Хромато-масс-спектрометрическое определение фенолов в воде (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 10 апреля 1999 г. N МУК 4.1.737-99)

4.1. Методы контроля. Химические факторы

Хромато-масс-спектрометрическое определение фенолов в воде
(утв. Главным государственным врачом РФ 10 апреля 1999 г. N МУК 4.1.737-99)

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 органических соединений в диапазоне концентраций от 0,0005 до 0,01 для фенола и 2-хлорфенола; от 0,001 до 0,02 для 2,4-дихлорфенола и 2,6-дихлорфенола; от 0,002 до 0,02 для о-, м- и п-крезолов, 2,4,5-трихлорфенола и 2,4,6-трихлорфенола, пентахлорфенола; от 0,12 до 2,5 для 2,6-ксиленола; от 0,05 до 0,5 для резорцина; от 0,03 до 0,3 для м-нитрофенола.

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

1. Погрешность измерений

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

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 количественном определении по извлеченному молекулярному иону.

Нижний предел измерения фенолов 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 составляет 30 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 1034с 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 1770-74Е, 29169-91, 20292-80

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

Стандартный образец фенола, 0,1 г	ГСО 7101-94
Стандартные образцы хлорированных фенолов (2-хлорфенол, 2,4-дихлорфенол, 2,6-дихлорфенол, 2,4,5-трихлорфенол, 2,4,6-трихлорфенол, пентахлорфенол, 0,5 мг каждый СО)
Стандартные образцы замещенных фенолов (резорцин, о-, м-, п-крезолы, 2,6-ксиленол, 0,1 мг каждый СО)

Таблица 1

Физико-химические свойства веществ и их гигиенические нормативы

Вещество	Формула	Молек. масса	, °С	Плотность	Растворимость			ПДК	Класс опасности	Молек. характ. ион m/z
					вода	этанол	эфир
фенол		94	181,8	1,058	67	л. р.	л. р.	0,001	4	94
2-метилфенол (о-крезол)		108	190,9	1,047	30	л. р.	л. р.	-	2	108
3-метилфенол (м-крезол)		108	202,8	1,034	24,2	беск.	беск.	0,004	2	108
4-метилфенол (п-крезол)		108	202,5	1,035	24	беск.	беск.	0,004	2	108
2,6-диметилфенол (2,6-ксиленол)		122	212	1,076	р. гор.	р.	-	0,25	4	122
1,3-диоксибензол (резорцин)		110	276,5	1,285	2290	2430	л. р.	0,1	4	110
2-хлорфенол		128	175	1,235	28,5	р.	р.	0,001	4	128
2,4-дихлорфенол		163	210	-	4,6	р.	р.	-	-	162
2,6-дихлорфенол		163	219	-	-	р.	р.	-	-	162
2,4,5-трихлорфенол		197	246	-	-	-	-	-	-	196
2,4,6-трихлорфенол		197	244,5	1,49	0,8	л. р.	л. р.	0,004	4	196
пентахлорфенол		266	310	1,978	н. р.	л. р.	л. р.	-	-	266
м-нитрофенол		139	194 (70)	1,485	13,5	1950	л. р.	0,06	2	139

3.2. Вспомогательные устройства

Колонка кварцевая капиллярная хроматографическая, длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, покрытая неподвижной фазой НР-5 (метил-силоксан 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 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 марки, 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
Калий двухромовокислый марки "х.ч."	ГОСТ 4220-75
м-нитрофенол, ч.д.а.	ТУ 6-09-4530-77
Натрий гидроокись	ГОСТ 4328-77

4. Требования безопасности

4.1. При выполнении измерений концентраций фенолов 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

К выполнению измерений и обработке их результатов 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	2010°С;
относительная влажность	не более 80% при температуре 25°С;
атмосферное давление	630-800 мм рт. ст.

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

7. Подготовка к выполнению измерении и проведение измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовку стеклянной посуды, приготовление градуировочных растворов, подготовку хромато-масс-спектрометра к работе, подготовку хроматографической колонки и 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 отверстия в посуде закрывают притертыми крышками.

7.2. Приготовление растворов

Исходный раствор фенола (с = 1 ). Содержимое ампулы ГСО фенола вносят в мерную колбу, вместимостью 100 , доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходного раствора - 30 дней при 4°С.

Исходные растворы для замещенных фенолов: резорцина, крезолов, 2,6-ксиленола, м-нитрофенола (с = 1 ). Содержимое ампулы ГСО замещенного фенола вносят в мерную колбу, вместимостью 100 , доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходного раствора - 30 дней при 4°С.

Рабочий раствор фенола (с = 0,01 ). 1 исходного раствора фенола вносят в мерную колбу, вместимостью 100 , доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходного раствора - 7 дней при 4°С.

Рабочие растворы хлорированных фенолов (с = 0,02 ). Содержимое ампулы стандартного образца вносят в мерную колбу, вместимостью 50 , доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора - 7 дней при 4°С.

Рабочие растворы крезолов (с = 0,01 ). 1 исходного раствора крезола вносят в мерную колбу, вместимостью 100 , доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора - 7 дней при 4°С.

Рабочие растворы резорцина и м-нитрофенола (с = 0,2 ). 10 исходного раствора резорцина или м-нитрофенола помещают в мерную колбу, вместимостью 50 , доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения рабочего раствора - 7 дней при 4°С.

7.3. 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 флуктуаций приступают к работе.

7.4. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают на градуировочных растворах фенола и его производных 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. 2 помещают рабочий раствор фенола или его производного, доводят артезианской водой до метки и перемешивают.

Таблица 2

Градуировочные растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентрации фенолов в воде

Номер раствора	1	2	3	4	5	6
для фенола и 2-хлорфенола
Объем рабочего раствора (с = 0,01 ),	0	12,5	25,0	50,0	100,0	250,0
Концентрация веществ,	0	0,0005	0,001	0,002	0,004	0,01
для 2,4-дихлорфенола и 2,6-дихлорфенола
Объем рабочего раствора (с = 0,01 ),	0	25,0	50,0	100,0	250,0	500,0
Концентрация веществ,	0	0,001	0,002	0,004	0,01	0,02
для о-, м-, п-крезолов, 2,4,5-трихлорфенола, 2,4,6-трихлорфенола, пентахлорфенола
Объем рабочего раствора (с = 0,01 ),	0	50	100	125	250	500
Концентрация веществ,	0	0,002	0,004	0,005	0,01	0,02
для резорцина
Объем рабочего раствора (с = 0,2 ),	0	62,5	125,0	250,0	375,0	625,0
Концентрация веществ,	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,5
для м-нитрофенола
Объем рабочего раствора (с = 0,2 ),	0	37,5	75,0	125,0	250,0	375,0
Концентрация веществ,	0	0,03	0,06	0,10	0,20	0,3
для 2,6-ксиленола
Объем исходного раствора (с = 1 ),	0	30	125	250	500	625
Концентрация веществ,	0	0,12	0,50	1,0	2,0	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	70°С (2 мин);
нагрев	до180°С;
со скоростью	5°С/мин;
нагрев	до 240°С;
со скоростью	10°С/мин;
общее время анализа	30 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 фенола и его производных осуществляют с помощью библиотечного поиска в библиотеке NBS54 компьютера и по времени удерживания. Интегрируют площади пиков, полученных по извлеченным молекулярным или характеристическим ионам соответствующих фенолов, и по средним результатам из 4 серий строят градуировочную характеристику для каждого из компонентов. Градуировку проверяют один раз в 6 мес.

7.5. Условия отбора проб воды

Отбор проб воды объемом 0,5 осуществляется в соответствии с ГОСТом 24.481-80 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 при рН 10-11 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 фенольных соединений осуществляют с помощью библиотечного поиска и по времени удерживания.

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

Перед обработкой любых результатов измерений необходимо проанализировать "холостую пробу" дистиллированной воды по п. 8, чтобы убедиться в отсутствии помех и загрязнений.

9. Обработка (вычисление) результатов

Концентрацию каждого идентифицированного соединения определяют по соответствующей градуировочной характеристике после компьютерного интегрирования хроматограммы соответствующего извлеченного молекулярного или характеристического иона. Вычисляют среднее значение концентрации фенолов в воде:

Рассчитывают относительную разницу результатов 2 параллельных измерений одной пробы:

, где

d - оперативный контроль сходимости, равный 30,2%.

10. Оформление результатов измерений

Оформление средних значений результатов измерений анализируемых соединений 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 методики выполнения 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 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