Ion Chromatography (IC) ICP-MS for Chromium Speciation in Natural Samples

Význam tématu

Chrom je ve vodních i biologických vzorcích přítomen ve dvou formách: Cr(III) jako esenciální prvek a Cr(VI) jako toxická, mutagenní a karcinogenní látka. Měření celkového Cr neposkytuje informaci o jeho toxicitě, proto je klíčové rozlišit a kvantifikovat jednotlivé oxidační stavy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout rychlou a spolehlivou metodu pro separaci a stanovení Cr(III) a Cr(VI) v přírodních vzorcích s vysokou matricí (např. tvrdé pitné vody) s detekčními limity pod 0,1 µg/L a zabezpečit přesné hodnocení toxicity vzorku.

Použitá metodika a instrumentace

• Stabilizace vzorku: inkubace s 5–15 mM Na2EDTA při pH 7, 40 °C po dobu 3 h (komplexace Cr(III)).
• Ion chromatografie: kolona Agilent G3268A (30 × 4,6 mm), mobilní fáze 5 mM EDTA (2Na), pH 7, průtok 1,2 mL/min, injekční objem 50–500 µL.
• Detekce: ICP-MS Agilent 7500ce s oktopolovou reakcí (reaction cell) v režimu H2 pro odstranění interferencí ArC a ClOH na m/z 52, použití integrovaného ISIS pro dávkování vzorku a Metrohm 818 IC Pump pro kontinuální dodávku mobilní fáze.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity (3 × S/N) pod 20 ng/L pro oba druhy Cr při injekci 50 µL, při 500 µL dosaženy DL 13,2 ng/L pro Cr(III) a 15,8 ng/L pro Cr(VI).
• Oddělení Cr(III) a Cr(VI) za přibližně 3 minuty s retenčními časy ~1,0 min a 2,4 min.
• Vysoká linearita kalibrací v rozsahu 0,05–1,0 µg/L (R2 > 0,999) a stabilita opakovaných injekcí (RSD retenčního času <1 %, RSD plochy <3 %).
• Spike recovery v reálných vzorcích (minerální vody A, B) v rozmezí 95–105 %, i při vysokém obsahu Ca, Mg, Na a SO4 (100–500 mg/L hlavních složek).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a robustní speciation Cr v pitných a přírodních vodách s vysokou matricí.
• Možnost stanovení Cr(VI) na úrovni desítek ng/L, splnění regulačních požadavků (max. 1 µg/L a DL ≤0,1 µg/L).
• Nasazení v environmentálních analýzách, QA/QC, průmyslové i klinické chemii.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace pokročilých reaktivních plynů a CRC technologií pro širší spektrum analyzovaných prvků.
• Automatizované a on-line systémy vzorkování pro kontinuální monitoring kvality vody.
• Vývoj nových fází a kolonek pro zlepšení separace dalších toxických kovových forem.
• Využití strojového učení pro automatizované vyhodnocování chromatografických dat.

Závěr

Metoda kombinující stabilizaci EDTA se selektivní ion chromatografií a citlivou detekcí ICP-MS v reakční buňce poskytuje rychlý, přesný a reprodukovatelný postup pro speciation Cr(III) a Cr(VI) v náročných matricích. Dosahuje nízkých detekčních limitů, vysoké přesnosti a splňuje požadavky pro environmentální a regulační analýzy.

Reference

• Sakai T., McCurdy E., Wilbur S. Ion Chromatography (IC)–ICP-MS for Chromium Speciation in Natural Samples. Agilent Technologies Application Note, 2005.