ОБ ОПЫТЕ УЧАСТИЯ ЛАБОРАТОРИИ ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВОЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА РХБ ЗАЩИТЫ В МЕЖДУНАРОДНЫХ МЕЖЛАБОРАТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ, ПРОВОДИМЫХ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ПО ЗАПРЕЩЕНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ.

д.х.н. Киреев А.Ф., д.х.н. Рыбальченко И.В.


В данной статье рассмотрены цели, задачи и условия проведения международных межлабораторных экспериментов, проводимых Организацией по запрещению химического оружия. Показаны особенности участия, порядок определения рейтинга и аккредитации лабораторий стран мира, обобщены результаты проведенных тестов. Выявлены проблемные вопросы, которые были решены для получения статуса назначенной лаборатории.




Конвенция о запрещении химического оружия [1] в целях исключения возможности нелегального создания, производства, хранения и применения этого вида оружия массового поражения предусматривает реализацию тщательно разработанного режима проверки соблюдения всех включенных в нее положений. В числе многих мероприятий, относящихся к процедурам инспектирования и включенных в Приложение по проверке к тексту Конвенции, важная роль отдана анализу проб, отобранных на месте инспекции [2]. Концептуально анализ проб интерпретируется как ультимативное средство для установления отсутствия или присутствия контролируемой по Конвенции деятельности в области химии. За исключением очень немногих, достаточно хорошо определенных ситуаций, Конвенция не позволяет ни запрещать отбирать пробы, ни вводить ограничения на анализ проб.

В целом, согласно Конвенции, отбор и анализ проб признан инструментом инспекционного контроля. Для решения проблем, связанных с анализом отобранных проб, при Научно-консультативном комитете ОЗХО создана специальная рабочая группа по аналитическим процедурам. Одновременно, учитывая ограниченные возможности ОЗХО по анализу на месте инспекций, Технический секретариат наращивает усилия по созданию сети аккредитованных национальных аналитических лабораторий, куда должны доставляться пробы, отобранные в ходе инспекций. Для этого, начиная с 1996 года, под эгидой ОЗХО проводится Международный межлабораторный квалификационный эксперимент, в котором в числе ведущих аналитических лабораторий стран-участниц Конвенции приняли участие и две российские лаборатории — лаборатория Военного университета радиационной, химической и биологической защиты (ВУРХБЗ) и Центральная аналитическая лаборатория Государственного научно-исследовательского института органической химии и технологии (ЦАЛ ФГУП «ГосНИИОХТ»).


Цель эксперимента, включающего регулярно чередующиеся тесты (1–2 в году) — отбор из числа национальных лабораторий наиболее подготовленных и присвоение им статуса назначенных (designated — вид аккредитации ОЗХО), тренировка и последующее использование назначенных лабораторий для независимого анализа проб, отобранных на местах международных инспекций, в соответствии с положениями Конвенции [3].


Каждый тест предусматривает:


— Формирование состава лабораторий-участников путем направления по запросу ОЗХО официальных заявок по дипломатическим каналам.


— Рассылка из ОЗХО в лаборатории-участники официального плана и сценария теста.


— Рассылка из заранее определенной ОЗХО лаборатории для подготовки проб к данному тесту — циркулярно во все лаборатории-участники идентичных посылок с рандомизированными номерами, которые содержат, как правило, три пробы различных матриц (вода, грунт, лако-красочные покрытия, органические жидкости, дегазирующие растворы и т.д.), включающих неизвестное количество неизвестных химикатов из числа подлежащих контролю согласно Конвенции (списочные химикаты) или продуктов их трансформации в концентрациях от 1 до 10 частей на миллион.


— Проведение всеми лабораториями-участниками в течение 15 дней качественного анализа проб с целью идентификации всех присутствующих в них списочных химикатов и/или продуктов их трансформации. В пределах указанного срока итоговый отчет каждой лаборатории-участника, составленный по установленной форме на английском языке и содержащий исчерпывающие результаты анализа, должен быть направлен в ОЗХО.


— После получения отчета от лаборатории-участника Технический секретариат ОЗХО без раскрытия национальной принадлежности лаборатории направляет отчет в заранее назначенную лабораторию для проведения оценки результатов по данному тесту. Последняя в течение примерно 1,5 месяцев проводит оценку всех результатов по установленным критериям и направляет в ОЗХО отчет с предварительными результатами оценки, в котором национальная принадлежность лабораторий-участников также не раскрывается. Предварительный отчет после обсуждения в ОЗХО рассылается во все лаборатории-участники с предложением направить, при необходимости, свои возражения.


По завершении рассмотрения возражений лабораторий-участников формируется итоговый отчет с окончательной оценкой данного теста и раскрытием принадлежности лабораторий, который ОЗХО рассылает всем странам-участникам Конвенции.


В табл.1 приведены сроки проведения профессиональных тестов, страны, готовившие пробы, и сценарии тестов.


Таблица 1


Данные по профессиональным тестам

Номер профессионального теста	Дата проведения теста	Страна, готовившая пробы	Сценарий теста
1	Май, 1996	Швейцария
2	Октябрь, 1996	Корея
3	Апрель, 1997	Франция	Нелегальное использование химического оружия
4	Май, 1998	Швейцария	По запросу
5	Декабрь, 1998	Корея	По запросу
6	Сентябрь, 1999	Польша	По запросу
7	Март, 2000	КНР	По запросу
8*	Ноябрь, 2000	Корея
9*	Апрель, 2001	Германия	По запросу
10	Ноябрь, 2001	Нидерланды	По запросу
11*	Весна, 2002	Англия	По запросу
12	Октябрь, 2002	Корея	По запросу
13*	Апрель, 2003	США (Эджвуд)	По запросу
14	Октябрь, 2004	Сингапур	По запросу
15	Апрель, 2004	Китай	По запросу

* — тесты, в которых лаборатория ВУРХБЗ не принимала участие

Международные межлабораторные профессиональные тесты, проводимые ОЗХО, характеризуются следующим особенностями:

— проведение качественного анализа без определения концентрации идентифицированных соединений;

— отсутствие информации о составе рассылаемых образцов;

— отсутствие жестких требований к используемым аналитическим методам;

— строгие требования по оформлению на английском языке результатов анализа.

К основным критериям, принимаемым во внимание при оценке результатов, относятся:

— представление лабораторией полного итогового отчета в пределах 15 календарных дней, включая день получения проб и день отправки отчета в ОЗХО;

— идентификация каждого химиката должна быть доказана, как минимум, двумя независимыми спектральными методами. Достоверными и независимыми считаются методы хромато-масс-спектрометрии с ионизацией электронным ударом, хромато-масс-спектрометрии с химической ионизацией, хромато-ИК-Фурье-спектромет-рии, ЯМР-спектрометрии и т.п.;

— данные, отражающие подготовку проб и результаты анализа, должны быть максимально подробными;

— ложные положительные результаты (идентификация списочного химиката, которого в действительности не было в пробе) не допускаются.

В случае выполнения лабораторией всех вышеуказанных критериев ей начисляются очки и определяется рейтинг, исходя из следующих правил:

— за каждый правильно идентифицированный химикат начисляется плюс 1 очко; за каждый пропущенный минус 1 очко;

— если количество начисленных очков совпадает с количеством химикатов, внесенных в пробы (правильно идентифицированы все химикаты), лаборатория получает высший рейтинг А;

— если количество начисленных очков на 1 меньше, чем количество химикатов, внесенных в пробы (пропущен один химикат), лаборатория получает рейтинг В;

— если пропущено более 1 химиката, но количество начисленных очков представляет положительное число (правильно идентифицировано более половины химикатов), лаборатория получает рейтинг С;

— если количество начисленных очков представляет отрицательное число (правильно идентифицировано менее половины химикатов), лаборатория получает рейтинг D;

— любой ложный положительный результат (идентификация химиката, который не вносился в пробу, и возможность присутствия которого лаборатория не смогла мотивированно доказать) оценивается рейтингом F, означающим дисквалификацию участника в данном тесте.

Зачетными являются только рейтинги А и В, поскольку для получения статуса назначенной лаборатория должна получить три рейтинга А или два А и один В в трех последовательных тестах, в которых она принимала участие.

У нас в стране и за рубежом постоянно идет работа по обобщению результатов экспериментов, анализу трудностей, возникающих в ходе выполнения этих экспериментов [4]. Результатом участия лаборатории ВУРХБЗ явилось присвоение статуса назначенной лаборатории в 2000 году. Для сравнения в таблице 2 приведены результаты участия других назначенных лабораторий различных стран мира.

Таблица 2

Результаты участия назначенных лабораторий в тестах

Страны, имеющие назначенные лаборатории	Номер профессионального теста										Статус (март 2002 года)
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Китай	A	A	AV	–	AV	CX	APX	–	–	AX	X
Чешская Республика	D	F	A	A	AV	CX	BX	AX	–	BX	X
Финляндия	AE	A	AV	AE,V	–	AV	AV	–	–	AE,V	V
Франция	A	B	AP	-	AV	BV	AV	–	–	AV	V
Германия	C	C	A	A	AV	BV	AV	–	APV	–	V
Корея	A	AP	AV	–	APV	CX	AX	APX	BR	–	R
Нидерланды	B	A	AE,V	BV	–	AV	AE,V	AV	BV	APV	V
Польша	B	A	B	AV	–	APV	–	AV	–	AV	V
РФ (лаборатория ВУРХБЗ)	A	F	A	F	B	A	AV	–	–	CX	X
Швеция	A	A	AV	–	AV	BV	–	AV	–	AV	V
Швейцария	AP	A	AV	APV	–	BV	AV	–	–	AV	V
Англия	A	F	A	A	AV	BV	–	AV	AE,V	–	V
США (Эджвуд)	A	A	AV	AV	–	AE,V	AV	–	BV	–	V

A — максимум очков , B — максимум очков минус 2, C — очки между нулем и категорией В, P — лаборатория пробоподготовки, E — лаборатория оценки отчетов, «–» — не участвовала, V — назначенная, X — временно выведенная из назначенных, R — восстановлена в числе назначенных

В таблице 3 приведены страны, которые хотя и участвуют постоянно, но тем не менее, не получили аккредитации ОЗХО.

Таблица 3

Лаборатории стран мира, регулярно участвующие в экспериментах и пытающие

получить статус назначенных

Лаборатория страны	Номер профессионального теста
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Бельгия	+	+	+	+	-	+	+	+	+	-
Индия (IICT)	-	-	-	-	+	+	+	+	+	+
Индия (IPFT)	-	-	-	+	+	+	+	+	+	-
Индия (VERTOX)	-	-	+	+	+	+	+	+	+	+
Иран	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Румыния	+	-	+	+	+	+	-	+	+	+
Российская Федерация (ЦАЛ ГОСНИИОХТ)	+	+	+	+	+	-	-	-	+	+
Сингапур	-	+	+	+	+	+	-	+	+	+
Южная Африка	+	-	+	+	+	-	+	-	-	+

+ — участие в профессиональном тесте, «–» — неучастие в профессиональном тесте

Кроме стран, указанных в таблицах 2 и 3, в международных межлабораторных экспериментах эпизодическое участие принимали лаборатории следующих стран: Аргентина, Австрия, Бразилия, Болгария, Дания, Греция, Венгрия, Индия (NCL), Италия (CTMCFB), Италия (DCPAMEILC), Италия (University), Япония, Кения, Норвегия, Португалия, Испания, Украина (Sensor), Украина (SAL), США (LLNL), США (IITRI), Зимбабве.

В ходе выполнения международных межлабораторных экспериментов сотрудникам нашей лаборатории пришлось решать ряд проблемных вопросов.

В первую очередь необходимо было решить проблему, связанную с идентификацией обширного перечня токсичных химикатов, который превышает миллион соединений. Приведенные в таблице 4 данные показывают, что количество только списочных фосфорсодержащих химикатов превышает полмиллиона соединений.

Таблица 4

Количество возможных фосфорсодержащих химикатов

Пункт в Конвенции	Количество углеводородных радикалов при атоме кислорода	Количество соединений
1А1 О-алкил(С<10, включая циклоалкил) алкил (Me,Et,n-Pr или i-Pr) фторфосфонаты, например, зарин, зоман	6149	24596
1А2 О-алкил(С<10, включая циклоалкил)-N,N-диалкил(Me, Et, n-Pr или i-Pr) амидоцианфосфаты, например, табун	6149	61490
1А3 О-алкил(Н или С<10, включая циклоалкил)-S-2-диалкил (Me,Et, n-Pr или i-Pr)-аминоэтилалкил (Me,Et,n-Pr или i-Pr) тиофосфонаты без учета соответствующих алкилированных и протонированных солей, например, VX	6149	246000
2А1, 1B9-1B12, 2В5-2В6, 3В5-3В11	6149	98583
Общее количество фосфорорганических соединений		430669

Помимо этого идентификации подлежат продукты их распада и прекурсоры. Разработанные в настоящее время хроматографические и спектральные базы данных охватывают лишь доли процента перечня. Например, в центральной базе аналитических данных ОЗХО в наличие имеется не более 2000 масс-спектров. По другим видам спектров и индексов хроматографического удерживания насчитывается не более тысячи наименований. Поэтому при идентификации химикатов зачастую решалась и задача установления структуры неизвестного соединения.

Пробы, поступающие на анализ, представляют собой многокомпонентные матрицы органической и неорганической природы, а концентрации токсичных химикатов находятся на уровне миллионных долей и ниже. В связи с этим необходимо было усовершенствовать существующие методики пробоподготовки [5], в том числе и концентрирования соединений, а при необходимости — и разработать новые методики.

Существующие в настоящее время в аналитической практике методы идентификации и, особенно, установления структуры органических соединений предназначены, в основном, для малокомпонентных смесей с априорно известной информацией о происхождении образца, не ориентированы на однозначную идентификацию веществ в матрицах любой сложности. В этих условиях был разработан ряд оригинальных подходов по идентификации токсичных химикатов в таких сложных условиях.

В связи с отсутствием достаточного количества библиотечных спектров и параметров хроматографического удерживаия нами решалась проблема аналитического прогнозирования и использования расчетных данных. Для информационного сопровождения процесса идентификации были использованы современные достижения в области молекулярного моделирования и хемометрической обработки данных для установления связи между трехмерной структурой соединения и его хроматографическими и спектрометрическими свойствами.

С учетом многолетнего участия в международных экспериментах оптимальной, на наш взгляд, является стратегия идентификации следовых количеств токсичных химикатов в многокомпонентных матрицах, предусматривающая поэтапный анализ, последовательно–параллельное получение и многоступенчатую проверку на непротиворечивость результатов хромато-спектрометрического анализа и данных аналитического прогнозирования. Основными элементами стратегии должны быть [6]:

— сбор и обработка предварительной информации об объекте исследования и информации, получаемой на стадии пробоподготовки;

— сопоставление информации о возможном наличии следовых количеств целевых соединений в многокомпонентной смеси на основе характеристичных сигналов детекторов;

— получение «чистого» спектра путем анализа и обработки последовательности спектров на хромато-спектрограммах и предварительная классификация путем использования разработанных отношений между ключевыми структурными фрагментами и их спектрометрическими свойствами;

— последовательная идентификация химикатов с известными структурами и библиотечными спектрами, затем с известными структурами и отсутствующими библиотечными спектрами, и, наконец, с неизвестной или частично известной структурой;

— установление структуры путем идентификации соединения в пределах ряда гомологов, изомеров и аналогов;

— подтверждение результатов идентификации путем сопоставления всей имеющейся информации;

— встречный синтез идентифицированного соединения и сопоставление аналитических признаков синтезированного и неизвестного соединений.

Для успешного участия в международных межлабораторных профессиональных тестах, по нашему мнению и мнениям других авторов [4], необходим перечень минимально необходимых ресурсов:

— инструментальные — наличие не менее одного хромато-масс-спектро-метра, работающего в режимах электронной и химической ионизации; и дополнительно — газового хроматографа с атомно-специфичным детектором, таким, как азотно-фосфорный, пламенно-фотометрический или атомно-эмиссионный (для целей скрининга);

— людские — наличие нескольких высококвалифицированных химиков-аналитиков, имеющих опыт в области анализа токсичных химикатов, включая пробоподготовку, методы очистки различных образцов, инструментальный анализ, спектральную интерпретацию и синтез химикатов, относящихся к целям Конвенции.

— наличие нескольких библиотек, содержащих справочные данные по химикатам, имеющим отношение к Конвенции (таких, как Центральная аналитическая библиотека ОЗХО, Willey, NIST98-NIST/EPA/NIH).

— наличие всех коммерчески доступных соединений, а также коллекции спиртов и тиоспиртов.

В связи с тем, что лаборатория Военного университета РХБЗ защиты в 10-м профессиональном тесте получила категорию «С», она была временно выведена из числа назначенных. Для подтверждения статуса назначенной лаборатории необходимо было вновь подтвердить свою квалификацию в трех последовательных тестах. Такими тестами явились 12-ый, 14-ый и 15-ый профессиональные тесты, в которых лаборатория ВУРХБЗ получила соответственно категории В, А и А, и, таким образом, восстановила статус назначенной лаборатории.

Источник: Информационно-аналитический сборник» Федеральные и региональные проблеммы уничтожения химического оружия», Выпуск 5.

Статьи и материалы Сборника включают данные 2004г.