Методические указания МУК 4.1.1062-01 "Хромато-масс-спектрометрическое определение труднолетучих органических веществ в почве и отходах производства и потребления" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 18 июля 2001 г.)

Методические указания МУК 4.1.1062-01
"Хромато-масс-спектрометрическое определение труднолетучих органических веществ в почве и отходах производства и потребления"
(утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 18 июля 2001 г.)

Дата введения 1 октября 2001 г.

Введены впервые

1. Область применения

Методические указания по хромато-масс-спектрометрическому определению труднолетучих органических веществ в почве, твердых бытовых и промышленных отходах предназначены для центров госсанэпиднадзора, санитарных лабораторий промышленных предприятий, лабораторий научно-исследовательских институтов, работающих в области гигиены окружающей среды. Методические указания разработаны с целью обеспечения аналитического контроля труднолетучих органических веществ в почве и отходах и оценки соответствия уровня их содержания гигиеническим нормативам или требованиям.

2. Общие положения

Настоящие методические указания дают возможность идентифицировать и количественно определять с помощью хромато-масс-спектрометрии 34 труднолетучих органических вещества в почве и отходах производства и потребления в диапазоне концентраций 0,01-1,0 мг/кг. Методика метрологически аттестована.

Методические указания одобрены и рекомендованы секциями: "Физико-химические методы исследования объектов окружающей среды" и "Гигиена почвы и промотходов" при Проблемной комиссии "Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды".

Физико-химические свойства приведены в табл. 1-3.

3. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей +-20% при доверительной вероятности 0,95.

4. Метод измерений

Измерение концентраций труднолетучих органических веществ основано на извлечении их из почвы (отходов) экстракцией диэтиловым эфиром, концентрировании экстракта до органического масла, реэкстракции хлороформом, газохроматографическом разделении на кварцевой капиллярной колонке, идентификации по масс-спектрам и количественном расчете по градуировочным характеристикам.

5. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

5.1. Средства измерений

Газовый хроматограф с масс-селективным детектором с программным обеспечением HPG 1034 с MS Chem Station (серия DOS)
Микрошприц, вместимостью 10 мм3, МШ-10М	ГОСТ 8043-75
Весы аналитические ВЛА-200	ГОСТ 24104-80Е
Меры массы	ГОСТ 7328-82Е

См. ГОСТ OIML R 111-1-2009 "Государственная система обеспечения единства измерений. Гири классов , , , , , , , и . Часть 1. Метрологические и технические требования", введеный в действие приказом Росстандарта от 22 августа 2011 г. N 233-ст

Посуда стеклянная лабораторная	ГОСТ 1770-74Е, 25336-82
Аттестованные образцы состава
полициклических ароматических углеводородов, АОЗТ "Экрос"
Стандартный образец фенола, АОЗТ "Экрос"	ГСО 7101-94
Аттестованные образцы хлорированных фенолов, АОЗТ "Экрос"
Аттестованные образцы замешанных фенолов АОЗТ "Экрос"

Таблица 1

Физико-химические свойства полициклических ароматических углеводородов

Вещество	Формула	Молекулярная масса	Т_пл., °С	Т_кип , °С	Плотность, г/см3	Растворимость, г/дм3			Молекулярный ион, m/z
						вода	этанол	прочие орг. р-ли
Нафталин	С10Н8	128,17	80,3	217	1,17	0,03	42,0	л.р. эфир хлф, бзл	128
Фенантрек	С14Н10	178,24	99,2	340	1,06	н.р.	20,0	р. эфир хлф, бзл	178
Антрацен	С14Н10	178,24	216	342	1,25	н.р	0,76	р. эфир хлф	178
Флуорантен	С16Н10	202,26	110	251 (60)	-	н.р	т.р.	р. эфир, хлф, бзл	202
Пирен	С16Н10	202,26	150	392	1,28	н.р	14,0	л.р. эфир, хлф	202
Хризен	С18Н12	228,29	254	448	-	т.р	0,8	т.р. бзл, р. хлф	228

Таблица 2

Физико-химические свойства фенолов

Вещество	Формула	Молекулярная масса	Т_кип , °С	Плотность, г/см3	Растворимость, г/дм3			Молекулярный ион, m/z
					вода	этанол	прочие р-ли
Фенол	С6Н5ОН	94,12	181,8	1,058	67	л.р	л.р. эфир хлф.	94
2-метилфенол (о-крезол)	СН3С6Н4ОН	108,14	190,9	1,047	30	л.р	л.р. эфир р. хлф.	108
3-метилфенол (м-крезол)	СН3С6Н4ОН	108,14	202,8	1,034	24,2	беск.	беск, эфир, р. хлф.	108
4-метилфенол (п-крезол)	СН3С6Н4ОН	108,14	202,5	1,035	24	беск.	беск, эфир, р. хлф.	108
2,6-диметилфенол (2,6-ксиленол)	(СН3)2С6Н3ОН	122,17	212	1,076	р. гор.	Р.	-	122
1,3-диоксибензол (резорцин)	С6Н4(ОН)2	110,12	276,5	1,285	2290	2430	л. р. эфир, р. бзл.	110
2-хлорфенол	СlС6H4ОН	128,56	175	1,235	28,5	р.	р. эфир	128
2,4-дихлорфенол	Сl2С6Н3ОН	163,0	210	-	4,6	р.	р. эфир, хлф	162
2,6-дихлорфенол	Сl2С6Н3ОН	163,0	219	-	-	р.	р. эфир, хлф	162
2,4,5-трихлорфенол	Сl3С6Н2ОН	197,44	246	-	-	-	-	196
2,4,6-трихлорфенол	Сl3С6Н2ОН	197,44	244,5	1,49	0,8	л.р.	л. р. эфир	196
Пентахлорфенол	Сl5C6ОН	266,33	310	1,978	н.р.	л.р.	л. р. эфир	266
м-Нитрофенол	О2NС6H4ОН	139,12	194 (70)	1,485	13,5	1950	л. р. эфир	139

Таблица 3

Физико-химические свойства органических кислот

Вещество	Формула	Молекулярная масса	Т_кип , °С	Плотность, г/см3	Растворимость, г/дм3			Характеристический ион, m/z
					вода	этанол	прочие орг. р-ли
Гексановая	C6H12O2	116,16	202	0,945	8,86	р.	р. эфир	60, 73
Гептановая	C7H14O2	130,19	223	0,918	2,41	р.	р. эфир	60, 73
Октановая	C8H16O2	144,22	237	0,910	2,5	беск.	беск, эфир, р. хлф.	60, 73, 129
Нонановая	C9H18O2	158,24	254	0,906	т.р.	р.	р. эфир	60, 73, 129
Декановая	C10H20O2	172,27	269	0,886	т. р.	р.	р. эфир	60, 73, 129
Ундекановая	C11H22O2	186,99	228 (75)	0,891	н.р.	т.р.	р. эфир	60, 73, 129
Додеканова	C12H24О2	200,32	225 (100)	8,866	н.р.	134	л.р. эфир	60, 73, 129
Тридекановая	C13H26O2	214,34	200 (24)	-	н.р.	л. р.	л.р. эфир	60, 73, 129
Тетрадекановая	С14Н28О2	228,38	200 (160)	0,862	н.р.	44,9	т. р. эфир	60, 73, 129
Пентадекановая	C15H30O2	242,41	212 (16)	0,842	0,01	15,6	р. эфир, р. хлф	60, 73, 129
Гексадекановая	C16H32O2	265,43	342 (раз)	0,853	н.р.	93,0	р. эфир	60, 73, 129
Гептадекановая	C17H34O2	270,45	227 (18)	0,858	н.р.	25,2	л.р. эфир	60, 73, 129
Октадекановая	С18Н36О2	284,48	232 (15)	0,847	0,34	25,0	л.р. эфир, р. хлф	60, 73, 129
Нонадекановая	C19H38O2	298,49	243 (15)	-	н.р.	т.р	р. эфир	60, 73, 129
Эйкозановая	C19H40О2	312,52	257 (15)	0,824	н.р.	4,5	л. р. эфир	60, 73, 129

5.2. Вспомогательные устройства

Колонка кварцевая капиллярная длиной 30 м и внутренним диаметром 0,25 мм, покрытая неподвижной фазой НР-5 (полиметилсилоксан с 5% фенильных групп) с толщиной пленки 0,25 мкм
Колбы с оттянутым дном, емкостью 25 см3	ГОСТ 10394-72
Микрососуды с узким коническим дном типа Microvial фирмы Хьюлетт-Паккард
Баня водяная	ТУ 61-1-423-72
Шкаф сушильный электрический 2В-151
Дистиллятор	ТУ 61-1-721-79
Набор сит для ситового анализа

ГАРАНТ:

Взамен ГОСТ 10394-72 постановлением Госстандарта СССР от 15 июля 1982 г. N 2670 с 1 января 1984 г. введен в действие ГОСТ 25336-82

5.3. Материалы и реактивы

Эфир серный для наркоза, стабилизированный,
Госфармакопея
Вода дистиллированная	ГОСТ 6709-72
Хлороформ, х. ч.	ТУ 6-09-4263-76
Гелий газообразный, очищенный, марки А	ТУ 51-940-60
Стекловата
Гексановая (капроновая) кислота, ч.	ТУ 6-09-126-75
Гептановая (энантовая) кислота, ч.	ТУ 6-09-613-76
Октановая (каприловая) кислота, ч.	ТУ 6-09-529-75
Нонановая (пеларгоновая) кислота, ч.	ТУ 6-09-531-75
Декановая (каприновая) кислота, ч.	ТУ 6-09-320-75
Ундекановая кислота, ч.	ТУ 6-09-18-53-79
Додеканова (лауриновая) кислота, ч.	ТУ 6-09-612-76
Тридекановая кислота, ч.	ТУ 6-09-18-55-59
Тетрадекановая (миристиновая) кислота, ч.	ТУ 6-09-127-75
Пентадекановая кислота, ч.	ТУ 6-09-18-16-76
Гексадекановая (пальмитиновая) кислота, ч.	ТУ 6-09-4132-75
Гептадекановая кислота, ч.
Октадекановая (стеариновая) кислота, ч.	ГОСТ 9419-78
Нонадекановая кислота, ч.	ТУ 6-09-1720-72
Эйкозановая (арахиновая) кислота, ч.	ТУ 6-09-1674-72
м-нитрофенол, ч. д. а.	ТУ 6-09-4530-77
Нафталин, х. ч.	ТУ 6-09-40-949-86
Антрацен, х. ч.	ТУ 6-09-4465-77
Ацетонитрил, х. ч.	ТУ 6-09-4326-76
Этанол для хроматографии	ТУ 6-09-1710-77
Песок речной или карьерный

6. Требования безопасности

6.1. При выполнении измерений концентраций труднолетучих органических веществ с использованием хромато-масс-спектрометра следует соблюдать правила электробезопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации хромато-масс-спектрометра.

6.2. При работе с реактивами соблюдают необходимые меры безопасности, установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТу 12.1.005-88 и ГОСТу 12.1.007-76.

6.3. Диэтиловый эфир является наркотическим средством, вызывающим раздражение дыхательных путей, относится к IV классу опасности (ПДК = 0,6 мг/м3). При работе с этим растворителем следует соблюдать меры безопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.007-76.

7. Требования к квалификации оператора

К выполнению измерений и обработке их результатов на хромато-масс-спектрометре допускаются лица, имеющие квалификационную группу по работе на установках с высоким напряжением не ниже четвертой, прошедшие соответствующий курс обучения и знающие устройство и правила эксплуатации прибора.

8. Условия измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

- приготовление растворов и подготовку проб к анализу проводят при температуре воздуха (20+-5)°С, атмосферном давлении 630-800 мм рт. ст. и влажности воздуха не более 80%;

- выполнение измерений на хромато-масс-спектрометре проводят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору и настоящими методическими указаниями.

9. Подготовка к выполнению измерений

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

9.1. Приготовление растворов

Исходный раствор нафталина, антрацена для градуировки (с = 1 мг/см3). Навеску полициклического ароматического углеводорода в количестве 100 мг вносят в мерную колбу, вместимостью 100 см3, приливают хлороформ до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходного раствора - 30 дней в холодильнике,

Рабочий раствор N 1 нафталина, антрацена (с = 0,2 мг/см3) 20 см3 исходного раствора вносят в мерную колбу, вместимостью 100 см3, приливают хлороформ до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходного раствора - 7 дней в холодильнике.

Рабочий раствор N 2 фенантрена, флуорантена, пирена и хризена (с = 0,2 мг/см3). В качестве рабочих растворов используют стандартные растворы этих полициклических ароматических углеводородов. Срок хранения рабочего раствора - 1 год в холодильнике.

Исходный раствор фенола (с = 1 мг/см3). Содержимое ампулы ГСО фенола (0,1 г) вносят в мерную колбу, вместимостью 100 см3, доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора - 30 дней в холодильнике.

Рабочий раствор N 3 фенола (с = 0,1 мг/см3). 10 см3 исходного раствора фенола вносят в мерную колбу, вместимостью 100 см3, доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора - 7 дней в холодильнике.

Рабочий раствор N 4 хлорированных фенолов (с = 0,1 мг/см3). Содержимое 5 ампул (каждая с концентрацией 500 мкг/см3, объемом 1 см3), переносят в мерную колбу, вместимостью 25 см3, доводят этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора - 30 дней при 4°С.

Исходные растворы органических кислот (с = 1 мг/см3). 100 мг органической кислоты вносят в мерную колбу, вместимостью 100 см3, доводят уровень хлороформом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходных растворов - 30 дней при 4°С.

Рабочие растворы органических кислот N 5 (с = 0,1 мг/см3). 10 см3 исходного раствора органической кислоты вносят в мерную колбу, вместимостью 100 см3, доводят уровень хлороформом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора - 30 дней при 4°С.

9.2. Подготовка хроматографической колонки

Кварцевую капиллярную колонку предварительно кондиционируют, нагревая в термостате хроматографа ступенчато с 70°С до 270°С и выдерживая при этой температуре в течение 4 ч. По охлаждении термостата хроматографа до комнатной температуры выход колонки подсоединяют к устройству сопряжения с масс-селективным детектором, создают разряжение в масс-селективном детекторе и записывают нулевую линию при параметрах проведения хроматографического анализа. При отсутствии заметных флуктуации (не более 0,1% при масштабе измерений 200.000) приступают к работе.

9.3. Подготовка песка

Песок речной или карьерный, проходящий через сито N 1, промывается дистиллированной водой и высушивается в сушильном шкафу при 150°С в течение 2 ч.

9.4. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают по 5 сериям градуировочных растворов полициклических ароматических углеводородов, фенолов и органических кислот. Она выражает зависимость площади пика (безразмерные компьютерные единицы) от концентрации каждого соединения (мкг/г или мг/кг).

Каждую серию, состоящую из 6 градуировочных растворов, готовят в мерных колбах на 25 см3. Для этого в каждую колбу вносят пипеткой рабочие растворы соответствующих труднолетучих органических веществ в соответствии с таблицами 4, 5 и 6, доводят соответствующим растворителем до метки и перемешивают.

Таблица 4

Градуировочные растворы для установления градуировочных характеристик при определении концентраций полициклических ароматических углеводородов (ПАУ)

Номер раствора	1	2	3	4	5	6
Объем рабочих растворов N 1, N 2 (с = 0,2 мг/см3), см3	0	0,125	0,625	1,25	6,25	12,5
Концентрация ПАУ, мг/см3	0	0,001	0,005	0,01	0,05	0,1

Таблица 5

Градуировочные растворы для установления градуировочных характеристик при определении концентраций фенолов

Номер раствора	1	2	3	4	5	6
Объем рабочих растворов N 3, N 4, (с = 0,1 мг/см3), см3	0	0,25	1,25	2,5	12,5	25,0
Концентрация фенолов, мг/см3	0	0,001	0,005	0,01	0,05	0,1

Таблица 6

Градуировочные растворы для установления градуировочных характеристик при определении концентраций органических кислот

Номер раствора	1	2	3	4	5	6
Объем рабочих растворов N 5 (с = 0, 1 мг/см3), см3	0	0,25	1,25	2,5	12,5	25,0
Концентрация органических кислот, мг/см3	0	0,001	0,005	0,01	0,05	0,1

Для построения градуировочной характеристики в коническую колбу, емкостью 10 см3, вносят 1 г прокаленного песка и вводят в него микрошприцем 10 мм3 градуировочного раствора, закрывают пробкой и встряхивают. Затем песок экстрагируют 3 см3 диэтилового эфира в течение 20 мин при периодическом встряхивании, диэтиловый эфир сливают декантацией и операцию повторяют еще дважды (органические кислоты извлекаются в количестве не менее 90%, фенолы - 94%, ПАУ - 98%). Объединенный эфирный экстракт фильтруют через стекловату и упаривают на водяной бане при 45-50°С сначала в колбочке с оттянутым дном, затем в микрососуде. К органическому маслу приливают 4 мм3 хлороформа и 2 мм3 полученного экстракта анализируют на газовом хроматографе с масс-селективным детектором.

Условия проведения хромато-масс-спектрометрического анализа:

температура испарителя	220°С;
температура интерфейса	280°С;
температура колонки	2 мин при 70°С;
затем нагрев со скоростью 5°С/мин до температуры 180°С, после чего нагрев со скоростью 10°С/мин до 270°С и, наконец, выдержка при 270°С в течение 20 мин;
общее время анализа	53 мин;
задержка деления потока при вводе образца	0,5 мин.

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

энергия ионизирующих электронов	70 эв;
диапазон сканирования масс	33-550 m/z;
температура масс-селективного детектора	172°С;
число сканирований в секунду	1,2;
число выборок	2;
напряжение на электронном умножителе	1635 в;
ток эмиссии	50 мкА.

Идентификацию труднолетучих органических соединений осуществляют с помощью библиотечного поиска в библиотеке NBS-54 компьютера и по временам удерживания. Интегрируют площади пиков, полученных по извлеченным молекулярным ионам для полициклических ароматических углеводородов и фенолов и по характеристическим ионам для органических кислот; по средним результатам из 5 серий градуировочных растворов строят градуировочную характеристику для каждого соединения. Градуировку проводят один раз в полгода.

9.5. Условия отбора проб

Пробы почвы (отходов) отбирают методом конверта в соответствии с ГОСТом 17.4.4.02.84 в стеклянные емкости темного цвета с плотными крышками. Пробы хранят при 4°С в течение недели.

10. Выполнение измерений

Отобранные точечные пробы извлекают из холодильника, выдерживают при комнатной температуре 2-3 ч, затем объединяют в одной емкости, растирают в фарфоровой ступке, просеивают и тщательно перемешивают. 1 г объединенной пробы помещают в коническую колбу, емкостью 10 см3, и анализируют как описано в п. 9.4.

Параллельно проводят определение влажности образца, для чего 15 г материала помещают в химический стакан, высушивают его при температуре 105°С в течение 8 ч и доводят до постоянной массы, периодически, не менее 2-3 раз, взвешивая охлажденный до комнатной температуры стакан.

11. Обработка (вычисление) результатов

Концентрацию каждого идентифицированного соединения (мг/кг) определяют по соответствующей градуировочной характеристике после компьютерного интегрирования хроматограммы, соответствующего извлечения молекулярного или характеристических ионов.

Концентрацию вещества С в образце (мг/кг) вычисляют по формуле:

                           С = К х а, где

 а      -   абсолютное   массовое   количество   вещества в пробе, (мкг),

            определенное в 1 г пробы;

 К      -   поправочный   коэффициент,   учитывающий     влажность почвы

            (отходов)

                                  100

                            К = --------, где

                                100 - W

 W      -   влажность почвы (отходов) при комнатной температуре (%);

                        m  - m

                         1    0

                   W = --------- х 100, где

                        m  - m

                         0

 m      -   масса влажной почвы (отходов) со стаканом (г);

  1

 m      -   масса высушенной почвы (отходов) со стаканом (г);

  0

 m      -   масса стакана (г).

12. Оформление результатов измерений

Результаты анализа (измерений) представляют в виде: С, мг/кг +-20% или С+-0,2 С мг/кг.

13. Контроль погрешности измерений

Главный государственный санитарный врач Российской Федерации - Первый заместитель Министра здравоохранения Российской Федерации

Г.Г. Онищенко