Speciation Analysis of Chromium by LC-ICP-MS Based on ISO 24384

Význam tématu

Analýza forem chromu Cr(III) a Cr(VI) je klíčová pro ochranu životního prostředí a zdraví, neboť Cr(VI) je vysoce toxický a karcinogenní. Speciace rozlišuje tyto dvě formy, čímž umožňuje přesné hodnocení rizik a zajištění souladu s normami pro pitnou i odpadní vodu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace je ukázat postup speciační analýzy Cr(III) a Cr(VI) podle ISO 24384 za použití kapalinové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (LC-ICP-MS). Studie demonstruje jednoduchou přípravu vzorků, vysokou selektivitu, citlivost a odolnost vůči interferencím.

Použitá metodika a instrumentace

Pro stanovení chromových forem byla zvolena následující metodika:

• Předčištění: filtrace vzorku (0,45 µm).
• Úprava pH: na hodnotu ~6,9 HNO3.
• Chelace: 2 mL 0,025 mol/L EDTA (pH 6,9), doplnění na objem 20 mL.
• Reakce: zahřátí na 70 ± 3 °C po dobu 60 min, následná filtrace (0,2 µm).
• Korekce spárovací zkoušky: přídavek 10 µg/L Cr(III) a Cr(VI).

Instrumentace:

• LC systém: Prominence Inert s aniontovou výměnnou kolonkou Shodex SI-35-4D (150 × 4,0 mm, 3,5 µm) a ochrannou kolonou Shodex SI-95(G).
• Mobilní fáze: 100 mmol/L HNO3 (pH 7,0), průtok 0,45 mL/min, teplota 25 °C.
• ICP-MS: Shimadzu ICPMS-2050 s kónusy z niklu, mini torch, cyklonová komora, kolizní buňka s heliem (3,5 mL/min), RF výkon 1,2 kW.
• Detekce: m/z = 52 pro Cr, energetický filtr 7 V, buněčné napětí –15 V.

Hlavní výsledky a diskuse

Bez chelace elutuje Cr(III) jako široký špičatý signál, zatímco po EDTA komplexaci je Cr(III) retencí odlišen od Cr(VI). Rozlišení dvou forem činí 4,4 a umožňuje spolehlivou kvantifikaci. Kalibrační křivky v rozsahu 0,05–20 µg/L vykázaly lineární charakter s koeficienty R² 0,99999 (Cr(III)) a 0,99993 (Cr(VI)). Meze detekce (3σ) jsou 0,015 µg/L pro Cr(III) a 0,006 µg/L pro Cr(VI) v měřicím roztoku.
Analýza reálných vzorků (minerální voda, pitná voda, řeka, odpadní voda) přinesla spike recovery 97–109 %, což odpovídá požadavkům ISO (80–120 %). Celkové koncentrace Cr zjištěné LC-ICP-MS se lišily méně než o 30 % od klasické celkové analýzy ICP-MS, což potvrzuje nízkou míru interferencí.

Přínosy a praktické využití metody

• Simultánní stanovení Cr(III) a Cr(VI) v jednoanalýze.
• Jednoduchá příprava vzorku bez složitých ko-precipitací.
• Vysoká selektivita a odolnost vůči rušivým matricím.
• Kompatibilní s komerční LC-ICP-MS platformou, snadná instalace propojením výtoku kolony a nebulizéru.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření LC-ICP-MS speciace na další toxické kovy (As, Se, Sb), integrace s automatizovanými přípravami vzorků, mikro- a nano-kolonky pro snížení spotřeby reagencií, nasazení v terénních přístrojích a využití vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie pro anonymní identifikaci surovinových zdrojů a monitorování komplexních matric.

Závěr

Prezentovaná metoda podle ISO 24384 kombinuje jednoduchou EDTA předúpravu s LC-ICP-MS analýzou na instrumentu Shimadzu ICPMS-2050. Dosahuje vysoké citlivosti, přesné speciace i v reálných vodách, splňuje požadavky mezinárodních norem a poskytuje robustní platformu pro rutinní monitoring forem chromu.

Reference

1. ISO 24384:2024 Water quality — Determination of chromium(VI) and chromium(III) in water — Method using liquid chromatography with inductively coupled plasma mass spectrometry (LC-ICP-MS) after chelating pretreatment, Edition 1, 2024.