Методические указания МУК 4.1.023-95 "Изомерспецифическое определение массовых концентраций полихлорированных-дибензодиоксинов и дибензофуранов в атмосферном воздухе методом хроматомасс-спектрометрии" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 26 января 1995 г.)

4.1. Хроматомасс-спектрометрическая система, включающая:

газовый хроматограф (Varian 3400, Hewlett-Packard 5890А или другого типа), позволяющий работать с капиллярными колонками, с инжектором split-splitless или on-column, соединенный через интерфейс с масс-спектрометром высокого или низкого разрешения, позволяющим вести регистрацию отдельных ионов с заданными массами и оснащенным компьютерной системой обработки данных (Finnigan MAT 8200, MAT-90, MAT-95, HP 5988, HP 5971, HP 5972, ITD 700, Nermag R 10-10 или другие с соответствующими характеристиками);

капиллярные хроматографические колонки 50-60 м х 0,25 мм или х 0,32 мм с неподвижной неполярной фазой типа SE-54 (DB-5, Ultra-2 и др.) и полярной фазой SP 2331, CP Sil 88, DB-DIOXIN, (допускается применение и других колонок с неподвижными фазами, обеспечивающими разделение 2, 3, 7, 8-хлорзамещенных от других изомеров ПХДД и ПХДФ);

микрошприцы типа Hamilton (или другие, аналогичные им) вместимостью 1, 10, 100, 500 мкл с ценой деления 0,01; 0,1; 1,0; 10 мкл, соответственно.

4.2. Стандартные растворы изотопномеченых ПХДД:

13С12-2, 3, 7, 8-ТХДД с концентрацией (50+-5) мкг/см3 производства фирмы Cambridge Isotope Laboratory (CIL);

13С12-1, 2, 3, 4-ТХДД с концентрацией (50+-5) мкг/см3 производства фирмы CIL.

Допускается использование стандартных растворов других фирм с содержанием основного компонента не менее 99% и с погрешностью в концентрации аналогичной фирме CIL.

4.3. Стандартный раствор смеси всех 2, 3, 7, 8-ПХДД и ПХДФ (всего 17) с концентрацией (40-400) нг/см3 производства фирмы CIL (EDF-7999).

Допускается использование стандартных растворов индивидуальных компонентов других фирм с содержанием основного компонента не менее 95% и с погрешностью в концентрации аналогичной фирме CIL.

4.4. Стандартный образец смеси 2, 3, 7, 8-хлорзамещенных ПХДД: ГСО N 6543-92.

4.5. Стандартный образец смеси 1, 2, 3, 7/1, 2, 3, 8-ТХДД; 2, 3, 7, 8-ТХДД и 1, 4, 7, 8-ТХДД с концентрацией (200+-50) нг/см3 и содержанием основных компонентов не менее 90%.

4.6. Термометр технический ртутный прямой с диапазоном измеряемой температуры от 0 до 100 °С и ценой деления 1 °С.

4.7. Термометр технический ртутный прямой с диапазоном измеряемой температуры от 0 до 300 °С и ценой деления 2 °С.

4.8. Дозаторы пипеточные от 5 до 1000 мкл с ценой деления 1 мкл.

4.9. Цилиндры мерные исполнения 3 вместимостью 25, 50, 100, 1000 мл по ГОСТ 1770-74Е.

4.10. Колбы мерные наливные 2-25-2, 2-50-2, ГОСТ 1770-74Е.

4.11. Пипетки ПД-0,020, ГОСТ 1770-74E.

4.12. Весы лабораторные общего назначения 1 класса с пределом допустимой погрешности до 0,01 мг, ГОСТ 24104-88Е.

4.13. Весы лабораторные общего назначения 3 класса с пределом допустимой погрешности до 2 мг, ГОСТ 24104-88Е.

4.14. Бумага индикаторная универсальная для измерения РН.

5.1. Ротационный испаритель типа ИР-1 или аналогичный.

5.2. Сушильный шкаф типа ШС-3 или аналогичный.

5.3. Плитка электрическая с закрытой спиралью мощностью 800 Вт.

5.4. Баня водяная.

5.5. Баня водяная ультразвуковая.

5.6. Устройство для встряхивания жидкостей любого типа.

5.7. Концентратор Кудерна-Даниша с испарительной колбой вместимостью 50 см3, концентрирующей пробиркой вместимостью 10 см3 и трехшариковой колонкой Снайдера фирмы Supelco или аналогичный.

5.8. Эксикатор 2-250, ГОСТ 9147-80Е.

5.9. Колонка стеклянная 1 длиной 400 мм и внутренним диаметром 10 мм.

5.10. Колонка стеклянная 2 длиной 50 мм и внутренним диаметром 10 мм.

5.11. Колонка стеклянная 3 длиной 150 мм и внутренним диаметром 8 мм.

5.12. Флаконы для образцов с коническим дном типа Maxi-Vials вместимостью 1, 3, 5 и 10 см3.

5.13. Флаконы с герметической пробкой вместимостью 1, 3, 5, 10, 30 см3 для образцов.

5.14. Посуда и оборудование лабораторные стеклянные по ГОСТ 25336-82Е:

воронки лабораторные В-36-50, В-100-150;

насадки для экстрагирования НЭТ-500ТС, ГОСТ 25336-82 (аппарат Сокслета);

колба коническая вместимостью 250 мл;

колбы грушевидные К-1-50-14/23, К-1-100-14/23, К-1-250-29/32;

колбы круглодонные К-1-2000-29/32, К-1-500-29/32;

насос водоструйный;

стаканы В-1-50;

чаша выпарная.

6.1. Ацетон о. с. ч., ТУ-6-09-3513-86.

6.2. Бензол ч. д. а., ГОСТ 5955-75.

6.3. Толуол х. ч., ТУ 6-09-4305-76.

6.4. Метанол х. ч., ГОСТ 6995-77.

6.5. н-Гексан ч., ТУ-6-09-3731-74.

6.6. Метиленхлорид х. ч., ТУ-6-09-06-856-71.

6.7. Спирт этиловый ГОСТ 18300-87.

6.8. Нонан х. ч., ТУ 6-09-1997-77.

6.9. Додекан х. ч., ТУ 6-09-4518-77.

6.10. Кислота серная ч. д. а., ГОСТ 4204-77.

6.11. Натрий сернокислый безводный ч. д. а., ГОСТ 4166-76.

6.12. Натрий хлористый х. ч., ГОСТ 4233-77.

6.13. Кальций хлористый безводный ч., ТУ-6-09-4711-81.

6.14. Натрия гидроокись х. ч., ГОСТ 4328-77.

6.15. Калия гидроокись х. ч., ГОСТ 24363-80.

6.16. Цезий гидроксид 1-водный (Aldrich-Chemie) или х. ч., ТУ 6-09-04-88-82.

6.17. Алюминий оксид для хроматографии о. с. ч., ТУ-6-09-2192-85.

6.18. Гелий марки В, ТУ 51-940-80.

6.19. Азот о. с. ч., ГОСТ 9293-74.

6.20. Целит 545, Alltech.

6.21. Силикагель Kieseigel 60, 40-100 мкм (E. Merk).

6.22. Уголь активированный RX-21, Amoco.

6.23. Волокнистый кварцевый материал, ТУ-6-11-15-191-81.

6.24. Вата медицинская гигроскопическая, ГОСТ 5556-81.

6.25. Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72.

9.1. Отбор проб.

Отбор проб воздуха для определения содержания диоксина производят согласно "Методическим указаниям по отбору проб атмосферного воздуха для анализа на полихролированные дибензо-п-диоксины и дибензофураны", служащим обязательным приложением к данной методике. Отбор проводят на нетканый тонковолокнистый фильтрующий кварцевый материал, модифицированный диэтиленгликольсебацинатом. Экспонированные фильтры могут храниться до 10 суток в закрытых полиэтиленовых пакетах без доступа солнечного света.

9.2. Подготовка сорбентов и реактивов.

9.2.1. Очистка растворителей. Органические растворители перегоняют в стеклянной посуде. В делительную воронку помещают 1 дм3 гексана, добавляют 70 г концентрированной серной кислоты и энергично встряхивают в течение 2-3 мин. После разделения фаз нижний (кислотный) слой отбрасывают. Обработку кислотой повторяют до тех пор, пока кислота не будет окрашиваться только в слабожелтый цвет. После этого гексан промывают тремя порциями дистиллированной воды до pH 6, затем 2% раствором гидроксида натрия и снова дистиллированной водой. Растворители с маркой "pesticide grade" (для анализа пестицидов) могут использоваться без дополнительной очистки.

9.2.2. Силикагель промывают последовательно двойными объемами метанола и метиленхлорида, затем активируют 2 суток при 130 °С. Окись алюминия обрабатывают аналогичным образом и активируют 2 суток при 190°С.

9.2.3. Натрий сернокислый прокаливают сутки при 300 °С.

9.2.4. Силикагель, импрегнированный серной кислотой. Смесь 150 г силикагеля, активированного при 130 °С в течение 2 суток, и 100 г концентрированной серной кислоты перемешивают на встряхивателе или качалке до отсутствия комков (не менее 15 мин).

9.2.5. Силикагель, импрегнированный гидроксидом цезия. К 250 г силикагеля, активированного при 130 °С в течение 2 суток, добавляют 250 см3 метанола, раствор 150 г CsOHхН2О в 50 см3 метанола и еще 250 см3 метанола, кипятят в течение 1,5 ч., отфильтровывают под вакуумом, промывают 500 см3 метанола и 500 см3 хлористого метилена и сушат в эксикаторе под вакуумом. Возможна замена гидроксида цезия на гидроксид калия или натрия.

При подготовке и использовании каждой новой партии реактивов и материалов или замене одного из них проводят проверку путем выполнения всей процедуры анализа для холостого опыта и контрольной аттестованной смеси, оценивая результаты с учетом характеристик погрешности.

9.3. Приготовление растворов ПХДД и ПХДФ.

9.3.1. Приготовление исходного раствора меченого стандарта 13С12-2, 3, 7, 8-ТХДД с концентрацией 1 мкг/см3. В мерную колбу вместимостью 25 см3 вводят дозатором или пипеткой 0,5 см3 раствора 13С12-2, 3, 7, 8-ТХДД с концентрацией 50 мкг/см3 и добавляют ацетон до метки.

9.3.2. Приготовление рабочего раствора меченого стандарта 13С12-2, 3, 7, 8-ТХДД с концентрацией 10 нг/см3. В мерную колбу вместимостью 50 cм3 вводят дозатором или пипеткой 0,5 см3 исходного раствора 13С12-2, 3, 7, 8-ТХДД с концентрацией 1 мкг/см3 и добавляют ацетон до метки.

Аналогично готовят исходные и рабочие растворы других изотопномеченых стандартов.

9.3.3. Приготовление градуировочных растворов.

9.3.3.1. Приготовление градуировочного раствора 2, 3, 7, 8-ТХДД (раствор А) с концентрацией 10 мкг/см3. В мерную колбу вместимостью 25 см3 вводят дозатором или пипеткой 5 см3 раствора 2, 3, 7, 8-ТХДД с концентрацией 50 мкг/см3 и добавляют н-нонан до метки.

9.3.3.2. Приготовление градуировочного раствора 2, 3, 7, 8-ТХДД (раствор Б) с концентрацией 1 мкг/см3. В мерную колбу вместимостью 25 см3 вводят дозатором или пипеткой 2,5 см3 раствора А и добавляют н-нонан до метки.

9.3.3.3. Приготовление градуировочного раствора 2, 3, 7, 8-ТХДД (раствор В) с концентрацией 0,1 мкг/см3. В мерную колбу вместимостью 25 см3 вводят дозатором или пипеткой 2,5 см3 раствора Б и добавляют н-нонан до метки.

9.3.3.4. Приготовление градуировочного раствора 2, 3, 7, 8-ТХДД (раствор Г) с концентрацией 0,01 мкг/см3. В мерную колбу вместимостью 25 см3 вводят дозатором или пипеткой 2,5 см3 раствора В и добавляют н-нонан до метки.

9.3.4. Приготовление контрольной смеси ПХДД. В мерную колбу вместимостью 25 см3 вводят пипеткой или микрошприцем 0,25 см3 стандартного раствора ГСО N 6543-92 (2, 3, 7, 8-ТХДД - 1 мкг/см3; 1, 2, 3, 7, 8-ПеХДД - 1 мкг/см3; 1, 2, 3, 4, 7, 8-ГкХДД - 5 мкг/см3; 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-ГпХДД - 10 мкг/см3; ОХДД - 20 мкг/см3) и добавляют ацетон до метки.

9.4. Экстракция ПХДД и ПХДФ из фильтра-сорбента.

В объем ацетона около 1 см3 вводят с помощью микрошприца или пипетки-дозатора 0,1 см3 меченого стандарта-имитатора 13C12-2, 3, 7, 8-ТХДД (или набора изотопно-меченых стандартов) с концентрацией 0,01 мкг/см3. Ацетон с меченым стандартом наносят непосредственно на фронтальную сторону фильтра-сорбента и выдерживают в течение 30 мин до полного испарения. Складывают фильтр-сорбент фронтальной стороной внутрь и помещают в аппарат Сокслета.

Экстрагируют ПХДД и ПХДФ 500 см3 ацетона в течение 3 часов (8-10 проходов растворителя через экстрактор). К экстракту добавляют 0,5 см3 нонана и упаривают на испарителе Кудерна-Даниша (К-Д) при температуре воды в водяной бане 80-90 °С или роторном испарителе при 35-40 °С до объема внесенного нонана.

9.5. Очистка экстрактов на колонке с модифицированным силикагелем.

9.5.1. Подготовка колонки 1.

В стеклянную колонку внутренним диаметром 10 мм и длиной 400 мм на подложку из стеклянной ваты вносят 3 см3 силикагеля, импрегнированного серной кислотой, 3 см3 силикагеля, импрегнированного гидроксидом калия, 3 см3 сульфата натрия, 3 см3 силикагеля, импрегнированного серной кислотой, 3 см3 силикагеля, 3 см3 сульфата натрия, колонку промывают 20 см3 гексана.

9.5.2. Очистка экстракта.

Экстракт переносят на колонку 1, концентрирующую пробирку ополаскивают 2-3 порциями гексана (общий объем 10 см3), смывы также вносят в колонку. Колонку промывают 10 см3 гексана, полученный элюат концентрируют на роторном испарителе до объема приблизительно 0,5-1 см3 и очищают далее на колонке с окисью алюминия.

9.6. Очистка на колонке с окисью алюминия.

9.6.1. Подготовка колонки 2.

В стеклянную колонку внутренним диаметром 8 мм и длиной 150 мм на подложку из волокнистого кварцевого материала вносят 1,5 г оксида алюминия, а сверху 2 см3 натрия сернокислого. Колонку промывают 50 см3 гексана.

9.6.2. Очистка экстракта.

Сконцентрированный экстракт вносят в колонку, которую после этого последовательно промывают 15 см3 гексана, 25 см3 смеси гексан-метиленхлорид (95:5) и элюируют 20 см3 смеси гексан-метиленхлорид (50:50). Элюат упаривают до объема около 1 см3 в колбе с дефлегматором, переносят во флакон вместимостью 1 см3, добавляют 10 мкг додекана, содержащего 1 нг 13С12-1, 2, 3, 4-ТХДД и упаривают в токе азота до объема внесенного додекана. Образец в растворе 10 мкг додекана анализируют методом ГХ-МС.

Приготовленные для анализа пробы могут храниться при температуре не выше 4 °С не более 40 суток.

10.1. Подготовка аппаратуры.

Хроматомасс-спектрометрическую систему готовят к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Проверяют функционирование ГХ-МС системы, вводя в инжектор хроматографа растворитель или контрольный образец, и оценивают общую чувствительность прибора, фон, наличие эффектов "памяти" и артефактов.

10.2. Условия проведения анализа.

В связи с тем, что в настоящее время не существует капиллярных колонок, способных однозначно разделить все высокотоксичные и малотоксичные изомеры, в ряде случаев анализ проводят в два этапа. Сначала применяют неполярную колонку типа SE-54. Если регистрируют 1, 2, 3, 7, 8, 9-ГкХДД, 2, 3, 7, 8-ТХДФ, 2, 3, 4, 7, 8-ПеХДФ или 1, 2, 3, 4, 7, 8-ГкХДФ, то ту же пробу анализируют на полярной колонке, например, SP2331 для определения именно этих производных.

Анализ проводят при температурной программе, подобранной в процессе предварительных опытов таким образом, чтобы обеспечить разделение определяемых высокотоксичных ПХДД и ПХДФ от малотоксичных изомеров в наилучшей степени. Эффективность разделения хроматографической системы перед каждой серией, но не реже одного раза в неделю, должна экспериментально поддерживаться вводом в ГХ-МС стандартной смеси изомеров ТХДД (п.4.5.). Эффективность разделения достаточна при соблюдении следующего условия:

                                    h

                            2----------<0,7,

                                 (H1+H2)

где h - высота долины, H1, H2 - высоты неразрешенных пиков.

Для колонки с неподвижной фазой DB-5, например, можно рекомендовать следующую температурную программу: начальная температура термостата 120°С, скорость подъема температуры - 20°С/мин до 240°С, с 240°С - 2°С/мин до 270°С и выдержка при этой температуре до выхода всех компонентов. Температура инжектора и интерфейса - 250°С. Температура источника ионов масс-спектрометра - 250°С, энергия ионизирующих электронов - 50-70 эВ. Условия получения масс-спектров могут быть и другими в зависимости от типа масс-спектрометра и условий его юстировки. Необходимым условием является величина чувствительности системы ГХ-МС, которая должна обеспечивать регистрацию не менее 10 пг 2, 3, 7, 8-ТХДД при отношении сигнал/шум = 3.

Определяют времена удерживания 2, 3, 7, 8-замещенных ПХДД и ПХДФ и внутренних стандартов, вводя несколько раз контрольную смесь диоксинов с известным содержанием определяемых 2, 3, 7, 8-замещенных ПХДД и ПХДФ и внутренних стандартов, измеряя в каждом опыте времена удерживания и рассчитывая их среднее значение и доверительные интервалы.

Относительные времена удерживания некоторых ПХДД на двух разных неподвижных фазах (полярной и неполярной) приведены в табл.1.

Времена удерживания зависят от типа колонки и условий работы.

10.3. Получение градуировочной зависимости.

Во флаконы, плотно закрывающиеся пробками, вместимостью 1 см3 вводят дозатором, микрошприцем или пипеткой по 0,095 см3 исходного стандартного раствора с концентрацией 50 мкг/см3 и стандартных растворов А, Б, В и Г с концентрациями компонентов 10, 1, 0,1 и 0,01 мкг/см3 соответственно, и добавляют с помощью микрошприца по 0,005 см3 стандартного раствора 13C12-2, 3, 7, 8-ТХДД (или набора изотопномеченых внутренних стандартов) с концентрацией 1 мкг/см3. 0,001 см3 каждого раствора вводят микрошприцем в инжектор газового хроматографа в режиме splitless (или 0,001-0,0005 см3 экстракта в режиме on-column). Регистрируют масс-хроматограммы для ионов с массами, указанными в табл.2.

С помощью системы обработки данных строят градуировочную зависимость для отношения площадей пиков на масс-хроматограммах ионов, соответствующих каждому определяемому компоненту и внутреннему стандарту, например, для 2, 3, 7, 8-ТХДД и внутреннего стандарта 13C12-2, 3, 7, 8-ТХДД определяют отношения площадей для ионов 320/332, 322/334.

10.4. Получение масс-хроматограмм.

Отбирают микрошприцем 0,001 см3 анализируемого раствора и вводят в инжектор газового хроматографа в режиме splitless (или 0,001-0,0005 м3 экстракта в режиме oncolumn). Регистрируют ионные масс-хроматограммы для ионов, соответствующих определяемым ПХДД и ПХДФ и используемым внутренним стандартам (табл.2).

12.1. Контроль правильности детектирования.

Для доказательства правильности детектирования при каждом определении необходимо:

регистрировать не менее двух масс-хроматограмм для каждого из определяемых ПХДД, ПХДФ и для внутренних стандартов по двум ионам М1 и М2 с массами, соответствующими изотопам молекулярного иона ПХДД, ПХДФ и меченых внутренних стандартов. Хроматографические пики на двух масс-хроматограммах для ионов М1 и М2, соответствующие каждому определяемому ПХДД, ПХДФ и внутреннему стандарту, должны быть синхронными;

относительные времена удерживания хроматографических пиков ПХДД и ПХДФ (по отношению к внутреннему стандарту) не должны отличаться от измеренных для стандартных образцов ПХДД и ПХДФ более, чем на 0,01%, а в случае использования соответствующего изотопномеченого внутреннего стандарта - более, чем на 1 с или 1 скан от времени удерживания внутреннего стандарта;

отношение площадей хроматографических пиков на парных масс-хроматограммах ионов М1 и М2, регистрируемых для каждого определяемого компонента и внутреннего стандарта, должно быть в пределах +-15 % от теоретического;

отношение сигнала к шуму для каждого измеряемого хроматографического пика должно быть не менее 3:1;

интервал эффективности извлечения ПХДД и ПХДФ, определяемый по отношению 13С12-2, 3, 7, 8-ТХДД/13С12-1, 2, 3, 4-ТХДД, должен быть в пределах 25-150%.

12.2. Оперативный контроль воспроизводимости.

Образцами контроля являются реальные пробы воздуха. Для анализа отбирают одновременно две параллельные пробы и анализируют в точном соответствии с прописью методик, максимально варьируя условия проведения анализа, т.е. получают два результата анализа, используя разные наборы мерной посуды, разные партии реактивов. В работе должны участвовать два аналитика. Два полученных результата анализа не должны отличаться друг от друга больше, чем на величину допускаемых расхождений между результатами анализа:

     |X1-X2|<D,

где X1, Х2 - результаты параллельных анализов двух одинаковых проб, D - допускаемое расхождение между результатами анализа одной и той же пробы.

Периодичность проведения оперативного контроля воспроизводимости - через каждые 10-20 проб. Допускаемые относительные расхождения между результатами анализа двух проб, отобранных параллельно, не должны превышать значения 0,58. При превышении норматива оперативного контроля воспроизводимости эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля и устраняют их.

12.3. Оперативный контроль погрешности.

Образцами для оперативного контроля погрешности являются искусственные смеси, близкие по составу к анализируемым пробам, нанесенные на неэкспонированный фильтр-сорбент, не содержащий ПХДД и ПХДФ. Каждый приготовленный таким образом образец анализируют в точном соответствии с прописью методики. Результат контроля признают удовлетворительным, если выполняется следующее условие:

     |X-C|

     ------<K,

       C

где C - аттестованное значение массовой концентрации анализируемого компонента в образце для контроля, Х - результат измерения массовой концентрации определяемого компонента в этом же образце для контроля, К - норматив оперативного контроля погрешности, равный 0,44 (44%).

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

Примечания

1. Образцы для контроля анализируют в одной серии с реальными (текущими рабочими) пробами воздуха.

2. Норматив оперативного контроля погрешности К рассчитан в соответствии с методическими указаниями МИ 1317-86 на основании установленной характеристики погрешности дельта=0,65 (65%).