Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей
и благополучия человека

4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Определение химических соединений и
элементов в биологических средах, молочной
продукции и объектах окружающей среды

Сборник методических указаний
МУК 4.1.3474 - 4.1.3482-17

Выпуск 2

Москва 2018

1. Подготовлены коллективом авторов ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», Федеральным бюджетным учреждением науки ФНЦ «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», ФБУН «Нижегородский НИИ гигиены и профпатологии» Роспотребнадзора, ФБУЗ «Федеральный центр гигиены и эпидемиологии» Роспотребнадзора.

2. Рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (протокол от 22 декабря 2016 г. № 2).

3. Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации А.Ю. Поповой 15 июня 2017 г.

4. Введены впервые.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Включенные в сборник 9 методических указаний по определению химических соединений в биологических средах, объектах окружающей среды и молочной продукции предназначены для использования в химико-аналитических исследованиях при проведении биомониторинга состояния здоровья населения, для практического использования в рамках социально-гигиенического мониторинга на территориях с высокой антропогенной нагрузкой, а также могут быть использованы для диагностических целей в рамках осуществления государственного санитарного надзора, контроля, экспертизы, расследований. Методические указания предназначены для специалистов химико-аналитических лабораторий системы Роспотребнадзора, научно-исследовательских институтов, работающих в области экологии человека, гигиены окружающей среды и защиты прав потребителей.

Методические указания, включенные в сборник, разработаны и подготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563-96 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений», ГОСТ Р 1.5-92 «ГСС. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов», МИ 2335-95 «Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа», МИ 2336-95 «Характеристики погрешности результатов количественного химического анализа. Алгоритм оценивания».

Все методики измерения прошли метрологическую аттестацию в соответствии с правилами ПР 50.2.002-94 «ГСИ. Порядок осуществления государственного метрологического надзора за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами и соблюдением метрологических правил и норм».

В методических указаниях, включенных в сборник, приведены методы определения 6 органических соединений в биологических средах (моча, кровь) и молочной продукции, 4 тяжелых металлов в молочной продукции и 20 тяжелых металлов и элементов в атмосферном воздухе. Определение токсичных веществ и элементов основано на использовании современных высокочувствительных методов физико-химического анализа - капиллярной газожидкостной хроматографии, хромато-масс-спектрометрии, масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, высокоэффективной жидкостной хроматографии, потенциометрии с применением ионселективного электрода.

Методические указания рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.

4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Измерение массовой концентрации монохлоруксусной
кислоты в пробах мочи методом капиллярной
газовой хроматографии

Свидетельство о метрологической аттестации № 88-16374-135-01.00076-2013 от 30.12.2013.

1. Назначение и область применения

Настоящие методические указания устанавливают порядок применения метода капиллярной газовой хроматографии для измерения массовой концентрации монохлоруксусной кислоты в пробах мочи в диапазоне от 0,01 до 10 мкг/см³.

Методические указания предназначены для применения в санитарно-гигиенических, экологических, лечебных и научных организациях, осуществляющих деятельность в области профпатологии и экологии человека.

Методические указания носят рекомендательный характер.

2. Характеристика вещества

Монохлоруксусная кислота

Структурная формула С1-СН₂-СООН

Молекулярная масса 94,5

Регистрационный номер CAS 79-11-8

Монохлоруксусная кислота - белое кристаллическое вещество с резким неприятным запахом. Температура кипения: 189 °С, температура плавления: 60 °С. Монохлоруксусная кислота хорошо растворима в полярных органических растворителях и в воде.

Острая токсичность LD₅₀ для крыс внутрижелудочно: 55 мг/кг, LD₅₀ ингаляционно для крыс: 180 мг/м³.

3. Метрологические характеристики методики измерений

При соблюдении всех регламентированных условий проведения анализа в точном соответствии с данной методикой погрешность (и ее составляющие) результатов измерений при доверительной вероятности Р = 0,95 не превышает значений, приведенных в табл. 1.

Таблица 1

Диапазон измерений, показатели точности измерений

Значения показателя точности используют:

- при оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;

- при оценке деятельности лабораторий по вопросу качества проведения измерений;

- при оценке возможности использования результатов измерений при реализации методики измерений в конкретной лаборатории.

4. Метод измерений

Выполнение измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты проводят методом капиллярной газовой хроматографии с электронно-захватным детектированием. Дериватизацию и извлечение монохлоруксусной кислоты из биологического материала проводят этерификацией метанолом в присутствии концентрированной серной кислоты в метиловый эфир с последующей жидкостно-жидкостной микроэкстракцией этилацетатом с высаливанием сульфатом натрия.

Определению не мешают этилацетат, метанол и другие сопутствующие компоненты.

5. Средства измерений, вспомогательные устройства,
реактивы и материалы

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

5.1. Средства измерений

Примечание. Допускается использование средств измерения с аналогичными или лучшими характеристиками.

5.2. Вспомогательные устройства, материалы

Примечание. Допускается использование вспомогательного оборудования и материалов с аналогичными или лучшими техническими характеристиками.

5.3. Реактивы

Примечание. Допускается использование реактивов с более высокой квалификацией.

6. Требования безопасности, охраны окружающей среды

6.1. При выполнении работ необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007.

6.2. Помещение должно соответствовать требованиям пожаробезопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

6.3. При выполнении измерений с использованием газового хроматографа соблюдают правила электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019 и инструкцию по эксплуатации прибора.

6.4. При работе с газовыми баллонами соблюдают правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

6.5. Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать допустимых значений по ГОСТ 12.1.005.

6.6. Организуют обучение работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004.

7. Требования к квалификации операторов

Измерения в соответствии с настоящей инструкцией может выполнять специалист, имеющий опыт работы на газовом хроматографе, освоивший данную методику и подтвердивший экспериментально соответствие получаемых результатов нормативам контроля погрешности измерений.

8. Требования к условиям измерений

8.1. При выполнении измерений в лаборатории соблюдают следующие условия:

- температура воздуха: (20 ± 5) °С;

- атмосферное давление: 84,0 - 106,7 кПа (630 - 800 мм рт. ст.);

- влажность воздуха: не более 80 % при температуре 25 °С;

- напряжение в сети: (220 ± 10) В;

- частота переменного тока: (50 ± 10) Гц.

8.2. При выполнении измерений соблюдают следующие условия хроматографического анализа:

- температурный режим термостата колонки: 45 °С с выдержкой 2 мин, подъем со скоростью 10 °С/мин до 135 °С с выдержкой 1 мин;

- режим расхода газа-носителя (азота): постоянный поток - 2 см³/мин;

- режим испарителя: температура 150 °С; splitless 0,3 мин 40 см³/мин;

- режим детектора: температура 350 °С, поддув азота 60 см³/мин;

- время удерживания метилового эфира монохлоруксусной кислоты: 10,8 мин.

9. Подготовка к выполнению измерений

При подготовке к выполнению измерений проводят следующие работы: подготовка посуды, подготовка хроматографической колонки, приготовление градуировочных растворов, установление градуировочной характеристики.

9.1. Подготовка хроматографа

Подготовку хроматографа к работе осуществляют в соответствии с инструкцией по эксплуатации хроматографа.

9.2. Подготовка посуды

Используемую посуду необходимо замочить на 1 ч в свежеприготовленном 3 %-м растворе калия двухромового кислого в серной кислоте, отмыть в проточной водопроводной воде, ополоснуть дистиллированной водой и просушить при температуре 120 °С.

Приготовление 3 %-го раствора калия двухромового кислого в серной кислоте. В термостойкий стакан вместимостью 2 дм³ помещают 50 г дихромата калия, осторожно приливают по палочке частями, тщательно перемешивая, 1 дм³ концентрированной серной кислоты. Срок хранения 1 год.

9.3. Подготовка хроматографической колонки

Хроматографическую колонку перед эксплуатацией устанавливают в хроматограф и, не подключая к детектору, кондиционируют в токе газа-носителя (азота) с расходом 4 см³/мин при температуре 240 °С в течение 2 ч. После охлаждения колонку подключают к детектору, записывают нулевую линию в рабочем режиме. При отсутствии мешающих влияний колонка готова к работе.

9.4. Приготовление градуировочных растворов

Для построения градуировочного графика готовят серию градуировочных растворов монохлоруксусной кислоты в моче. Для приготовления градуировочных растворов используют раствор монохлоруксусной кислоты в воде с массовой концентрацией 25 мкг/см³ и мочу, не содержащую определяемого компонента.

9.4.1. Приготовление водного раствора монохлоруксусной кислоты с массовой концентрацией 25 мкг/см³. В мерную колбу вместимостью 1000 см³ помещают 25,3 мг монохлоруксусной кислоты, 100 см³ дистиллированной воды, перемешивают, доводят до метки дистиллированной водой и снова тщательно перемешивают. Массовая концентрация монохлоруксусной кислоты в водном растворе составляет (при содержании основного вещества 99 %) 25 мкг/см³. Срок хранения водного раствора монохлоруксусной кислоты неограничен.

9.4.2. Приготовление градуировочных растворов. Серию образцов для градуировки, состоящую из 5 аттестованных смесей, готовят в мерных колбах вместимостью 25 см³. Для этого в каждую мерную пробирку дозатором вводят водный раствор монохлоруксусной кислоты в соответствии с табл. 2 и доводят до метки 25 см³ мочой, не содержащей определяемого компонента.

Срок хранения градуировочных растворов - 1 неделя.

Таблица 2

Приготовление градуировочных растворов

9.5. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади хроматографического пика (Гц·с) от массовой концентрации определяемого компонента (мкг/см³), устанавливают методом абсолютной градуировки, используя серию градуировочных растворов разных концентраций, проводя не менее пяти определений для каждого градуировочного раствора.

В стеклянную хроматографическую виалу вместимостью 1,5 см³ помещают 0,36 г натрия сернокислого, 0,1 см³ градуировочного раствора, 0,02 см³ концентрированной серной кислоты, 0,1 см³ метанола. Виалу закрывают пластмассовой завинчивающейся крышкой с септой и выдерживают 15 мин при температуре 80 °С. Затем после охлаждения откручивают пробку с септой, добавляют 0,5 см³ этилацетата, 0,9 см³ дистиллированной воды, снова закручивают виалу крышкой с септой и проводят экстракцию на мультивортекее в течение 5 мин. После разделения фаз виалу помещают в автоинжектор газового хроматографа, который отбирает из виалы 2 мм³ верхнего органического слоя на определенной глубине и вводит в испаритель хроматографа. Процедуру повторяют аналогично для каждого градуировочного раствора и анализируют в условиях согласно п. 9.2.

На полученной хроматограмме с помощью программы обработки данных проводят идентификацию определяемого компонента по абсолютному времени удерживания и измеряют площадь пика определяемого компонента. Данные пяти определений для каждого градуировочного раствора усредняют. По средним результатам определений серии образцов для градуировки строят градуировочный график.

9.6. Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в квартал или при смене партии реактивов. Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов из приведенных в п. 9.4.2) с массовыми концентрациями монохлоруксусной кислоты, соответствующими нижней границе, середине и верхней границе диапазона измерений.

Градуировочную характеристику считают стабильной при выполнении для каждого образца для градуировки следующего условия:

(1)

 - результат контрольного измерения массовой концентрации монохлоруксусной кислоты в образце для градуировки, мкг/см³;

С - аттестованное значение массовой концентрации монохлоруксусной кислоты в образце для градуировки, мкг/см³;

К_гр - норматив контроля стабильности градуировочной характеристики, мкг/см³:

(2)

δ_гр - относительная погрешность построения градуировочного графика, равная 15 %.

Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется только для одного образца для градуировки, необходимо выполнить повторное измерение этого образца для исключения результата, содержащего грубую погрешность.

Если градуировочная характеристика нестабильна, выясняют причины и повторяют контроль с использованием других образцов, предусмотренных методикой. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики строят новый градуировочный график.

9.7. Отбор проб

Отбор проб суточной мочи в объеме не менее 50 см³ производится в полипропиленовые емкости вместимостью 100 см³ с закручивающимися крышками. Анализ проб мочи можно проводить сразу или допускается ее хранение в морозильной камере в течение неограниченного времени.

10. Порядок выполнения измерений

В стеклянную хроматографическую виалу вместимостью 1,5 см³ помещают 0,36 г натрия серноксислого, 0,1 см³ градуировочного раствора, 0,02 см³ концентрированной серной кислоты, 0,1 см³ метанола. Виалу закрывают пластмассовой завинчивающейся крышкой с септой и выдерживают 15 мин при температуре 80 °С. Затем после охлаждения откручивают пробку с септой, добавляют 0,5 см³ этилацетата, 0,9 см³ дистиллированной воды, снова закручивают виалу крышкой с септой и проводят экстракцию на мультивортексе в течение 5 мин. Далее после разделения фаз, виалу помещают в автоинжектор газового хроматографа, который отбирает из виалы 2 мм³ верхнего органического слоя на определенной глубине и вводит в испаритель хроматографа. Процедуру отбора и ввода из виалы 2 мм³ верхнего органического слоя повторяют (проводят два параллельных определения).

Анализ проводят в условиях, изложенных в п. 8.2. Определяемый компонент (монохлоруксусная кислота) идентифицируют по абсолютному времени удерживания. Абсолютное время удерживания метилового эфира монохлоруксусной кислоты приведено в п. 8.2.

Для количественного расчета хроматограмм применяют метод абсолютной градуировки.

11. Обработка результатов измерений

11.1. На хроматограмме с помощью программы обработки данных измеряют площадь пика и по градуировочному графику определяют массовую концентрацию монохлоруксусной кислоты в моче.

11.2. За результат измерений массовой концентрации определяемого компонента в пробе () принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений Х₁ и Х₂, полученных в условиях повторяемости:

(3)

для которых выполняется следующее условие:

(4)

r - значение предела повторяемости для двух результатов параллельных определений, % (табл. 3).

При невыполнении условия (4) необходимо дополнительно получить еще два результата параллельных определений. Если при этом расхождение (Х_max - Х_min) результатов четырех параллельных определений равно или меньше критического диапазона CR_0,95(4), то в качестве окончательного результата принимают среднее арифметическое значение результатов четырех параллельных определений. Значение критического диапазона для четырех результатов параллельных определений рассчитано по формуле (5) и приведено в табл. 3:

CR0,95(4) = Q(0,95; 4)·σr, где

(5)

Q(0,95;4) - коэффициент, зависящий от числа результатов единичных определений, полученных в условиях повторяемости и доверительной вероятности 0,95; Q(0,95;4) = 3,63;

σ_r - среднеквадратическое отклонение повторяемости, % (табл. 1). Если расхождение (X_max - X_min) больше CR_0,95(4), в качестве окончательного результата измерений может быть принята медиана четырех результатов параллельных определений. Кроме того, целесообразно выяснить причины появления неприемлемых результатов параллельных определений и устранить их.

Таблица 3

Диапазон измерений, значения пределов повторяемости,
внутрилабораторной прецизионности и критического диапазона
при доверительной вероятности Р = 0,95

12. Оформление результатов измерений

Результаты измерений регистрируют в протоколе испытаний, который оформляют в соответствии с ГОСТ ИСО/МЭК 17025-09.

Результаты измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты , мкг/см³, представляют в виде (при подтвержденном в лаборатории соответствии аналитической процедуры требованиям настоящего документа):

 - результат измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты, мкг/см³;

Δ - абсолютная погрешность измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты, мкг/см³, вычисляемая по формуле:

δ - относительная погрешность измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты, % (табл. 1).

Примечание. При необходимости (в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-6-02, раздел 5.2) для результата измерений  указывается количество параллельных определений и способ установления результата измерений (среднее арифметическое или медиана результатов измерений).

13. Контроль точности результатов измерений

13.1. Контроль точности результатов измерений в лаборатории предусматривает:

- оперативный контроль процедуры измерений;

- контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).

13.2. Контроль внутрилабораторной прецизионности осуществляют путем сравнения результатов измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты в пробе, полученных в условиях внутрилабораторной прецизионности. Расхождение между результатами измерений не должно превышать предела промежуточной прецизионности (R_I(TO)), выраженного в единицах измеряемых содержаний:

(6)

,  - результаты измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты, полученные в условиях промежуточной прецизионности (при вариации факторов «оператор» и «время»), мкг/см³;

 - среднее арифметическое значение результатов измерений, полученных в условиях промежуточной прецизионности (при вариации факторов «оператор» и «время»), мкг/см³;

R_I(TO) - значение предела промежуточной прецизионности, %.

Значение R_I(TO) может быть приведено в Протоколе установленных показателей качества результатов измерений при реализации методики измерений в лаборатории.

При невыполнении условия (6) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (6) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их.

13.3. Алгоритм оперативного контроля процедуры измерений с использованием метода добавок.

Оперативный контроль процедуры измерений с использованием метода добавок проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры К_к с нормативом контроля К.

Результат контрольной процедуры К_к рассчитывают по формуле:

 - результат измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты в пробе мочи с известной добавкой - среднее арифметическое двух результатов единичных измерений, полученных в условиях повторяемости, расхождение между которыми удовлетворяет условию (4);

 - результат измерений массовой концентрации монохлоруксусной кислоты в исходной пробе мочи - среднее арифметическое двух результатов единичных измерений, полученных в условиях повторяемости, расхождение между которыми удовлетворяет условию (4);

С_д - величина добавки.

Норматив контроля К рассчитывают по формуле:

,  - значения характеристики погрешности результатов измерений, установленные в лаборатории при реализации методики измерений, соответствующие массовой концентрации монохлоруксусной кислоты в пробе с известной добавкой и в исходной пробе соответственно.

Процедуру измерений признают удовлетворительной, при выполнении условия:

Кк ≤ К

(7)

При невыполнении условия (7) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (7) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

13.4. Периодичность оперативного контроля процедуры измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируют во внутренних документах лаборатории.

Методические указания разработаны ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» (Журба О.М., Алексеенко А.Н.).