Determination of Mercury With On-line Addition of Stannous Chloride Using an Axial ICP-OES

Význam tématu

Monitorování rtuti v životním prostředí je klíčové vzhledem k její vysoké toxicitě a schopnosti bioakumulace. Analýza stopových hladin Hg ve vodách (pitné, povrchové, odpadní) je nezbytná pro ochranu zdraví lidí i ekosystémů. Tradiční ICP-OES bez modifikací nedosahuje požadované citlivosti pro mnohé aplikace, proto se hledají jednoduché způsoby zvýšení signálu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit možnost stanovení rtuti v mikrogramových hladinách pomocí axiálního ICP-OES se zásadním zesílením signálu on-line přídavkem stannous chloridu (SnCl₂). Studie ukazuje, jak lze bez použití parové generace zvýšit citlivost a snížit detekční limity pro rutinní monitoring.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda spočívá v on-line míchání vzorku s redukčním činidlem (15% SnCl₂ v 20% HCl) před vstřikováním do plazmatu, čímž dochází k přeměně Hg²⁺ na elementární Hg a významnému nárůstu emisního signálu.

• Agilent 720-ES axiální ICP-OES se simultánním Echelle polychromátorem a CCD detektorem (167–785 nm).
• Čtyřkanálová peristaltická pumpa s Y-kusovým spojem pro vzorek, reduktant a odpad.
• Koncentrační skleněný nebulizér se skleněnou cyklónovou komorou.
• Software Agilent ICP Expert II pro řízení parametrů: výkon 1,2 kW, průtoky: plasma 15 L/min, pomocný plyn 1,5 L/min, nebulizér 0,65 L/min.

Hlavní výsledky a diskuse

On-line přídavek SnCl₂ zvýšil intenzitu signálu Hg až 30×. Optimální koncentrace činidla byla 10–15 % (v HCl), nad touto úrovní se efekt postupně snižoval vinou emisních interferencí stanných čar. Stanoveno bylo několik emisních linek Hg (184,887 nm; 194,164 nm; 253,652 nm), jejichž detekční limity se snížily přibližně o řád (např. ze 2,0 µg/L bez SnCl₂ na 0,2 µg/L s 15 % SnCl₂). Metodu validovala analýza certifikované reference NIST 1641D, kdy naměřené hodnoty (1,592 ± 0,010 mg/kg při 184,887 nm) souhlasily s certifikovanou hodnotou (1,590 ± 0,018 mg/kg).

Přínosy a praktické využití metody

• Značné zlepšení citlivosti bez nutnosti chladné parové generace.
• Jednoduchá implementace do stávajících ICP-OES systémů vybavených axiálním dohledem.
• Možnost rutinního sledování Hg v µg/L rozmezí v různých typech vod.
• Snížení doby a nákladů spojených s dodatečnou parovou generací.

Budoucí trendy a možnosti využití

Automatizace on-line míchání a optimalizace průtoků mohou dále zjednodušit provoz. Rozšíření metody na další kovy konvertované chemickou reakcí (As, Se) či kombinace s hmotnostní spektrometrií nabízí perspektivu pro víceprvkovou ultrastopovou analýzu. Integrace do mobilních platforem by mohla umožnit terénní monitoring.

Závěr

On-line přidání stannous chloridu do axiálního ICP-OES představuje efektivní, jednoduchou a finančně nenáročnou alternativu k tradiční studené parové generaci pro stanovení rtuti v µg/L hladinách. Metoda dosahuje přibližně desetinásobného snížení detekčního limitu a ověřila svou přesnost na certifikovaném referenčním materiálu.

Reference

1. US EPA. Method 245.1. Method for Chemical Analysis of Water & Wastes. EPA-600/4-79-020, 1979.
2. Doidge P. Determination of mercury in a certified reference sludge material using the Varian 710-ES. Application Note, Agilent Technologies.
3. National Institute of Standards and Technology. Certificate NIST 1641D Mercury in Water.