Sulfur isotope fractionation analysis in mineral waters using an Agilent 8900 ICP-QQQ

Význam tématu

Analýza izotopového složení síry patří k důležitým nástrojům ve stabilní izotopové geochemii. Pomáhá charakterizovat původ a transformační procesy přírodních vod, sledovat cykly síry v ekosystémech i odhalovat regionální rozdíly u potravin nebo archeologických vzorků. Díky vysoké přirozené variabilitě poměru 34S/32S lze rozlišovat zdroje a prostředí, v nichž vzorky vznikaly či prošly redoxními reakcemi.

Cíle a přehled studie

Studie hodnotila schopnost Agilent 8900 ICP-QQQ provozovaného v MS/MS režimu s O2 buňkovým plynem pro rychlou a přesnou analýzu poměru stabilních izotopů síry (34S/32S) v minerálních a povrchových vodách. Hlavním cílem bylo minimalizovat spektrální interference od O2+ a zjednodušit vzorkovací přípravu pomocí konzistentní matricové ředicí směsi.

Použitá metodika a instrumentace

Pro korekci instrumentálního hmotnostního biasu se uplatnilo bracketingové měření s referenčním standardem IAEA-S-1. Vzorky i standardy se ředily v roztoku obsahujícím 50 ppm Ca a 100 ppm NaCl v 1 % HNO3, čímž se snížila variabilita matric. Měření 32S a 34S probíhalo v režimu MS/MS mass-shift s O2 plynem, který přenesl S+ na SO+ (m/z 48 a 50), čímž se odstranily interference 16O2+ a 16O18O+.

Použitá instrumentace

• ICP-QQQ Agilent 8900 #100 (Advanced Applications)
• Standardní Ni kužely a x-lens
• Skleněný koncentriční (výměna za PFA) nebulizér s nasáváním bez čerpadla
• MS/MS mass-shift režim, buňkový plyn: O2 (0,45 mL/min)
• Detekce izotopů síry jako SO+ při m/z 48 (32S16O+) a 50 (34S16O+)

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala vynikající lineární závislost mezi teoretickými a naměřenými δ34S (R2 > 0,999) u mísených referencí od −0,3 ‰ do +22,6 ‰. Relativní přesnost u čtyř CRM byla lepší než 1,5 ‰ (2× SD). Analýza tří komerčních minerálních vod, vzorku teplé pramenité vody, řeky CRM a standardní mořské vody NASS-5 odhalila jasné rozdíly v δ34S, odpovídající známým hodnotám z literatury (+21 ‰ pro mořskou vodu).

Přínosy a praktické využití metody

• Přímé ředění vzorků eliminuje nutnost časově náročného odstraňování matice
• Vysoká citlivost a nízká detekční mez (< 50 ppt S) usnadňují práci s nízkými koncentracemi
• MS/MS režim zajišťuje efektivní odstranění spektrálních interferencí
• Aplikace v environmentálním monitoringu, hydrochemii, potravinářském sektoru a geochemii

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšiřování využití ICP-QQQ pro stabilní izotopy dalších prvků ve složitých matricích. Kombinace s chromatografií umožní selektivní stanovení síry v organických matricích, širší dostupnost inertních komponent sníží pozadí a otevře cestu ke stanovení ultra-stopových koncentrací ve vodách i biologických vzorcích.

Závěr

Metoda založená na Agilent 8900 ICP-QQQ v MS/MS mass-shift režimu přináší rychlé, přesné a reprodukovatelné stanovení poměru izotopů síry v různých typech vod bez komplikované úpravy matice. Díky robustnosti a citlivosti je vhodná pro široké spektrum aplikací od geochemie po kontrolu kvality vod.

Reference

1. J. Ryu, R. A. Zierenberg, R. A. Dahlgren et al., 2006, Chemical Geology 229:257-272
2. R. Tostevin, A. V. Turchyn, J. Farquhar, D. T. Johnston, D. L. Eldridge, J. K. B. Bishop, M. McIlvin, 2014, Earth and Planetary Science Letters 396:14-21
3. T. B. Coplen et al., 2002, Pure and Applied Chemistry 74(10):1987-2017
4. National Institute of Standards and Technology, Certificate sheet for Reference Material 8554 (IAEA-S-1)
5. X. K. Zhu, A. Makishima, Y. Guo et al., 2002, International Journal of Mass Spectrometry 220:21-29
6. K. Nakano, 2016, Ultra-low level determination of phosphorus, sulfur, silicon and chlorine using the Agilent 8900 ICP-QQQ, Agilent Application Note 5991-6852EN