Determination of Trivalent and Hexavalent Chromium in Toy Materials

Význam tématu

Chrom je využíván v průmyslu i spotřebním zboží, přičemž trivalentní forma Cr(III) je esenciální stopový prvek, zatímco hexavalentní Cr(VI) je karcinogenní. Evropská norma EN71-3 reguluje migraci těchto forem chromu z dětských hraček, aby minimalizovala riziko expozice při cucání, polykání či kousání hraček. Speciálně u kapalných částí hraček je limit Cr(VI) velmi nízký (5 ppb), což vyžaduje vysoce citlivou a selektivní analytickou metodu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout a validovat metodu na bázi kapalinové chromatografie spojené s ICP-MS (LC-ICP-MS) pro separaci a kvantifikaci Cr(III) a Cr(VI) v materiálech hraček podle požadavků EN71-3:2019. Metoda simuluje migrační test odpovídající žaludečním podmínkám a zajišťuje integrovanou kontrolu stability a selektivity při nízkých koncentracích.

Použitá metodika

Postup přípravy vzorku vychází z EN71-3: simulace žaludeční migrace v roztoku 0,07 N HCl (pH 1,0–1,5) při 37 °C po dobu 1 h, následné oddělení pevné fáze filtrací, neutralizace amoniakem a stabilizace EDTA. Celkový ředicí faktor je 500×. Chromatografická separace probíhá na aniontové kolonce Agilent Bio WAX NP5 za použití mobilní fáze 75 mM HNO3 upravené na pH 7,0 amoniakem, průtok 0,8 mL/min, objem injekce 100 µL. Kvantifikace využívá vnitřní standard kobaltu a bodovou korekci signálu v softwaru MassHunter.

Použitá instrumentace

• ICP-MS Agilent 7700x s helium CRC a standardním Micromist nebulizérem
• Kapalinový chromatograf Agilent 1260 Infinity Bio-inert (G5611A pumpa, G5667A autosampler)
• Aniontová kolonka Agilent Bio WAX NP5 (4,6 × 50 mm, 5 µm, PEEK)

Hlavní výsledky a diskuse

Limit detekce činí 3,1 ppt pro Cr(III) a 2,0 ppt pro Cr(VI). Mezičetnost je v retenčním čase ~0,95 min (Cr(III)) a ~1,67 min (Cr(VI)), přičemž špičky jsou dobře rozlišeny i při poměru Cr(III)/Cr(VI) až 2000:1. Opakovatelnost (RSD) z 50 analýz byla <5 % a ztráty při průplachu <0,01 %. Spike recovery testy prokázaly 97–111 % návratnost. Metoda je stabilní po sérii až 60 vzorků bez konverze ani precipitace chromu.

Přínosy a praktické využití metody

Díky nízkým LOD a MDL metoda splňuje limity EN71-3 pro všechny kategorie hraček, zejména kapalné produkty. Umožňuje rutinní kontroly kvality a dodržování legislativy v laboratořích zaměřených na bezpečnost hraček a průmyslovou analytiku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další miniaturizace a automatizace LC-ICP-MS pro vyšší průtok vzorků, rozšíření na speciační analýzu dalších kovů a integrace s high-throughput platformami. Vývoj nových iontově selektivních sloupců a vylepšení CRC modulů může dále snižovat detekční limity a zkracovat dobu analýzy.

Závěr

Vyvinutý LC-ICP-MS protokol pro speciaci Cr(III) a Cr(VI) v materiálech hraček je robustní, citlivý a reprodukovatelný. Metoda plně vyhovuje požadavkům EN71-3:2019 a je připravena pro rutinní nasazení v regulačních i průmyslových laboratořích.

Reference

1. P. Apostoli et al., Elemental speciation in human health risk assessment, WHO 2006.
2. OEHHA (1999). Public health goal for chromium in drinking water, California EPA.
3. Directive 2002/95/EC (RoHS), Official Journal EU, L 37/19, 2003.
4. Commission communication k Directive 2009/48/EC, Official Journal EU, C 282/3, 2018.