The Migration of Elements from Toys and Speciation of Chromium (VI) in Toy Material Using a Low Cost IC-ICP-MS Solution

Význam tématu

Kontrola a kvantifikace stopových prvků z hraček je klíčová pro ochranu zdraví dětí. Hexavalentní chrom je silně toxický a karcinogenní, zatímco trivalentní forma je nezbytná pro lidský metabolismus. Přesné rozlišení mezi těmito oxidačními stavy chromu je nezbytné pro správné posouzení rizika a splnění požadavků směrnice EU 2009/48/ES.

Cíle a přehled studie / článku

Metoda se zaměřuje na stanovení celkového obsahu prvků a speciation hexavalentního chromu ve vodných migrátách z materiálů hraček podle aktualizované normy EN 71-3:2012. Studie ukazuje, jak lze pomocí iontové chromatografie spojené s ICP-MS dosáhnout citlivosti v řádu ng/L, a to při současném zajištění stability a reprodukovatelnosti výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Postup přípravy vzorku:

• Materiál vzorku (barvy na prsty, inkoust, prášek TiO2) podroben migraci dle EN 71-3:2012.
• Po migraci neutralizace a stabilizace přidáním čtyřnásobku roztoku NH4OH (1 mol/L) k třem dílům migrátu.
• Odvoz trivalentního chromu odečtením detekovaného Cr(VI) od celkového obsahu chromu.

Iontová chromatografie s ICP-MS:

• Chromatografický systém ICS-900 s autosamplerem AS-DV a s kolonkami Dionex NG-1 (2×50 mm) pro odstranění organických interferencí a Dionex AG-7 (2×50 mm) pro aniontovou výměnu.
• Eluent 0,35 mol/L HNO3, isokratická eluce 0,40 mL/min, injekční objem 10 µL.
• ICP-MS iCAP Qc s PFA-LC nebulizérem v KED režimu s heliem pro potlačení víceatomových interferencí, vnitřní standardy Ga, Rh, Ir.

Hlavní výsledky a diskuse

Pro celkovou kvantifikaci byl prstový barvový vzorek navážen a přepočten. Úspěšnost analytiky byla ověřena v oblasti 87 až 103 % s přesností ±2 až ±7 %. Detekční limit pro Cr(VI) stanovený jako 3σ je 0,9 ng/L.
Speciace Cr(VI) v migrátech bez detekovatelného chromu byla otestována spiky na úrovni 0,10 a 0,40 ng/mL (odpovídá 50násobnému ředění), s průměrnou návratností 87 až 110 %. Chromatografické rozlišení je zřejmé: signál Cr(VI) eluuje kolem 50 s, zatímco neutrální vrstvy eluijí v mrtvém objemu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda kombinuje vysokou citlivost a selektivitu IC-ICP-MS s minimem organických rozpouštědel. Jediný přístrojový setup je použitelný pro celkové stanovení i speciaci. Metal-free design iontové chromatografie eliminuje riziko kontaminace kovem. Dosahuje se tak spolehlivých výsledků pro kontrolu shody s legislativními limity.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a vysokoprůtokové aplikace pro rutinní kontrolu ve výrobě hraček.
• Rozšíření metody na další toxické kovy a speciační analýzu různých oxidovaných forem prvků.
• Využití v akreditovaných laboratořích pro potvrzení shody s budoucími zpřísněnými předpisy.

Závěr

Iontová chromatografie spojená s ICP-MS se ukazuje jako robustní a citlivá technika pro stanovení stopového množství toxického Cr(VI) i celkového obsahu prvků v migračních roztocích hraček. Metoda splňuje požadavky EU 2009/48/ES a normy EN 71-3:2012 a je připravena na budoucí regulace.

Reference

• Směrnice EU 2009/48/ES o bezpečnosti hraček
• Evropská norma EN 71-3:2012, Metoda stanovení migrace kovů z hraček
• Application Note AN 43098, Thermo Scientific, dříve publikovaná speciace Cr(VI)