Analysis of Undiluted Seawater using ICP-MS with Ultra High Matrix Introduction and Discrete Sampling

Význam tématu

Analytická stanovení stopových prvků v mořské vodě jsou klíčová pro sledování environmentálních cílů OSN (SDG 14) a hodnocení znečištění oceánů. Přímá analýza nerozředěné mořské vody pomocí ICP-MS však čelí vysoké koncentraci rozpuštěných solí, potlačení ionizace a polyatomovým interferencím. Efektivní metoda, která zachová citlivost, stabilitu a přesnost při dlouhodobém provozu, významně zvyšuje produktivitu i kvalitu dat v rutinních i výzkumných aplikacích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat, že Agilent 7850 ICP-MS vybavený systémem Ultra High Matrix Introduction (UHMI) a diskrétním vzorkovačem ISIS 3 DS umožňuje přímou analýzu nerozředěné mořské vody s:

• minimem úprav vzorku,
• nízkými detekčními limity (ng/L řád),
• výbornou přesností a stabilitou během sedmihodinového běhu.

Použitá metodika

Vzorky (syntetická mořská voda, lokální mořská voda a CRM NMIA MX014) a kalibrace byly připraveny v kyselém prostředí (1 % HNO3, 0,5 % HCl). Šestimístné kalibrace pokrývaly rozsahy od 0,1 ppb do 100 ppm. Pro odstranění Cl-interferencí se používalo He v ORS4 CRC, resp. HEHe a H2 pro některé prvky. Robustní plazma byla udržována díky UHMI-8, humidifikaci Ar nesoucího plynu a optimalizaci RF výkonu. Online interní standardy (Li, Y, In, Bi) byly přidávány přes sedmý port ISIS 3 DS, což kompenzovalo variace transportu aerosolů a ionizační potlačení.

Pro sledování celkových rozpuštěných solí (TMS) a rychlou orientaci v rozmístění prvků se uplatnila funkce IntelliQuant, která navíc podporuje plánování údržby postrun kontrolou usazování matrix na kuželech.

Použitá instrumentace

• Agilent 7850 ICP-MS s UHMI aerosolovým ředěním (úroveň UHMI-8)
• ORS4 collision/reaction cell (módy No gas, He, HEHe, H2)
• ISIS 3 DS diskrétní vzorkovač a SPS 4 autosampler
• Argonový zvlhčovač pro nosný a ředicí plyn
• Nízkootěrové kužely (nikl/tip měď) a standardní peristaltické hadičky

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční limity (3× σ blanku) byly pro většinu prvků v rozmezí jednotek až desítek ng/L. Kalibrační křivky pro Mg, P, Cr, Ni, Zn, As, Cd, Pb vykázaly linearitu R>0,9999 v rozsahu 0,1 ppb–100 ppm. Recoveries certifikovaných prvků v CRM MX014 dosáhly ±10 %. Spike recovery test pro 24 prvků na dvou vzorcích a CRM potvrdil přesnost metody (většina hodnot ±10 %).

Interní standardy během sedmihodinové série 150 analýz zůstaly v rozmezí 70–120 %, bez hmotnostně závislé driftu. Funkce Early Maintenance Feedback (EMF) a postrun kontroly doplnily plánování údržby kuželů, minimalizovaly neočekávané odstávky a udržovaly výkon ICP-MS na optimální úrovni.

Přínosy a praktické využití metody

• Přímá analýza nerozředěné mořské vody bez složité přípravy
• Výborná citlivost a stabilita v náročných vysokomatrixových vzorcích
• Zrychlení analýzy díky diskrétnímu vzorkování a ředění aerosolů
• Minimální riziko kontaminace a potřeba údržby
• Podpora monitoringu životního prostředí a plnění SDG 14

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj automatizace vzorkovačů, integrace strojového učení pro optimalizaci podmínek plazmy a interferencí a rozšíření detekce o další stopové prvky v reálném čase. Mobilní a pole nasaditelné ICP-MS systémy by mohly umožnit přímé terénní měření kvality mořských vod.

Závěr

Agilent 7850 ICP-MS s UHMI a ISIS 3 DS prokázal vysokou robustnost, přesnost a citlivost pro přímou analýzu nerozředěné mořské vody. Metoda výrazně zvyšuje produktivitu laboratoří a zároveň splňuje požadavky na kvalitu dat pro environmentální monitoring a zkoumání stopových prvků v náročných maticích.

Reference

• 1. United Nations Division for Sustainable Development Goals, The 17 Goals, 2015.
• 2. T. Kubota, Routine Analysis of Soils using ICP-MS and Discrete Sampling, Agilent 5994-2933EN.
• 3. T. Kubota, D. Yan, China Soil Pollution Survey: Elemental Analysis of Soil and Sediment Digests by ICP-MS, Agilent 5994-0309EN.
• 4. T. Kubota, Simple and Reliable Soil Analysis using the Agilent 7800 ICP-MS with ISIS 3, Agilent 5991-8674EN.
• 5. K. Yamanaka, S. Wilbur, Maximizing Productivity for High Matrix Sample Analysis using Agilent 7900 ICP-MS with ISIS 3, Agilent 5991-5208EN.
• 6. P. Leonhard et al., J. Anal. At. Spectrom. 2002, 17, 189–196.
• 7. S. Fletcher, G. Woods, High Throughput, Direct Analysis of Seawater using Agilent 7800 ICP-MS with HMI, Agilent 5991-7936EN.
• 8. Performance of the Agilent 7900 ICP-MS with UHMI for high salt matrix analysis, Agilent 5991-4257EN.
• 9. Plasma Robustness and Matrix Tolerance, Agilent 5994-1173EN.
• 10. Australian Gov. NMI, Certificate of Analysis for NMIA MX014 Trace Elements in Sea Water, 2018.
• 11. Enhanced Helium Collision Mode with Agilent ORS4 Cell, Agilent 5994-1171EN.
• 12. Agilent IntelliQuant for ICP-MS, Agilent 5994-2796EN.
• 13. Smart Self-Health Checks for ICP-MS Instruments, Agilent 5994-2780EN.