Low-level speciated analysis of Cr(III) and Cr(VI) using LC(IC)-ICP-MS

Význam tématu

Speciace Cr(III) a Cr(VI) je klíčová pro správné hodnocení toxicity a nutričního přínosu chrómu. Zatímco Cr(III) je nezbytný stopový prvek, Cr(VI) je karcinogenní. Přesné stanovení obou forem v pitných vodách, potravinách a životním prostředí je proto nezbytné pro ochranu zdraví a splnění přísných regulačních limitů, včetně návrhu OEHHA na 0,02 µg/L Cr(VI).

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout rutinní metodu kombinující aniontovou výměnnou chromatografii a ICP-MS pro oddělené a citlivé stanovení Cr(III) a Cr(VI) v různě složených vzorcích vod. Metoda měla zajistit detekční limity v řádu ng/L a vysokou reprodukovatelnost i v silně mineralizovaných matricích.

Použitá metodika a instrumentace

• HPLC: Agilent 1200 s bio-kompatibilním systémem (PEEK), aniontová kolona 4,6 × 30 mm.
• Mobilní fáze: 5 mM EDTA, 5 mM NaH₂PO₄, 15 mM Na₂SO₄, pH 7, průtok 1,2 mL/min, objem injekce 100 µL.
• ICP-MS: Agilent 7700x s ORS3 v heliačním módu, RF výkon 1550 W, analyzované izotopy 52Cr a 53Cr, plyn He 4 mL/min, dwell time 0,5 s.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity pod 200 ng/L pro obě formy při 100 µL injekci (0,13 µg/L pro Cr(III) a 0,17 µg/L pro Cr(VI)).
• Opakovatelnost RSD < 2,5 % v minerálních vodách s rozdílnou mineralizací.
• Recoveries ~90–100 % pro spikované vzorky (10 µg/L) během 8hodinového testu stability.
• Optimalizace pro Cr(VI): zvýšený objem injekce a snížená koncentrace EDTA umožnily snížení DL na 0,008 µg/L a linearitu kalibrace > 0,9995.
• Analýza kalifornských vod ukázala koncentrace Cr(VI) nad navrženou hranicí 0,02 µg/L.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí rychlou (~3 min) a robustní analýzu dvou forem chrómu, vhodnou pro rutinní monitoring pitných a odpadních vod, farmaceutických produktů a průmyslovou kontrolu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další automatizace a integrace s online odběrem vzorků.
• Rozšíření aplikace na další toxické a esenciální kovy.
• Využití v rámci zpřísňujících se regulačních programů.

Závěr

Vyvinutá metoda LC-ICP-MS pro speciační analýzu Cr(III) a Cr(VI) prokázala vysokou citlivost, přesnost a reprodukovatelnost i v náročných matricích. Optimalizace pro Cr(VI) umožňuje detekci v ultra-tracích úrovních pod navrhovanými regulačními limity.

Reference

1. Mina Tanoshima, Tetsushi Sakai, Craig Jones. Low-level speciated analysis of Cr(III) and Cr(VI) using LC(IC)-ICP-MS. Application note 5990-9366EN, Agilent Technologies, 2012.