SPECIAČNÍ ANALÝZA ARSENU ZALOŽENÁ NA GENEROVÁNÍ HYDRIDŮ

Význam tématu

Hydridová generace patří k nejcitlivějším a nejselektivnějším technikám v analytické atomové spektrometrii pro stanovení toxických prvků. Umožňuje oddělení analytu od složité matrice, vysokou účinnost převedení analytu do plynné fáze a snadnou prekoncentraci. Speciace arsenu je zásadní pro hodnocení jeho rizika v pitné vodě, potravinách a biologických vzorcích, neboť jednotlivé formy arsenu (iAsIII, iAsV, MAsV, DMAsV, AsB, arsenocukry aj.) se liší toxicitou a chováním v organismu.

Cíle a přehled studie

Cílem přehledu je popsat hlavní přístupy ke speciační analýze arsenu založené na generování hydridů a jejich kombinaci s různými detektory atomové spektrometrie. Jsou definovány tři základní on-line strategie: selektivní hydridová generace, postkolonové generování hydridů a generování methylsubstituovaných hydridů. Studie porovnává jejich možnosti, limity a praktické využití v porovnání s HPLC–ICP-MS.

Použitá metodika a instrumentace

Všechny přístupy využívají konverzi arsenových specií na těkavé hydridy (AsH3, CH3AsH2, (CH3)2AsH, (CH3)3AsO) pomocí NaBH4 v kyselém prostředí s následnou detekcí. Klíčové kroky:

• Selektivní hydridová generace za různých pH a složení kyselin pro odlišení iAsIII, iAsV a methylovaných forem.
• Postkolonové HG: online spojení HPLC s hydridovým generátorem a AFS/AAS/ICP-MS detekcí; možnost on-line mineralizace UV/S2O82– pro zahrnutí organických specií.
• Generování methylsubstituovaných hydridů a jejich separace v kryogenní pasti (kapalný dusík), následná desorpce podle teplot varu a detekce AFS/AAS/ICP-MS.

Instrumentace:

• Generátor hydridů v kontinuálním uspořádání
• HPLC s aniontově výměnnými nebo reverzními koly
• Atomová absorpční (AAS) a fluorescenční spektrometrie (AFS)
• ICP-AES, ICP-MS
• Kryogenní past pro prekoncentraci a separaci methylarsanů

Hlavní výsledky a diskuse

• Selektivní HG umožňuje rychlé stanovení iAsIII a iAsV či celkového iAs v potravinách (zejména rýže) bez potřeby HPLC, s vysokou citlivostí a nízkými náklady.
• Postkolonové HG přináší vysokou citlivost a eliminuje interferující organické složky. On-line mineralizace UV/S2O82– rozkládá i složité organické formy na iAsV.
• Metoda kryogenního zachytu methylsubstituovaných hydridů dosahuje mezí detekce řádově pg ml–1, vhodná pro biomedicínské vzorky a analýzy trojmocných methylarsenů.
• Optimální podmínky (HCl, koncentrace NaBH4, objem reakční cívky) dosahují až 100% účinnosti generování pro většinu hydridotvorných specií.

Přínosy a praktické využití metody

• Snížení provozních a pořizovacích nákladů (bez potřeby chromatografických kol ve spojení s ICP-MS, možnost použití AAS/AFS).
• Rychlá analýza s vysokou selektivitou a citlivostí pro iAs a methylované formy v potravinách, vodě a biomedicínských vzorcích.
• Možnost stanovení nestabilních trojmocných methylarsenů přímo v biologických vzorcích bez delší přípravy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další optimalizace a miniaturizace hydridových generátorů a kryogenních past pro terénní či high-throughput aplikace.
• Integrace s novými detektory (např. tandemové ICP-MS) pro komplexnější speciační studie.
• Vývoj standardů pro obtížně dostupné organické arsenové formy (arsenocukry, arsenolipidy) a zlepšení účinnosti jejich hydridové konverze.
• Rozšíření aplikací v toxikologii, environmentální analytice a výživě (sledování trávení a metabolických drah arsenu).

Závěr

Metody speciační analýzy arsenu založené na generování hydridů nabízejí řadu výhod oproti klasickým HPLC–ICP-MS postupům. Díky vysoké citlivosti, selektivitě a možnosti použití levnější spektrometrie (AAS, AFS) představují osvědčenou alternativu pro rutinní i specializované analýzy. Nadále se očekává jejich rozšíření s ohledem na nové matice, organické formy a detektory.

Reference

1. Dědina J., Tsalev D. L.: Hydride generation atomic absorption spectrometry, J. Wiley, Chichester 1995.
2. Templeton D. M. a kol.: Pure Appl. Chem. 72, 1453 (2000).
3. Schmeisser E. a kol.: Anal. Chem. 76, 418 (2004).
4. Marschner K., Musil S., Dědina J.: Anal. Chem. 88, 4041 (2016).
5. Matoušek T. a kol.: J. Anal. At. Spectrom. 28, 1456 (2013).