"ПНД Ф 16.1:2.21-98. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости "Флюорат-02"
(утв. ФГУ "ЦЭКА" 18.03.2003)

Методика допущена для целей государственного экологического контроля.

Методика рассмотрена и одобрена ФГУ "Центр экологического контроля и анализа" Министерства природных ресурсов Российской Федерации.

Разработчик: ООО "Люмэкс".

Настоящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее - МВИ) массовой доли нефтепродуктов (далее - НП) в пробах почв и грунтов на анализаторе жидкости "Флюорат-02".

Диапазон измеряемых концентраций - 0,005 - 20 мг/г. Влияние органических веществ, содержащихся в почве, устраняется в процессе пробоподготовки. Методика не обеспечивает характеристик погрешности, приведенных в п. 2, при определении легких нефтепродуктов (бензин), а также индивидуальных соединений, входящих в состав нефтепродуктов.

Методика выполнения измерений обеспечивает получение результатов измерений с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице 1.

Значения показателя точности методики используют при:

- оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;

- оценке качества проведения испытаний в лаборатории;

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

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

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

Порядок подготовки стеклянной посуды к выполнению измерений приведен в Приложении А.

Допускается использование реактивов аналогичной или более высокой квалификации, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных.

Флуориметрический метод измерения массовой доли нефтепродуктов в почве заключается в последовательном проведении следующих операций:

- экстракции нефтепродуктов из образца хлороформом или хлористым метиленом;

- концентрировании экстракта и очистке его методом колоночной хроматографии;

- измерении интенсивности флуоресценции очищенного экстракта на анализаторе жидкости "Флюорат-02".

При выполнении измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-78, требования электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019-79, а также требования, изложенные в технической документации на анализатор "Флюорат-02".

Помещение должно соответствовать требованиям пожаробезопасности по ГОСТ 12.1.004-85 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83. Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать допустимых значений по ГОСТ 12.1.005-88. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90.

К выполнению измерений и обработке их результатов допускают специалиста, имеющего высшее или среднее специальное химическое образование или опыт работы в химической лаборатории, прошедшего соответствующий инструктаж, освоившего метод в процессе тренировки и уложившегося в нормативы оперативного контроля при выполнении процедур контроля погрешности.

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

Перед выполнением измерений должны быть проведены следующие работы: отбор и подготовка проб к анализу, контроль чистоты растворителей, приготовление растворов для градуировки анализатора и градуировка анализатора "Флюорат-02", подготовка хроматографической колонки.

Отбор и хранение проб почвы по ГОСТ 17.4.3.01-83.

Влажные грунты и почвы высушивают при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния. Измельчают в фарфоровой ступке. Просеивают через сито 1 мм.

Подготавливают анализатор жидкости "Флюорат-02" к работе и помещают в канал возбуждения светофильтр N 1, а в канал регистрации светофильтр N 3.

Примечание. В основном тексте методики описан порядок работы с использованием анализаторов "Флюорат-02-2М" и "Флюорат-02-3М". Порядок работы на анализаторах модификаций "Флюорат-02-1" и "Флюорат-02-3" приведен в Приложении Б.

Подготовку посуды для приготовления растворов проводят согласно Приложению А.

8.3.1. Раствор нефтепродуктов в гексане, массовая концентрация 100 мг/куб. дм

В мерную колбу вместимостью 50 куб. см помещают 5 куб. см стандартного образца состава раствора нефтепродуктов в гексане (1 мг/куб. см), разбавляют гексаном до метки и тщательно перемешивают. Раствор устойчив не менее 3 месяцев при хранении в мерной колбе с пришлифованной пробкой в условиях, исключающих испарение растворителя.

8.3.2. Градуировочный раствор нефтепродуктов в гексане, массовая концентрация 10 мг/куб. дм

5 куб. см раствора нефтепродуктов в гексане, подготовленного по п. 8.3.1, помещают в мерную колбу вместимостью 50 куб. см, разбавляют гексаном до метки и тщательно перемешивают. Раствор устойчив не менее 3 месяцев при хранении в мерной колбе с пришлифованной пробкой в условиях, исключающих испарение растворителя.

При градуировке анализатора и всех измерениях в канале возбуждения используют светофильтр N 1, а в канале регистрации - светофильтр N 3.

Градуировку анализатора осуществляют путем измерения сигналов флуоресценции чистого растворителя (гексана) и раствора нефтепродуктов в гексане.

Входят в меню "Градуировка", устанавливают C0 = 0 и C1 = 10,00. При помощи клавиш со стрелками переводят курсор на ячейку со значением параметра "J0", в кюветное отделение помещают кювету с гексаном и нажимают клавишу "Ent". Затем переводят курсор на ячейку со значением параметра "J1", в кюветное отделение помещают кювету с градуировочным раствором с концентрацией НП 10 мг/куб. дм и нажимают клавишу "Ent". При этом значения параметров "C2" - "C6" и "J2" - "J6" должны быть равны нулю. После окончания градуировки входят в режим "Измерение".

В случае отказа при градуировке (ошибка E13) необходимо заменить гексан на более чистый.

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят после смены стандартных образцов и реактивов, но не реже одного раза в месяц. Образцами для контроля являются образцы массовой концентрации нефтепродуктов 1 - 10 мг/куб. дм, приготовленные согласно п. 8.4.

Измеряют массовую концентрацию нефтепродуктов в образцах для контроля стабильности градуировочной характеристики в режиме "Измерение" с использованием градуировочной характеристики, заложенной в память анализатора. Градуировочная характеристика признается стабильной, если расхождение между заданным и измеренным значениями массовой концентрации НП не превышает 10%.

Если расхождение превышает указанное значение, градуировку анализатора необходимо повторить.

Примечание. Лаборатория вправе устанавливать собственные значения нормативов, используемых при проведении контроля при условии, что они не превышают значений, приведенных в настоящем пункте.

В стеклянный стаканчик вместимостью 50 куб. см помещают 15 куб. см экстрагента, который будет использоваться для экстракции НП из образца почвы (хлороформ или хлористый метилен) и досуха выпаривают в токе воздуха. Остаток растворяют в 5 куб. см гексана и измеряют концентрацию нефтепродуктов в холостой пробе на анализаторе жидкости "Флюорат-02" в режиме "Измерение". Хлороформ пригоден для выполнения определения, если полученное значение концентрации НП не превосходит 0,1 мг/куб. дм при анализе незагрязненных или слабо загрязненных почв и 0,5 мг/куб. дм при анализе загрязненных. В противном случае экстрагент необходимо заменить или произвести его очистку (см. Приложение В) с последующим контролем, как описано выше.

8.7.1. Подготовка оксида алюминия II степени активности по Брокману

Оксид алюминия прокаливают в фарфоровой или кварцевой чашке в муфельной печи при 500 - 600 °C в течение 4 часов. Охлаждают в печи до температуры 150 - 200 °C, помещают в эксикатор с осушителем и охлаждают до комнатной температуры. Оксид алюминия быстро переносят в предварительно взвешенный стеклянный сосуд с пришлифованной пробкой, взвешивают и добавляют дистиллированную воду в количестве 3% от массы оксида, тщательно перемешивают интенсивным встряхиванием и выдерживают перед употреблением в течение суток.

Срок хранения в эксикаторе, заполненном осушителем (безводным хлористым кальцием), в посуде с пришлифованной пробкой 1 месяц.

8.7.2. Заполнение хроматографической колонки

Непосредственно перед выполнением анализа необходимо подготовить стеклянную хроматографическую колонку.

В носик колонки помещают небольшое количество ваты, промытой гексаном. В чистом стаканчике взвешивают 2 г оксида алюминия, подготовленного по п. 8.7.1, приливают к нему 10 куб. см гексана, перемешивают до получения однородной суспензии и в несколько приемов переносят в колонку, добавляя при необходимости новые порции гексана. При заполнении колонки используется воронка, чтобы оксид алюминия не попал на шлиф. По этой же причине уровень гексана всегда должен быть ниже шлифа.

После заполнения колонку с оксидом алюминия промывают 15 куб. см гексана. Последние порции гексана (3 - 4 куб. см) собирают и измеряют концентрацию нефтепродуктов. Содержание НП в элюате не должно превышать 0,1 мг/куб. дм, в противном случае промывку колонки продолжают до достижения вышеуказанного значения.

В процессе работы с колонкой нельзя допускать высыхания сорбента, для этого необходимо поддерживать над оксидом алюминия слой растворителя.

Приготовленную колонку используют однократно.

8.7.3. Контроль условий элюирования НП

При использовании каждой новой партии сорбента перед работой необходимо проводить контроль условий элюирования стандартного раствора НП в гексане с колонки.

Для этого заполняют стеклянную колонку оксидом алюминия согласно п. 8.7.2.

В стеклянный стаканчик вместимостью 50 куб. см помещают 1 куб. см градуировочного раствора НП в гексане (п. 8.3.1) и 4 куб. см гексана. Перемешивают и количественно переносят на хроматографическую колонку, собирая элюат в мерный цилиндр вместимостью 25 куб. см с пришлифованной стеклянной пробкой. Стаканчик промывают небольшими порциями гексана, помещая каждую порцию в хроматографическую колонку. Общий объем элюата должен составлять 25 куб. см.

После тщательного перемешивания определяют концентрацию нефтепродуктов в режиме "Измерение" и вычисляют степень извлечения НП после прохождения через колонку:

Сорбент пригоден к использованию при степени извлечения не менее 0,85 (т.е. потери НП не должны превышать 15%).

Проведение анализа возможно двумя способами: стандартным и упрощенным. При работе со свежезагрязненными и фоновыми (незагрязненными) пробами, а также если на серии представительных проб установлено, что результаты по двум способам пробоподготовки различаются на величину меньшую, чем значение характеристики погрешности МВИ (табл. 1), подготовку пробы допускается проводить упрощенным способом. В остальных случаях пробоподготовку проводят стандартным способом.

Навеску почвы (табл. 2), подготовленной по п. 8.1, помещают в коническую колбу вместимостью 100 куб. см.

К пробе добавляют при помощи пипетки 10 куб. см экстрагента (хлороформа или хлористого метилена) и неплотно закрывают стеклянной пробкой. Колбу помещают на перемешивающее устройство и интенсивно перемешивают в течение 15 мин. Полученный экстракт фильтруют через бумажный фильтр "красная лента", предварительно промытый двумя порциями экстрагента по 10 куб. см, собирая фильтрат в стеклянный стаканчик вместимостью 50 куб. см.

Колбу ополаскивают 5 куб. см экстрагента и промывают им почву на фильтре, объединяя фильтраты.

Полученный раствор выпаривают досуха в токе воздуха. Сухой остаток растворяют в 5 куб. см гексана и количественно переносят на хроматографическую колонку, приготовленную по п. 8.7, собирая элюат в мерный цилиндр вместимостью 25 куб. см с пришлифованной стеклянной пробкой.

Стаканчик промывают небольшими порциями гексана, помещая каждую порцию в хроматографическую колонку. Общий объем элюата должен составлять 25 куб. см. Полученный элюат тщательно перемешивают и измеряют в нем концентрацию нефтепродуктов по п. 9.3.

Одновременно готовят холостую пробу. Для этого в стеклянный стаканчик вместимостью 50 куб. см помещают 15 куб. см экстрагента, полученный раствор выпаривают досуха в токе воздуха. Сухой остаток растворяют в 5 куб. см гексана и количественно переносят на хроматографическую колонку, приготовленную по п. 8.7, собирая элюат в мерный цилиндр вместимостью 25 куб. см с пришлифованной стеклянной пробкой.

Стаканчик промывают небольшими порциями гексана, помещая каждую порцию в хроматографическую колонку. Общий объем элюата должен составлять 25 куб. см.

После тщательного перемешивания измеряют концентрацию нефтепродуктов в холостой пробе по п. 9.3.

Навеску почвы (табл. 2), подготовленной по п. 8.1, помещают в коническую колбу вместимостью 100 куб. см и добавляют при помощи пипетки 10 куб. см гексана. Колбу устанавливают на перемешивающее устройство и интенсивно перемешивают в течение 15 мин. Полученный экстракт фильтруют через подготовленный фильтр "красная лента" <1> в мерную колбу вместимостью 25 куб. см, ополаскивают коническую колбу 5 куб. см гексана и промывают им почву на фильтре, объединяя фильтраты. Затем раствор доводят до метки гексаном, перемешивают и измеряют в нем концентрацию нефтепродуктов по п. 9.3.

--------------------------------

<1> Перед использованием фильтр промывают двумя порциями гексана по 5 куб. см и измеряют остаточную концентрацию нефтепродуктов во второй порции. Если эта концентрация близка к нулю (не более 0,1 мг/куб. дм), то фильтр пригоден для фильтрования пробы. В противном случае требуется дальнейшее промывание фильтра гексаном.

Массовую концентрацию нефтепродуктов в элюате пробы, подготовленном по п. 9.1 или 9.2, а также в холостой пробе (см. п. 9.1) находят в режиме "Измерение" анализатора жидкости "Флюорат-02". Одновременно фиксируют пропускание раствора "T", которое выводится на дисплей анализатора при измерении концентрации. Полученные значения записывают в рабочий журнал.

Если измеренное значение концентрации нефтепродуктов в экстракте оказывается выше 10 мг/куб. дм или же значение "T" меньше, чем 0,75 (75%), то экстракт разбавляют, для чего в сухую мерную колбу вместимостью 25 куб. см отбирают 2 - 5 куб. см экстракта и доводят до метки гексаном. Измеряют интенсивность флуоресценции полученного раствора в режиме "Измерение".

Концентрацию нефтепродуктов в пробе почвы X, мг/г, вычисляют по формуле:

За результат анализа принимают значение X, вычисленное согласно п. 10. Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде: X +/- ДЕЛЬТА, мг/г, P = 0,95, где ДЕЛЬТА - показатель точности методики:

Расхождение между результатами измерений, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости:

При выполнении этого условия приемлемы оба результата измерений, и в качестве окончательного может быть использовано их общее среднее значение. При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов измерений согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:

- оперативный контроль процедуры измерений на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры;

- контроль стабильности результатов измерений на основе контроля стабильности среднего квадратического отклонения повторяемости, среднего квадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности.

Образцами для контроля являются рабочие пробы почвы, загрязненной нефтепродуктами, анализируемые по методике. Масса пробы для контроля должна соответствовать удвоенной массе, необходимой для проведения анализа по методике.

Пробу почвы (грунта) делят на две равные части и к одной из них делают добавку нефтепродуктов в виде раствора в гексане таким образом, чтобы их содержание увеличилось по сравнению с исходным на 50 - 150%. Каждую навеску анализируют в точном соответствии с прописью методики и получают результат анализа исходной рабочей пробы X и рабочей пробы с добавкой - X'. Результаты анализа исходной рабочей пробы и рабочей пробы с добавкой получают по возможности в одинаковых условиях, т.е. их получает один аналитик с использованием одного набора мерной посуды, одной партии реактивов и т.д.

Если неравенство (12) не выполняется, то процедуру контроля повторяют. При повторном невыполнении этого условия выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

При выполнении измерений массовой концентрации нефтепродуктов необходимо особенно тщательно соблюдать чистоту химической посуды, руководствуясь следующими правилами.

А.1. Для мытья химической посуды разрешается использовать концентрированную серную кислоту. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать для мытья соду, щелочи, все виды синтетических моющих средств, хромовую смесь.

А.2. Посуда предварительно отмывается водопроводной водой, затем в нее наливают приблизительно на 1/2 объема кислоту (п. А.1) и тщательно обмывают ею всю внутреннюю поверхность, а затем выливают в специальный сосуд. Пипетки при помощи груши несколько раз заполняют кислотой выше метки. После промывания посуды водопроводной водой (не менее 5 раз) ее окончательно ополаскивают дистиллированной водой (2 - 3 раза), а затем высушивают при комнатной температуре и промывают не менее 2 - 3 раз гексаном. В гексане последней промывки измеряют остаточную концентрацию нефтепродуктов, предварительно проградуировав анализатор по п. 8.4. В том случае, если она близка к нулю (не более 0,05 мг/куб. дм), посуда пригодна к использованию. В противном случае требуется дальнейшая очистка посуды. Сушка посуды при 105 - 110 °C может привести к "присыханию" остаточных количеств НП к стенкам посуды и последующему завышению сигнала фонового раствора.

А.3. Для каждого раствора необходимо использовать свою пипетку. Раствор из колбы наливают в стаканчик и из него набирают в пипетку. ЗАПРЕЩАЕТСЯ погружать пипетку во весь объем раствора во избежание загрязнения.

А.4. Рекомендуется иметь отдельный набор посуды, который используется только для определения нефтепродуктов.

А.5. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ смазывать шлифы всеми видами смазок.

Б.2. Градуировка анализатора и измерение проб

Настройку режима "Фон" производят при помощи растворителя. Для этого помещают в кюветное отделение кювету с гексаном и нажимают клавишу "Ф". Для градуировки анализатора используют раствор НП с концентрацией 10 мг/куб. дм. Устанавливают значение параметра C = 10,00. В кюветное отделение помещают кювету с градуировочным раствором (концентрация НП равна 10 мг/куб. дм) и нажимают клавишу "Г". При этом на табло высвечивается значение градуировочного множителя "А".

Концентрацию нефтепродуктов в образцах для проверки приемлемости градуировочной характеристики и экстрактах проб измеряют, помещая кювету с соответствующим образцом в кюветное отделение анализатора и нажимая клавишу "И". Измеренное значение высвечивается на табло. Пропускание образца фиксируют, нажимая клавишу "Т".

При использовании анализаторов модификаций "Флюорат-02-1" и "Флюорат-02-3" контроль стабильности градуировочной характеристики не проводят, поскольку градуировка анализатора проводится заново после каждого включения анализатора в сеть.

В.1. Очистка хлороформа

Некоторые партии хлороформа не могут быть использованы для определения нефтепродуктов без предварительной очистки. Критерий необходимости такой очистки приведен в п. 8.6.

Для очистки хлороформ помещают в делительную воронку соответствующей вместимости и 2 - 3 раза промывают дистиллированной водой из расчета 50 - 60 куб. см на 1000 куб. см растворителя. Водные слои отбрасывают. Хлороформ переносят в бутыль из темного стекла и выдерживают 12 часов над слоем безводного хлорида кальция.

Высушенный хлороформ перегоняют, собирая фракцию, кипящую при 60 - 62 °C, стабилизируют перегнанным этанолом из расчета 5 куб. см на 1000 куб. см хлороформа. Перегнанный хлороформ устойчив не более 2 недель.

В.2. Очистка хлористого метилена

Хлористый метилен перегоняют с активированным углем (из расчета 10 г на 1 куб. дм растворителя), собирая среднюю фракцию с температурой кипения 39 - 40 °C.