Хромато-масс-спектрометрическое определение фталатов и органических кислот в воде (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 10 апреля 1999 г. N МУК 4.1.738-99)

Хромато-масс-спектрометрическое определение фталатов и органических кислот в воде
(утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 10 апреля 1999 г. N МУК 4.1.738-99)

Дата введения: с момента утверждения

Настоящие методические указания устанавливают количественный хромато-масс-спектрометрический анализ воды централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения для определения в ней содержания фталатов в диапазоне концентраций от 0,1 до 3 и предельных органических кислот в диапазоне концентраций от 0,125 до 2,5 .

Физико-химические свойства веществ и их гигиенические нормативы представлены в табл. 1 и 2.

1. Погрешность измерений

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей , при доверительной вероятности 0,95.

Таблица 1

Физико-химические свойства фталатов и их гигиенические нормативы

Вещество	Формула	Молек. масса	,°С	Плот ность	Растворимость			ПДК	Класс опасности
					вода	этанол	эфир
диметилфталал		194	282	1,190	5	-	-	0,3	3
диэтилфталат		222	296	1,118	н. р.	беск.	беск	-	-
дибутилфталат		278	340	1,047	0,4	беск.	беск.	0,2	3
дигексилфталат		334	-	-	-	-	-	-	-
диоктилфталат		390	-	-	-	-	-	1,0	3
динонилфталат		418	229 (6)	0,967	т. р.	р.	-	-	-
дифенилфталат		318	-	-	н. р.	т. р.	т. р.	-	-

Таблица 2

Физико-химические свойства предельных органических кислот и их гигиенические нормативы

Вещество	Формула	Молек. масса	°С	Плотность	Растворимость			ПДК	Класс опасности
					вода	этанол	эфир
гексановая		116	202	0,945	8,86	р.	р.	-	3
гептановая		130	223	0,918	2,41	р.	р.	-	-
октановая		144	237	0,910	2,50	беск.	беск.	-	-
нонановая		158	254	0,906	т. р.	р.	р.	-	-
декановая		172	269	0,886	т. р.	р.	р.	-	-
ундекановая		186	228	0,891	н. р.	т. р.	р.	-	-
додекановая		200	225	0,866	н. р.	134	л. р.	-	-
тридекановая		214	200	-	н. р.	л. р.	л. р.	-	-
тетрадекановая		228	200	0,862	н. р.	44,9	т. р.	-	-
пентадекановая		242	212	0,842	0,01	15,6	р.	-	-
гексадекановая		256	342	0,853	н. р.	9,3	р.	-	-
гептадекановая		270	227	0,858	н. р.	25,2	л. р.	-	-
октадекановая		284	370	0,845	0,34	2,5	л. р.	0,25	4
нонадекановая		298	299	-	н. р.	т. р.	р.	-	-
эйкозановая		312	328	0,824	н. р.	4,5	л. р.	-	-

2. Метод измерений

Измерение концентраций органических соединений основано на извлечении их из подкисленной воды жидкостной экстракцией диэтиловым эфиром, упаривании растворителя до безводного органического масла, реэкстракции этанолом, хроматографическом разделении на капиллярной колонке, идентификации веществ по масс-спектрам и количественному определению по извлеченным ионам.

Нижний предел измерения в объеме экстракта составляет 0,01 мкг в пробе. Определению не мешают летучие органические соединения: этанол, пентан, гексан, бензол, ксилол и др.

Продолжительность проведения хромато-масс-спектрометрического анализа для фталатов составляет 45 мин, для кислот - 35 мин.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

3.1. Средства измерений

Газовый хроматограф с масс-селективным детектором с программным обеспечением HP G 1034c MS ChemStation (серия DOS)
Микрошприц, вместимостью 10 , МШ-10М	ГОСТ 8043-75
Весы аналитические лабораторные ВЛА-200	ГОСТ 24104-80Е

ГАРАНТ:

См. ГОСТ Р 53228-2008 "Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания", утвержденный приказом Ростехрегулирования от 25 декабря 2008 г. N 739-ст

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", введенный в действие приказом Росстандарта от 22 августа 2011 г. N 233-ст

Посуда стеклянная лабораторная

ГОСТы 20292-80, 25336-82

ГАРАНТ:

Постановлением Госстандарта СССР от 27 декабря 1991 г. N 2234 взамен ГОСТ 20292-74 в части общих требований к градуированным пипеткам с 1 января 1994 г. введен ГОСТ 29227-91

Постановлением Госстандарта СССР от 29 декабря 1991 г. N 2344 взамен ГОСТ 20292-74 в части бюреток с временем ожидания с 1 января 1994 г. введен в действие ГОСТ 29253-91

3.2. Вспомогательные устройства

Колонка кварцевая капиллярная хроматографическая длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, покрытая неподвижной фазой HP-5MS (метилполисилоксан с 5% фенильных групп) с толщиной пленки 0,25 мкм Контейнеры для отбора проб - емкости из темного стекла, объемом 0,5 , снабженные завинчивающейся крышкой с тефлоновой прокладкой
Воронки делительные ВД-3-500 или аналогичные	ГОСТ 9613-75
Колбы с оттянутым дном, емкостью 25	ГОСТ 10394-72

ГАРАНТ:

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

Микрососуды с узким коническим дном типа Microvial фирмы Хьюлетт-Паккард
Баня водяная	ТУ 61-1-423-72
Шкаф сушильный электрический 2В-151

3.3. Материалы и реактивы

Кислота серная концентрированная, ч.	ГОСТ 4204-77
Вода артезианская (дополнительно очищенная кипячением)
Эфир серный для наркоза стабилизированный
Вода дистиллированная	ГОСТ 6709-72
Этанол для хроматографии	ТУ 6-09-1710-77
Гелий газообразный очищенный марки А	ТУ 51-940-60
Универсальная индикаторная бумага фирмы "Лахема" (Чехия) или аналогичная
Диметилфталат, ч.
Диэтилфталат, ч.	ТУ 6-09-272-86
Дибутилфталат, ч.
Дигексилфталат, ч.	ТУ 6-09-3547-74
Диоктилфталат, ч.	ТУ 6-09-08-1504-83
Динонилфталат, ч.д.а.	ТУ 6-09-280-83
Дифенилфталат, ч.	ТУ 6-09-09-608-75
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
Додекановая (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

4. Требования безопасности

4.1. При выполнении измерений концентраций 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.

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

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

4.4. Этанол - наркотик, вызывающий сначала возбуждение, затем паралич центральной нервной системы. Этанол относится к IV классу опасности (ПДК = 5 ). При работе с этим растворителем следует соблюдать меры безопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.007-76.

5. Требования к квалификации операторов

5.1. К обработке проб воды допускают лиц, имеющих квалификацию инженера- или техника-химика и опыт работы в химической лаборатории.

5.2. К выполнению измерений на хромато-масс-спектрометре допускают лиц, имеющих квалификационную группу по работе на установках с высоким напряжением не ниже четвертой, прошедших соответствующий курс обучения и знающих устройство и правила эксплуатации прибора.

6. Условия измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

6.1. Приготовление растворов и подготовку проб к анализу, согласно ГОСТу 15150-69, осуществляют в следующих условиях:

температура окружающего воздуха	;
относительная влажность	не более 80%
при температуре	25°С;
атмосферное давление	630-800 мм рт. ст.

6.2. Выполнение измерений на хромато-масс-спектрометре проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору и настоящими методическими указаниями.

7. Подготовка к выполнению измерений и проведение измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовку посуды, приготовление градуировочных растворов, подготовку масс-спектрометрического детектора и хроматографической колонки, установление градуировочных характеристик.

7.1. Подготовка посуды

Посуда, используемая для анализа, тщательно моется с поверхностно-активным моющим средством. После этого посуда замачивается на 3-4 ч в свежеприготовленном 3%-ном растворе двухромовокислого калия в серной кислоте (0,5 г двухромовокислого калия на 100 концентрированной серной кислоты) и отмывается в проточной водопроводной воде с последующим ополаскиванием дистиллированной водой. После высушивания в сушильном шкафу при температуре 150°С посуду закрывают притертыми крышками.

7.2. Приготовление растворов

Исходные растворы фталатов (с = 1 ). 100 мг фталата вносят в мерную колбу, вместимостью 100 , доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходных растворов - 3 мес. при 4°С.

Исходные растворы органических кислот (с = 1 ). 100 мг органической кислоты вносят в мерную колбу, вместимостью 100 , доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходных растворов - 3 мес. при 4°С.

7.3. Подготовка хроматографической колонки и масс-спектрометрического детектора

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-селектив- ным детектором, создают разряжение в масс-селективном детекторе и записывают нулевую линию при параметрах проведения хроматографического анализа. При отсутствии заметных флуктуаций приступают к работе.

7.4. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают на градуировочных растворах фталатов и органических кислот в воде. Она выражает зависимость площади пика (безразмерные компьютерные единицы) от концентрации () каждого соединения и строится по 4 сериям градуировочных растворов. Для этого в мерную колбу, вместимостью 250 , в соответствии с табл. 3 помещают исходный раствор фталата или органической кислоты, доводят артезианской водой до метки и перемешивают.

Таблица 3

Градуировочные растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентраций фталатов и органических кислот в воде

Номер раствора	1	2	3	4	5	6
Для фталатов
Объем исходного раствора (с = 1 ),	0	25	75	150	375	750
Концентрация веществ,	0	0,10	0,30	0,60	1,5	3,0
Для предельных органических кислот
Объем исходного раствора (с = 1 ),	0	31,3	62,5	125,0	250,0	625,0
Концентрация веществ,	0	0,125	0,250	0,50	1,0	2,5

При построении градуировочного графика 250 градуировочного раствора помещают в делительную воронку, вместимостью 500 , добавляют 25 диэтилового эфира и встряхивают в течение 2-3 мин, периодически сбрасывая избыточное давление. После расслоения эфирный слой сливают в колбу с оттянутым дном и упаривают эфир на водяной бане при температуре 45°С. Концентрат объемом 0,25-0,3 переносят в микрососуд с узким коническим дном и окончательно удаляют эфир на водяной бане при той же температуре. К остатку добавляют 0,004 этанола и 0,002 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)	70°С,
затем нагрев до	180°С
со скоростью	5°С/мин;
нагрев со скоростью	10°С/мин
до температуры	240°С;
общее время анализа	45 мин.

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

энергия ионизирующих электронов	70 эв;
температура масс-селективного детектора	177°С;
диапазон сканирования масс	26-550 m/z;
число сканирований в секунду	1, 2;
число выборок	2;
напряжение на электронном умножителе	1635 В;
ток эмиссии	50 мкА.

Идентификацию фталатов и органических кислот осуществляют с помощью библиотечного поиска в библиотеке NBS54 компьютера и по времени удерживания. Интегрируют площади пиков, полученных по извлеченным ионам соответствующих фталатов и органических кислот, и по средним результатам из 4 серий строят градуировочную характеристику для каждого из компонентов. Градуировку проверяют 1 раз в 6 мес.

7.5. Условия отбора проб воды

Отбор проб воды объемом 0,5 осуществляется в соответствии с ГОСТом 24481-80 в химически чистые емкости из темного стекла с притертыми крышками, предварительно промытые дистиллированной водой и высушенные в сушильном шкафу при температуре 150°С. В случае отсутствия темной посуды образец следует защитить от света. Контейнер промывают диэтиловым эфиром и высушивают перед использованием. До экстракции пробу воды следует хранить в холодном месте при температуре 4°С.

Для получения одного результата измерения отбирают 2 одинаковые пробы воды. Срок хранения отобранных проб воды - не более 7 сут.

8. Выполнение измерений

Стеклянные емкости с отобранными пробами воды извлекают из холодильника и выдерживают 2-3 ч при комнатной температуре, затем подкисляют до рН 2 по универсальному индикатору и анализируют 250 образца как описано в п. 7.4. Идентификацию фталатов и органических кислот осуществляют с помощью библиотечного поиска и по времени удерживания.

Для получения результата измерения концентраций веществ проводят анализ 2 параллельных проб воды.

Перед обработкой результатов анализа необходимо провести "холостую пробу" дистиллированной воды по п. 8 и убедиться в отсутствии помех и загрязнений. При их наличии обнаруживают причину и устраняют ее.

9. Обработка результатов

Концентрацию каждого идентифицированного соединения (С), определяют по градуировочной характеристике после компьютерного интегрирования хроматограммы соответствующего извлеченного иона ():

m/z 60 - для предельных органических кислот;

m/z 149 - для диэтил-, дибутил-, дигексил-, диоктил-, динонилфталатов;

m/z 163 - для диметилфталата;

m/z 225 - для дифенилфталата.

Вычисляют среднее значение концентрации определяемого вещества:

Рассчитывают относительную разницу результатов двух параллельных измерений одной пробы:

,

где d - оперативный контроль сходимости, равный 26,6%.

10. Оформление результатов измерений

Оформление средних значений результатов измерений анализируемых соединений в воде осуществляют в виде протокола.

Протокол N 
количественного химического анализа

1. Место проведения анализа ______________________________________

2. Юридический адрес лаборатории _________________________________

_______________________________________________________________

3. Шифр пробы __________________________________________________

4. Место отбора пробы ___________________________________________

5. Дата проведения анализа _______________________________________

Результаты количественного химического анализа

Шифр или N пробы	Определяемый компонент	Концентрация,	Погрешность измерения,%

Руководитель лаборатории:

Исполнитель:

11. Контроль погрешности измерений

11.1. Контроль сходимости. Выполняют по п. 9. При превышении норматива оперативного контроля сходимости эксперимент повторяют. При повторном превышении норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

11.2. Оперативный контроль погрешности. Проводится при смене реактивов, после ремонта прибора. Образцами для контроля являются реальные пробы питьевой воды, к которым делаются добавки измеряемых веществ в виде раствора. Отбирают 2 пробы воды и к 1 из них делают добавку таким образом, чтобы содержание определяемых веществ увеличилось по сравнению с исходным на 50-150%, так, чтобы концентрация в пробе не выходила за верхний диапазон. Каждую пробу анализируют в точном соответствии с прописью методики и получают результат анализа исходной рабочей пробы - и рабочей пробы и с добавкой - . Результаты анализа исходной рабочей пробы - и с добавкой - получают по возможности в одинаковых условиях, т.е. их получает 1 аналитик с использованием 1 набора мерной посуды, 1 партии реактивов и т.д.

Результаты контроля признаются удовлетворительными, если выполняется условие:

, где

С - добавка вещества, ;

Kg - норматив оперативного контроля погрешности, .

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

, где

и - характеристика погрешности для исходной пробы и пробы с добавкой, :

и

При внутрилабораторном контроле (Р = 0,90) принимают:

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

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

Г.Г. Онищенко