В таблице 13 представлен список искусственных наноматериалов, приоритетных с точки зрения их определения в объектах окружающей среды и приведены маркёрные химические элементы, позволяющие осуществить количественное определение наноматериалов данного типа.
Принадлежность наноматериала к определённому классу тестируется предварительно методами ПЭМ с использованием дополнительных аналитических опций
Таблица 13
Список приоритетных наноматериалов и соответствующих индикаторных химических элементов для определения методами МС-ИСП и АЭС
| №№ п/п | Тип наномате-риала | Индикаторный химический элемент | Возможности анализа (+/-) | Предел обнаружения мг/кг образца | Примечание | |
| МС-ИСП | АЭС | |||||
| 1. | Наночастицы золота | Au | +++ | ++ | 1*10-6 | указаны пределы обнаруже-ния для современ-ных ИСП-МС измери-тельных комплек-сов с системами устранения полиатом-ных интерфе-ренций |
| 2. | Наночастицы серебра | Ag | +++ | ++ | 1*10-6 | |
| 3. | Наночастицы диоксида титана (анатаз, рутил) | Ti | +++ | ++ | 1*10-6 | |
| 4 | Наночастицы диоксида кремния (кварц, кремнезём) | Si | +++ | ++ | 5*10-6 | |
| 5 | Наночастицы оксида алюминия | Al | +++ | ++ | 1*10-6 | |
| 6 | Магнитные наночастицы | Fe Co Ni | +++ | ++ | 3*10-6 | |
| 7 | Наночастицы оксида церия | Ce | +++ | ++ | 1*10-6 | |
| 8 | Наночастицы глин | Al | +++ | ++ | 1*10-6 | |
| 9 | Квантовые точки | Cd Se Te As | +++ | ++ | 1*10-6 | |
| 10 | Наночастицы оксида цинка | Zn | +++ | ++ | 1*10-6 | |
| 11 | Наночастицы оксида меди | Cu | +++ | ++ | 1*10-6 | |
| 11 | Нанотрубки | Fe Co Ni Сu | +++ | ++ | 1*10-6 | |
Используемые аналитические комплексы должны иметь возможность высокоточного многоэлементного анализа в широком линейном динамическом диапазоне, а также встроенную систему удаления полиатомных интерференций, основанную на физическом (столкновительном) принципе.
Вспомогательное оборудование должно предоставлять возможность проведения серийной пробоподготовки для элементного анализа. Комплект оборудования должен включать:
Согласно мировой практике использования оборудования и литературным данным, оптимальной методикой пробоподготовки перед проведением элементного анализа является измельчение пробы и микроволновое разложение.
По результатам проведенных исследований установлены оптимальные режимы функционирования оборудования.
Взвешивание всех проб проводят на весах с точностью до 0,0001 г. Отобранные навески переносят в автоклавы, добавляют10 см3 азотной кислоты – категории ОСЧ 27-5 ГОСТ 11125-84 и минерализуют с помощью системы микроволнового разложения.
Условия разложения:
- HNO3 (70%); программа минерализации
| Этап | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Мощность магнетрона, % | 50 | 50 | 50 | 50 | 0 |
| Давление в автоклаве, PSI | 40 | 80 | 120 | 160 | 0 |
| Время удерживания, мин | 3 | 4 | 4 | 4 | 0 |
После охлаждения полученных растворов в течении 30 минут отбирают аликвоты объемом 2 см3 в контейнеры из полиэтилена низкого давления и добавляют 10 см3 деионизованной воды. В качестве внутреннего стандарта в растворы вводят индий в концентрации 10 мкг/л Для контроля чистоты реактивов проводили контроль содержания элементов в растворе кислот – холостая проба.
Полученные растворы анализируют с помощью масс-спектрометра с ионизацией в индуктивно связанной плазме.
Пример.
Условия анализа и рабочие параметры прибора Agilent 7500:
- скорость потока плазменного газа 15,0 л/мин;
- скорость потока вспомогательного газа 1,0 л/мин;
- скорость потока газа-носителя 1,22 л/мин;
- мощность радиочастоты плазмы 1200Вт;
- распылитель - PEEK, тип Babington;
- камера распыления - стеклянная двойного прохождения, температура камеры распыления 2Со
- инжектор горелки кварцевый;
- скорость ввода образца 0,5 см3/мин;
- отбирающий конус и конус отражателя – материал никель;
- количество точек на ед. массы 3.
Полученные данные обрабатываются программным обеспечением с расчетом концентрационных параметров, устанавливаемых в количественном методе. Полученные результаты являются количественной оценкой валового содержания элементов в пробе. Для вычисления количественных значений загрязнения наночастицами необходимо вычитание фоновых значений от заведомо чистой пробы. Суммарная погрешность метода не должна превышать 15% СКО.
VIII. Порядок анализа углеродсодержащих наноматериалов (фуллерены) методом ВЭЖХ
Для проведения анализов углеродсодержащих наноматериалов (фуллеренов) рекомендуется использование системы высокоэффективной жидкостной хроматографии, снабженной колонкой размером 4,6×150 мм, заполненной С18 фазой с размером гранул 5мкм, насосом высокого давления, детектором с диодной матрицей, петлевым инжектором (или автосемплером), и системой обработки хроматограмм.
Перечень вспомогательного оборудования:
1. Центрифуга для пробирок типа «Эппендорф» 1,5-2 см3 со скоростью вращения до 3000 об/мин.
2. Встряхиватель вибрационный со скоростью вращения до 3000 об/мин.
3. Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 с погрешностью ±0,0001 г.
4. Колбы мерные К 1-25-1 или К 1-25-2, К 1-50-1 или К 1-50-2, К 1-100-1 или К 1-100-2 по ГОСТ 1770-74.
5. Пипетки 4-1-1 или 5-1-1, 4-1-2 или 5-1-2, 4-2-10 или 5-2-10, 4-2-5 или 5-2-5 по ГОСТ 29227-91.
6. Виалы (емкость вместимостью 4-6 см3 с герметично завинчивающейся крышкой) с пластиковыми вставками вместимостью 0,2-0,3 см3.
7. Одноразовые полипропиленовые микроцентрифужные пробирки с плотно закрывающимися крышками типа «Эппендорф» объемом 1,5 см3.
8. Штативы микропробирок типа «Эппендорф» объемом 1,5 см3.
Помещение лаборатории должно соответствовать санитарным правилам проектирования, оборудования, эксплуатации и содержания производственных и лабораторных помещений, предназначенных для проведения работ с веществами 1-2 класса опасности, органическими растворителями. Аналитическая лаборатория должна быть оснащена вентиляционной системой согласно ГОСТ 12.4.021-75.
Температура окружающего воздуха должна быть от 15 до 25°С. Относительная влажность воздуха не более 80% при 25°С. Напряжение электропитания 220±10 В. Частота переменного тока 50,0±0,2 Гц.
Выброс воздуха из вытяжки должен быть выведен наружу и оборудован воздушным фильтром для улавливания наночастиц.
Выбор оптимального режима работы аппаратуры должен соответствовать техническим характеристикам прибора, указанным в прилагаемой к нему документации и инструкциям.
Хроматографическая колонка с силикагелем, химически связанным с октадецилсиланом (ODS или C18), размер частиц 5 мкм, длина колонки 150 мм, внутренний диаметр колонки 4,6 мм или аналогичная.
Подвижная фаза: ацетонитрил: толуол (45:55, по объему).
Скорость подачи подвижной фазы: 1,0 см3/мин.
Объем вводимой пробы от 1 до 100 мм3.
Детектирование осуществляют при аналитической длине волны 340 нм (при использовании фотодиодноматричного детектора дополнительным подтверждением наличия фуллерена является совпадение УФ-спектра анализируемого вещества в диапазоне от 200 до 400 нм с УФ-спектром фуллерена).
Полученные данные обрабатываются программным обеспечением с расчетом концентрационных параметров, устанавливаемых в количественном методе. Результаты являются количественной оценкой содержания соответствующих фуллеренов в пробе. Содержание фуллеренов в образцах рассчитывают методом абсолютной калибровки.