Хромато-масс-спектрометрия — аналитический метод, основанный на сочетании возможностей хроматографа и масс-спектрометра, использующийся для количественного и качественного определения отдельных компонентов в сложных смесях. В этой статье будут рассмотрены основные вопросы, касающиеся сути хромато-масс-спектрометрии и ее особенностей:
Прибор, с помощью которого проводится исследование, получил название хромато-масс-спектрометра или ХМС. Проходя через хроматограф, проба разделяется на компоненты, а масс-спектрометр отвечает за их идентификацию и анализ. В зависимости от особенностей исследуемого состава и требований к точности результата, используется одна из двух методик: или высокоточная жидкостная хроматография, или газовая хроматография с масс-спектрометрическим детектированием ГХ-МС.
Исследуемый состав вводится в испаритель хроматографа и моментально переводится в газообразную форму, смешивается с инертным газом-носителем и под давлением подается в колонку. Проходя через хроматографическую колонку, проба разделяется на компоненты, которые подаются в МС и пропускаются через спектрометрическую составляющую устройства.
Для получения спектра, молекулы компонентов пробы ионизируются, специальный датчик считывает изменение ионного тока, на основании чего записывается хроматограмма. Программное обеспечение для обработки хроматограмм позволяет сверить полученные пики с зарегистрированными ранее, и тем самым, проводя их точное качественное и количественное определение. Одновременно с этим делается снимок масс-спектра, дающий представление о строении компонентов, в том числе и не идентифицированных ранее.
Хромато-масс-спектрометрия была разработана в 50-х годах прошлого века, а первый прибор собран и протестирован в 60-х годах.
Эффективность и результативность хромато-масс-спектрометрии задается чувствительностью ХМС, которые постоянно совершенствуются, что позволяет расширять применение системы ГХ-МС.
Высокую точность показывает селективное детектирование. Его суть сводится к записи показаний не по всему объему поступающего ионного тока, а по максимальным для предполагаемых молекул ионам. Это удешевляет метод и позволяет обнаруживать минимальное содержание заданного вещества в любых составах. Поэтому хромато-масс-спектрометрия активно применяется в медицине и фармакологии для поиска конкретных маркеров: например, гормонов или наркотиков в биологических жидкостях.
Высокой чувствительностью обладает хромато-масс-спектрометр с МСД ISQ. Особенности применяемого в нем детектора заключаются в:
- использовании специальных материалов, обеспечивающих высокий ионный выход в любых рабочих режимах;
- системе автоматической обработки сигнала посредством возможностей ПО;
- системе автоматической настройки МС;
- системе автоматической диагностики МС;
- сочетании высококачественных электродов с цифровой системой детектирования, позволяющим повысить скорость сканирования;
- специальной системе подавления шумов от остаточного гелия.
Высокая чувствительность и широкая сфера применения хроматомасс-спектрометра, вполне оправдывает его цену.
На качество результата влияет еще и скорость записи масс-спектра, которая должна быть значительно выше, чем построение хроматографического пика. Если скорость снижается, появляются пиковые наложения и искажения результата анализа.
Этот параметр зависит от установленного масс-анализатора. Оптимальной в настоящее время является квадрупольная система, функционирующая по следующему принципу. Поток проходит через четыре магнита, создающих высокочастотное поле. Попадая в него, частицы с определенным отношением массы и заряда попадают в уловитель, все остальные «отсеиваются».
МС через равные промежутки времени сканирует спектры анализируемых веществ. Затем каждый статистический снимок обрабатывается, и суммарная величина дает представление о совокупности спектров в каждый момент времени. На большинстве современных МС (например, на агрегатах с МСД ISQ, о которых рассказывалось выше), установлен именно этот тип анализаторов.
Оборудование для масс-хроматографии отличается своими параметрами и возможностями. Чтобы подобрать технику, отвечающую потребностям современного пользователя, необходимо учитывать следующие параметры:
- используемый источник ионизации (электронный удар, химическая ионизация);
- чувствительность наиболее распространенных МС позволяют достичь 10–9…10–12 г на разных режимах сканирования;
- возможность сканирования: желательно, чтобы хромато-масс-спектрометр поддерживал селективный поиск по указанным группам частиц (режим SIM) , а также выполнял полное сканирование в заданном диапазоне (режим Full scan).
Большое значение для хромато-масс-спектрометрии приобретает программное обеспечение, поставляющееся в комплекте. Оно определяет возможность построения хроматограммы в режиме реального времени, контроль над стабильностью заданных параметров, автоматическое получение отчетности в удобной для специалиста форме. От ПО зависит, насколько удобен в работе хромато-масс-спектрометр. Дополнительно разработчики предлагают набор библиотек, в которых содержатся спектры для различных промышленных и научных сфер: медицины и фармакологии (гормоны, наркотики, лекарственные препараты), нефтедобывающей отрасли (углеводороды), экологии (пестициды и другие органические загрязнители) и др.
Подбирая хромато-масс-спектрометр, необходимо учитывать все спецификации. Тогда приобретенное устройство будет полностью отвечать потребностям пользователя.
источник
4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФТАЛАТОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ В ВОДЕ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ МУК 4.1.738-99
1. Подготовлены авторским коллективом специалистов в составе: А.Г. Малышева (руководитель), Н.П. Зиновьева, Ю.Б. Суворова, И.Н. Топорова, Т.И. Голова (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН).
2. Утверждены и введены в действие Первым заместителем министра здравоохранения Российской Федерации — Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 10 апреля 1999 г.
По данным международных регистров в мире зарегистрировано около 16 млн. химических соединений, а общее число потенциально загрязняющих окружающую среду веществ определяется в пределах 40 — 60 тыс. Известно, что в сточных водах различных производств идентифицировано до 12 тыс. химических ингредиентов, в поверхностных и питьевых водах разных стран доказано присутствие до тысячи соединений. В Российской Федерации в соответствии с гигиеническими требованиями к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения установлены гигиенические нормативы содержания около 800 веществ, в поверхностных водах — около 1500. Однако не для всех нормируемых в воде веществ существуют методы аналитического контроля.
В современных условиях, когда количество опасных химических веществ постоянно возрастает и каждый исследуемый водный объект может содержать специфические, ранее не определявшиеся вещества, особую актуальность приобретает задача контроля качества воды неизвестного состава, когда можно ожидать присутствия любых соединений.
Для совершенствования аналитического контроля качества воды следует исходить из следующего алгоритма:
— проведение обзорного анализа, включающего идентификацию и количественное определение возможно более полного спектра загрязняющих веществ в водах практически неизвестного состава;
— выбор ведущих показателей на основе выявленного компонентного состава по степени их гигиенической значимости с учетом комплекса критериев: уровни концентраций, групповая принадлежность, специфичность для сточных вод местных источников загрязнения, способность веществ к трансформации, возможность образования более токсичных продуктов трансформации;
— текущий контроль с использованием целевых анализов по выбранным ведущим показателям.
Схема проведения обзорного анализа воды неизвестного состава выглядит следующим образом. Методика исследования предусматривает изучение интегральных показателей, анализ неорганических веществ и анализ органических соединений. Интегральные показатели степени загрязненности воды включают определение рН, перманганатного индекса, биохимического потребления кислорода. Для оценки степени загрязнения воды целесообразно определение ненормируемого показателя — общего, органического и неорганического углерода. Из комплекса неорганических веществ гигиеническую значимость имеют катионы металлов, ряд элементов (например, бериллий, мышьяк, бор и др.) и анионный состав. Аналитическое исследование органических загрязняющих веществ в воде разделяют на анализ летучих и труднолетучих соединений. Выявление и анализ летучих соединений основан на их извлечении из воды газовой экстракцией инертным газом, улавливании сорбентом, термодесорбции, хроматографическом разделении на капиллярной колонке, идентификации по масс-спектрам. Такой подход позволяет определять низкомолекулярные галогенуглеводороды, ароматические соединения, кетоны, эфиры, альдегиды, спирты, нитрилы, нитросоединения, серосодержащие углеводороды. Рекомендуемая для обзорного анализа и контроля летучих органических соединений в воде хромато-масс-спектрометрическая методика приведена в сборнике «Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. МУК 4.1.646-4.1.660-96» (Вып. 1).
Решение идентификационной задачи и количественного определения
труднолетучих органических соединений в воде требуют проведения
следующих этапов работы: жидкостно-экстракционное или
твердофазно-экстракционное выделение органических веществ;
получение концентрата органических веществ упариванием элюата или
экстракта; реэкстракция соединений из концентрата;
хроматографическое разделение смеси веществ на капиллярной
колонке; идентификацию по масс-спектрам; количественную оценку.
Такой алгоритм аналитического исследования воды применяют для
идентификации высокомолекулярных галогенсодержащих эфиров,
насыщенных углеводородов и олефинов, аминов и амидов, бензидинов и
ненасыщенных карбоновых кислот и их эфиров, анилинов,
нитроароматических соединений, фталатов, фенолов, масел.
Применение хромато-масс-спектрометрии обеспечивает возможность
идентификации в воде органических углеводородов С — С , их
кислород-, азот-, серо- и галогенсодержащих производных ниже
уровня большинства гигиенических нормативов с определением более
100 веществ в одной пробе.
Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде предназначены для использования органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора при осуществлении государственного контроля за соблюдением требований к качеству воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, водохозяйственными организациями, производственными лабораториями предприятий, контролирующими состояние водных объектов, а также научно-исследовательскими институтами, работающими в области гигиены водных объектов.
Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОСТа Р 8.563-96 «Методики выполнения измерений», ГОСТа 17.0.0.02-79 «Охрана природы. Метрологическое обеспечение контроля загрязненности атмосферы, поверхностных вод и почвы. Основные положения».
Методики выполнены с использованием современных физико-химических методов исследования, метрологически аттестованы и дают возможность контролировать содержание химических веществ на уровне и меньше их предельно допустимых концентраций в воде, установленных в СанПиНе 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», а для веществ, не включенных в перечень этого документа, — в СанПиНе 4630-88 «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения».
Методические указания одобрены и приняты на бюро секции по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды Проблемной комиссии «Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды» и бюро Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Настоящие методические указания устанавливают количественный хромато-масс-спектрометрический анализ воды централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения для определения в ней содержания фталатов в диапазоне концентраций от 0,1 до 3 мг/куб. дм и предельных органических кислот в диапазоне концентраций от 0,125 до 2,5 мг/куб. дм.
Физико-химические свойства веществ и их гигиенические нормативы представлены в табл. 1 и 2.
¦ Вещество ¦ Формула ¦ Молек. ¦ Т , ¦ Плотность, ¦ Растворимость, ¦ ПДК, ¦ Класс ¦
¦ ¦ ¦ масса ¦ кип. ¦ г/куб. см ¦ г/куб. дм ¦ мг/куб. дм ¦ опасности ¦
¦ Диметилфталат ¦ C H O ¦ 194 ¦ 282 ¦ 1,190 ¦ 5 ¦ — ¦ — ¦ 0,3 ¦ 3 ¦
¦ Диэтилфталат ¦ C H O ¦ 222 ¦ 296 ¦ 1,118 ¦ н. ¦ беск. ¦ беск. ¦ — ¦ — ¦
¦ Дибутилфталат ¦ C H O ¦ 278 ¦ 340 ¦ 1,047 ¦ 0,4 ¦ беск. ¦ беск. ¦ 0,2 ¦ 3 ¦
¦ Дигексилфталат ¦ C H O ¦ 334 ¦ — ¦ — ¦ — ¦ — ¦ — ¦ — ¦ — ¦
¦ Диоктилфталат ¦ C H O ¦ 390 ¦ — ¦ — ¦ — ¦ — ¦ — ¦ 1,0 ¦ 3 ¦
¦ Динонилфталат ¦ C H O ¦ 418 ¦ 229 ¦ 0,967 ¦ т. ¦ р. ¦ — ¦ — ¦ — ¦
¦ Дифенилфталат ¦ C H O ¦ 318 ¦ — ¦ — ¦ н. ¦ т. р. ¦ т. р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Вещество ¦ Формула ¦ Молек. ¦ Т , ¦ Плотность, ¦ Растворимость, ¦ ПДК, ¦ Класс ¦
¦ ¦ ¦ масса ¦ кип. ¦ г/куб. см ¦ г/куб. дм ¦ мг/куб. дм ¦ опасности ¦
¦ Гексановая ¦ C H O ¦ 116 ¦ 202 ¦ 0,945 ¦ 8,86 ¦ р. ¦ р. ¦ — ¦ 3 ¦
¦ Гептановая ¦ C H O ¦ 130 ¦ 223 ¦ 0,918 ¦ 2,41 ¦ р. ¦ р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Октановая ¦ C H O ¦ 144 ¦ 237 ¦ 0,910 ¦ 2,50 ¦ беск. ¦ беск. ¦ — ¦ — ¦
¦ Нонановая ¦ C H O ¦ 158 ¦ 254 ¦ 0,906 ¦ т. ¦ р. ¦ р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Декановая ¦ C H O ¦ 172 ¦ 269 ¦ 0,886 ¦ т. ¦ р. ¦ р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Ундекановая ¦ C H O ¦ 186 ¦ 228 ¦ 0,891 ¦ н. ¦ т. р. ¦ р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Додекановая ¦ C H O ¦ 200 ¦ 225 ¦ 0,866 ¦ н. ¦ 134 ¦ л. р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Тридекановая ¦ C H O ¦ 214 ¦ 200 ¦ — ¦ н. ¦ л. р. ¦ л. р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Тетрадекановая ¦ C H O ¦ 228 ¦ 200 ¦ 0,862 ¦ н. ¦ 44,9 ¦ т. р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Пентадекановая ¦ C H O ¦ 242 ¦ 212 ¦ 0,842 ¦ 0,01 ¦ 15,6 ¦ р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Гексадекановая ¦ C H O ¦ 256 ¦ 342 ¦ 0,853 ¦ н. ¦ 9,3 ¦ р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Гептадекановая ¦ C H O ¦ 270 ¦ 227 ¦ 0,858 ¦ н. ¦ 25,2 ¦ л. р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Октадекановая ¦ C H O ¦ 284 ¦ 370 ¦ 0,845 ¦ 0,34 ¦ 2,5 ¦ л. р. ¦ 0,25 ¦ 4 ¦
¦ Нонадекановая ¦ C H O ¦ 298 ¦ 299 ¦ — ¦ н. ¦ т. р. ¦ р. ¦ — ¦ — ¦
¦ Эйкозановая ¦ C H O ¦ 312 ¦ 328 ¦ 0,824 ¦ н. ¦ 4,5 ¦ л. р. ¦ — ¦ — ¦
Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не
превышающей +/- 18,9% (дельта ), при доверительной вероятности
Измерение концентраций органических соединений основано на извлечении их из подкисленной воды жидкостной экстракцией диэтиловым эфиром, упаривании растворителя до безводного органического масла, реэкстракции этанолом, хроматографическом разделении на капиллярной колонке, идентификации веществ по масс-спектрам и количественному определению по извлеченным ионам.
Нижний предел измерения в объеме экстракта составляет 0,01 мкг в пробе. Определению не мешают летучие органические соединения: этанол, пентан, гексан, бензол, ксилол и др.
Продолжительность проведения хромато-масс-спектрометрического анализа для фталатов составляет 45 мин., для кислот — 35 мин.
При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы.
Газовый хроматограф с масс-селективным
детектором с программным обеспечением
НР G 1034с MS ChemStation (серия DOS)
Микрошприц вместимостью 10 куб. мм, МШ-10М ГОСТ 8043-75
Весы аналитические лабораторные ВЛА-200 ГОСТ 24104-80Е
Посуда стеклянная лабораторная ГОСТы 20292-80,
Колонка кварцевая капиллярная хроматографическая
длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм,
покрытая неподвижной фазой НР-5MS
(метилполисилоксан с 5% фенильных групп) с
Контейнеры для отбора проб — емкости из темного
стекла, объемом 0,5 куб. дм, снабженные
завинчивающейся крышкой с тефлоновой прокладкой
Воронки делительные ВД-3-500 или аналогичные ГОСТ 9613-75
Колбы с оттянутым дном емкостью 25 куб. см ГОСТ 10394-72
Микрососуды с узким коническим дном типа
Microvial фирмы Хьюлетт-Паккард
Шкаф сушильный электрический 2В-151
Кислота серная концентрированная, ч. ГОСТ 4204-77
Вода артезианская (дополнительно очищенная
Эфир серный для наркоза стабилизированный
Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72
Этанол для хроматографии ТУ 6-09-1710-77
Гелий газообразный очищенный марки А ТУ 51-940-60
Универсальная индикаторная бумага фирмы
«Лахема» (Чехия) или аналогичная
Диэтилфталат, ч. ТУ 6-09-272-86
Дигексилфталат, ч. ТУ 6-09-3547-74
Диоктилфталат, ч. ТУ 6-09-08-1504-83
Динонилфталат, ч.д.а. ТУ 6-09-280-83
Дифенилфталат, ч. ТУ 6-09-09-608-75
Гексановая (капроновая) кислота, ч. ТУ 6-09-126-75
Гептановая (энантовая) кислота, ч. ТУ 6-09-613-76
Октановая (каприловая) кислота, ч. ТУ 6-09-529-75
Нонановая (пеларгоновая) кислота, ч. ТУ 6-09-531-75
Декановая (каприновая) кислота, ч. ТУ 6-09-320-75
Ундекановая кислота, ч. ТУ 6-09-18-53-79
Додекановая (лауриновая) кислота, ч. ТУ 6-09-612-76
Тридекановая кислота, ч. ТУ 6-09-18-55-59
Тетрадекановая (миристиновая) кислота, ч. ТУ 6-09-127-75
Пентадекановая кислота, ч. ТУ 6-09-18-16-76
Гексадекановая (пальмитиновая) кислота, ч. ТУ 6-09-4132-75
Октадекановая (стеариновая) кислота, ч. ГОСТ 9419-78
Нонадекановая кислота, ч. ТУ 6-09-1720-72
Эйкозановая (арахиновая) кислота, ч. ТУ 6-09-1674-72.
4.1. При выполнении измерений концентраций веществ с использованием хромато-масс-спектрометра следует соблюдать правила электробезопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации хромато-масс-спектрометра.
4.2. При работе с реактивами следует соблюдать необходимые меры безопасности, установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами, по ГОСТу 12.1.005-88 и ГОСТу 12.1.007-76.
4.3. Диэтиловый эфир является наркотическим средством, вызывающим раздражение дыхательных путей, относится к IV классу опасности (ПДК = 0,6 мг/куб. м). При работе с этим растворителем следует соблюдать меры безопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.007-76.
4.4. Этанол — наркотик, вызывающий сначала возбуждение, затем паралич центральной нервной системы. Этанол относится к IV классу опасности (ПДК = 5 мг/куб. м). При работе с этим растворителем следует соблюдать меры безопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.007-76.
5.1. К обработке проб воды допускают лиц, имеющих квалификацию инженера или техника-химика и опыт работы в химической лаборатории.
5.2. К выполнению измерений на хромато-масс-спектрометре допускают лиц, имеющих квалификационную группу по работе на установках с высоким напряжением не ниже четвертой, прошедших соответствующий курс обучения и знающих устройство и правила эксплуатации прибора.
При выполнении измерений соблюдают следующие условия:
6.1. Приготовление растворов и подготовку проб к анализу согласно ГОСТу 15150-69 осуществляют в следующих условиях:
температура окружающего воздуха 20 +/- 10 °С
относительная влажность не более 80%
атмосферное давление 630 — 800 мм рт. ст.
6.2. Выполнение измерений на хромато-масс-спектрометре проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору и настоящими методическими указаниями.
Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовку посуды, приготовление градуировочных растворов, подготовку масс-спектрометрического детектора и хроматографической колонки, установление градуировочных характеристик.
Посуда, используемая для анализа, тщательно моется с поверхностно-активным моющим средством. После этого посуда замачивается на 3 — 4 ч в свежеприготовленном 3%-ном растворе двухромовокислого калия в серной кислоте (0,5 г двухромовокислого калия на 100 куб. см концентрированной серной кислоты) и отмывается в проточной водопроводной воде с последующим ополаскиванием дистиллированной водой. После высушивания в сушильном шкафу при температуре 150 °С посуду закрывают притертыми крышками.
Исходные растворы фталатов (с = 1 мг/куб. см). 100 мг фталата вносят в мерную колбу вместимостью 100 куб. см, доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходных растворов — 3 мес. при 4 °С.
Исходные растворы органических кислот (с = 1 мг/куб. см). 100 мг органической кислоты вносят в мерную колбу вместимостью 100 куб. см, доводят уровень этанолом до метки и тщательно перемешивают. Срок хранения исходных растворов — 3 мес. при 4 °С.
Кварцевую капиллярную колонку предварительно кондиционируют, нагревая в термостате хроматографа ступенчато с 70 °С до 270 °С и выдерживая при этой температуре в течение 4 ч. По охлаждении термостата хроматографа до комнатной температуры выход колонки подсоединяют к устройству сопряжения с масс-селективным детектором, создают разряжение в масс-селективном детекторе и записывают нулевую линию при параметрах проведения хроматографического анализа. При отсутствии заметных флуктуаций приступают к работе.
Градуировочную характеристику устанавливают на градуировочных растворах фталатов и органических кислот в воде. Она выражает зависимость площади пика (безразмерные компьютерные единицы) от концентрации (мг/куб. дм) каждого соединения и строится по 4 сериям градуировочных растворов. Для этого в мерную колбу вместимостью 250 куб. см в соответствии с табл. 3 помещают исходный раствор фталата или органической кислоты, доводят артезианской водой до метки и перемешивают.
источник
Определение микроэкологического статуса человека и его отклонений от нормы, в ходе которого осуществляется выявление (уточнение) этиологии инфекционно-воспалительных процессов при любых заболеваниях. Относится к новому направлению в микробиологических исследованиях — диагностике инфекции, дисбиозов и воспалительных процессов по специфическим микробным химическим веществам — маркерам. Исследование универсально в отношении разных групп микроорганизмов: не только бактерий, но и микроскопических грибов и вирусов, в том числе анаэробных микроорганизмов, которые составляют основной микробный массив (до 60 % и более).
Микроэкологический статус человека, микробиом человека, микроэкология человека.
Газовая хроматография масс-спектрометрия (ГХ-ХМС).
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Венозная кровь, кал, капиллярная кровь, мазок из зева (ротоглотки), мазок с кожных покровов, мазок с конъюнктивы, мазок из носоглотки, мазок из уретры, мокрота, ногти, отделяемое влагалища, отделяемое раны, секрет простаты, слюна, первая порция утренней мочи, средняя порция утренней мочи.
Для исследования почек и мочевого пузыря необходима средняя порция мочи, для исследования воспалительных процессов уретры – первая порция утренней мочи.
Как правильно подготовиться к исследованию?
- Исключить из рациона алкоголь в течение 24 часов до исследования.
- Исключить (по согласованию с врачом) прием мочегонных препаратов в течение 48 часов до сбора мочи.
- Исключить прием слабительных препаратов, введение ректальных свечей, масел, ограничить (по согласованию с врачом) прием медикаментов, влияющих на перистальтику кишечника (белладонна, пилокарпин и др.), и препаратов, влияющих на окраску кала (железо, висмут, сернокислый барий), в течение 72 часов до сбора кала.
Общая информация об исследовании
Микроэкологический статус человека является необходимым условием стабильного функционирования всех его органов и систем. Нормальная микробиота — по сути совокупность микробных сообществ локусов, характеризующихся определенным составом и колонизирующих кожу и слизистые оболочки. Это первичный неспецифический барьер, предшествующий активации неспецифических и специфических факторов защиты макроорганизма. Он покрывает кишечную стенку, слизистые оболочки и кожу человека, насчитывая около ста биллионов клеток микроорганизмов. Микробиота выступает как зеркальный показатель физиологического состояния организма в зависимости от воздействия на него различных факторов. Поэтому так важен контроль — и восстановление микробиоценоза, если он оказывается нарушенным.
Микробиота человека сконцентрирована в основном в кишечнике. Известные сведения о природе микробиоценоза кишечника достаточны для понимания его функционирования как физиологически активного органа человека. Однако при патологиях, связанных с дисбиозом, одних их недостаточно — в таких случаях необходимо количественное определение и контроль изменений в составе микроорганизмов. Отсутствие баланса в их продукции связано с патологическими проявлениями самого разного характера: кишечными расстройствами, кожными заболеваниями, половой дисфункцией, сердечной недостаточностью и др.
Исследование относится к новому направлению в микробиологии – диагностике инфекции, дисбиозов и воспалительных процессов по специфическим микробным химическим веществам (маркерам). Эти вещества содержатся в клеточных стенках микроорганизмов или производятся ими в процессе жизнедеятельности. Маркеры отличаются по химическому строению от вещества клеток человека. В данном случае речь идет о разнообразных жирных кислотах, которых у человека немногим более 20 видов, а у микробов – более 200. Поэтому есть возможность определить наличие микробов в организме человека, если имеется достаточно чувствительный метод анализа. Таким методом является газовая хроматография, совмещенная с масс-спектрометрией (ГХ-МС) — с его помощью можно точно определить химическую природу вещества по его масс-спектру. Современное компьютерное обеспечение в совокупности с разработанными методиками позволяет быстро и надежно определять малые доли веществ микробного происхождения в любых биологических жидкостях человека. Исследование используется для определения инфекционных агентов воспалений и оценки дисбиозов различных локализаций. Суть исследования состоит в прямом извлечении высших жирных кислот из образца биоматериала, их разделения на хроматографе в капиллярной колонке высокого разрешения и анализе состава на масс-спектрометре. На основании этих измерений расшифровывается состав микробиоты.
Применение данного метода для изучения микроэкологии человека дает качественно новый вариант микробиологического исследования благодаря возможности одновременного количественного определения большого количества микробных маркеров непосредственно в биологических пробах без предварительного культивирования микроорганизмов и использования биохимических тестовых материалов и генетических праймеров. Получение в реальном времени расширенной информации об анаэробах и труднокультивируемых аэробах, а также актинобактериях, вирусах, дрожжах и микроскопических грибах из одной пробы обеспечивает полную картину микробной этиологии заболевания. Количественные измерения позволяют изучать динамику изменения микробиоты при лечебных мероприятиях, в том числе влияние антибиотиков и пробиотиков на пристеночную микробиоту кишечника.
В ходе исследования определяется более 56 микроорганизмов одновременно в одном анализе; при этом используется количественный экспресс-метод диагностики дисбактериозов и определения возбудителей инфекции. Анализ универсален в отношении разных групп микроорганизмов: бактерий, грибов, вирусов. Чувствительность составляет 10 4 -10 5 клеток в пробе; селективность – до вида при наличии маркера. Анализ осуществляется непосредственно в материале без высевания микрофлоры и не требует биологических и биохимических тестовых материалов – культуральных сред, ферментов, праймеров и т.п.
Когда назначается исследование?
- При определении микроэкологического статуса организма и его отклонений;
- при выявлении или уточнении этиологии инфекционно-воспалительного процесса при любых нозологических формах заболеваний в клинической практике:
- ОРИТ: сепсис, гнойно-воспалительные очаги, лихорадка неясной этиологии, менингит, бактериурия, полиорганная недостаточность;
- хирургия: инфекция вследствие хирургического вмешательства, абсцессы почек и печени, воспалительные процессы респираторных органов, воспаление внутренних половых органов, ожоговая инфекция, гангрена, перитонит, синовит;
- гинекология: хронический вагинит, цистит, воспаление матки и придатков, кандидоз;
- урология и андрология: пиелонефрит, буллезный цистит, уретрит, простатит, орхит, гонорея;
- репродуктология: мужское и женское бесплодие, связанное с инфекциями половых органов, невынашивание беременности, бесплодие, хронические воспалительные заболевания;
- гастроэнтерология: синдром раздраженного кишечника, гастрит, дисбактериоз, диарея, запор, болезнь Крона;
- пульмонология: муковисцидоз, пневмония, туберкулез, плеврит, лихорадка неясного генеза;
- ЛОР: гайморит, синусит, фарингит, отит;
- гепатология: асцит, дисбактериоз, спонтанный бактериальный перитонит;
- дерматовенерология: угревая болезнь, атопическая экзема, себорея, онихомикоз, псориаз, дерматиты неясной этиологии, сифилис.
Результат исследования выдается в виде списка исследуемых микроорганизмов, допустимых значений нормы и отклонений от нормы, а также диаграммы в сопоставлении с нормой.
+ Прилагается заключение в виде справочной информации по результатам анализа.
Для биоматериалов кал, моча, секрет простаты и мазок из уретры нет референсных значений.
- Исследование может применяться в оценке репродуктивного статуса, в лечении бесплодия и других серьезных заболеваний.
Кто назначает исследование?
Гинеколог, уролог, хирург, гастроэнтеролог, инфекционист, пульмонолог, отоларинголог, реаниматолог.
[10-008] Дисбактериоз кишечника с определением чувствительности к антибиотикам [10-049] Посев на флору с определением чувствительности к антибиотикам и бактериофагамисточник
Метод масс-спектрометрии микробных маркеров (МСММ) — применяют для изучения микроэкологии человека. Метод предлагает качественно новый вариант микробиологического исследования, благодаря возможности одновременного количественного определения большого количества микробных маркёров, непосредственно в биологических пробах без культивирования микроорганизмов. Получение в реальном времени расширенной информации об анаэробах и трудно культивируемых аэробах, а также актинобактериях, вирусах, дрожжах и микроскопических грибах из одной пробы — обеспечивает полное понимание микробной этиологии заболевания. В дополнение, количественные измерения позволяют изучать динамику изменения микробиоты при лечебных мероприятиях, в том числе — влияние антибиотиков и пробиотиков на пристеночную микробиоту кишечника.
Уникальность метода
Сущность анализа состоит в прямом извлечении с помощью химической процедуры высших жирных кислот, альдегидов, стеринов из образца, подлежащего исследованию (например, биоптата кишечной стенки или крови), их разделения на хроматографе в капиллярной колонке высокого разрешения и анализа состава в динамическом режиме на масс-спектрометре. Состав маркёров микроорганизмов видоспецифичен и используется для их идентификации в чистой культуре. Кроме того, у многих микробов имеются индивидуальные маркёры, специфичные для таксонов разного уровня (семейства, рода или вида), по которым их можно определять количественно в клинических пробах.
Стандартный набор проб для исследования:
1. Аспират из матки.
2. Биоптат тканей.
3. Бронхоальволярный лаваж.
4. Вагинальное содержимое.
5. Дренаж.
6. Кровь.
7. Ликвор.
8. Мазок из зева.
9. Мазок из уретры.
10. Мазок из уха.
11. Моча.
12. Отделяемое глаза.
13. Отделяемое носа.
14. Раневое отделяемое.
15. Секрет простаты.
16. Слюна.
17. Смыв трахеи.
18. Соскоб кожи.
19. Фекалии.
20. Мазок из цервикального канала.
21. Эякулят.
22. Другие пробы при необходимости.
Метод может использоваться не только для поиска инфекции, но и для оценки общего состояния микробиоты человека.
Широчайший спектр применения методики:
1. Отделения реанимации и
интенсивной терапии.
2. Хирургические отделения.
3. Кардиологические отделения.
4. Гинекологические отделения.
5. Урология и андрология.
6. Отделения репродукции и
планирования семьи.
7. Дерматовенерология.
8. Пульмонология.
9. Гепатология.
10. Отделение гастроэнтерологии.
11. ЛОР-отделения.
12. Иммунология и генетика.
Подготовка к исследованию
Рекомендуется сдавать кровь утром натощак. Или не ранее, чем через 2–4 часа после приёма пищи. Можно пить простую воду без газа и сахара.
Перед сбором пробы необходимо провести тщательный туалет наружных половых органов и области заднего прохода, промыв их под душем с мылом. Женщинам не рекомендуется сдавать анализ во время менструации.
Разовую порцию мочи получают при мочеиспускании, при этом отбирается средняя порция мочи в стерильный одноразовый пластиковый контейнер без ложки (СК).
Обращаем внимание, что для мочи не предусмотрены нормы, так как данный биоматериал является в норме стерильным.
Кал
Стул должен быть получен без применения клизм и слабительных.
Предварительная подготовка состоит из употребления пищи, сбалансированной по содержанию белков, жиров и углеводов.
Материал для исследования отбирают из средней части фекальной массы специальной ложечкой, вмонтированной в крышку универсального стерильного пластикового контейнера в количестве, равном объему мерной ложки без горки. При заборе материала следует избегать попадания мочи и отделяемого половых органов.
Обращаем внимание, что для кала не предусмотрены нормы по причине нестабильности состава данного биоматериала.
Эякулят
Анализ сдают после полового воздержания. Рекомендуемый срок воздержания 2–7 дней. В период подготовки нельзя употреблять алкоголь в любых количествах. За 7–10 дней необходимо исключить приём лекарственных препаратов, процедуры с перегреванием (УВЧ, сауна, баня). В день, предшествующий выполнению анализа, желательно исключить тяжёлые физические и психологические нагрузки.
После выполнения массажа простаты должно пройти не менее 3-х дней.
Если в период подготовки были простудные или другие острые заболевания, сопровождавшиеся подъёмом температуры, стоит отказаться от выполнения исследования.
Эякулят собирается путём мастурбации в стерильный пластиковый контейнер. Не допускается использование презерватива. Для получения корректных результатов исследования, необходимо собрать весь полученный материал.
Слюна
Сбор слюны производится в стерильный контейнер сплевыванием накопившейся в течение 2 минут во рту слюны (пациент сидит с опущенной головой, не двигает языком и губами) — процедура повторяется 2–3 раза в один контейнер. Общее время сбора — 6 минут.
Собирается за 2 часа до еды или утром до чистки зубов.
Секрет простаты
Материал собирается пациентом после массажа предстательной железы квалифицированным врачом-урологом.
Мазок из урогенитального тракта
Материал для исследования берётся до проведения мануальных исследований, до начала антибактериальной терапии или не ранее двух-трех недель после её окончания.
Если материал забирают из урогенитального тракта женщины, то исследование не проводится во время менструации. В течение 24 часов перед обследованием не следует проводить спринцевание; исключить интравагинальную терапию, половой акт.
Если материал забирают из урогенитального тракта мужчины, то мазок забирают спустя 2 часа после последнего мочеиспускания.
Мазок из зева
Материал для исследования берется до начала антибактериальной терапии или не ранее двух-трех недель после её окончания.
Из зева собирают материал не ранее, чем через 2 часа после приёма пищи, лучше утром до чистки зубов.
Перед исследованием, за сутки, исключить местную антисептическую терапию.
источник
Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде предназначены для использования органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора при осуществлении государственного контроля за соблюдением требований к качеству воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, водохозяйственными организациями, производственными лабораториями предприятий, контролирующими состояние водных объектов, а также научно-исследовательскими институтами, работающими в области гигиены водных объектов.
Включенные в сборник методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОСТа 8.010-90 «Методики выполнения измерений», ГОСТа 17.0.0.02-79 «Охрана природы. Метрологическое обеспечение контроля загрязненности атмосферы, поверхностных вод и почвы. Основные положения». В сборнике приведены методики по измерению концентраций 40 химических веществ.
Методические указания одобрены и приняты на совместном заседании группы Главного эксперта Комиссии по санитарно-гигиеническому нормированию «Лабораторно-инструментальное дело и метрологическое обеспечение» Госкомсанэпиднадзора России и бюро секции по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды Проблемной комиссии «Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды».
Первым заместителем Председателя
заместителем Главного государственного
санитарного врача Российской Федерации
Дата введения: с момента утверждения
4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Методические указания
по хромато-масс-спектрометрическому определению
летучих органических веществ в воде
Настоящие методические указания устанавливают количественный хромато-масс-спектрометрический анализ воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения для определения в ней содержания летучих органических соединений в диапазоне концентраций 0,001 — 0,2 мг/дм 3 .
Физико-химические свойства веществ и их гигиенические нормативы представлены в табл. 1.
Методика обеспечивает выполнения измерений с погрешностью, не превышающей ± 25 %, при доверительной вероятности 0,95.
Измерение концентраций летучих органических соединений основано на извлечении их из воды газовой экстракцией, концентрации на твердом полимерном адсорбенте, последующей термической десорбции, криогенном фокусировании в капилляре, газохроматографическом разделении на стеклянной капиллярной колонке и идентификации по масс-спектрам.
Нижний предел измерения ароматических углеводородов в объеме пробы 0,05 мкг; галогенсодержащих соединений 0,07 мкг; четыреххлористого углерода 0,1 мкг; кислородосодержащих соединений 0,1 мкг.
Определению не мешают присутствие диоксида углерода, этанола, пентана, гексана, 2-й 3-метилоктанов, нонана.
При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы.
Хромато-масс-спектрометр с магнитным или квадрупольным масс-анализатором
Компьютерная система, обеспечивающая сбор и хранение всех масс-спектров в процессе проведения хромато-масс-спектрометрического анализа
Весы аналитические ВЛА-200
Посуда стеклянная лабораторная
Шприц стеклянный вместимостью 100 см 3
Гайки накидные с прокладками из витона (диаметр отверстия 6,3 мм)
Колонка стеклянная капиллярная хроматографическая длиной 50 м, внутренним диаметром 0,36 мм, покрытая неподвижной фазой SE-30 с толщиной пленки 0,25 мкм
Капилляр стеклянный U-образный длиной 140 мм и диаметром 0,7 мм
Капилляр стеклянный толстостенный длиной 200 мм, наружным диаметром 6,3 мм и внутренним диаметром 0,5 мм
Прибор стеклянный с пористой пластинкой для газовой экстракции длиной 550 мм и диаметром 20 мм
Сосуд Дьюара стеклянный высотой 80 мм и внутренним диаметром 25 мм
Трубки сорбционные из молибденового стекла длиной 200 мм и диаметром 5 и 6 мм
Электропечь трубчатая длиной 160 мм и диаметром 13 мм
Гелий газообразный марки А в баллоне
Заглушки из фторопласта для сорбционных трубок
Мешочки для активированного угля марлевые
Активированный уголь любой марки
Вода артезианская (дополнительно очищенная кипячением)
Силикагель КСК, крупнозернистый
Физико-химические свойства и гигиенические нормативы соединений
Тенакс GC, зернением 0,2 — 0,25 мм фирмы «Alltech Associates», США
Углерод четыреххлористый, х.ч.
Хлороформ, бромдихлорметан, дибромхлорметан, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, бромоформ — реагенты для хроматографии фирмы «Alltech Assotiates» (США)
4.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТу 12.1.005-88.
4.2. При выполнении измерений с использованием хромато-масс-спектрометра соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации прибора.
К выполнению измерений допускают лиц, имеющих квалификацию не ниже инженера-химика, с опытом работы на хромато-масс-спектрометре.
При выполнении измерений соблюдают следующие условия:
6.1. Процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят в нормальных условиях согласно ГОСТу 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 хромато-масс-спектрометре проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору.
Перед выполнением измерений проводят следующие работы: приготовление сорбционных трубок, приготовление растворов, подготовка хроматографической системы, установление градуировочной характеристики, отбор проб.
Сорбционную трубку заполняют полимерным сорбентом тенакс, закрывают концы тампонами из стекловаты, помещают в нагретую до 300 °С трубчатую электропечь и выдерживают в токе гелия при скорости 15 см 3 /мин в течение 24 часов. По окончании кондиционирования трубки с заглушёнными концами помещают для хранения в промытый и тщательно просушенный эксикатор, на дно которого насыпан слой сухого силикагеля КСК, а по бокам расположены марлевые мешочки с активированным углем.
Исходный раствор ацетона в воде (с = 1 мг/см 3 ). 50 мг ацетона вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.
Рабочий раствор ацетона в воде (с = 4 мг/дм 3 ). 1 см 3 исходного раствора вносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.
Исходный раствор бензола, толуола, этилбензола, о-, м-, п-ксилолов и стирола (с = 1 мг/см 3 ). 50 мг каждого из ароматических соединений вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят этиловым спиртом до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.
Рабочий раствор бензола, толуола, этилбензола, о-, м-, п-ксилолов и стирола (с = 4 мг/дм 3 ). 1 см 3 исходного раствора вносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.
Исходный раствор галогенсодержащих веществ (с = 1 мг/см 3 ). 50 мг каждого из соединений вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят этиловым спиртом до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при +4 °С.
Рабочий раствор галогенсодержащих веществ (с = 4 мг/дм 3 ). 1 см 3 исходного раствора вносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.
7 .3. Подготовка хроматографической системы
На крышке термостата газового хроматографа устанавливают штатив с вертикально закрепленной на нем трубчатой электропечью, внутри которой помещают толстостенный стеклянный капилляр, к которому подводят газ-носитель гелий. Выход капилляра с помощью накидных гаек с прокладками из витона соединяют с U -образным стеклянным капилляром, который, в свою очередь, подсоединяют непосредственно к стеклянной капиллярной хроматографической колонке. После того, как газовая линия хроматографической системы проверена на отсутствие утечек гелия, закрывают дверцу термостата хроматографа и проводят кондиционирование хроматографической колонки в токе гелия, поднимая температуру термостата со скоростью 6 °С/мин до 250 ° С. Колонку выдерживают при этой температуре в течение суток. После охлаждения термостата хроматографа до комнатной температуры выход колонки подсоединяют к молекулярному сепаратору масс-спектрометра и записывают нулевую линию. При отсутствии заметных флуктуаций система готова к работе.
7 .4. Установление градуировочной характеристики
Градуировочную характеристику устанавливают на градуировочных растворах летучих органических соединений в воде. Она выражает зависимость площади пика (безразмерные компьютерные единицы) от концентраций (мг/дм 3 ) каждого соединения и строится по 4-м сериям градуировочных растворов. Для этого в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 в соответствии с табл. 2 помещают исходные растворы каждого из соединений, доводят артезианской водой до метки и перемешивают.
Градуировочные растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентраций летучих органических веществ
источник
2.3.1. Методические указания по хромато-масс-спектрометрическому определению летучих органических веществ в воде
Настоящие методические указания устанавливают количественный хромато-масс-спектрометрический анализ воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения для определения в ней содержания ЛОС (ацетона, бензола, толуола, этилбензола, изомерных ксилолов, стирола, дихлорметана, 1,2-дихлорэтилена, 1,2-дихлорэтана, хлороформа, четыреххлористого углерода, бромдихлорметана, диб- ромхлорметана, трихлорэтилена, тетрахлорэтилена, бромоформа) в диапазоне концентраций 0,001—0,2 мг/дм 3 .
Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей ±25%, при доверительной вероятности 0,95.
Измерение концентраций ЛОС основано на извлечении их из воды газовой экстракцией, концентрации на твердом полимерном адсорбенте, последующей термической десорбции, криогенном фокусировании в капилляре, газохроматографическом разделении на стеклянной капиллярной колонке и идентификации по масс-спектрам.
Нижний предел измерения ароматических углеводородов в объеме пробы 0,05 мкг; галогенсодержащих соединений 0,07 мкг; четыреххлористого углерода 0,1 мкг; кислородсодержащих соединений 0,1 мкг.
Определению не мешают присутствие диоксида углерода, этанола, пентана, гексана, 2- и 3-метилоктанов, нонана.
Пробы воды объемом 150—180 см 3 отбирают согласно ГОСТу 4979-49, 2874-87-4, 17.1.5.04-81 в тщательно промытые и просушенные стеклянные емкости темного стекла с навинчивающимися пробками, не оставляя воздушного пространства под пробкой. Отобранные пробы воды хранят при 4 °С, срок хранения 5 дней.
Приготовление сорбционных трубок
Сорбционную трубку заполняют полимерным сорбентом тенаксом, закрывают концы тампонами из стекловаты, помещают в нагретую до 300 °С трубчатую электропечь и выдерживают в токе гелия при скорости 15 см 3 /мин в течение 24 ч. По окончании кондиционирования трубки с заглушенными концами помещают для хранения в промытый и тщательно просушенный эксикатор, на дно которого насыпан слой сухого силикагеля КСК, а по бокам расположены марлевые мешочки с активированным углем.
Исходный раствор ацетона в воде (с = 1 мг/мл). 50 мг ацетона вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения 1 месяц при 4 °С.
Рабочий раствор ацетона в воде (с = 4 мг/мл). 1 см 3 исходного раствора вносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения 1 месяц при 4 °С.
Исходный раствор бензола, толуола, этилбензола, о-, м-, л-ксилолов и стирола (с = 1 мг/мл). 50 мг каждого из ароматических соединений вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят этиловым спиртом до метки и перемешивают. Срок хранения 1 месяц при 4 °С.
Рабочий раствор бензола, толуола, этилбензола, о-, м-, л-ксилолов и стирола (с = 4 мг/л). I см 3 исходного раствора вносят в мерную колонку вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения 1 месяц при 4 °С.
Исходный раствор галогенсодержащих веществ (с = 1 мг/мл). 50 мг каждого из соединений вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят этиловым спиртом до метки и перемешивают. Срок хранения 1 месяц при 4 °С.
Рабочий раствор галогенсодержащих веществ (с = 4 мг/л). 1 см 3 исходного раствора вносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения 1 месяц при 4 °С.
Подготовка хроматографической системы
На крышке термостата газового хроматографа устанавливают штатив с вертикально закрепленной на нем трубчатой электропечью, внутри которой помещают толстостенный стеклянный капилляр, к которому подводят газ-носитель гелий. Выход капилляра с помощью накидных гаек с прокладками из витона соединяют с U-образным стеклянным капилляром, который, в свою очередь, подсоединяют непосредственно к стеклянной капилярной хроматографической колонке. После того как газовая линия хроматографической системы проверена на отсутствие утечек гелия, закрывают дверцу термостата хроматографа и проводят кондиционирование хроматографической колонки в токе гелия, поднимая температуру термостата со скоростью 6 °С/мин до 250 °С. Колонку выдерживают при этой температуре в течение суток. После охлаждения термостата хроматографа до комнатной температуры выход колонки подсоединяют к молекулярному сепаратору масс-спектрометра и записывают нулевую линию. При отсутствии заметных флуктуаций система готова к работе.
Установление градуировочной характеристики
Градуировочную характеристику устанавливают на градуировочных растворах ЛОС в воде. Она выражает зависимость площади пика (безразмерные компьютерные единицы) от концентраций (мг/л) каждого соединения и строится по четырем сериям градуировочных растворов. Для этого в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 в соответствии с табл. III. 16 помещают исходные растворы каждого из соединений, доводят артезианской водой до метки и перемешивают.
Таблица III.16. Градуировочные растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентраций ЛОС
Объем рабочего р-ра (с = 4 мг/л), см 3
Концентрация вещества, мкг/л
Учитывая нелинейность детектора полного ионного потока в диапазоне концентраций 0,001—0,2 мг/л, градуировочный график разбивают на 2 поддиапазона: а) 0,001—0,02 мг/л и б) 0,02—0,2 мг/л.
При построении градуировочного графика (а) в стеклянный прибор с пористой пластинкой с помощью стеклянного шприца вносят 100 см 3 градуировочного раствора, подсоединяют к выходному патрубку прибора сорбционную трубку с тенаксом, к входному — газ-носитель гелий и при температуре 20 °С в течение 10 мин проводят газовую экстракцию, пропуская гелий со скоростью 200 см 3 /мин. При построении градуировочного графика (б) газовую экстракцию проводят из объема 20 см 3 .
Градуировку детектора полного ионного тока хромато-масс-спектроме- тра проводят при следующих условиях:
Температура хроматографической колонки в течение 5 мин комнатная, а затем программируемая до 240 °С со скоростью 6 °С/мин
Шкала усилителя детектора полного ионного тока
Ионизирующее напряжение в момент записи хроматограммы
Ионизирующее напряжение в момент записи масс-спектра
Температура ионного источника
Диапазон сканируемых масс
Скорость сканирования магнитного поля магнита
Находящийся внутри термостата и соединенный с хроматографической колонкой U-образный стеклянный капилляр погружают в сосуд Дьюара с жидким азотом. Затем, ослабив обжимные гайки, из холодной электропечи извлекают постоянно находящийся в ней толстостенный стеклянный капилляр и вместо него в направлении, обратном движению газа при проведении газовой экстракции, герметично закрепляют сорбционную трубку. В пространство между наружной стенкой сорбционной трубки и внутренней стенкой электропечи помещают термопару от испарителя хроматографа для контроля за температурой термодесорбции. Через 2—3 мин после вытеснения воздуха из сорбционной трубки включают электропечь, которая постепенно (за 8—10 мин) нагревается от комнатной температуры до 300 °С. Эту температуру выдерживают еще 1—2 мин, после чего нагрев отключают. В течение этого времени газ-носитель полностью освобождает трубку от сконцентрированного в ней вещества и переносит его в U-об- разный охлажденный капилляр. По завершении термодесорбции и криогенного фокусирования жидкий азот убирают и U-образный капилляр на 15 с погружают в стаканчик с налитой в него кипящей водой, в результате чего вещества переносятся в капиллярную хроматографическую колонку. После появления на хроматограмме всех хроматографических пиков нагрев термостата хроматографа отключают, охлаждают хроматографическую колонку до комнатной температуры и извлекают охлажденную сорбционную трубку из электропечи, вставляя вместо нее толстостенный капилляр.
На полученных хроматограммах рассчитывают площади пиков соединений и по средним результатам из четырех серий строят градуировочную характеристику для каждого из компонентов. Градуировку проверяют 1 раз в полгода, либо сразу после юстировки или ремонта хромато-масс- спектрометра.
Стеклянные емкости с отобранными пробами воды извлекают из холодильника и выдерживают 2—3 ч при комнатной температуре. Затем с ними проводят все операции, описанные выше. Одновременно с нагреванием стеклянного U-образного капилляра и переносом компонентов пробы в хроматографическую колонку включают компьютерную программу автоматического сканирования магнитного поля масс-спектра и сбора масс- спектрометрической информации. По окончании хроматографического анализа из массива масс-спектров формируют хроматограмму полного ионного тока, по которой проводят идентификацию обнаруженных соединений. Идентификация состоит в сравнении записанных масс-спектров со стандартными.
Вычисление результатов измерений
Концентрацию каждого идентифицированного вещества (мг/дм 3 ) определяют по его градуировочной характеристике после компьютерного интегрирования хроматограммы полного ионного тока.
В отсутствие российских методик для определения широкого круга ДОС (50—100 соединений) в питьевой и природных водах (галогенуглево- дороды и алкилбензолы) можно воспользоваться методикой, предлагаемой авторами этой монографии и представляющей собой компиляцию методик ЕРА 502.2 и 524.2 и российской методики МУК 4.1.646-96 [12] для определения галогенуглеводородов в природных водах [2] .
Предлагаемая методика позволяет на отечественных серийных газовых хроматографах с мультидетекторными системами определять в одной пробе воды 64 ЛОС в варианте парофазного анализа. Для этой цели используют одновременное хроматографирование пробы с двумя детекторами в системе ПФА/ГХ/ЭЗД/ ФИД, оснащенной капиллярной колонкой. Ниже приводится полный текст этой методики.
источник
Производство питьевой воды является самым крупномасштабным технологическим процессом отрасли.
Питьевая вода — это природная или специально подготовленная вода, пригодная для использования в питьевых целях согласно установленным требованиям, определённым в нормативных документах [1].
Независимо от места производства качество воды должно соответствовать государственному стандарту, а анализы питьевой воды на отдельные показатели проведены по стандартным методикам [1].
Достоинством стандартных методов анализа питьевой воды является их простота, низкая стоимость и доступность. Методики анализов чётко отработаны и закреплены в различных стандартах, для их выполнения не требуется дорогостоящей аппаратуры.
Недостатки — длительность проведения анализов; селективность каждого метода; определение в отдельной пробе воды только одного элемента, потребность в расходных материалах — химических реагентах.
При проведении контроля за состоянием водных объектов и при осуществлении процессов водоподготовки в промышленности необходимо учитывать более широкий диапазон показателей, многие из которых не предусмотрены в стандартных методиках. Это создаёт трудности при выборе метода контроля и приводит к значительной трате времени и средств в каждом конкретном случае.
В настоящее время для определения элементного состава воды всё чаще начинают использовать методы атомно-спектрального анализа (АСА) [2]. К их числу относятся: атомно-абсорбционный анализ (ААА) с пламенной (ПА) и электротермической атомизацией (ЭТА), атомно-эмиссионный анализ с дуговым или плазменным возбуждением (АЭА-ICP), масс-спектральный анализ. Методы АСА отличаются между собой по возможности одновременного определения количества элементов, по пределам обнаружения отдельных элементов, по времени проведения анализа, по стоимости анализа и по требованиям к квалификации персонала. Всё это затрудняет выработку стандартных рекомендаций и требует проведения дополнительной работы для выбора метода контроля на отдельных конкретных производствах.
В настоящей статье приведен обзор методов определения элементного состава воды, выделены и проанализированы их основные характеристики. На основании проведенных ранее экспериментальных и опытно-промышленных работ [3-10] даны рекомендации по применению методов АСА для промышленных способов очистки и подготовки воды.
Атомно-абсорбционный анализ (ААА) — метод атомно-адсорбционной спектрометрии (ААС), который находит широкое применение для количественного определения малых концентраций элементов, прежде всего металлов, в воде и в водных системах.
Метод основан на явлении резонансного поглощения излучения видимого или ультрафиолетового диапазона свободными невозбужденными атомами.
Первоначально соединения, которые входят в состав анализируемой пробы, переводят в элементное состояние — атомный пар, состоящий из свободных невозбужденных атомов. Этот процесс, называемый атомизацией, осуществляют путем нагрева пробы до температуры 2000-3000 °С при помощи одного из двух методов: пламенного (в пламени горелки) или электротермического (в графитовой печи). Далее через слой атомных паров пробы, получаемых с помощью атомизатора, пропускают излучение в диапазоне 190-850 нм. Мерой концентрации элемента служит оптическая плотность A=lg(I/I), где I и I — интенсивности излучения от источника соответственно до и после прохождения через поглощающий слой.
Атомно-абсорбционный анализ применяют для определения около 70 элементов, главным образом металлов. Пределы определения элементов зависят от источника нагрева пробы. При атомизации вещества в пламени они составляют 1-100 мкг/л (табл. 1). Относительно стандартное отклонение в оптимальных условиях измерений достигает 0,2-0,5%. При атомизации с применением графитовой печи пределы определения элементов в 100-1000 раз ниже. Относительное стандартное отклонение составляет 0,5-1,0%.
В автоматическом режиме работы пламенный спектрометр позволяет анализировать до 500 проб в час, а спектрометр с графитовой печью — до 30 проб.
Достоинства атомно-абсорбционного анализа — простота, высокая селективность и малое влияние состава пробы на результаты анализа.
Ограничения метода — невозможность одновременного определения нескольких элементов, низкая скорость анализа, сложность и длительность подготовки пробы.
Атомно-эмиссионный анализ (АЭА) — метод количественного определения элементов, основанный на явлении ионизации свободных атомов при высокотемпературном нагреве (при температуре 3500-8000 °С). Последующий переход атомов из возбужденного в нормальное состояние сопровождается излучением определенных длин волн. Спектр излучения для атомов каждого элемента строго индивидуален, а интенсивность излучения зависит от концентрации элемента. По спектру излучения проводят идентификацию элемента, а по интенсивности излучения — его количественное определение в пробе. Отличительной особенностью метода АЭА является высокая чувствительность при одновременном определении легко ионизуемых атомов элементов — лития, натрия, калия, рубидия, цезия, кальция, марганца, цинка, кадмия, серебра и др. Одновременно методом АЭМ можно определить 30 элементов.
Разновидностью метода АЭА является метод АЭА — ИСП — с индуктивно связанной плазмой (ИСП). Для получения плазмы используется энергия высокочастотного переменного тока, передаваемая посредством магнитной индукции атомам инертного газа (аргона). Температура ионизации в этом случае достигает 5000-10000 °С, а аналитические возможности метода значительно расширяются. Появляется возможность определения атомов с высокой энергией ионизации — железа, урана и др. Этот вариант АЭА отличается высокой чувствительностью анализа, точностью и хорошей воспроизводимостью результатов (табл. 1, методы 1 и 2).
Достоинством метода АЭА является возможность одновременного количественного определения большого числа элементов, высокая точность анализа, низкие пределы обнаружения.
Ограничения метода — высокая стоимость анализа, трудность подготовки проб для некоторых промышленных вод, невозможность определения органических соединений, для проведения анализа требуются высококвалифицированные специалисты.
Ниже приведены пределы определения отдельных элементов для различных методов анализа (табл. 1).
Пределы определения концентрации элементов (мкг/ дм 3 ) в воде различными методами анализа
источник