МУК 4.1.1511-03  

     
     
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

     
     
4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

     
Инверсионно-вольтамперометрическое измерение
концентрации ртути в рыбе, рыбных и других продуктах моря

     
     
Дата введения 2003-06-30

     
     
     1. РАЗРАБОТАНЫ Федеральным центром госсанэпиднадзора Минздрава России (В.Б.Скачков, Н.С.Ластенко) и НПП "Техноаналит" (Ю.А.Иванов, Л.А.Хустенко, Б.Ф.Назаров, А.В.Заичко, Е.Е.Иванова, Г.Н.Носова, Т.П.Толмачева).
     
     2. РЕКОМЕНДОВАНЫ к утверждению Комиссией по госсанэпиднормированию при Минздраве России.
     
     3. УТВЕРЖДЕНЫ 29.06.03 И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ 30.06.03 Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации.
     
     4. ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ.
     
     
     Настоящие методические указания устанавливают методику количественного химического анализа проб рыбы, рыбопродуктов и других продуктов моря для определения содержания ионов ртути методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ).
     
     Диапазон массовых концентраций ртути составляет от 0,01 до 1,50 мг/кг включительно. Предельно допустимые концентрации ртути в рыбе и рыбопродуктах приведены в табл.1.
     
     

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации ртути

1. Погрешность измерений

     
     Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей ±49% () при доверительной вероятности 0,95.
     
     

2. Метод измерений

     
     Методика включает в себя предварительную подготовку проб путем кислотной минерализации и последующее измерение массовых концентраций ртути в водном растворе подготовленной пробы методом инверсионной вольтамперометрии.
     
     Сущность ИВ - методики определения ртути состоит в предварительном электоронакоплении определяемого элемента в течение заданного времени на рабочем золотоуглеродистом электроде (реакция 1) и последующей регистрации процесса растворения накопленного на электроде элемента (реакция 2).
     

                                                          (1)

     
                                                     (2)

     
     Возникающий в процессе растворения ток имеет форму пика, потенциал которого идентифицирует элемент, а максимальный ток пропорционален концентрации элемента. Потенциал максимума анодного тока (пика) ртути на фоне серной кислоты находится в интервале (0,60±0,05) В. Массовая концентрация ртути в пробе определяется методом добавок аттестованной смеси ртути.
     
     

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

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

3.1. Средства измерений

3.2. Вспомогательные устройства

     
     Допускается использовать другое оборудование и приборы, позволяющие воспроизводить метрологические характеристики, указанные в данной методике анализа.
          

3.3. Материалы

3.4. Реактивы

4. Требования безопасности

     
     4.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТ 12.1.005-88.
     
     4.2. При работе с электроустройствами соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации приборов.
     
     4.3. Анализатор ТА устанавливают в вытяжном шкафу.
     
     

5. Требования к квалификации оператора

     
     К выполнению измерений допускается персонал, владеющий техникой инверсионно-вольтамперометрического метода анализа и изучивший инструкцию по эксплуатации вольтамперометрического анализатора ТА.
     
     

6. Условия измерений

     
     При выполнении измерений соблюдают следующие условия.
     
     6.1. Процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят в нормальных условиях согласно ГОСТ 15150-69 при температуре воздуха (20±10)°С, атмосферном давлении 630-800 мм рт. ст. и влажности воздуха не более 80%.
     
     6.2. Выполнение измерений на анализаторе проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору.
     
     

7. Подготовка к выполнению измерений

     
     Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовку лабораторной посуды, приготовление растворов, отбор и предварительную обработку проб, подготовку анализатора и электродов.
          

7.1. Подготовка лабораторной посуды

     
     Новую лабораторную стеклянную посуду, сменные наконечники дозаторов, пипетки промывают раствором соды (NaHCO), а затем азотной кислотой, и, многократно - бидистиллированной водой. Кварцевые стаканчики дополнительно кипятят в разбавленной (1:1) азотной кислоте в течение 10-20 мин. Аналогичную обработку кварцевых стаканчиков проводят после проведения анализа.
     
     Сменные кварцевые стаканчики хранят закрытыми калькой или в эксикаторе.
          

7.2. Приготовление растворов

     
     Основной раствор ртути (=100 мг/дм). В мерной колбе вместимостью 50,0 см растворяют 5,0 см ГСО ртути (= 1000 мг/дм) и 0,5 см концентрированной азотной кислоты и доводят объем до метки бидистиллированной водой.
     
     Аттестованные смеси ртути (=10,0; 1,0; 0,1 мг/дм). Готовят соответствующими разбавлениями растворов. В мерных колбах вместимостью 50,0 см; 25,0 см и мерных пробирках емкостью 10,0 см бидистиллированной водой согласно табл.2. Погрешность приготовления аттестованных смесей не превышает 3% отн.
     
     

Таблица 2

Приготовление аттестованных смесей ртути

     
     
     Хлорид калия 1 M. B мерной колбе вместимостью 100,0 см растворяют 7,46 г KCl бидистиллированной водой. Доводят объем до метки бидистиллированной водой.
     
     Перманганат калия 3%. В мерную колбу вместимостью 100,0 см переносят 3,0 г KMnOи доводят объем до метки бидистиллированной водой.
           

7.3. Подготовка анализатора

     
     7.3.1. Готовят анализатор ТА к выполнению измерений по паспорту на данный прибор. Устанавливают диапазон измерения токов ±2 мкА.
     
     7.3.2. Готовят (если в каталоге нет) методику "Определение Hg в рыбе" с параметрами, приведенными ниже.
         
     

Таблица 3

Параметры предварительных стадий определения концентрации ртути

     
      
     Метод измерения: постоянно-токовый.
     
     Ячейка: двухэлектродная.
     
     Потенциал пика ртути: (0,6) В.
     
     Повторов в серии: 5.
     
     Развертка: от 0,3 В до 0,75 В.     
     
     Скорость развертки: 40 мВ/с.
     
     Метод расчета пиков: по высоте.
          

7.4. Приготовление электродов

     
     Рабочий золотоуглеродистый электрод (ЗУЭ). Готовят поверхность углеродистого электрода, срезав скальпелем торец толщиной 0,3-0,5 мм и промыв бидистиллированной водой. Устанавливают в ячейку "А" анализатора ТА хлорсеребряный и углеродистый электроды, бюкс с раствором хлорида золота концентрации 500 мг/дм.
     
     Проводят накопление пленки золота, установив значение тока электролиза 0,05 (mА); время электролиза - 30 (с). После окончания электролиза ЗУЭ промывают бидистиллированной водой и хранят в сухом виде.
     
     Хлорсеребряный электрод сравнения. Представляет собой спираль из серебряной проволоки, покрытой AgCl, помещенную в корпус с полупроницаемой пробкой, который заполнен одномолярным раствором KCl. Конец серебряной проволоки имеет токовыводящий контакт для подключения к прибору.
     
     Перед работой корпус электрода заполняют с помощью дозатора или шприца одномолярным раствором хлорида калия, закрывают и выдерживают не менее 2 ч (при первом заполнении) в одномолярном растворе KCl для установления равновесного значения потенциала. Электрод перезаполняют новым раствором KCl не реже одного раза в неделю.
     
     Хлорсеребряный электрод (ХСЭ) хранят в одномолярном растворе хлорида калия.
          

7.5. Отбор и хранение проб

     
     Метод отбора и хранения проб указан в нормативно-технической документации для данного вида продукции.
          

7.6. Предварительная подготовка проб

     
     7.6.1. Навеску рыбы 0,1-0,3 г помещают в чистый кварцевый стаканчик, проверенный на чистоту по п.8.2. На стаканчике предварительно делают метку на 10 см. Добавляют 2 см концентрированной азотной кислоты и 2 см перекиси водорода 30%.
     
     7.6.2. Стаканчик накрывают крышечкой и помещают на плитку или в выпариватель печи ПДП. Выдерживают при температуре 80-90 °С до полного растворения рыбы (20-30 мин). Постепенно поднимают температуру до 170-190 °С. При слабом кипении упаривают раствор до половины объема. Стаканчик снимают с плитки и дают немного остыть.
     
     7.6.3. Добавляют 2 см перекиси водорода 30%. Дают раствору отбурлить при температуре 80-90 °С. Постепенно поднимают температуру до 170-190 °С. При слабом кипении упаривают раствор до половины объема. Стаканчик снимают с плитки и дают немного остыть.
     
     7.6.4. Повторяют операции по п.7.6.3. Раствор упаривают до объема 1,0-1,5 см. Дают раствору остыть. Доводят объем раствора до 10 см бидистиллированной водой, омывая крышечку и стенки стаканчика.
     
     7.6.5. Так как ртуть может содержаться в реактивах и в бидистиллированной воде, необходимо проводить холостой опыт для каждой новой партии реактивов. Холостой опыт готовить аналогично п.п.7.6.1-7.6.4, добавляя все реактивы в чистый пустой стаканчик. Содержание ртути в "холостой" пробе не должно превышать 0,1 мг/кг из расчета на 0,2 г пробы.
     
     

8. Выполнение измерений

     
     Выполнение измерений проводят в три этапа: отмывка электрохимической ячейки; проверка на чистоту и измерение концентраций ртути в растворе предварительно подготовленной пробы. При необходимости проводят проверку работоспособности электродов методом "введено-найдено".
          

8.1. Отмывка электрохимической ячейки
 

     Перед анализом каждой пробы проводят отмывку стаканчиков и электродов.
     
     8.1.1. Подготовленные по п.7.4 золотоуглеродистые и хлорсеребряные электроды, стаканчики с 10-12 см бидистиллированной воды устанавливают в анализатор.
     
     8.1.2. Проводят отмывку электрохимической ячейки в течение 2-3 мин при потенциале растворения 0,3 В. После окончания отмывки содержимое стаканчиков выливают.
     
     8.1.3. Процедуру отмывки повторяют не менее трех раз.     
     

8.2. Проверка электрохимической ячейки на чистоту

     
     8.2.1. Загружают методику "Определение Hg в рыбе".
     
     8.2.2. В стаканчики вносят с помощью пипетки 10 см бидистиллированной воды, добавляют 0,02 см разбавленной 1:1 серной кислоты и 0,02 см калия хлористого концентрации 1 моль/дм. Стаканчики с полученным фоновым раствором и электроды устанавливают в анализатор и регистрируют вольтамперограммы фона, установив максимальный масштаб вывода.
     
     8.2.3. Стаканчики, фоновый раствор и электроды считаются чистыми, если на вольтамперограммах отсутствует пик ртути. При наличии на вольтамперограммах сигнала ртути содержимое стаканчиков выливают, отмывают стаканчики и электроды, чтобы в чистом фоне отсутствовали пики ртути. При невозможности избавиться от пика ртути его измеряют и учитывают (при расчете включают "Учет фона").
          

8.3. Проверка работы электродов методом "введено-найдено"

     
     Проверку электродов проводят:
     
     а) после нанесения пленки золота на поверхность электрода;
     
     б) при расхождении результатов параллельных определений свыше допускаемого;
     
     в) если высота пика ртути менее 2 нА от добавки 0,04 см аттестованной смеси Hg концентрации 0,1 мг/дм при времени накопления 60 с.
     
     8.3.1. В кварцевые стаканчики с проверенным фоновым раствором по п.8.2 добавляют по 0,04 см аттестованной смеси Hg концентрации 0,1 мг/дм. Устанавливают параметры пробы: объем аликвоты - 1, объем минерализата - 1; масса навески - 1.
     
     Регистрируют вольтамперограммы пробы. После серии измерений исключают, если необходимо, невоспроизводимые вольтамперограммы. Количество воспроизводимых вольтамперограмм в каждом окне должно быть не менее двух. В противном случае измерения повторяют. Обрабатывают полученные вольтамперограммы.
     
     8.3.2. Устанавливают параметры добавки аттестованной смеси: концентрация - 0,1 мг/дм, объем - 0,04 см. Вносят в каждую ячейку по 0,04 см аттестованной смеси ртути концентрации 0,1 мг/дм и регистрируют 2-3 воспроизводимые вольтамперограммы пробы с добавкой.
     
     8.3.3. Выполняют команду "Расчет". При наличии на вольтамперограммах фона пиков ртути, включают "Учет фона". Если полученные результаты входят в интервал 0,003-0,005 мг/дм, то ЗУЭ готовы для работы.
     
     Если расхождение между полученной концентрацией и введенной превышает 25% (например, 0,0060 мг/дм - полученная, 0,0040 мг/дм - введенная), проверку ЗУЭ повторяют с новым фоновым раствором. В случае отрицательных результатов обновляют торцевую поверхность электрода срезанием слоя толщиной 0,3-0,5 мм и проводят накопление новой пленки золота.
          

8.4. Анализ подготовленной пробы

     
     Рекомендуется одновременно проводить анализ двух параллельных и одной резервной проб.
     
     8.4.1. В проверенный на чистоту фоновый раствор (п.8.2) вносят 0,5 см подготовленной по п.7.6 пробы. Устанавливают параметры пробы: объем аликвоты - 0,5 см, объем минерализата -10 см; масса навески - масса пробы, взятой для анализа (0,1-0,3) г.
     
     8.4.2. Регистрируют вольтамперограммы пробы, выбрав масштаб 0,005-0,010 мкА. Если высота пика ртути будет превышать 0,060 мкА (60 нА), то уменьшают время электролиза в 2-3 раза. Если высота пика ртути будет меньше 0,002 мкА (2 нА), то увеличивают время электролиза. Обрабатывают полученные вольтамперограммы.
     
     8.4.3. Вносят рекомендуемую добавку аттестованной смеси ртути в каждую ячейку. Регистрируют вольтамперограммы пробы с добавкой. Если добавка оказалась мала (высоты пиков увеличились менее чем на 50%), делают еще одну добавку, чтобы пики ртути выросли на 50-150%. При этом исправляют в таблице объем (концентрацию) добавки на большую с учетом уже сделанной и повторяют съемку вольтамперограмм пробы с добавкой.
     
     8.4.4. Обрабатывают полученные вольтамперограммы. Выполняют команду "Расчет". Если на вольтамперограммах фона присутствовал пик ртути, при расчете включают "Учет фона".
     
     8.4.5. После измерения концентрации в пробах стаканчики и электроды каждой ячейки промывают бидистиллированной водой.
     
     

9. Обработка результатов измерений

     
     9.1. Массовая концентрация ртути в анализируемой пробе вычисляется автоматически по формуле:
     

,

     
где   - содержание ртути в анализируемой пробе, мг/кг;
     
      - концентрация аттестованной смеси ртути, из которой делается добавка к анализируемой пробе, мг/дм;
     
      - объем добавки аттестованной смеси ртути, см;
     
      - величина пика ртути в анализируемой пробе, мкА;
     
      - объем минерализата, полученного растворением золы в известном объеме растворителя, см;
     
      - объем аликвоты, взятой для анализа из минерализата, см;
     
      - величина пика ртути в пробе с добавкой аттестованной смеси, мкА;
     
      - навеска пробы, взятой для анализа, г.
     
     9.2. При включенном параметре "Учет фона", при расчете концентраций, из высот пиков элементов в пробе и в пробе с добавкой вычитаются величины высот пиков элементов в фоне.
     
     9.3. В результате анализа получают три значения концентрации определяемого элемента. Условно будем считать два из них параллельными, а один - резервным.
     
     Рассчитывают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений концентрации  и :     

     
     Определяют допускаемое расхождение между параллельными определениями , используя , % из табл.4:
     

, мг/кг.

     
     Если расхождение между параллельными определениями не превышает допускаемого: , то среднее арифметическое значение  принимают за результат анализа.
     
     В противном случае расчет повторяют, используя резервный результат анализа и один (более близкий к нему по значению) параллельный результат. Если расхождение между определениями превышает допускаемое, повторяют анализ пробы.
     
     9.4. Характеристика относительной погрешности измерения составляет ±49% () при доверительной вероятности 0,95.
     
     

10. Оформление результатов измерения

     
     Средние значения результатов измерения концентрации элементов в двух параллельных пробах заносят в протокол по форме:
          

Протокол N
количественного химического анализа

Результаты химического анализа

11. Контроль погрешности методики выполнения измерений

     
     11.1. Контроль сходимости результатов параллельных определений при анализе одной пробы проводят по двум параллельным результатам анализа, полученным в одинаковых условиях. Его проводят по п.9.3 настоящих методических указаний.
     
     Оперативный контроль сходимости является предупредительным и проводится при каждом анализе.
     
     11.2. Оперативный контроль воспроизводимости. Проводят по двум результатам анализа одной и той же пробы, полученным в разных условиях,  и . Для этого рассчитывают среднее арифметическое значение концентрации, :
     

     
     Вычисляют допускаемое расхождение между параллельными определениями , используя значения , % из табл.4:
     

, мг/кг.

     
     
Таблица 4

Значения нормативов оперативного контроля случайной составляющей погрешности
(сходимости и воспроизводимости) при доверительной вероятности =0,95

     
     
     Расхождение между результатами анализа одной и той же пробы, полученными в разных условиях, не должно превышать допускаемого:     

     
     В противном случае один результат или оба неверны, анализ повторяют. Контроль воспроизводимости также проводится при смене партии реактивов, посуды, после ремонта прибора, но не реже одного раза в месяц.
     
     11.3. Контроль точности результатов анализа. Проводят по одному из двух вариантов.
     
     11.3.1. В первом варианте образцами для контроля точности являются пробы стандартных образцов (ГСО), по составу адекватные пробам анализируемых объектов. Если предварительно установлено, что в анализируемой пробе отсутствует определяемый компонент, то образцами для контроля точности может служить реальная проба с добавками ГСО определяемого компонента в диапазоне определяемых концентраций. Добавку делают на самой ранней стадии (до пробоподготовки).
     
     В этом случае расхождение между результатом анализа () стандартного образца или образца для контроля и аттестованным значением содержания элемента в нем () не должно превышать значения норматива оперативного контроля погрешности (точности):     

     
     Значения норматива оперативного контроля точности (внутрилабораторного или внешнего) рассчитывают, используя значения , % из табл.5:
     

, мг/кг.

     
     
Таблица 5

Значения нормативов оперативного контроля относительной погрешности
при проведении контроля с использованием образцов для контроля

     
     
     11.3.2. По второму варианту образцами для контроля точности являются пробы реальных анализируемых объектов, а также пробы этих объектов с добавкой ГСО определяемого элемента. К добавке предъявляется ряд требований:
     
     - добавка должна вводиться в пробу на самой ранней стадии, чтобы пробу с добавкой ГСО провести через все стадии пробоподготовки и анализа;
     
     - вводимая добавка должна содержать примерно такое же количество (концентрацию) определяемого элемента, что и анализируемая проба;
     
     - проба с введенной добавкой не должна выходить за верхнюю границу определяемых концентраций элемента.
     
     Контроль проводят в этом случае по результатам анализов пробы () и пробы с добавкой () определяемого элемента концентрации  в исходную пробу. Разница между найденной ()  и вводимой () концентрацией добавки по абсолютной величине при =0,90 не должна превышать значения норматива оперативного контроля :     

     
     Норматив оперативного контроля во всем диапазоне определяемых содержаний рассчитывают по формулам при проведении:
     
     - внутрилабораторного контроля (=0,90):
     

;

     
     - внешнего контроля (=0,95):
     

,

     
где  (мг/дм) - характеристика абсолютной погрешности, соответствующая пробе с добавкой (исходной пробе), рассчитывается по формулам:
     

;

,

     
где  - содержание определяемого элемента в пробе с добавкой, мг/кг;
     
      - содержание определяемого элемента в пробе, мг/кг;
     
      - характеристика относительной погрешности.
     
     Методические указания разработаны ООО "НПП Техноаналит", Томский политехнический университет.



Текст документа сверен по:
официальное издание
Измерение массовой концентрации химических веществ
методом инверсионной вольтамперометрии:
Сб. методических указаний. -
М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора
Минздрава России, 2003