, муравьиной кислоты — +/- 15,5%, метанола — +/- 15% при доверительной вероятности 0,95.

Измерения массовых концентраций метилметакрилата, метанола и муравьиной кислоты выполняют методом газожидкостной и газоадсорбционной хроматографии с пламенноионизационным детектированием.

Определение метилметакрилата и метанола основано на извлечении веществ из пробы газовой экстракцией с одновременным улавливанием на твердый сорбент и последующей термодесорбцией.

Определение муравьиной кислоты основано на ее этерификации до этилформиата и последующем анализе равновесной паровой фазы.

Определение метилметакрилата, метанола и муравьиной кислоты специфично при их совместном присутствии на матричном фоне мочи.

5.1 Средства измерений, вспомогательные

5.1.1. Хроматограф лабораторный с пламенноионизационным детектором «Цвет» серии 800 с термодесорбером ТД-147 и комплектом сорбционных трубок размером 115 х 3 мм.

5.1.2. Колонки хроматографические стеклянные 100 х 0,3 см и 300 х 0,3 см, ГОСТ 16225-87.

5.1.3 Дистиллятор, ТУ 61-1-721-79.

5.1.4 Насос водоструйный вакуумный, ГОСТ 10696-75.

5.1.5 Весы аналитические с погрешностью +/-0,0001 г, ГОСТ 24104-88Е.

5.1.6 Секундомер, класс 3 с погрешностью +/- 0,2 с, ГОСТ 5072-79Е.

5.1.7. Колбы мерные 2-25-2 с погрешностью +/- 0,06 куб. см, 2-100-2 с погрешностью 0,12 куб. см, ГОСТ 1770-74Е.

5.1.8. Пипетки 4-1-1 с погрешностью +/- 0,01 куб. см, 4-1-10 с погрешностью +/- 0,05 куб. см, 4-10-50 с погрешностью +/- 0,5 куб. см, ГОСТ 29169-91.

5.1.9. Реометр стеклянный лабораторный типа РДС с погрешностью +/- 2 куб. см, ГОСТ 993261.

5.1.10 Поглотительные приборы Зайцева, ТУ 25-11-1081-75.

5.1.11 Штатив лабораторный, ГОСТ 993261.

5.1.12 Эксикатор, ТУ 64-1-707-72.

5.1.13 Холодильник бытовой, ГОСТ 25336-82.

5.1.14. Ультратермостат УТ-15 с погрешностью +/- 0,1%, ТУ 64-1-2622-72.

5.1.15. Флаконы пенициллиновые вместимостью 15 куб. см с резиновыми пробками.

5.1.16 Алюминиевые колпачки для пенициллиновых флаконов.

5.1.17. Пресс для обжима колпачков на флаконах (или другое устройство для герметизации пенициллиновых пузырьков), ТУ-42-2-2442-73.

5.1.18 Фторопластовая пленка, ГОСТ 24222-80.

5.1.19 Шланги резиновые диаметром 8 мм.

5.1.20. Шприц медицинский стеклянный с силиконовой прокладкой, вместимостью 1 куб. см с погрешностью +/- 0,1 куб. см, ТУ 64-1-789-83.

5.1.21 Конденсор — стеклянная трубка длиной 10 — 15 см.

5.2 Реактивы

5.2.1 Метилметакрилат, хром, ч. (99,9%), ТУ ИРЕА 29-66.

5.2.2 Метанол, хром, ч. (99,9%), ТУ ИРЕА 26-66.

5.2.3 Муравьиная кислота, ч.д.а. (99,7%), ГОСТ 5848-60.

5.2.4 Хроматон N-AW-HMDS зернением 0,2 — 0,25 мм.

5.2.5 Силохром С-80 зернением 0,25 — 0,5 мм, ТУ С-09-17-48-74.

5.2.6 Полисорб-1 зернением 0,20 — 0,25 мм, ТУ 10П-392-69.

5.2.7 Дидецилфталат (ДДФ), ч., МРТУ 6-09-958-63.

5.2.8 Полиметилсилоксан ПМС-100, ч., МРТУ 6 Ney.

5.2.9 Диэтиловый эфир, ГОСТ 6265-52.

5.2.10 Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72.

5.2.11 Азот газообразный, ГОСТ 9293.

5.2.12 Водород газообразный, ГОСТ 3022-77.

5.2.13 Воздух сжатый, ГОСТ 11882-73.

5.2.14 Спирт этиловый, ГОСТ 18300-87.

5.2.15. Кислота серная концентрированная, ГОСТ 4204-77.

5.2.16 Ацетон, ТУ 6-09-3513-86.

Допускается применение других средств измерения с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по квалификации не ниже вышеуказанных.

6.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работы с токсическими, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТ 12.1.005-88.

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

6.3. При работе с газами, находящимися в баллонах под давлением до 15 Мпа, необходимо соблюдать «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (ПБ 10-115-96, утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 18.04.95 № 20).

К работе по выполнению измерений и обработке результатов допускают лиц со специальным химическим образованием, имеющих навыки работы в химической лаборатории и на газовом хроматографе.

8.1. Процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят в нормальных условиях при температуре воздуха (20 +/- 5) °С, атмосферном давлении 84 — 106 кПа и относительной влажности воздуха не более 80%.

8.2. Выполнение измерений на газовом хроматографе проводят в условиях, рекомендованных технической документацией к приборам.

9.1 Отбор и хранение проб

9.1.1 Пробы мочи наливают в пенициллиновые флаконы до пробки.

9.1.2. Отобранные пробы до анализа сохраняют в морозильной камере холодильника не более трех суток.

9.1.3 Приготовление основного стандартного раствора ММА № 1.

Основной стандартный раствор ММА № 1 готовят в мерной колбе вместимостью 100 куб. см, для чего взвешивают в колбе 1 каплю ММА и доводят до метки дистиллированной водой. Устойчив в течение 30 дней.

9.1.4 Приготовление основного стандартного раствора ММА № 2.

Основной стандартный раствор ММА № 2 (C = 1 мкг/куб. см) готовят соответствующим разбавлением стандартного раствора ММА № 1 дистиллированной водой. Устойчив в течение 20 дней.

9.1.5 Приготовление основного стандартного раствора МК № 1.

Основной стандартный раствор МК № 1 готовят в мерной колбе вместимостью 25 куб. см, для чего взвешивают в колбе 1 каплю МК и доводят до метки дистиллированной водой. Устойчив в течение 30 дней.

9.1.6 Приготовление основного стандартного раствора МК № 2.

Основной стандартный раствор МК № 2 (C = 300 мкг/куб. см) готовят соответствующим разбавлением основного стандартного раствора МК № 1. Устойчив в течение 30 дней.

9.1.7 Приготовление основного стандартного раствора MeOH № 1.

Основной стандартный раствор MeOH № 1 готовят в мерной колбе вместимостью 100 куб. см, для чего взвешивают в колбе 1 каплю MeOH и доводят до метки дистиллированной водой. Устойчив в течение 10 дней.

9.1.8 Приготовление основного стандартного раствора MeOH № 2.

Основной стандартный MeOH № 2 (C = 25 мкг/куб. см) готовят соответствующим разбавлением основного стандартного раствора MeOH № 1. Устойчив в течение 10 дней.

Допускается использование дистиллированной воды при приготовлении стандартных растворов, т.к. матричного эффекта мочи не обнаружено.

9.2 Подготовка измерительной аппаратуры

9.2.1 Подготовка хроматографических колонок.

Хроматографические колонки промывают последовательно водой, ацетоном, этиловым спиртом и сушат в токе азота.

Колонку размером 100 х 0,3 см заполняют Полисорбом-1, предварительно обработанным ацетоном и высушенным до сыпучего состояния. Колонку устанавливают в термостате хроматографа без подключения к детектору и кондиционируют в течение 7 ч при постепенном повышении температуры от 100 до 150 °С. По окончании кондиционирования колонку подсоединяют к детектору.

Колонку размером 300 х 0,3 см заполняют насадкой 15% дидецилфталата на хроматоне. Для приготовления насадки взвешивают 2,25 г жидкой фазы, растворяют ее в 100 куб. см диэтилового эфира и этим раствором заливают 15 г хроматона, смесь встряхивают и оставляют до полного испарения эфира. Колонку с сорбентом устанавливают в термостате хроматографа без подключения к детектору и кондиционируют в течение 7 ч при температуре 100 °С. По окончании кондиционирования колонку подсоединяют к детектору.

9.2.2 Подготовка сорбционных трубок.

Жидкую фазу ПМС-100 в количестве 0,5 г растворяют в диэтиловом эфире, раствором заливают 10 г силохрома С-80, смесь тщательно перемешивают и оставляют до полного испарения эфира. Готовым сорбентом по 0,3 г заполняют сорбционные трубки. Сорбент фиксируют в трубке с обеих сторон стекловолокном. Кондиционируют в термодесорбере в токе газа-носителя с расходом 30 куб. см/мин. при температуре 200 °С в течение 2 ч. Трубки охлаждают до комнатной температуры, заглушают с обоих концов и хранят не более 2 недель в чистом эксикаторе, на дне которого помещены мешочки с сухим силикагелем.

9.2.3 Установление рабочего режима работы хроматографа.

При измерении концентраций метилметакрилата и муравьиной кислоты устанавливают следующий режим работы хроматографа:

Колонка 300 х 0,3 см с 15% ДДФ на хроматоне Температура колонки 60 °С Температура испарителя и термодесорбера 150 °С

    Скорость потока газа-носителя                 30 куб. см/мин.
    Скорость потока водорода                      30 куб. см/мин.
    Скорость потока воздуха                       300 куб. см/мин.
    Скорость протяжки диаграммной ленты           240 мм/ч
    Время удерживания метилметакрилата            8 мин.
    Время удерживания этилформиата                2 мин. 10 с
    При  измерении  концентраций  метанола устанавливают следующий

режим работы хроматографа: Колонка 100 х 0,3 см с Полисорбом-1

    Температура колонки                           100 °С
    Температура испарителя и термодесорбера       150 °С
    Скорость потока газа-носителя                 30 куб. см/мин.
    Скорость потока водорода                      30 куб. см/мин.
    Скорость потока воздуха                       300 куб. см/мин.
    Скорость протяжки диаграммной ленты           240 мм/ч
    Время удерживания метанола                    1 мин. 40 с

9.2.4 Подготовка газоэкстракционной системы.

Собирают газоэкстракционную систему в соответствии со схемой (см. Приложение). В качестве газа-экстрагента используют азот из баллона с редуктором и вентилем тонкой регулировки. Реометр калибруют с помощью пенного измерителя потока газа на расход 100 куб. см/мин.

9.3 Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику, выражающую зависимость высоты хроматографического пика от концентрации, устанавливают по трем сериям растворов для градуировки.

Градуировочные растворы № 3 — 7 готовят в мерных колбах вместимостью 25 куб. см (МК и MeOH) и 100 куб. см (ММА) и доводят до метки дистиллированной водой в соответствии с табл 1.

Вещество	№ стандарта	Стандартный раствор № 2, куб. см	Концентрация стандарта, мкг/куб. см
Метилметакрилат	0 3 4 5 6 7	0 0,1 0,5 2,5 10 50	0 0,001 0,005 0,025 0,1 0,5
Муравьиная кислота	0 3 4 5 6 7	0 0,17 0,85 1,7 4,25 8,5	0 2 10 20 50 100
Метанол	0 3 4 5 6 7	0 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0	0 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0

Растворы готовят непосредственно перед измерением.

Градуировочные растворы и холостую пробу анализируют аналогично пробам согласно п. 10 «Выполнение измерений». Измеряют

высоты  пиков  на  хроматограммах  и  рассчитывают  градуировочные
коэффициенты   K    (мкг/куб.   см  х  мм), соответствующие каждой

            i

концентрации градуировочных растворов:

                              C
                               i

                             K  = --,
                              i   h

                               i

где: C — концентрация градуировочного раствора, мкг/куб. см; i h — значение высоты пика, мм.

    Рабочий  градуировочный  коэффициент  K  (мкг/куб.  см  х  мм)
рассчитывают    как    среднеарифметическое   значение   единичных

градуировочных коэффициентов:

                           SUM K
                                i

K = ------. 5

10.1 Выполнение измерений массовых концентраций

В поглотительный прибор помещают 1 куб. см пробы мочи и подсоединяют его концом длинной трубки к реометру газоэкстракционной системы. К другому концу поглотительного прибора подсоединяют через конденсор сорбционную трубку и пропускают газ-экстрагент в течение 5 мин. со скоростью 100 куб. см/мин. По окончании экстракции сорбционную трубку помещают в термодесорбер и проводят хроматографический анализ на содержание метилметакрилата.

Аналогичным образом проводят экстракцию параллельной пробы для определения содержания метанола. Пробу мочи анализируют на каждое вещество не менее двух раз.

10.2 Выполнение измерений массовой концентрации

В пенициллиновый флакон помещают 1 куб. см пробы мочи, добавляют по каплям 1 куб. см концентрированной серной кислоты, затем 1 куб. см этилового спирта. Закрывают пробкой с прокладкой из фторопластовой пленки. Надевают на пробку металлический колпачок и обжимают его прессом. Флакон встряхивают несколько раз, помещают в термостат (60 °С) и выдерживают не менее 3 мин. Шприц для отбора паровой фазы также помещают в термостат. Подогретым шприцем отбирают 1 куб. см паровой фазы и хроматографируют. Делают не менее 2 — 3 параллельных измерений в течение не более получаса с момента установки патрона в термостат.

Концентрацию определяемого вещества в пробе C (мкг/куб. см) вычисляют по формуле:

где:

К — градуировочный коэффициент, мкг/куб. см х мм;

h — значение высоты пика, мм.

Результат количественного анализа представляют в виде:

где ДЕЛЬТА — характеристика погрешности.

Значение ДЕЛЬТА: ММА — ДЕЛЬТА = 0,148 х C МК — ДЕЛЬТА = 0,155 х C MeOH — ДЕЛЬТА = 0,15 х C

Результаты метрологической аттестации МКХА (значения характеристик погрешности, нормативов оперативного контроля погрешности и нормативов оперативного контроля воспроизводимости) приведены в табл. 2.

Определяемое	Диапазон измеряемых	Наименование метрологической характеристики
вещество	концентраций, мкг/куб. см	характеристика погрешности, ДЕЛЬТА, мкг/куб. см	норматив оперативного контроля погрешности, K, мкг/куб. см (P = 0,9, m = 3)	норматив оперативного контроля воспроизводимости, Д, мкг/куб. см (P = 0,95, m = 2)
ММА	0,001 — 0,500	0,148 х C	0,215 х C	0,0019 + 0,1161 C
МК	2 — 150	0,155 х C	0,225 х C	0,778 + 0,078 C
MeOH	0,5 — 10,0	0,15 х C	0,218 х C	0,058 + 0,1 C

Метрологические характеристики приведены в виде зависимости от значения массовой концентрации определяемого вещества C в анализируемой пробе.

13.1 Оперативный контроль воспроизводимости

Образцами для контроля являются рабочие пробы мочи с концентрациями ММА не менее 0,002 мкг/куб. см, МК — 30 мкг/куб. см и MeOH — 1,5 мкг/куб. см.

Пробу делят на две равные по объему части и анализируют в соответствии с прописью, максимально варьируя условия проведения анализа, т.е. получают два результата анализа или в разных лабораториях, или в одной, используя при этом разные наборы мерной посуды и партии реактивов. Два результата анализа не должны отличаться друг от друга на величину допустимых расхождений между результатами анализа:

                          (X  - X ) <= D,
                            1    2

где:

    X  и X  - результаты анализов одной пробы, полученные в разных
     1    2
лабораториях  или  в   одной  лаборатории,  но  другим  аналитиком
с  использованием  другого  набора  мерной  посуды и других партий

реактивов; D — допускаемые расхождения между результатами анализа одной и той же пробы.

Норматив воспроизводимости вычисляют по формуле:

D = Q (P ) х дельта (ДЕЛЬТА), m

где: Q (P ) = 2,77 при m = 2, P = 0,95; m дельта (ДЕЛЬТА) — показатель воспроизводимости (характеристика

случайной  составляющей  погрешности,  соответствующая  содержанию
                      _    _
компонента в пробе - (x  + x ) / 2).
                       1    2

ММА — D = 2,77 (0,0006 + 0,0419 C) = 0,0019 + 0,1161 C

МК — D = 2,77 (0,28 + 0,028 C) = 0,778 + 0,078 C

MeOH — D = 2,77 (0,021 + 0,036 C) = 0,058 + 0,1 С

При превышении норматива оперативного контроля воспроизводимости эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива D выявляют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам и устраняют их.

13.2 Оперативный контроль погрешности

Оперативный контроль погрешности выполняют в одной серии с КХА рабочих проб мочи.

Объем мочи должен быть не менее 6 куб. см. Пробу делят на две равные части. Одну часть пробы анализируют в соответствии с прописью на каждое вещество и получают результат анализа исходной рабочей пробы. Вторую часть пробы разбавляют в 2 раза водой и снова делят на две равные части, первую из которых анализируют в соответствии с прописью, получая результат анализа, а во вторую часть пробы делают добавки каждого определяемого вещества (m) и также анализируют в соответствии с прописью. Все результаты измерений получают в максимально одинаковых условиях (один аналитик, один прибор, один набор мерной посуды, одни реактивы).

Решение об удовлетворительной погрешности принимают при выполнении условия:

                 (X  - X  - m) + (2 X  - X ) <= K,
                   3    2            2    1

где: X — результат анализа первоначальной пробы; 1 X — результат анализа пробы, разбавленной в 2 раза; 2 X — результат анализа пробы, разбавленной в 2 раза с 3 добавками определяемых веществ; m — величина добавки; K — норматив оперативного контроля.

ММА — K = 1,45 х 0,148 C = 0,215 C

МК — K = 1,45 х 0,155 C = 0,225 C

MeOH — K= 1,45 х 0,15 C = 0,218 C

На анализ одной пробы мочи на содержание метилметакрилата затрачивается 20 мин., метанола — 10 мин., муравьиной кислоты — 10 мин.

---