Руководство по химическому анализу морских вод. РД 52.10.243-92

6. Подготовка средств измерений к работе

6.1. Методы приготовления градуировочных растворов

Основной стандартный раствор дибутилдитиофосфата натрия готовят, растворяя навеску около 0,5 г (с учетом найденного содержания основного вещества) в дистиллированной воде и доводя объем раствора до 100 мл дистиллированной водой. Концентрация дибутилдитиофосфата натрия в основном стандартном растворе 5 г/л. Раствор устойчив.

Расчет необходимой навески m (г) проводят по формуле:

                                  0,5 х 100
                              m = ---------,                            (2)
                                      С

где С - найденное содержание основного вещества, %.

Например, если содержание основного вещества в очищенном препарате - 95%, то навеска составляет 0,5263 г.

Для приготовления рабочего стандартного раствора дибутилдитиофосфата натрия 0,25 мл основного раствора помещают в мерную колбу на 500 мл и доводят объем до метки дистиллированной водой. Концентрация дибутилдитиофосфата натрия в рабочем стандартном растворе 2,5 мг/л. Раствор готовят в день построения градуировочного графика.

Для приготовления градуировочных растворов в ряд мерных колб объемом 250 мл вносят 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мл рабочего стандартного раствора дитиофосфата и доводят объемы растворов до метки дистиллированной водой. Полученные концентрации составляют соответственно 1; 5; 10; 15; 20; 30 мкг/л. Обработку каждого градуировочного раствора производят так же, как обработку пробы при проведении анализа. Каждый градуировочный раствор готовят параллельно не менее трех раз.

6.2. Установление градуировочных характеристик метода

Градуировочный график строят по средним измеренным значениям атомной абсорбции в координатах "атомная абсорбция - концентрация дитиофосфатов в пробе", при этом из каждого значения атомной абсорбции градуировочного раствора вычитают значение для холостой пробы.

6.3. Подготовка к работе атомно-абсорбционного спектрофотометра

Рабочие параметры и температурно-временной режим атомизации проб устанавливают в соответствии с инструкцией прибора.

7. Проведение измерений

После разделения слоев отбирают из верхнего водного слоя 20 мкл с помощью пипетки Эппендорфа и вводят в камеру атомизации атомно-абсорбционного спектрофотометра. Интенсивность абсорбции меди измеряют при 324,7 нм, используя следующий температурно-временной режим работы:

сушка при 80 °С - 30 с;

обжиг при 900 °С - 20 с;

атомизация при 2500 °С - 10 с.

8. Обработка результатов измерений

8.1. Математическая обработка

По найденному значению атомной абсорбции с помощью градуировочного графика находят концентрацию дитиофосфатов в пробе (мкг/л), при этом из каждого значения атомной абсорбции необходимо вычесть величину холостого определения.

8.2. Числовые значения показателей погрешности методики

На основании метрологической аттестации, проведенной ВНИИАСМ-НПО "Исари" Госстандарта СССР с 01.09 по 20.12.89 (табл. 49), настоящая методика определения дитиофосфатов допущена к применению в организациях Росгидромета.

Таблица 49

РЕЗУЛЬТАТЫ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ

--------------------+----------------+------------+------------------------
¦Диапазон концентра-¦Показатель вос- ¦ Показатель ¦Показатель погрешности ¦
¦ции дитиофосфатов в¦производимости  ¦правильности¦МВИ, суммарная погреш- ¦
¦морской воде, мкг/л¦(эпсилон), %    ¦ (ТЭТА), %  ¦ность (ДЕЛЬТА), %      ¦
+-------------------+----------------+------------+-----------------------+
¦1,0 - 10,0         ¦12,0            ¦31,1        ¦34,4                   ¦
¦10,1 - 30,0        ¦3,4             ¦8,2         ¦9,1                    ¦
--------------------+----------------+------------+------------------------

9. Требования к квалификации аналитика

К выполнению анализа допускаются лица с высшим или средним специальным образованием, имеющие опыт работы с химическими препаратами и на атомно-абсорбционном спектрофотометре, допущенные к работе с газовыми баллонами.

10. Нормы затрат рабочего времени на анализ

Для анализа 10 проб требуется 12,3 чел.-ч, в том числе:

на взятие проб из батометра - 0,3 чел.-ч;

на приготовление растворов реактивов - 1 чел.-ч;

на подготовку посуды - 3 чел.-ч;

на подготовку атомно-абсорбционного спектрофотометра к работе - 1,5 чел.-ч;

на проведение экстракции - 4 чел.-ч;

на выполнение измерений - 2,5 чел.-ч.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984. 448 с.

2. Определение дитиофосфатов в морской воде. Методические указания. РД 52.10.240-90. М.: Госкомгидромет, 1990. 15 с.

3. M. Jones, J. Woodcock. Determination of diethyldithiophosphate in flotation liquors by solvent extraction and ultraviolet spectrometry. Anal. Chem., 1986, v. 58, N 8, p. 1845 - 1848.

СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ НЕФТЯНЫХ РАЗЛИВОВ В МОРЕ

Нефтепродукты (НП), попадающие в моря и океаны с эксплуатационными сбросами судов (балластные, льяльные воды, потери при грузовых операциях и т.п.), составляют существенную часть суммарной массы нефтяного загрязнения - около 40%. Борьба с виновниками эксплуатационных сбросов объективно возможна только с помощью законоположений о санкциях за загрязнение моря. Общепризнанной правовой основой санкций служат специально разработанные и постоянно усовершенствуемые системы идентификации нефтяных разливов (СИ), включающие в себя ряд химико-аналитических методик. Ниже описывается СИ, состоящая из минимального числа (трех) методик и процедуры искусственного выветривания (старения) образцов. Система предусматривает физико-химическое исследование загрязняющих море НП наряду с анализом НП, взятых от возможных источников этого загрязнения (судов), с целью идентификации этих продуктов. Вероятность установления соответствия составляет около 0,9.

Другие известные СИ [1 - 3] перегружены методиками, среди которых имеются как очень сложные и поэтому малодоступные, так и простейшие, но малоинформативные; существенным недостатком этих СИ является неучет или же лишь теоретический учет эффектов выветривания НП.

Система предназначена для использования в исследовательских лабораториях Минэкологии, привлекаемых к работе по выявлению виновников нефтяного загрязнения морских акваторий в случаях эксплуатационных разливов, а также по установлению источников разливов НП в аварийных ситуациях. Кроме того, СИ может быть применена для физико-химической идентификации сликов (пятен) НП на морских акваториях при наблюдениях за эволюциями аварийных и искусственных разливов, обусловленными дрейфом, рассеиванием, диспергированием, агрегацией и другими факторами.

1. Сущность метода анализа

В СИ включены три методики исследования НП, основанные на методах спектрофлуорометрии (СФ), жидкостной хроматографии высокого давления (ЖХВД) и капиллярной газовой хроматографии (КГХ), при этом первые две методики служат для скрининга (предварительного анализа типа НП), а третья - для идентификации.

Светлые (не содержащие смол и пигментов) образцы НП анализируют всеми тремя методами непосредственно, тогда как окрашенные образцы - методами СФ и КГХ, а для анализа методом ЖХВД берут образцы НП, осветленные способом адсорбционной хроматографии на оксиде алюминия и силикагеле.

Реперные НП от возможных источников загрязнения, подвижных и стационарных, подвергают искусственному старению (выветриванию) для увеличения корректности сравнительных анализов, воздействуя водой, ультрафиолетовым облучением (УФ), искусственным ветром. Из всех образцов НП перед их исследованием удаляют низкокипящие компоненты отгонкой с н-гептаном.

Идентификация сводится к сравнению характеристик НП из разлива (слика, пятна) и реперных НП по соответствующим флуороспектрограммам и хроматограммам с помощью визуальных и математических критериев.

Минимальная необходимая для анализа масса вещества по описываемой СИ составляет 1 г.

2. Средства измерений, оборудование, материалы и реактивы

Для выполнения анализов применяются:

спектрофлуорометр с разверткой длин волн возбуждения и эмиссии в интервале 250 - 550 нм любой марки;

    хроматограф  жидкостной  высокого  давления  любой  марки с колонкой из
нержавеющей  стали  длиной  60  -  200  мм с внутренним диаметром 2 - 6 мм,
наполненной  силасорбом  600  (прямая  фаза) или силасорбом C   (обращенная
                                                             18
фаза) зернением 5 - 7,5 мкм;

хроматограф газовый с программатором температуры и пламенно-ионизационным детектором, предназначенный для работы с капиллярной колонкой, скомплектованный с капиллярной колонкой из плавленого кварца длиной 25 - 50 м с внутренним диаметром 0,25 - 0,4 мм с адгезионно или химически связанной пленкой НЖФ (группы полисилоксана);

электроплитка с закрытой спиралью мощностью 250 Вт и более по ТУ 92-208;

баллоны газовые для азота, водорода, воздуха по ГОСТ 949;

редукторы кислородный и водородный по ГОСТ 6268;

вентилятор электрический любой марки, например типа ВО-45, по ГОСТ 7402;

облучатель ртутно-кварцевый ОРК-21 по ТУ 64-1-1618;

устройство для отбора НП с поверхности моря - пластина лиофильного материала на держателе, соединенном с линем;

микрошприц вместимостью 10 мкл любой марки, например МШ-10;

пинцет по ТУ 2-31-32;

пипетка стеклянная длиной 320 мм, диаметром 6 мм с резервуаром диаметром 25 мм с боковым отводом (рис. 27);

аппарат для перегонки на шлифах, включающий в себя колбу типа "0" (куб) вместимостью 25 мл; насадку с одной горловиной типа Н1 14/23; холодильник типа ХПТ-1 14/23; пробирку с конусом (приемник) типа П4 вместимостью 25 мл - все детали по ГОСТ 25336;

воронка лабораторная типа "В" диаметром 36 мм по ГОСТ 25336;

пробирки мерные типа ПГКШ вместимостью 5 или 10 мл по ГОСТ 10515;

склянки с притертыми пробками по ТУ 6-19-6 или колбы типа Кн-1 по ГОСТ 25336;

трубка U-образная ТХ 45° - 14/23 по ГОСТ 25336 с активным углем;

склянка СПЖ по ГОСТ 25336 (склянка Тищенко);

склянка СПТ по ГОСТ 25336 ("сухая" склянка Тищенко);

стакан стеклянный вместимостью 250 или 500 мл по ГОСТ 8682;

чашка фарфоровая выпарительная вместимостью 150 мл по ГОСТ 9147;

вата стеклянная;

эксикатор диаметром 230 мм или более, например типа II, по ГОСТ 25336;

азот газообразный, ос.ч., по ГОСТ 9293 или гелий газообразный технический по МРТУ 51-940;

алюминия оксид, ч., для хроматографии по ТУ 6-09-3916;

силикагель марки АСК по ГОСТ 3956;

уголь активный, БАУ по ГОСТ 6217;

пентан, ч., по ТУ 6-09-3661;

эфир этиловый (серный) для наркоза по Госфармакопее Х, ст. 35;

н-гексан, ч., по ТУ 6-09-3375;

н-гептан, ч., по ГОСТ 5395;

натрий сернокислый безводный по ГОСТ 4166;

натрий хлористый, х.ч., по ГОСТ 4233;

стандартные вещества:

н-гексадекан, ч., по ТУ 6-09-3660;

октадекан, ч., по ТУ 6-09-3005;

трикозан, ч., по ТУ 6-09-1842;

эйкозан, ч., по ТУ 6-09-1842.

3. Отбор проб

Пробы НП из разлива на поверхности моря в зависимости от толщины слоя d отбирают: экранным устройством (сетка из нержавеющей стали с ячейками до 1 кв. мм на раме), например 25 х 25 см - при d <= 1 мм; устройством (см. п. 2) с пластинами из поглощающих или адгезирующих НП материалов: поролона, тефлона и т.п. - при d = 50...1 мм; способом черпания - при d = 0,5 см и более. Все средства отбора должны быть соответствующим образом подготовлены: промыты гексаном и высушены. Хранить их после этой процедуры следует в чистых полиэтиленовых мешках, предварительно завернутыми в бумагу. Трос (линь), к которому прикрепляют устройства, не должен быть загрязнен каким-либо посторонним НП. При использовании сетчатого пробоотборника смывают с него НП окунанием в гептан, налитый в металлическую ванночку или кювету достаточных размеров. НП с пластиночных устройств можно переносить в такую же ванночку без применения растворителя (образец соскабливают шпателем) либо с помощью гептана. В случае простого черпания НП с поверхности моря использовать ванночку необязательно.

Реперные НП от возможных источников отбирают каким-либо из доступных методов, например из числа описанных выше, как правило, без употребления растворителя.

В среднем масса НП для анализов должна составлять 1 - 5 г.

Подлежащие идентификации образцы НП или их гептановые растворы помещают в склянки (колбы) с притертыми пробками, удаляют воду пипеткой Пастера (трубка с оттянутым концом). Хотя в закупоренном виде под слоем инертного газа образцы могут сохраняться в холодильнике около полумесяца в неизменном виде, их исследование рекомендуется проводить как можно быстрее по окончании отбора.

4. Подготовка к анализам

4.1. Методы приготовления реактивов для проведения анализов

4.1.1. Оксид алюминия II степени активности готовят дезактивацией добавкой 3% дистиллированной воды к прокаленному при 350 - 400 °С в течение 6 ч реактиву.

4.1.2. Силикагель измельчают до зернистости 40 - 100 мкм и нагревают в сушильном шкафу 6 ч при 250 °С.

4.1.3. Активный уголь высушивают 2 ч при 100 - 110 °С.

4.2. Метод термообработки образцов

Гептановые растворы НП (образцы, отобранные без применения растворителей, растворяют в гептане; концентрация раствора должна быть около 10 мг/мл) высушивают безводным сернокислым натрием, переносят в перегонный аппарат. В горловину насадки вставляют трубку с оттянутым в капилляр концом, касающимся дна колбы, подсоединяют трубку через редуктор к баллону с азотом, гелием, аргоном или углекислым газом. Вместо баллона допускается пользоваться резиновой камерой по ТУ 38-10-6179, наполненной одним из указанных газов. Между редуктором (или камерой) и трубкой устанавливают кран, U-образную трубку с активным углем и склянку Тищенко с нелетучей жидкостью, например с глицерином. Под куб подставляют баню с глицерином или силиконовой жидкостью; температуру в бане, нагреваемой электроплиткой, рекомендуется поддерживать посредством электрореле и контактного термометра. Отгонку гептана ведут в токе газа со скоростью около 5 мл/мин. при температуре бани 120 °С. Кубовый остаток упаривают в фарфоровой чашке на водяной бане при 80 - 90 °С в течение 10 мин. В итоге этой процедуры получают термообработанный НП.

4.3. Метод осветления образцов

Сильноокрашенные образцы (нефти, мазуты, гудроны и т.п.) для ЖХВД анализа осветляют сорбцией на оксиде алюминия и силикагеле. Процедуру, цель которой заключается в предохранении колонки хроматографа от загрязнения, производят следующим образом. В стеклянную пипетку (см. рис. 27) насыпают оксид алюминия слоем 10 см (около 2 г), затем - силикагель слоем 2 см (около 0,3 г). Боковой отвод пипетки присоединяют через кран к источнику сжатого воздуха, в качестве которого можно использовать микрокомпрессор или наполненную воздухом резиновую камеру; между источником и пипеткой целесообразно сделать ответвление с краном для регулировки давления воздуха в пипетке.

В пипетку наливают смесь пентан - эфир 9:2, закрывают отверстие пробкой, открывают кран и дают растворителю впитаться в сорбент, а избытку стечь. Затем, закрыв кран, вносят в пипетку около 10 мг НП - как такового либо в виде раствора в небольшом количестве гексана. Создают в пипетке давление и дают пробе впитаться в сорбент, после чего хроматографируют сорбат той же смесью пентана и эфира, отбирая 6 - 8 мл элюата. Упариванием последнего получают "сухой остаток" пробы. Процедуру проводят 2 - 3 раза, получая таким образом три пробы каждого образца НП.

4.4. Метод выветривания образцов

Реперные НП от возможных источников перед термообработкой дополнительно подвергают искусственному выветриванию. Процедура заключается в следующем. 1 - 3 г НП помещают на поверхность природной либо искусственной морской воды (30 г поваренной соли на 1 л дистиллированной воды), налитой доверху в эксикатор, включают направленные на образец источник УФ-излучения (ОРК-21), вентилятор и проводят выветривание в течение 4 ч. По окончании процедуры НП переносят с помощью чистого поролонового тампона, зажатого в пинцете, в склянку (колбу), растворяют в гептане и высушивают безводным сульфатом натрия.

5. Проведение анализа

Спектрофлуорометрическому скринингу подвергают непосредственно любые образцы, подготовленные согласно п. 4.2; скринингу методом ЖХВД - только бесцветные или слабоокрашенные НП (например, топлива) либо осветленные образцы; идентификации по методу КГХ - образцы любого типа.

Сравниваемые образцы НП (из разлива и реперный) анализируют в первую очередь методом СФ. В случае выявленного несоответствия образцов (критерии см. п. 8.1) данный реперный образец исключают из рассмотрения и берут другой возможный реперный НП. В случае соответствия сравниваемых НП или при получении неопределенного результата их подвергают скринингу методом ЖХВД, при этом окрашенные НП предварительно осветляют. Результаты скрининга ЖХВД должны подтверждать данные СФ-скрининга. Однако в силу практической недостижимости адекватного выветривания образцов эти результаты могут и расходиться. Критерии соотносимости (соответствия или несоответствия) образцов НП по данным ЖХВД приведены в п. 8.2. Приоритетным следует считать скрининг методом СФ, так как его результаты менее подвержены влиянию степени выветренности анализируемых образцов. Анализ методом КГХ является обязательным этапом идентификации; это означает, что он производится во всех случаях, когда СФ-скринингом установлено соответствие сравниваемых образцов. Критерии соотнесения НП методом КГХ приведены в п. 8.3.

6. Подготовка средств измерений к работе

Подключение к сети, проверку работоспособности, профилактику приборов следует проводить в соответствии с инструкциями по их эксплуатации.

6.1. Спектрофлуорометр

    После  того  как прибор выйдет на режим, устанавливают рабочие условия:
лямбда     = 254 и 310 нм; развертка лямбда     = 250...550 нм со скоростью
      возб                                 эмис
25  нм/мин.; чувствительность средняя; постоянная времени 1 с; ширина щелей
монохроматоров 5 нм; скорость диаграммной ленты 1 - 2 см/мин. Для измерений
служат  прямоугольные  кварцевые  кюветы  1  х  1  х  4,5  см. Концентрация
аналитических растворов (АР) около 20 мкг/мл.
    Для поверки прибора, которая должна производиться не реже одного раза в
год,  а  при  необходимости чаще, рекомендуется использовать 3,4-бензпирен.
Снимаются спектры возбуждения при лямбда     = 405 нм и спектры эмиссии при
                                        эмис
лямбда     =  295  нм  раствора  этого  ПАУ  в  циклогексане  или  бензоле,
      возб
концентрация  100 нг/мл. Получаемые  спектрофлуорограммы должны  в основном
соответствовать  прилагаемым к прибору спектрам по высоте и положению пиков
при идентичных рабочих условиях.

6.2. Жидкостной хроматограф

    По  выходе  прибора  на  режим  устанавливают  рабочие  условия: расход
элюента  (гексана  в  случае силасорба 600 и этанол - аммиак - вода 8:1:1 в
случае  обращенной  фазы)  0,1  -  0,5  мл/мин.;  чувствительность средняя;
лямбда       - 210 и 254 нм; объем проб - 0,8...5 мкл; скорость самописца -
      детек
1 см/мин. Концентрация АР - около 10 мг/мл.

Работоспособность жидкостного хроматографа проверяют один раз в год или чаще (например, при смене колонки) по контрольным растворам аренов, например, о-, м- и п-нитроанилинов по прилагаемой к прибору инструкции. Параметры контрольных хроматограмм (коэффициент разделения, число теоретических тарелок, высота эквивалентной теоретической тарелки) должны соответствовать паспортным данным прибора в пределах +/- 20%. В противном случае прибор подлежит техническому освидетельствованию.

6.3. Газовый хроматограф

Капиллярную колонку с жидкой фазой подсоединяют к испарителю и детектору хроматографа в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора. Об окончании кондиционирования судят по отсутствию или неизменности уровня шумов и дрейфа нулевой линии самописца при рабочей температуре и выбранной чувствительности.

Условия хроматографирования: скорость газа-носителя (гелия, азота) на выходе из колонки - 20...30 см/с; скорость подачи водорода - 30, воздуха - 300 мл/мин.; температура испарителя - 280...300 °С, детектора - 350 °С, начальная температура термостата - 40...80 °С; температурная программа: изотерма 1,5 - 3 мин. при начальной температуре, далее - линейное программирование с шагом 4 - 6 °С до конечной температуры 270 - 300 °С, после чего - изотермический режим до полного выхода компонентов (около 30 мин.); чувствительность средняя; объем пробы, вводимой шприцем, - 0,5...1,5 мкл; делитель потока 1:50; скорость ленты самописца - 1 см/мин.

    Один  раз  в  год  или при необходимости чаще хроматограф поверяется по
контрольным  растворам  н-алканов,  например  C    -  C  .  Если  при  этом
                                               16      23
коэффициенты разделения, число теоретических тарелок и высота эквивалентной
теоретической  тарелки  воспроизводятся  в  пределах  +/-  20%,  то  прибор
пригоден к работе.

7. Выполнение измерений

7.1. Спектрофлуорометрия

    Чистую   и   сухую   кювету   наполняют   АР  термообработанного  НП  с
концентрацией около 20 мкг/мл и, убедившись в чистоте внешних поверхностей,
устанавливают     в     кюветодержатель     подготовленного     к    работе
спектрофлуорометра. При лямбда     = 254 нм сканируют лямбда     вручную по
                              возб                          эмис
всему  интервалу  250  -  500  нм,  следя за отклонением пера самописца при
выключенной диаграммной ленте. Найдя лямбда    флуоресценции, устанавливают
                                           max
это   значение   приблизительно   на  уровне  80%  ширины  ленты,  варьируя
чувствительность.  Закрывают  шторку,  жидкость  в  кювете  заменяют  новой
порцией  того  же  АР,  монохроматор  эмиссии  устанавливают  на  начальное
значение  250  нм.  Повторно  сканируют лямбда     в автоматическом режиме,
                                              эмис
предварительно  включив  диаграммную  ленту.  Записывают  спектр  (типичная
спектрофлуорограмма   нефти  приведена  на  рис.  28а).  Флуорометрирование

образцов  производят по 3 раза, причем каждый раз с новой порцией АР. Затем
устанавливают  лямбда      =  310  нм и повторяют всю вышеописанную работу,
                     возб
получают  спектрофлуорограмму  (рис.  28б,  прибор  FP-550  фирмы "Джаско",
Япония; чувствительность - X1/10, постоянная времени - 1 с).

7.2. Жидкостная хроматография высокого давления

Аналитические растворы готовят растворением "сухих остатков", осветленных НП, получаемых согласно п. 4.3, в 0,5 - 1,0 мл гексана.

    Заполняют  насос  вышедшего на режим жидкостного хроматографа элюентом,
устанавливают  скорость подачи 0,1 - 0,5 мл/мин. С помощью устройства ввода
проб  вводят  в  колонку заданный объем АР в интервале 0,8 - 5,0 мкл, затем
включают  насос, ленту самописца, отметчик объема элюата. Поступая согласно
инструкции  к  прибору, начинают хроматографирование образца, которое ведут
до выхода всех компонентов его состава. Хроматографирование каждого "сухого
остатка"  проводят  2  -  3 раза. Типичная хроматограмма дизельного топлива
представлена  на  рис.  29  (прибор  "Милихром-1",  колонка  64  х  2  мм с
силасорбом  600  зернением 5 мкм; чувствительность 0,60; постоянная времени
0,15 с; расход элюента гексана 0,1 мл/мин.; лямбда      - 210 нм).
                                                  детек

7.3. Капиллярная газовая хроматография

    Вводят   в   испаритель   готового   к   работе   хроматографа   1  мкл
градуировочного  раствора н-алканов C   - C  , приготовленного растворением
                                     16    23
5  -  15 мг алканов в 5 мл гексана и разбавлением раствора приблизительно в
100  раз.  Одновременно  с  вводом  пробы  запускают  программу анализа, по
окончании  которого  получают  хроматограмму.  Значения времени удерживания
н-алканов  должны  прямо  пропорционально  зависеть  от  числа  атомов  C в
углеводородах. Эту градуировочную хроматограмму в дальнейшем используют для
соотнесения  пиков  на  хроматограммах  исследуемых  НП  из  разлива  и  от
источника.

Анализируют либо термообработанные образцы НП, либо "сухие остатки" осветленных НП в виде растворов, например в гексане, хлороформе, концентрацией 0,1 - 5 мг/мл. Вводят в хроматограф около 1 мкл АР и одновременно запускают программу. По окончании программы получают хроматограммы вида, изображенного на рис. 30 (прибор "Vista 6000" фирмы Вариан, США). Хроматографирование каждого образца производят 2 - 3 раза, а одного из них с наиболее полным набором н-алканов (контрольный образец) - 5 - 8 раз для установления показателя воспроизводимости дельта результатов хроматографического анализа.

8. Обработка результатов

8.1. Вычисление результатов измерений

8.1.1. Спектрофлуорограммы НП (см. рис. 28) характеризуют: 1) контуром (общей формой); 2) лямбда максимумов эмиссии; 3) числом максимумов и плеч; 4) отношением р высот при максимумах (средним арифметическим по трем спектрам). Если совпадают первые три параметра сравниваемых спектрограмм и соизмеримы р - в пределах +/- 10%, то НП в первом приближении считают соответствующими друг другу. При несовпадении всех четырех параметров НП считают несоответствующими. В промежуточных случаях результаты полагают неопределенными.

8.1.2. Жидкостные хроматограммы (см. рис. 29) характеризуют:

1) контуром; 2) числом пиков ("веществ"); 3) временами выхода (объемами удерживания) "веществ"; 4) отношением высот пиков. При совпадении двух первых характеристик и соизмеримости в пределах +/- 10 - 15% средних арифметических значений 3-го и 4-го параметров считают, что сравниваемые НП соответствуют друг другу по типу. При несовпадении параметров НП полагают несоответствующими.

8.1.3. На типичных капиллярных газовых хроматограммах (см. рис. 30) видны сигналы (линии) н- и изоалканов ("забор") на выпуклом фоне совокупности неподеленных компонентов ("горбе"). В большинстве случаев контуры "забора" и "горба" специфичны, поэтому при сильном различии контуров можно констатировать несоответствие характеризуемых ими образцов. В отсутствии явно выраженного несходства внешнего вида хроматограммы подвергают детальному исследованию. Последнее заключается в следующем.

    На  двух-трех  хроматограммах  одного  и  того же АР находят идентичные
сигналы  и определяют их интенсивности (высоты пиков) h с точностью 0,5 мм,
отсчитывая    от    истинной    нулевой    линии   (рис.   30).   Вычисляют
среднеарифметические значения h. Аналогично определяют средние высоты пиков
Н   реперного  НП.  Затем  находят  отношения  высот  идентичных  пиков  (с
одинаковым  временем  удерживания)  h  / Н , h  / Н , h  / Н ...  и т.д. НП
                                     1    1   2    2   3    3
считают соответствующими друг другу, если не менее 75% отношений соизмеримы
с  точностью  +/- 10%. Отсутствие единичных пиков или, напротив, их наличие
сверх   пиков   хроматограммы   репера   необязательно   свидетельствует  о
несоответствии сравниваемых НП.
    Хотя  при  сравнительном  исследовании  нет  необходимости знать, каким
конкретным  соединениям  (углеводородам)  принадлежат  те  или иные пики, и
идентификацию НП можно с успехом проводить "вслепую", т.е. так, как описано
выше,  иногда рационально оперировать "именными отношениями" (например, при
представлении  результатов интеркалибраций). Расшифровку пиков осуществляют
на  основе  хроматограмм  градуировочных  смесей  стандартных  соединений -
н-алканов  C    -  C  . Хроматографирование этих смесей производят строго в
            16      23
условиях,  принятых  в  работе  по  идентификации  разливов  (см.  п. 7.3).
Соотнесения  в  хроматограммах  пиков  других  алканов, не представленных в
искусственной  смеси, устанавливают, используя закон неизменности разностей
времен    удерживания   любой   пары   н-алканов   C H       при   линейном
                                                    х 2х+2
программировании температуры.
    Зная,  каким  алканам соответствуют пики на хроматограммах сравниваемых
НП,  и определив высоты этих пиков, вычисляют отношения р: C   / C  , C   /
                                                            16    17   17
C  ,  C   / C  ,  C   / C   и т.д., а  также  C   / пристан  и C   / фитан.
 18    18    19    19    20                    17               18
Кроме  приведенных,  можно  использовать  и  другие  р:  например изо-C   /
                                                                       18
пристан, фитан / пристан и т.д <*>.
    --------------------------------
    <*>  Соединения изо-C  H  , пристан (изо-C  H  ) и фитан (изо-C  H  ) -
                         18 38                19 40                20 42
реликтовые  углеводороды  нефти  изопреноидного  строения, которые подлежат
обязательному  рассмотрению  при  идентификации НП, выходят после н-алканов
C  , C   и C   соответственно.
 16   17    18

Далее вычисляют относительное расхождение Р:

                            2 SUM |р  - р |
                                    Н    h
                        Р = - ------------- х 100,                      (1)
                            y SUM (р  + р )
                                    Н    h

    где:
    р  - отношение для НП из разлива;
     h
    р  - отношение для реперного НП (от возможного источника);
     Н
    у - число отношений.

Если Р <= 15, то образцы соответствуют; если Р > 15, то не соответствуют. Это условие выполняется в том случае, когда относительная погрешность расчета р (показатель воспроизводимости дельта) для контрольного образца с вероятностью 0,95 не превышает 10%.

8.2. Представление результатов идентификации

Вывод о соотнесении сравниваемых образцов НП из разлива и от возможного источника делается на основе комплексного сопоставления результатов анализов (скрининга и идентификации) в соответствии с табл. 50.

Таблица 50

ВАРИАНТЫ СООТНЕСЕНИЯ ОБРАЗЦОВ НП

-----------------+--------------------+----------------+----------
¦Тип сравниваемой¦Результаты скрининга¦   Результат    ¦  Вывод  ¦
¦    пары НП     +--------+-----------+ идентификации  ¦         ¦
¦                ¦   СФ   ¦   ЖХВД    ¦                ¦         ¦
+----------------+--------+-----------+----------------+---------+
¦I               ¦+       ¦+ или +/-  ¦+               ¦+        ¦
¦II              ¦+       ¦- или +/-  ¦+               ¦+        ¦
¦III             ¦+       ¦-          ¦-               ¦-        ¦
¦IV              ¦-       ¦0          ¦0               ¦-        ¦
-----------------+--------+-----------+----------------+----------

Примечание. "+" - образцы пары НП соответствуют; "-" - образцы пары НП не соответствуют; "+/-" - результат неопределенный; "0" - исследование не проводят.

При проведении работы по идентификации НП согласно настоящей СИ могут быть случаи, когда вполне определенный вывод сделать невозможно. В таких случаях рекомендуется применять иные методы скрининга (например, по содержанию никеля и ванадия) и идентификации (например, хроматомасс-спектрометрию), описанные в других СИ.

9. Требования к квалификации аналитика

Работу по идентификации могут выполнять опытные инженер-химик и техник-химик при консультативной помощи научных сотрудников - специалистов по спектрометрии и хроматографии.

10. Нормы затрат рабочего времени на анализ

На проведение исследования 10 образцов НП требуется 75 чел.-ч, в том числе:

на взятие проб - 0,5 чел.-ч;

на подготовку посуды - 3 чел.-ч;

на сборку установок - 2 чел.-ч;

на термообработку - 20 чел.-ч;

на работу, связанную с выветриванием образцов, - 1 чел.-ч;

на осветление образцов - 12 чел.-ч;

на подготовку средств измерений к работе - 4,5 чел.-ч;

на выполнение измерений:

скрининг методом СФ - 4 чел.-ч;

скрининг методом ЖХВД - 4 чел.-ч;

КГХ идентификация - 15 чел.-ч;

на обработку результатов:

метод СФ - 1,5 чел.-ч;

метод ЖХВД - 2,5 чел.-ч;

метод КГХ - 5 чел.-ч.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руководство по идентификации нефтей. М.: изд-во Минводхоза СССР, 1986. 56 с.

2. Identification of Oil pollution. Method of DHI, MERC. 211. Inf. 8. 1985. 19 pp.

3. Nordtest method. Oil spills at sea: Identification. NT Chem. 001. H., Finland, 1983, 34 pp.

Приложение 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОЛОНКИ И ДЕТЕКТОРА ПРИ АНАЛИЗЕ ФЕНОЛОВ, ХЛОРИРОВАННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ И ГЕРБИЦИДОВ

Расчет параметров колонки и детектора дан на примере анализа фенолов.

1. Для определения газохроматографических параметров колонок и детекторов несколько раз вводят в испаритель хроматографа по 1 мкл стандартных растворов ацетилпроизводных хлор- и нитрофенолов и алкилфенолов и рассчитывают:

число N теоретических тарелок колонок;

высоту Н, эквивалентную теоретической тарелке;

порог чувствительности и линейный диапазон детекторов.

Параметры N и Н характеризуют эффективность колонок (N >= 1000, Н <= 1 мм).

2. Число теоретических тарелок N рассчитывается по формуле:

                                       l
                                        R 2
                               N = 16 (--) ,
                                       W
                                        b

    где:
    l   - расстояние на хроматограмме от стартовой отметки до вершины пика,
     R
мм;
    W  - ширина пика в основании, мм.
     b

Число теоретических тарелок колонки (см. п. п. 6.5, 6.7), используемой для анализа хлор- и нитрофенолов:

                                   61  2
                           N = 16 (---)  = 1710,
                                   5,9

а для колонки (см. п. п. 6.6, 6.8), используемой для анализа алкилфенолов:

                                   52 2
                           N = 16 (--)  = 1730.
                                   5

3. Высота, эквивалентная теоретической тарелке, определяется по формуле:

                                      L
                                  Н = -,
                                      N

где L - длина колонки, мм;

т.е. в случае анализа хлор- и нитрофенолов Н = 1800 / 1710 = 1,05 мм, а в случае алкилфенолов Н = 1800 / 1730 = 1,04 мм.

4. Чувствительность детектора определяется по формуле:

                                      S С
                                А  = -----,
                                 j   l v q

где:

S - площадь пика, кв. см;

С - шкала электрометра, на которой велась регистрация сигналов детектора, А;

l - длина шкалы самописца, см (как правило, l = 25 см);

v - скорость движения диаграммной ленты, см/с;

q - количество вещества, вводимого в испаритель хроматографа, мг.

                                                                 -12
    Пример  1.  Для пентахлорфенола: S = 9,48 кв. см; С = 50 х 10    А; v =
         -3                              -5

6,67 х 10   см/с; l = 25 см; q = 4,8 х 10   мг. Отсюда:

                                  -12
                    9,48 х 50 х 10                     -3  А х с
         А  = ----------------------------- = 0,59 х 10   (-----).
          j                 -3           -6                 мг
              25 х 6,67 х 10   х 4,8 х 10

                                                                 -12
    Пример  2. Для 3,4-диметилфенола: S = 0,98 кв. см; С = 8 х 10    А; v =
      -3                               -6
5 х 10   см/с; l = 25 см; q = 43,2 х 10   мг. Отсюда:

                                 -12
                    0,98 х 8 х 10                    -6  А х с
          А  = --------------------------- = 1,4 х 10   (-----).
           j              -3            -6                мг
               25 х 5 х 10   х 43,2 х 10

    5. Порог чувствительности С    определяют по формуле:
                               min

                            С    = 2 сигма / А,
                             min

    где сигма - допустимое отклонение, составляющее 5% самой чувствительной
                                            -13
рабочей шкалы электрометра и равное 2,5 х 10    А.

При работе с детектором ДЭЗ (пентахлорфенол):

                                  -13
                      2 х 2,5 х 10               -10
               С    = --------------- = 8,47 х 10    (мг/с),
                min              -3
                        0,59 х 10

а с детектором ПИД (3,4-диметилфенол):

                               -14
                         2 х 10                -8
                  С    = ---------- = 1,42 х 10   (мг/с).
                   min           -6
                         1,4 х 10

Приложение 2

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ХЛОРИРОВАННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ГАЗОВОМ ХРОМАТОГРАФЕ С КАПИЛЛЯРНОЙ КОЛОНКОЙ

Капиллярные колонки обладают значительно большей эффективностью по сравнению с набивными колонками при прочих равных условиях и, следовательно, на них можно добиваться повышения качества разделения. В частном случае измерения содержания хлорированных углеводородов в морской воде отмеченное преимущество капиллярных колонок позволяет исключить продолжительную стадию химической обработки - дегидрохлорирования (см. гл. "Хлорированные углеводороды", п. п. 4; 5; 6; 7) и упростить обработку результатов (см. п. 8).

Измерение можно проводить на хроматографе любой марки с детектором электронного захвата, снабженном капиллярной колонкой из стекла длиной 25 - 30 м и диаметром 0,2 - 0,3 мм. Особенно рекомендуются готовые колонки с сорбентами класса полиорганосилоксанов зарубежного или отечественного производства (например, колонки из плавленого кварца с химически связанными НЖФ); их применение избавляет от необходимости проводить исключительно трудоемкую и скрупулезную работу подготовки хроматографической колонки достаточной эффективности.

Идентификацию ХОП и ПХБ, а также обработку хроматограмм ввиду значительной мультиплетности последних (например, стандартная смесь ПХБ хлофен А-50 разделяется на капиллярной колонке с DB-1 приблизительно на 50 компонентов (рис. 31)) целесообразно проводить с помощью ЭВМ, систем автоматического анализа либо, по меньшей мере, простейшего интегратора.

Отбор проб воды, подготовку к анализу, подготовку посуды, экстракцию, концентрирование и очистку экстрактов, холостые определения, приготовление стандартных растворов хлорированных углеводородов и установление градуировочных характеристик метода, определение характеристик линейности диапазонов детектирования производят согласно гл. "Хлорированные углеводороды" с исключением любых связанных с дегидрохлорированием работ. Вследствие того, что применение настоящей методики позволяет вводить в детектор хроматографа существенно меньший объем аналитического раствора, чем в методике с применением набивной колонки, при экологических исследованиях приходится обрабатывать значительные массы морской воды (до 100 л и более). Извлекать анализируемые вещества из таких объемов воды экстракционным способом практически невозможно, поэтому рекомендуется использовать обработанные по специальным методикам сорбенты, такие как флоризил или ХАД-2.

Анализ хлорированных углеводородов на газовом хроматографе с капиллярной колонкой проводится по той же схеме, что и на приборе с набивной колонкой (за исключением дегидрохлорирования). При этом в случаях, когда необходимо количественно определять индивидуальные ПХБ, применяют предварительное фракционирование аналитических растворов методом адсорбционной колоночной хроматографии, для чего чаше всего используют активный силикагель (зернением 0,04 - 0,10 мм) и м-гексан и бензол в качестве подвижной фазы; в гексановую фракцию переходят в основном ПХБ, а в бензольную - ХОП группы дифенилэтана.

    Измерение  содержания  хлорированных  углеводородов  на  хроматографе с
капиллярной    колонкой   рекомендуется   проводить   с   программированием
температуры   в   следующем   оптимальном   режиме:  начальная  температура
термостата  колонки  120  °С  (изотерма  около  1  мин.),  далее  нагрев со
скоростью   5 (...°)/мин.  до  250  °С  (изотерма  около  10  мин.);  шкала
                     -12
электрометра   -   10   ;  расход  газа-носителя  (азота),  соответствующий
давлению 1,5 кг/кв. см.

Обработку результатов анализа вручную проводят согласно гл. "Хлорированные углеводороды", п. п. 8.1 - 8.2.

Затраты рабочего времени на анализ одной пробы морской воды по настоящей методике составляют около 20 чел.-ч.

Комментарии
Комментирование через социальные сервисы Facebook и Вконтакте: