WCPS: Reaction Cell Frontier: Analysis of Radionuclides in Environmental Samples using an Innovative Reaction Cell ICP--MSMS

Význam tématu

Dlouhodobé radionuklidy jako jód-129 či plutonium představují významné ukazatele kontaminace životního prostředí a jsou výsledkem jaderných zkoušek, havárií nebo zpracování použitého paliva. Tradiční ICP-MS se potýká s interferencemi (např. 129Xe+, UH+) a omezenou abundanční citlivostí při detekci ultra stopových koncentrací.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo aplikovat inovativní techniku trojitého kvadrupólu ICP-QQQ se selektivním MS/MS módem a plyny O2 a NH3 v reakčním článku, aby se zvýšila analyzovatelná poměrnost 129I/127I, snížila meze detekce pro 129I a současně prokázala možnost stanovení plutonia a dalších aktinidů v matrici bohaté na U a Pb.

Použitá metodika a instrumentace

Agilent ICP-QQQ disponuje dvěma kvadrupóly (Q1 před a Q2 za kolizně-reakčním článkem ORS3). Reakční plyny: kyslík pro odstranění Xe+ a amoniak (s He) pro potlačení UH+ interferencí. Vzorky: NIST SRM 3231 Level I a II (129I/127I) v 0,5 % TMAH, surrogáty Tl a Bi pro simulaci chování plutonia.

Hlavní výsledky a diskuse

• Reakce Xe+ s O2 snižuje izobarickou interferenci na úroveň pozadí a umožňuje měřit poměr 129I/127I kolem 1 × 10−6 a 1 × 10−8, v souladu s certifikovanými hodnotami.
• Meze detekce (3σ, n=10): 0,07 ng/L pro 129I, BEC 0,04 ng/L, vynikající linearita kalibračních křivek.
• Reakce UH+ s NH3 redukuje UH+ interferenci o více než 5 řádů; intenzita Bi+/Tl+ klesá přibližně o jeden řád, což umožňuje analýzu 239Pu+, 240Pu+, 242Pu+.
• MS/MS režim zajišťuje superiordní abundanční citlivost bez viditelného „tailingu“.

Přínosy a praktické využití metody

• Spolehlivé stanovení ultra stopových koncentrací radionuklidů v ekologických, geologických i biologických vzorcích.
• Rychlejší a citlivější alternativa ke klasické alfa spektrometrii a single-quad ICP-MS.
• Využití v monitoringu radioaktivního znečištění, jaderném odpadovém managementu a jaderné forenzní analýze.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Testování výkonu metody na dalších radionuklidových CRM a komplexních reálných matricích.
• Rozšíření aplikace na americium, curium a další transuranové prvky.
• Optimalizace parametrů reakčních plynů a integrace s chromatografickými separacemi pro multidisciplinární analýzy.

Závěr

Trojitý kvadrupólový ICP-MS s MS/MS a pokročilým reakčním článkem prokazuje vynikající abundanční citlivost a nízké meze detekce pro analýzu radionuklidů. Umožňuje spolehlivou kvantifikaci 129I na úrovních 1×10−6 a 1×10−8 a otevírá cestu pro rutinní stanovení plutonia v náročných matricích.