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 фторид-ионов
в пробах волос потенциометрическим методом
с применением ионоселективного электрода

Свидетельство о метрологической аттестации № 88-16374-136-01-00076-2013 от 30.12.2013.

1. Назначение и область применения

Настоящие методические указания устанавливают порядок применения ионоселективного метода для измерений массовой концентрации фторид-иона в пробах волос с использованием ионоселективного электрода в диапазоне от 0,003 до 6,0 мг/г.

Методика предназначена для применения в санитарно-гигиенических, экологических, лечебных и научных организациях, осуществляющих деятельность в области профпатологии и экологии.

Методические указания носят рекомендательный характер.

2. Характеристика вещества

Ионы фтора F^-

Регистрационный номер: CAS 7664-39

Молекулярная масса: 19,01.

Ионы фтора F^-, имеющие небольшую по объему и замкнутую электронную оболочку, легко делят свои электронные пары с другими атомами, образуя разнообразные комплексные соединения. Ионы фтора образуют с некоторыми катионами малодиссоциированные комплексные соединения, а с катионами щелочноземельных металлов - малорастворимые фториды.

Ионы фтора постоянно входят в состав животных и растительных тканей. В виде неорганических соединений содержатся главным образом в костях человека - 100 - 300 мг/кг; особенно много в зубах. При недостатке фторидов у человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении - флюороз. Высокие концентрации ионов фтора опасны ввиду их способности к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных в биологическом отношении элементов (Р, Са, Mg и др.), нарушающему их баланс в организме.

3. Метрологические характеристики

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 для соответствующего диапазона концентрации.

Таблица 1

Диапазон измерений, значения повторяемости, воспроизводимости
и точности методики

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 доли фторид-иона в пробах волос проводят ионоселективным методом. Пробоподготовку проводят сжиганием пробы с последующей обработкой ионообменной смолой.

Определению мешают ионы ОH^-.

Длительность анализа серии из 5 проб с пробоподготовкой составляет 7 часов.

5. Требования к средствам измерений, вспомогательным
устройствам, реактивам и материалам

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 Стандартные образцы

5.3 Вспомогательные устройства

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

5.4. 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 12.1.007-76.

6.2. Помещение должно соответствовать требованиям пожаробезопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

6.3. При выполнении измерений с использованием газового хроматографа соблюдают правила электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019-09 и инструкцию по эксплуатации прибора.

6.4. Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать допустимых значений по ГОСТ 12.1.005-88.

6.5. Организуют обучение работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90.

6.6. Помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

6.7. При выполнении измерений на приборе соблюдают правила, указанные в Руководстве по правилам эксплуатации иономера.

7. Требования к квалификации операторов

Измерения в соответствии с настоящей методикой может выполнять специалист, имеющий опыт работы на ионометре, 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. Выполнение измерений на иономере проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией по прибору.

9. Подготовка к выполнению измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: приготовление растворов и реактивов, подготовка иономера к работе, установление градуировочной характеристики, отбор и подготовка проб.

9.1. Приготовление растворов и реактивов

Буферный раствор (pH 5,0 - 5,5). Переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³ 58,5 г натрия хлорида, 0,36 г натрия лимоннокислого, 102 г натрия уксуснокислого трехводного, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и добавляют 14,3 см³ уксусной кислоты. В отдельной посуде растворяют 18,61 г трилона Б. Оба раствора смешивают и доводят дистиллированной водой до метки. Хранят в полиэтиленовой посуде не более 1 месяца.

Насыщенный раствор копия хлорида. Растворяют 60 г калия хлорида в 200 см³ дистиллированной воды при температуре 50 - 60 °С. После охлаждения используют раствор над осадком для заполнения вспомогательного электрода.

Раствор натрия хлорида 2М. Растворяют 117 г натрия хлорида в 1000 см³ дистиллированной воды.

Раствор соляной кислоты 2М. Растворяют 193 см³ концентрированной соляной кислоты (d = 1,19) в 1000 см³ дистиллированной воды.

Градуировочные растворы. Градуировочные растворы готовят из исходного раствора фторид-ионов с молярной концентрацией 0,1 моль/дм³.

Приготовление исходного раствора фторид-иона с молярной концентрацией 0,1 моль/дм³. Исходный раствор готовят из стандартного образца фторид-ионов. Переносят в мерную колбу на 100 см³ 0,5 мл стандартного образца и доводят дистиллированной водой до метки. Остальные градуировочные растворы готовят из исходного раствора последовательным десятикратным разбавлением дистиллированной водой.

Раствор фторид-иона с молярной концентрацией 2×10^-2 моль/дм³ (pF = 2,699): 10 см³ раствора с молярной концентрацией 0,1 моль/дм³ переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доводят дистиллированной водой до метки.

Раствор фторид-иона с молярной концентрацией 1×10^-3 моль/дм³ (pF = 3): 10 см³ раствора с молярной концентрацией 2×10^-2 моль/дм³ переносят в мерную колбу емкостью 100 см³ и доводят дистиллированной водой до метки.

Раствор фторид-иона с молярной концентрацией 1×10^-4 моль/дм³ (pF = 4): 10 см³ раствора с концентрацией 1×10^-3 моль/дм³ переносят в мерную колбу емкостью 100 см³ и доводят дистиллированной водой до метки.

Раствор фторид-иона с молярной концентрацией 6×10^-5 моль/дм³ (pF = 4,222): 60 см³ раствора с молярной концентрацией 1×10^-4 моль/дм³ переносят в мерную колбу емкостью 100 см³ и доводят дистиллированной водой до метки.

Раствор фторид-иона с молярной концентрацией 2×10^-5 моль/дм³ (pF = 4,699): 20 см³ раствора с молярной концентрацией 1×10^-4 моль/дм³ переносят в мерную колбу емкостью 100 см³ и доводят дистиллированной водой до метки.

Раствор фторид-иона с молярной концентрацией 1×10^-5 моль/дм³ (pF = 5): 10 см³ раствора с молярной концентрацией 1×10^-4 моль/дм³ переносят в мерную колбу емкостью 100 см³ и доводят дистиллированной водой до метки.

Все градуировочные растворы следует хранить в полиэтиленовой посуде. Градуировочные растворы с молярной концентрацией 0,1 моль/дм³ и 1×10^-2 моль/дм³ хранят не более 1 месяца, растворы с молярной концентрацией 1×10^-3 - 1×10^-5 моль/дм³ готовят непосредственно перед использованием.

9.2. Подготовка прибора, измерительного и
вспомогательного электродов к работе

Подготовку прибора, измерительного и вспомогательного электродов к работе осуществляют в соответствии с инструкцией по их эксплуатации.

9.3. Подготовка катионита

Заливают катионит 2 М раствором хлорида натрия на сутки, затем сливают и заливают 1 М раствором гидроксида натрия на 3 - 4 часа, снова сливают и промывают щелочью до исчезновения окраски раствора, затем промывают 2 М раствором соляной кислоты, отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции.

9.4. Установление градуировочной характеристики

В полиэтиленовые стаканы вносят растворы фторид-ионов с молярной концентрацией 1×10^-5, 1×10^-4, 1×10^-3, 1×10^-2 моль/дм³ и добавляют буферный раствор в соотношении 4:1. Полученный раствор имеет условную молярную концентрацию фторид-ионов. Действительная молярная концентрация этих растворов из-за разбавления фоновым раствором ниже указанной. Однако поскольку в анализируемый раствор также добавляется буферный раствор, происходит «автоматический» учет этого разбавления. Стаканы устанавливают на магнитную мешалку, погружают в раствор электроды и проводят измерения в градуировочных растворах от меньшей концентрации к большей. Глубина погружения электродов и скорость перемешивания должна быть одинаковая во всех измерениях.

Градуировка электродной системы проводится в соответствии с инструкцией к прибору. Градуировочную зависимость проверяют 1 раз в месяц, при замене измерительного или вспомогательного электродов устанавливают новую градуировочную зависимость.

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в месяц или при смене партии реактивов, при замене измерительного или вспомогательного электродов устанавливают новую градуировочную зависимость.

Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов из приведенных в п. 9.1 с молярными концентрациями фторид-ионов, соответствующими нижней границе, середине и верхней границе диапазона измерений.

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

 - результат контрольного измерения массовой концентрации фторид-ионов в образце для градуировки, мг/см³;

С - аттестованное значение массовой концентрации фторид-ионов в образце для градуировки, мг/см³;

К_гр. - норматив контроля стабильности градуировочной характеристики, мг/см³:

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.

9.5. Отбор и хранение проб

Пробы волос отбирают с затылочной части головы. Волосы срезают ножницами от корней, длиной до 5 см. Оптимальная навеска волос для анализа 0,5 - 1,0 г. Волосы укладывают в маркированные бумажные пакеты. Пробы выдерживают длительное хранение.

9.6. Подготовка проб

Отобранные пробы волос выдерживают в ацетоне в течение 15 минут с целью очистки, промывают трижды дистиллированной водой и высушивают при комнатной температуре. Очищенные пробы хранят в эксикаторе. Навески волос помещают в платиновые тигли и сжигают в муфельной печи при температуре 600 °С.

Полученную золу растворяют в растворе соляной кислоты (1:1), доводят объем пробы до 15 см³, раствор нейтрализуют 0,1 М раствором гидроксида натрия. Величина pH анализируемого раствора должна быть в пределах от 4,5 до 8. Добавляют 5 г ионообменной смолы и встряхивают в течение 1 часа. Затем отделяют смолу. Проводят измерение на иономере.

10. Выполнение измерений

Анализируемую пробу вносят в полиэтиленовый стакан, приливают буферный раствор в соотношении 4:1, перемешивают и выдерживают 15 минут. Стакан устанавливают на магнитную мешалку, погружают в раствор электроды, ожидают установления значения потенциала. После окончания измерения потенциала в анализируемой пробе электроды отмывают дистиллированной водой до восстановления первоначальных значений.

11. Обработка (вычисление) результатов измерений

11.1. Массовую концентрацию фторид-ионов в пробе С (мг/г) вычисляют по формуле:

(1)

а - массовая концентрация фторид-ионов в анализируемом объеме раствора пробы, найденная по градуировочному графику, мг/см³;

b - общий объем раствора пробы, см³;

с - навеска пробы волос, г.

11.2. За результат измерений массовой концентрации фторид-ионов в пробе волос принимают результат среднего арифметического значения  результатов двух параллельных определений X₁ и Х₂ полученных в условиях повторяемости:

для которых выполняется условие:

(2)

r - значение предела повторяемости для двух результатов параллельных определений, % (табл. 2).

При невыполнении условия (2) получают дополнительно еще два результата измерений. За результат измерений принимают среднее арифметическое четырех результатов измерений, полученных в условиях повторяемости, для которых выполняется условие:

(3)

CR_0,95(4) - критический диапазон. Значения критического диапазона приведены в табл. 2.

При невыполнении условия (3) в качестве окончательного результата измерений принимают медиану четырех результатов измерений, полученных в условиях повторяемости (параллельных определений). Дополнительно выявляют и устраняют причины, приводящие к невыполнению условий (2) и (3).

Таблица 2

Диапазон измерений, значения предела повторяемости,
воспроизводимости, критического диапазона и критической разности
при доверительной вероятности Р = 0,95

11.3. Расхождение между результатами единичных измерений массовой концентрации фторид-ионов, полученных в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости:

(4)

Х₁ и Х₂ - результаты единичных измерений массовой концентрации фторид-ионов, полученные в разных лабораториях;

R - предел воспроизводимости. Значение R приведено в табл. 2.

11.4. Расхождение между двумя средними арифметическими результатов единичных измерений массовой концентрации фторид-ионов, полученных в двух лабораториях, не должно превышать критической разности:

(5)

 и  - результаты измерений массовой концентрации фторид-ионов, полученные в разных лабораториях - средние арифметические двух результатов измерений, полученных в условиях повторяемости (параллельных определений), для которых выполняется условие (2);

CD_0,95 - критическая разность. Значения CD_0,95 приведены в табл. 2.

При выполнении условия (4) или (5) приемлемы оба результата измерений, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение.

При превышении предела воспроизводимости или выходе из диапазона измерений могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов измерений согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6-02 и МИ 2881-04.

12. Оформление результатов измерений

Результат измерений представляют в виде:

(6)

 - значение результата измерений, мг/г;

Δ - абсолютная погрешность измерений массовой концентрации фторид-ионов, вычисляемая по формуле

(7)

δ - границы относительной погрешности измерений массовой концентрации фторид-ионов, приведенные в табл. 1, мг/г.

Примечание. Числовые значения результата измерений оканчиваются цифрой того же разряда, что и значение показателя точности методики измерений (абсолютной погрешности измерений массовой доли определяемого компонента).

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 промежуточной (внутрилабораторной) прецизионности, правильности).

13.2. Оперативный контроль 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 фторид-ионов в пробе с известной добавкой - среднее арифметическое двух результатов единичных измерений, полученных в условиях повторяемости, расхождение между которыми удовлетворяет условию (2).

 - результат измерений массовой концентрации фторид-ионов в исходной пробе - среднее арифметическое двух результатов единичных измерений, полученных в условиях повторяемости, расхождение между которыми удовлетворяет условию (2).

С_д - величина добавки, мкг/см³.

Норматив контроля К рассчитывают по формуле:

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

Примечание. Допустимо характеристику погрешности результатов измерений при внедрении методики измерений в лаборатории устанавливать на основе выражения: Δ_I(TO) = 0,84·Δ с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов измерений.

Процедуру измерений признают удовлетворительной при выполнении условия:

Кк ≤ К

(8)

При невыполнении условия (8) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (8) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

13.3. Контроль промежуточной (внутрилабораторной) прецизионности осуществляют путем сравнения результатов измерений массовой концентрации фторид-ионов в пробе, полученных в условиях промежуточной (внутрилабораторной) прецизионности (например, разными операторами в разные дни). Расхождение между результатами измерений не должно превышать предела промежуточной прецизионности (R_I(TO)), выраженного в единицах измеряемых содержаний:

(9)

,  - результаты измерений массовой концентрации фторид-ионов, полученные в условиях промежуточной прецизионности, мг/г;

 - среднее арифметическое значение результатов измерений, полученных в условиях промежуточной прецизионности, мг/г;

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 (9) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (9) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их.

13.4. Периодичность оперативного контроля процедуры измерений, контроля промежуточной (внутрилабораторной) прецизионности, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов измерений регламентируют во внутренних документах лаборатории.

Методические указания разработаны ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» (Лисецкая Л.Г., Меринов А.В., Шаяхметов С.Ф.).