"МУК 4.1.3356-16. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Измерение массовой концентрации акролеина в атмосферном воздухе методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Методические указания"
(утв. Роспотребнадзором 10.03.2016)

Свидетельство об аттестации N 88-16374-081-01.00076-2014 от 09.10.2014.

1. Разработаны ФБУН "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" (Т.С. Уланова, Н.В. Зайцева, Т.Д. Карнажицкая, Е.О. Заверненкова).

2. Рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (протокол от 17 декабря 2015 г. N 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 10 марта 2016 г.

4. Введены впервые.

1.1. Настоящие методические указания устанавливают порядок применения метода высокоэффективной жидкостной хроматографии для измерения массовой концентрации акролеина в атмосферном воздухе в диапазоне концентраций от 0,000015 до 0,05 мг/м³.

1.2. Методические указания по измерению массовой концентрации акролеина в атмосферном воздухе предназначены для использования лабораториями учреждений государственной санитарно-эпидемиологической службы, научно-исследовательскими институтами, работающими в области гигиены окружающей среды при осуществлении аналитического контроля качества атмосферного воздуха.

1.3. Методические указания носят рекомендательный характер.

Акролеин (2-пропеналь, акриловый альдегид, этиленальдегид) - бесцветная, легко воспламеняющаяся слезоточивая жидкость с резким запахом. Выделяется в атмосферный воздух с промышленными выбросами, отработавшими газами автотранспорта, в процессе горения органического топлива, при приготовлении пищи (жарение, копчение). Агрегатное состояние в воздушной среде - пары. Относится к опасным веществам. Референтные концентрации акролеина составляют: для острых ингаляционных воздействий 0,0001 мг/м³, для хронического ингаляционного воздействия 0,00002 мг/м³.

Краткая токсикологическая характеристика. Обладает выраженным раздражающим, общетоксическим, аллергенным, мутагенным действием. Угнетает синтез ДНК и клеточное деление, ингибирует ДНК-полимеразу. Оказывает цитотоксическое действие.

3.1. Погрешность измерений массовой концентрации акролеина в атмосферном воздухе не должна превышать +/- 25% во всем диапазоне измеряемых концентраций в соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.4.02-81 "Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ".

3.2. При соблюдении всех регламентированных условий и проведении анализа в точном соответствии с данной методикой значения погрешности (и ее составляющих) результатов измерений не превышают значений, приведенных в табл. 1 и 2.

Измерение массовой концентрации акролеина в атмосферном воздухе основано на концентрировании акролеина из воздуха в поглотительный раствор с 3-аминофенолом при нагревании, обеспечивающем образование деривата акролеина (7-гидроксихинолина) с выходом 85 - 95%, концентрировании отобранной пробы и анализе 7-гидроксихинолина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на обращенной фазе C₁₈ с флуориметрическим детектированием.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы - 0,009 нг.

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

Примечание. Допускается использование реактивов с более высокой квалификацией.

Примечание. Допускается использование вспомогательных устройств и материалов с аналогичными или лучшими техническими характеристиками.

6.1. При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76, требования электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019-09, а также требования, изложенные в технической документации на эксплуатацию жидкостного хроматографа.

6.2. Помещение лаборатории должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией и соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

6.3. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать ПДК (ОБУВ), установленных ГН 2.2.5.1313-03.

К выполнению измерений и обработке их результатов допускают лиц, имеющих квалификацию не ниже инженера-химика, с опытом работы на жидкостном хроматографе, освоивших метод измерений и получивших удовлетворительные результаты оперативного контроля процедуры измерений.

8.1. При подготовке к проведению измерений и приготовлении растворов соблюдают следующие условия:

- температура воздуха (20 +/- 5) °C;

- атмосферное давление (630 - 800) мм рт. ст.;

- влажность воздуха не более 80%.

8.2. Выполнение измерений на жидкостном хроматографе проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору.

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

Используемую посуду вымыть мыльным раствором, промыть проточной водопроводной водой, многократно ополоснуть дистиллированной водой и высушить в сушильном шкафу при температуре 105 °C.

9.2.1. Раствор A для элюирования. В стакан вместимостью 600 см³ вносят 500 см³ дистиллированной воды, устанавливают на магнитную мешалку, небольшими порциями с помощью пипетки добавляют кислоту ортофосфорную до установления pH 2,5. Значение pH раствора определяют с помощью pH-метра. Используют свежеприготовленный раствор.

9.2.2. Раствор B для элюирования - смесь растворителей (метанол и ацетонитрил в объемном отношении 1:3). В мерный цилиндр вместимостью 100 см³ помещают 25 см³ метанола, доводят до метки ацетонитрилом, закрывают пришлифованной стеклянной пробкой, тщательно перемешивают. Используют свежеприготовленный раствор.

9.2.3. Водный раствор этанола для приготовления градуировочных растворов, 10% (объемная доля). В стакан вместимостью 1 000 см³ помещают 900 см³ дистиллированной воды и 100 см³ этанола, перемешивают. Используют свежеприготовленный раствор.

9.2.4. Раствор кислоты хлористоводородной, 0,1 н. В мерную колбу вместимостью 1 000 см³ помещают 500 см³ дистиллированной воды, 8,55 см³ кислоты хлористоводородной (плотность 1,19), доводят содержимое колбы до метки дистиллированной водой, закрывают притертой пробкой и перемешивают. Срок хранения раствора 30 дней при комнатной температуре.

9.2.5. Раствор 3-аминофенола, молярная концентрация 0,023 моль/дм³. В мерную колбу вместимостью 50 см³ помещают навеску 0,1255 г 3-аминофенола, растворяют в 40 - 45 см³ дистиллированной воды при температуре 40 - 50 °C, остужают до комнатной температуры, содержимое колбы доводят дистиллированной водой до метки, закрывают притертой пробкой и перемешивают. Срок хранения раствора 30 дней при комнатной температуре.

9.2.6. Раствор гидроксиламина гидрохлорида, молярная концентрация 0,086 моль/дм³. В мерную колбу вместимостью 50 см³ помещают навеску 0,2988 г гидроксиламина гидрохлорида, растворяют в 40 - 45 см³ дистиллированной воды, содержимое колбы доводят дистиллированной водой до метки, закрывают притертой пробкой и перемешивают. Срок хранения раствора 30 дней при комнатной температуре.

9.2.7. Раствор железа (III) сульфата x-водного, массовая концентрация 5,6 мг/см³. В мерную колбу вместимостью 100 см³ помещают навеску 0,56 г железа (III) сульфата, растворяют в 50 - 60 см³ дистиллированной воды, осторожно по стенке колбы добавляют 1 см³ кислоты серной концентрированной, содержимое колбы доводят до метки дистиллированной водой, закрывают притертой пробкой и перемешивают. Срок хранения раствора не ограничен.

9.2.8. Водный раствор кислоты серной, 16% (объемная доля). В термостойкий стакан вместимостью 50 см³ помещают 10 см³ дистиллированной воды; осторожно, по стеклянной палочке малыми порциями добавляют 2 см³ кислоты серной концентрированной, периодически перемешивая раствор. Остужают до комнатной температуры, переливают раствор в мерную пробирку с пришлифованной пробкой. Срок хранения раствора 30 дней при комнатной температуре.

9.2.9. Исходный раствор акролеина для градуировки. В мерную колбу вместимостью 100 см³ помещают 40 - 50 см³ водного раствора этанола 10%-го, 30 мкл аналитического стандарта акролеина (с учетом плотности 25,3 мг), содержимое колбы доводят водным раствором этанола 10%-го до метки, закрывают притертой пробкой и перемешивают. Массовая концентрация акролеина в исходном растворе составляет 0,25 мг/см³. Срок хранения раствора 2 суток при температуре 4 - 5 °C.

9.2.10. Раствор 7-гидроксихинолина для идентификации продукта реакции акролеина с 3-аминофенолом. В мерную колбу вместимостью 100 см³ помещают навеску 0,01 г 7-гидроксихинолина, растворяют в 5 - 6 см³ раствора кислоты хлористоводородной 0,1 н, содержимое колбы доводят до метки дистиллированной водой, закрывают притертой пробкой и перемешивают. Концентрация 7-гидроксихинолина в растворе составляет 100 мкг/см³. Срок хранения раствора 30 дней при комнатной температуре.

9.2.11. Поглотительный раствор для отбора проб воздуха. В мерную колбу объемом 500 см³ добавляют 250 см³ раствора 3-аминофенола молярной концентрации 0,023 моль/дм³, 125 см³ раствора гидроксиламина гидрохлорида молярной концентрации 0,086 моль/дм³, 25 см³ раствора железа (III) сульфата с массовой концентрацией 5,6 мг/см³, 25 см³ 16%-го водного раствора кислоты серной и доводят содержимое колбы дистиллированной водой до метки, закрывают притертой пробкой и перемешивают. Срок хранения раствора 7 дней при температуре 4 - 5 °C.

Колонку устанавливают в хроматограф. Подают раствор B для элюирования (смесь метанола и ацетонитрила в соотношении 1:3) со скоростью 0,2 см³/мин в течение 30 мин, затем подают элюент состава: 10% (объемная доля) раствора B для элюирования и 90% (объемная доля) раствора A для элюирования в течение 30 мин. Затем подают раствор A для элюирования до установления равновесия колонки, которое определяют по стабильности нулевой линии детектора. Проводят холостую разгонку в режиме работы хроматографа (п. 9.4.4).

9.4.1. Градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пика производного акролеина (7-гидроксихинолина) от концентрации акролеина в анализируемом растворе (нг/см³), устанавливают для двух диапазонов на 3 сериях градуировочных растворов акролеина. Каждую серию, состоящую из шести градуировочных растворов, готовят из исходного раствора акролеина для градуировки, приготовленного по п. 9.2.9.

9.4.2. Градуировочные растворы готовят в колбах вместимостью 100 см³. Для этого в мерные колбы вносят 45 - 50 см³ 10%-го водного раствора этанола, исходный раствор акролеина для градуировки в соответствии с табл. 3 и 4, доводят содержимое колбы до метки 10%-м водным раствором этанола. Используют свежеприготовленные растворы.

Для построения градуировочной характеристики в 1-ом диапазоне концентраций 0,000015 - 0,0015 мг/м³ в стеклянные пробирки вместимостью 15 см³ с притертой пробкой вносят поглотительный раствор в количестве 12 см³, в каждую пробирку добавляют микрошприцем по 10 мм³ градуировочных растворов N 1 - 6 в соответствии с табл. 3. Закрывают пробирки пробками и перемешивают содержимое. Помещают пробирки на водяную баню, нагревают баню до кипения и выдерживают пробирки при температуре 95 - 96 °C в течение 45 мин для проведения реакции дериватизации. Открывают пробирки и упаривают содержимое пробирок до объема 0,5 см³ с помощью центрифужного вакуумного концентратора в заданном режиме (п. 9.4.3). Анализируют 20 мм³ концентрата в рабочем режиме хроматографа (п. 9.4.4). Параллельно анализируют упаренную до объема 0,5 см³ холостую пробу (поглотительный раствор), которую учитывают при построении градуировки.

Для построения градуировочной характеристики во 2-ом диапазоне концентраций 0,0015 - 0,05 мг/м³ в стеклянные пробирки вместимостью 15 см³ с притертой пробкой вносят поглотительный раствор в количестве 12 см³, в каждую пробирку добавляют микрошприцем по 10 мм³ градуировочных растворов N 1 - 6 в соответствии с табл. 4. Закрывают пробирки пробками и перемешивают содержимое. Помещают пробирки на водяную баню, нагревают баню до кипения и выдерживают пробирки при температуре 95 - 96 °C в течение 45 мин для проведения реакции дериватизации. Охлаждают пробирки с раствором деривата (7-гидроксихинолина) до комнатной температуры и анализируют аликвоту в количестве 20 мм³ в рабочем режиме хроматографа (п. 9.4.4). Параллельно анализируют холостую пробу (поглотительный раствор), которую учитывают при построении градуировки.

Градуировочный коэффициент для каждого диапазона рассчитывают по формуле:

где C_i - концентрация акролеина в поглотительном растворе, нг/см³;

S_i - среднее значение трех измерений площади пика деривата акролеина (7-гидроксихинолина), полученное при анализе i-го градуировочного раствора, условные единицы (усл. ед.);

n - количество градуировочных смесей (n = 6).

Градуировку проводят при смене реактивов или разделительной колонки.

9.4.3. Режим работы центрифужного вакуумного концентратора:

9.4.4. Режим работы хроматографа:

- колонка (внутренний диаметр 2,1 мм, длина 150 мм), заполненная сорбентом C₁₈;

- элюент: раствор A (вода pH 2,5), раствор B (ацетонитрил:метанол 3:1);

- градиент элюирования: переход от 100% раствора A к смеси (90% раствора A и 10% раствора B) в течение 10 мин, подача смеси 90% раствора A и 10% раствора B в течение 12 мин, в 22 мин - остановка разгонки, пауза после анализа - 5 мин;

9.4.5. Контроль стабильности градуировочной характеристики.

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят 1 раз в квартал в анализируемой серии измерений. Образцами для контроля стабильности являются градуировочные растворы, выбранные таким образом, чтобы массовая концентрация акролеина соответствовала нижней, верхней границам и середине диапазона построения градуировочной характеристики. Градуировка признается стабильной при выполнении условия:

где C - заданная массовая концентрация акролеина в градуировочном растворе, нг/см³;

C_m - результат измерения массовой концентрации акролеина в образце для градуировки, нг/см³, рассчитанный по формуле: C_m = K·S_m, где

S_m - площадь хроматографического пика деривата акролеина (7-гидроксихинолина), полученная при анализе образца для градуировки, условные единицы (усл. ед.);

K - градуировочный коэффициент.

При невыполнении условия стабильности градуировочной характеристики (градуировочного коэффициента) эксперимент повторяют с другим градуировочным раствором. При повторном невыполнении условия стабильности градуировочной характеристики выясняют и устраняют причины нестабильности.

9.5.1. Два последовательно соединенных поглотителя Рихтера заполняют 6 см³ поглотительного раствора, помещают на водяную баню и выдерживают 5 мин (в полевых условиях используют термос, заполненный кипятком). Соединяют поглотители с аспиратором, перед входом в аспиратор устанавливают пустой поглотительный сосуд для улавливания паров воды, интенсивно образующихся в процессе отбора проб при нагревании.

9.5.2. Протягивают атмосферный воздух через поглотители со скоростью 0,5 л/мин в течение 30 мин. Объем отобранной пробы 15 дм³. После отбора закрывают поглотители заглушками и оставляют их на водяной бане (термосе) еще на 15 мин для проведения реакции дериватизации. Сливают содержимое обоих поглотителей в стеклянную мерную пробирку с притертой пробкой, отмечают общий объем поглотительного раствора, оставшегося после отбора. Срок хранения отобранных проб в холодильнике 2 суток.

Переносят 0,5 см³ поглотительного раствора с отобранной пробой в виалу и анализируют аликвотное количество (20 мм³) на жидкостном хроматографе в рабочем режиме. Производное 7-гидроксихинолин идентифицируют путем сравнения времен выхода хроматографических пиков в анализируемой пробе и растворе для идентификации.

В случае отсутствия пика на хроматограмме оставшуюся пробу концентрируют до объема 0,5 см³ с помощью центрифужного вакуумного концентратора в заданном режиме (п. 9.4.3). Переносят сконцентрированный раствор в виалу и анализируют аликвотное количество (20 мм³) на жидкостном хроматографе в рабочем режиме. Параллельно анализируют холостую пробу (поглотительный раствор), которую учитывают при расчете концентрации акролеина в воздухе.

11.1. Массовую концентрацию акролеина в воздухе (мг/м³) вычисляют по формуле:

где C - концентрация акролеина в хроматографируемом растворе, найденная по градуировочному графику в соответствии с величиной площади хроматографического пика 7-гидроксихинолина, нг/см³;

V₁ - общий объем поглотительного раствора в отобранной пробе (без упаривания или с упариванием), см³;

V₀ - объем пробы воздуха, отобранный для анализа и приведенный к нормальным условиям (давление 760 мм рт. ст., температура 20 °C), дм³:

где V - объем отобранной пробы, дм³;

P - атмосферное давление при отборе пробы воздуха, мм рт. ст.;

t - температура воздуха в момент отбора, °C.

11.2. За окончательный результат принимают результат единичного измерения акролеина в отобранной пробе воздуха.

Результат измерения представляют в виде ,

где - характеристика погрешности, мг/м³, при P = 0,95,

значение рассчитывают по формуле:

где значение приведено в табл. 1.

Обеспечение достоверности измерений в пределах лаборатории организуют и проводят путем проведения проверки приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях повторяемости, внутрилабораторной (промежуточной) прецизионности, воспроизводимости, оперативного контроля процедуры измерений и контроля стабильности результатов измерений в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-6.

13.1. Проверка приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях повторяемости.

Образцами для проверки приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях повторяемости, являются аттестованные растворы акролеина, подготовленные в соответствии с п. 9.4.2.

Проверку приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях повторяемости, проводят по результатам измерений массовых концентраций акролеина в аттестованных растворах с одинаковым содержанием акролеина.

Результаты измерений признают приемлемыми при выполнении условия:

где C₁ и C₂ - результаты измерений массовых концентраций акролеина, полученные в условиях повторяемости;

r - предел повторяемости.

Значение предела повторяемости r (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученными в одной лаборатории в условиях повторяемости) при доверительной вероятности P = 0,95 для установленного диапазона измерений составляет 20%.

Если условие (2) не выполняется, процедуру повторяют. При повторном превышении предела повторяемости выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению (проверка градуировочной характеристики).

13.2. Проверка приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях внутрилабораторной прецизионности.

Образцами для проверки приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях внутрилабораторной (промежуточной) прецизионности, являются аттестованные растворы акролеина, подготовленные в соответствии с п. 9.4.2.

Проверку приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях внутрилабораторной прецизионности (в пределах одной лаборатории, разными операторами, в разное время), проводят по результатам измерений массовой концентрации акролеина в аттестованных растворах с одинаковым содержанием акролеина.

Результаты измерений признают приемлемыми при выполнении условия:

где C₁ и C₂ - результаты измерений массовых концентраций акролеина, полученные в условиях внутрилабораторной прецизионности, т.е. в одной лаборатории в разное время, разными операторами;

R_л - предел внутрилабораторной прецизионности.

Значение предела внутрилабораторной прецизионности R_л (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученными в одной лаборатории в разное время, разными операторами) при доверительной вероятности P = 0,95 составляет 26%.

Если условие (3) не выполнено, процедуру повторяют. При повторном превышении предела внутрилабораторной прецизионности выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

13.3. Проверка приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях воспроизводимости.

Образцами для проверки приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях воспроизводимости, являются аттестованные растворы акролеина, подготовленные в соответствии с п. 9.4.2.

Проверку приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях воспроизводимости, проводят по результатам измерений массовой концентрации акролеина в аттестованных растворах.

Результаты измерений признают приемлемыми при выполнении условия:

где C₁ и C₂ - результаты измерений массовой концентрации акролеина, полученные в условиях воспроизводимости, т.е. в разных лабораториях;

R - предел воспроизводимости.

Значение предела воспроизводимости R (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученными в разных лабораториях) составляет 30%.

13.4. Контроль процедуры измерений с использованием образцов для контроля.

Образцами для контроля процедуры измерений являются аттестованные растворы акролеина, подготовленные в соответствии с п. 9.4.2.

Образцы готовят таким образом, чтобы массовая концентрация акролеина соответствовала нижней, верхней границам и середине диапазона измерений.

Измерения массовых концентраций акролеина в образцах для контроля проводят в соответствии с прописью методики измерений.

Оперативный контроль процедуры измерений проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры К_к с нормативом контроля точности К. Результат контрольной процедуры К_к рассчитывают по формуле:

где X - результат контрольного измерения массовой концентрации акролеина в образце для контроля, нг/см³,

C_ат - аттестованное значение массовой концентрации акролеина в образце для контроля, нг/см³.

Норматив контроля К рассчитывают по формуле:

где - границы абсолютной погрешности результатов измерений, установленные в лаборатории при реализации методики, и соответствующие аттестованному значению акролеина в образце для контроля;

, где - границы относительной погрешности результатов измерений при реализации методики измерений в лаборатории.

Качество контрольной процедуры признают удовлетворительным при выполнении условия:

При невыполнении условия (7) эксперимент повторяют. При повторном невыполнении условия (7) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам.

Примечание. Допустимо границы абсолютной погрешности результатов измерений при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения: , где , с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов измерений.

- границы относительной погрешности измерений; - погрешность отбора (паспорт аспиратора).