МУК 4.1.1263-03  

     
     
4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ


Измерение массовой концентрации фенолов общих и летучих
 флуориметрическим методом в пробах питьевой воды и воды
поверхностных и подземных источников водопользования

Дата введения 2003-09-01

     
     УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации Г.Г.Онищенко 1 апреля 2003 г.

     

1. Введение

1.1. Назначение и область применения

     Настоящие методические указания устанавливают методику выполнения измерения массовой концентрации фенолов (общих и летучих) в пробах воды поверхностных и подземных источников водопользования, а также питьевой воды флуориметрическим методом.
     
     Диапазон измеряемых концентраций фенолов 0,0005-25 мг/дм. При концентрации фенолов свыше 1 мг/дм пробу необходимо разбавить дистиллированной водой до достижения концентрации от 0,1 до 1,0 мг/дм.
     
     Мешающее влияние нефтепродуктов устраняется при подготовке проб к анализу.
     

1.2. Физико-химические и токсикологические свойства фенолов

     
     Фенолы являются производными ароматических углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода в ядре замещены на гидроксильные группы.
     
     Все фенолы обладают кислотными свойствами, в водных растворах едких щелочей образуют соли - феноляты, которые легко гидролизуются водой и разлагаются кислотами (даже угольной), выделяя свободные фенолы. На воздухе фенолы постепенно окисляются, приобретая розовую, красную или темную окраску.
     
     Токсическое действие фенолов: одноатомные фенолы - сильные нервные яды, вызывающие общее отравление организма, при попадании на кожу действуют прижигающе. Высшие члены ряда (например, тимол) в производственных условиях малоопасны.
     
     Многоатомные фенолы могут быть причиной кожных заболеваний, при длительном поступлении в организм способны угнетать ферменты, в первую очередь окислительного процесса, иногда действуют как разобщители дыхания и фосфорилирования. Продукты окисления фенолов менее токсичны. (Вредные вещества в промышленности. Т.1: Органические соединения: Справочник /Под общ. ред. Н.В.Лазарева, 7-е изд. Л.: Химия, 1977. 608 с.)
     
     Фенолы относятся к веществам 4-го класса опасности.
     
     ПДК фенола в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет 0,001 мг/дм (Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН 2.1.5.689-98), в питьевой воде 0,001 мг/дм (Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1074-01).
     

2. Характеристика погрешности измерений

     
     Характеристика погрешности измерений (граница допускаемой относительной погрешности измерений для доверительной вероятности =0,95) приведена в табл.1.
     
     

Таблица 1

     
Характеристика погрешности измерений для доверительной вероятности =0,95

3. Метод измерения

     
3.1. Метод А - измерение концентрации общих фенолов

     
     Флуориметрический метод измерения массовой концентрации фенолов основан на извлечении фенолов из воды бутилацетатом, реэкстракции их в водный раствор гидроксида натрия и измерении массовой концентрации на анализаторе "Флюорат-02" по интенсивности флуоресценции фенолов после подкисления реэкстракта. В процессе измерения происходит возбуждение флуоресценции фенолов, ее регистрация и автоматическое вычисление концентрации фенола при помощи градуировочной характеристики, заложенной в памяти анализатора.
     

3.2. Метод Б - измерение концентрации летучих фенолов

     
     Флуориметрический метод измерения массовой концентрации летучих фенолов включает операцию перегонки пробы воды с помощью перегонного устройства и измерение концентрации фенолов в отгоне по методу, изложенному в п.3.1.
     
     Метод рекомендуется для анализа окрашенных, мутных вод, а также вод с большим содержанием органических веществ, препятствующих разделению фаз при экстракции, и проб, содержащих лигнин.
     

4. Средства измерений, вспомогательные устройства,
реактивы и материалы

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

4.1. Средства измерений

     
     Допускается использование средств измерений с аналогичными или лучшими метрологическими характеристиками. Средства измерений должны быть поверены в установленные сроки.
     

4.2. Реактивы

     
     Допускается применение реактивов, изготовленных по иной нормативно-технической документации с техническими характеристиками не хуже, чем у указанных.
     

4.3. Вспомогательные устройства и материалы

5. Подготовка к выполнению измерений

     
     Перед выполнением измерений должны быть проведены следующие работы: отбор и консервирование проб, подготовка анализатора к работе, контроль чистоты растворителей для экстракции фенолов, приготовление вспомогательных растворов и растворов для градуировки прибора и градуировка анализатора.
     

5.1. Отбор и консервирование проб

     
     Общие требования к отбору проб по ГОСТ Р 51592. Отбор проб питьевой воды по ГОСТ Р 51593, из источников водоснабжения по ГОСТ 17.1.5.05.
     
     Отбор проб воды производят в стеклянные бутыли, предварительно ополоснутые отбираемой водой. Методика подготовки стеклянной посуды изложена в прилож.А.
     
     Анализ необходимо произвести в течение 8 ч с момента отбора. При необходимости консервирования пробу подкисляют раствором фосфорной кислоты по п.5.3.6 до рН 4 (контроль по универсальному индикатору) и добавляют раствор сернокислой меди по п.5.3.5 из расчета 5 см на 1 дм пробы. Срок хранения законсервированной пробы - не более 3 суток.
     
     Объемы проб, отбираемые для анализа, зависят от ожидаемой концентрации фенолов и составляют не менее 500 см в диапазоне 0,0005-0,01 мг/дм, не менее 250 см в диапазоне 0,01-0,1 мг/дм и не менее 100 см при больших концентрациях.
     

5.2. Подготовка анализатора к работе

     
     Подготовку прибора к работе производят в соответствии с руководством по эксплуатации. В канал возбуждения помещают светофильтр N 1, в канал регистрации - N 3.
     

5.3. Приготовление вспомогательных растворов

     
5.3.1. Подготовка дистиллированной воды для приготовления растворов фенола

     
     Дистиллированную воду для приготовления растворов фенола с концентрацией 0,1 мг/дм и менее и для разбавления проб перед использованием кипятят, охлаждают и хранят в стеклянной склянке с притертой пробкой во избежание насыщения кислородом воздуха. Срок хранения - 1 сутки.
     

5.3.2. Раствор гидроксида натрия, массовая доля 5%

     
     В стакан из термостойкого стекла или коническую колбу помещают 95 см воды и постепенно, тщательно перемешивая, добавляют 5 г гидроксида натрия. Раствор хранят в полиэтиленовой бутыли. Срок хранения - 2 месяца.
     

5.3.3. Раствор фенола, массовая концентрация 1 мг/дм

     
     Методика приготовления раствора приведена в табл.2.
     
     Срок хранения раствора фенола с концентрацией 1 мг/дм - 2 недели, с концентрацией 100 мг/дм - 2 месяца. Растворы хранят в холодильнике.
     
     

Таблица 2

     
Методика приготовления раствора с массовой концентрацией фенола 1 мг/дм

     
     
5.3.4. Раствор соляной кислоты, молярная концентрация 5 моль/дм

     
     К 300 см дистиллированной воды постепенно при перемешивании приливают 200 см концентрированной соляной кислоты. Раствор хранят в стеклянной бутыли. Срок хранения не ограничен.
     

5.3.5. Раствор меди сернокислой

     
     В 100 см дистиллированной воды растворяют 10 г меди сернокислой пятиводной. Хранят в стеклянной склянке с притертой пробкой. Срок хранения - 3 месяца.
     

5.3.6. Раствор фосфорной кислоты, объемная доля 10%

     
     Дистиллированной водой разбавляют 10 см концентрированной фосфорной кислоты до 100 см. Срок хранения не ограничен.
     

5.3.7. Раствор гидроксида натрия, массовая доля 1%

     
     Раствор готовят разбавлением 20 см раствора гидроксида натрия по п.5.3.2 до 100 см дистиллированной водой.
     
     Срок хранения раствора в сосуде из полиэтилена - 2 месяца.
     

5.4. Контроль чистоты растворителей для экстракции фенолов

     
     В делительную воронку вместимостью 50 см наливают 10 см бутилацетата и приливают 10 см раствора гидроксида натрия с массовой долей 1% по п.5.3.7. После интенсивного перемешивания и расслоения фаз производят их разделение. Верхний слой отбрасывают, а нижний сливают в лабораторный стакан, добавляют по каплям раствор соляной кислоты по п.5.3.4, раствор после добавления каждой капли перемешивают и определяют значение рН при помощи универсальной индикаторной бумаги. Требуемое значение рН 3-6. Полученный раствор (в дальнейшем - контрольный раствор) подвергают анализу на приборе "Флюорат-02".
     
     Производят предварительную градуировку прибора.
     
     Для анализаторов модификаций "Флюорат-02-1" и "Флюорат-02-3" установку режима "Фон" проводят по дистиллированной воде, а параметра "А" в режиме "Градуировка" - по раствору фенола с концентрацией 1 мг/дм (п.5.3.3). Параметр "С" задают равным 1,000.
     
     Для анализаторов модификаций "Флюорат-02-2М" и "Флюорат-02-3М" вводят в память значения С0=0,000; С1=1,000. Значение параметра "J0" устанавливают по дистиллированной воде, а параметра "J1" - по раствору фенола с концентрацией 1 мг/дм (п.5.3.3). При этом значения параметров "С2"-"С6" и "J2"-"J6" должны быть равны нулю.
     
     Определяют концентрацию фенола в контрольном растворе в режиме "Измерение". Если измеренное значение превышает 0,02 мг/дм, то растворитель необходимо подвергнуть очистке.
     
     С этой целью в делительной воронке вместимостью 1000 см встряхивают 700-750 см растворителя с 50 см раствора гидроксида натрия по п.5.3.2 в течение 3 мин. Контролируют рН нижнего слоя при помощи универсальной индикаторной бумаги. Если реакция среды сильно щелочная (рН>10), то растворитель промывают дистиллированной водой порциями по 50 см до достижения нейтральной реакции промывных вод.
     
     Затем растворитель сушат над безводным хлористым кальцием и перегоняют, собирая фракцию, кипящую при 124-126 °С.
     
     Аналогичным образом можно регенерировать собираемые остатки бутилацетата.

     
     Примечание. Если после обработки бутилацетата раствором щелочи нижний слой имеет более низкое значение рН (рН10), то обработку раствором гидроксида натрия повторяют до достижения сильно щелочной реакции нижнего слоя.
     
     

5.5. Приготовление градуировочных растворов

     
     В делительную воронку вместимостью 50 см помещают 10 см дистиллированной воды, добавляют 10 см бутилацетата и проводят экстракцию в течение 30 с. Водный (нижний) слой отбрасывают, а к органическому слою пипеткой добавляют 10 см раствора гидроксида натрия по п.5.3.7 и проводят реэкстракцию в течение 30 с. Нижний слой помещают в сухой стаканчик вместимостью 25-50 см и добавляют по каплям раствор соляной кислоты по п.5.3.4, перемешивая и контролируя рН раствора при помощи универсального индикатора. Требуемое значение рН 3-6 (раствор N 1). Одновременно готовят аналогичным образом градуировочный раствор, используя для этого вместо дистиллированной воды 10 см раствора фенола по п.5.3.3 с концентрацией 1 мг/дм (раствор N 2).
     

5.6. Градуировка анализатора и контроль стабильности
градуировочной характеристики

     
     Градуировку осуществляют путем измерения сигналов флуоресценции растворов N 1 и 2, приготовленных по п.5.4.
     

Для модификаций "Флюорат-02-1" и "Флюорат-02-3".

     
     Установку режима "Фон" производят при помощи раствора N 1, а установление параметра "А" в режиме "Градуировка" (нажатием клавиши "Г") - при помощи раствора N 2. Параметр "С" задается равным 1,000. Допускается вводить известное значение множителя "А" с клавиатуры прибора.
     

Для модификаций "Флюорат-02-2М" и "Флюорат-02-3М".

     
     Входят в меню "Градуировка", устанавливают С0=0 и С1=1,000. Значение параметра "J0" устанавливают по раствору N1, а "J1" - по раствору N 2. При этом значения параметров "С2"-"С6" и "J2"-"J6" должны быть равны нулю.
     
     Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в неделю, а также при смене партий реактивов, стандартных образцов.
     
     Контроль стабильности градуировочной характеристики состоит в измерении концентрации фенола в одной или нескольких смесях (табл.3), обработанных в соответствии с п.5.4.
     
     

Таблица 3

     
Смеси для контроля стабильности градуировочной характеристики анализатора

     
     
     Градуировка признается стабильной, если различие между измеренным и заданным значением концентрации фенола в смесях не превосходит 10% в диапазоне 1,0-0,2 мг/дм и 20% при меньших концентрациях. При несоответствии полученных результатов указанным нормативам процесс градуировки повторяют.
     
     При использовании других люминесцентных анализаторов градуировку и измерение проб производят в соответствии с руководством по эксплуатации.
     

6. Выполнение измерений

6.1. Метод А - измерение массовой концентрации общих фенолов

     
6.1.1. Дозирование пробы

     
     Для выполнения анализа отбирают аликвотную порцию воды, объем которой регулируют в зависимости от предполагаемого значения концентрации согласно рекомендациям табл.4.
     
     

Таблица 4

     
Рекомендуемые объемы проб воды, экстрагента и реэкстрагента и степень
концентрирования () в зависимости от предполагаемой концентрации фенолов

     
     
     Отбор проб для анализа производится мерным цилиндром (100 и 250 см) или пипеткой (10 см). При ожидаемой концентрации фенолов выше 1 мг/дм пробу разбавляют до концентрации фенола от 0,1 до 1,0 мг/дм. Разбавление () равно соотношению объемов мерной колбы, в которой производится разбавление, и аликвотной порции пробы. Одновременно анализируют две аликвотные порции воды.
     
     Примечание. Допускается изменять соотношения объемов проб, экстрагента и реэкстрагента и, как следствие, степень концентрирования  по сравнению с рекомендуемыми значениями, указанными в таблице 4, при обязательном соответствии фактической погрешности измерения характеристике погрешности (табл.1).
     
     

6.1.2. Устранение мешающего влияния нефтепродуктов

     
     Отмеренную аликвотную порцию пробы помещают в делительную воронку (вместимость воронки должна превосходить суммарный объем пробы и экстрагента в 1,5-2 раза), добавляют раствор гидроксида натрия по п.5.3.2 из расчета 5 см на 1 дм пробы, приливают гексан и экстрагируют нефтепродукты путем переворачивания воронки в течение 30 с. После разделения гексановый (верхний) слой отбрасывают, а нижний вновь обрабатывают гексаном. Объем гексана при каждой обработке составляет 10-25 см.
     
     Примечание. После добавления раствора гидроксида натрия необходимо проверить рН смеси. Среда должна быть сильно щелочной (рН > 10). В противном случае добавляют дополнительное количество раствора гидроксида натрия до достижения указанных значений рН.
     
     

6.1.3. Экстракция фенолов из воды

     
     После удаления нефтепродуктов к пробе добавляют раствор соляной кислоты по п.5.3.4 до достижения значения рН 3-6 (контроль по универсальному индикатору). Затем к водному слою приливают бутилацетат. Объем экстрагента указан в табл.4. Содержимое воронки перемешивают в течение 30 с путем ее переворачивания. После отстаивания и разделения нижний (водный) слой отбрасывают, а к верхнему (органическому) добавляют 5 или 10 см реэкстрагента - раствора гидроксида натрия по п.5.3.7 (объем приведен в табл.4) и проводят реэкстракцию в течение 30 с. Нижний (водный) слой помещают в сухой стаканчик вместимостью 25-50 см и добавляют по каплям раствор соляной кислоты по п.5.3.4. Перемешивают и контролируют рН раствора после добавления каждой капли при помощи универсального индикатора. Требуемое значение рН 3-6. Обработанная таким способом проба готова к проведению измерений по п.6.1.4.
     

6.1.4. Измерение массовой концентрации фенолов

     
     Измеряют не менее двух раз массовую концентрацию фенолов в полученном растворе в режиме "Измерение" и находят среднее арифметическое. Полученные значения записывают в журнал.
     

6.1.5. Приготовление холостой пробы

     
     Холостую пробу необходимо готовить только при работе с пробами в диапазоне концентраций 0,0005-0,01 мг/дм. В качестве холостой пробы используют 10 см дистиллированной воды, которая применялась для приготовления растворов для градуировки анализатора; объемы органического растворителя и гидроксида натрия совпадают с объемами, использованными при анализе проб. Проводят все операции по п.п.6.1.2-6.1.4 аналогично анализируемой пробе. Полученные значения записывают в журнал.
     

6.2. Метод Б - измерение массовой концентрации летучих фенолов

     
     Отбирают аликвотную порцию анализируемой пробы в соответствии с рекомендациями табл.4, подкисляют ее до рН 1-2 раствором фосфорной кислоты по п.5.3.6, добавляют 5 см раствора сернокислой меди (п.5.3.5) и осуществляют перегонку*. В приемник следует внести 5 см раствора гидроксида натрия по п.5.3.2 и погрузить в него конец аллонжа. Отгоняют не менее 80% объема взятой пробы. Отгон переносят в делительную воронку и дважды обрабатывают 10-25 см гексана. Гексан отбрасывают, а в водном слое определяют фенолы по п.6.1.3-6.1.4.
___________________
     * Если пробу консервировали согласно п.5.1, то растворы фосфорной кислоты и сернокислой меди не добавляют, если рН пробы менее двух. В противном случае добавляют раствор фосфорной кислоты по п.5.3.6 до достижения значения рН 1-2.
     
     При ожидаемой концентрации фенолов выше 1 мг/дм пробу перед перегонкой или полученный отгон разбавляют дистиллированной водой до концентрации фенола от 0,1 до 1,0 мг/дм.
     
     При анализе проб в диапазоне концентраций 0,0005-0,01 мг/дм проводят анализ холостой пробы, для чего в делительную воронку помещают 10 см дистиллированной воды и проводят с ней все операции, предусмотренные п.п.6.1.2-6.1.4. Объемы бутилацетата и раствора для реэкстракции соответствуют указанным в табл.4.
     
     Допускается изменять соотношения объемов проб, экстрагента и реэкстрагента и, как следствие, степень концентрирования N по сравнению с рекомендуемыми значениями, указанными в табл.4, при обязательном соответствии фактической погрешности измерения характеристике погрешности (табл.1).
     

7. Обработка результатов измерений

     
     Массовую концентрацию фенолов в пробе воды вычисляют по формуле:
     

, где                                             (1)

     
      - концентрация фенолов в анализируемой пробе воды, мг/дм;
     
      - измеренная концентрация фенолов в растворе, полученном из анализируемой пробы, мг/дм;
     
      - измеренная концентрация фенолов в растворе, полученном из холостой пробы, мг/дм;
     
      - степень концентрирования (табл.4);
     
      - разбавление пробы; если пробу не разбавляют, то = 1.
     
     Если холостую пробу не готовят, то полагают = 0.
     

8. Оформление результатов измерений

     
     За результат анализа () принимают среднее арифметическое результатов параллельных определений  и  (), расхождение между которыми не превосходит значений норматива контроля сходимости . Значения норматива контроля сходимости приведены в прилож.Б. Значение  выбирают для среднего арифметического .
     
     Результат количественного анализа в документах, предусматривающих его использование, представляют одним из следующих способов:
     
     - результат анализа  (мг/дм), характеристика погрешности  (%), табл.1, = 0,95;
     
     - , мг/дм, = 0,95, где
     

                                                                            (2)

     
     Результат измерений должен оканчиваться тем же десятичным разрядом, что и погрешность. Результаты измерений регистрируют в протоколах, в которых указывают:
     
     - ссылку на настоящий документ;
     
     - описание пробы (номер, источник, дата отбора и анализа и т.п.);
     
     - отклонения от текста методики при проведении измерений, если таковые имелись, и факторы, отрицательно влияющие на результаты анализа;
     
     - результат измерения и его погрешность;
     
     - фамилию исполнителя.
     

9. Контроль точности измерений

     
     Контроль точности измерений (воспроизводимости и погрешности) проводят в соответствии с алгоритмом, изложенным в прилож.Б. Нормативы контроля также приведены в прилож.Б.
     
     
     
Текст документа сверен по:
официальное издание
Измерение массовой концентрации
химических веществ люминесцентными методами
в объектах окружающей среды.
Сборник методических указаний: МУК 4.1.1255-4.1.1274. -
М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора

Минздрава России, 2003