The ultratrace determination of iodine 129 in aqueous samples using the 7700x ICP-MS with oxygen reaction mode

Význam tématu

Detekce ultrastopového množství radionuklidu jódu-129 v kapalných vzorcích má klíčový význam pro environmentální monitoring a jadernou bezpečnost. Díky dlouhému poločasu rozpadu (15,7 milionu let) zůstává 129I v přírodních vodách desetiletí po jaderném testování či průmyslových haváriích. Spolehlivé a rychlé stanovení nízkých koncentrací je proto nezbytné pro hodnocení contaminace a sledování dlouhodobých ekologických rizik.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na optimalizaci kvadrupólové ICP-MS (Agilent 7700x) s Octopole Reaction System (ORS3) v režimu reakce s kyslíkem za účelem úplného odstranění rušivého signálu 129Xe a polyatomové interference 127IH2+ při stanovení 129I. Hlavním cílem bylo dosáhnout detekční mezí v řádu jednotek ppt, minimalizovat přípravu vzorků a maximalizovat průchodnost analýz.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byly použity vodné standardy NIST SRM 3231 (level I, II). Vzorky se ředily 0,5 % roztokem tetramethylamonného hydroxidu (TMAH) pro stabilizaci jódu. ICP-MS 7700x bylo vybaveno buněčným systémem ORS3 provozovaným v režimu reakce s kyslíkem a přídavným heliem pro snížení širokého flektu hmotového spektra.

• Plazma: výkon 1550 W, sampling depth 8 mm.
• Transportní plyn (Ar) 1,05 L/min, O2 1,01 mL/min, He 4 mL/min.
• Vstřikování vzorku: skleněný konetický nebulizátor, dvouprůchodová sprchová komora chlazená na 2 °C.
• Autotune robustního plazmatu: CeO+/Ce+ ≤ 1 % pro vysokou odolnost vůči matrici.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace toku kyslíku v ORS3 vedla k úplnému odstranění signálu 129Xe z Ar plynu a 127IH2+ interference. Nejnižší ekvivalentní koncentrace (BEC) pro 129I činila 1,9 ng/L a detekční hranice (3σ, n=10) dosáhla 1,1 ng/L (1,1 ppt). Kalibrační křivky pro 127I i 129I prokázaly vynikající linearitu (R2 ≥ 0,9998) v širokém rozsahu koncentrací.
Stanovení „intermediálního“ standardu (129I/127I ~ 10-7) a nízkoúrovňového NIST Level II (129I/127I ~ 10-8) potvrdilo přesnost a reprodukovatelnost (RSD < 8 % pro střední úrovně, < 23 % při limitu detekce). Při měření vzorků s vysokým obsahem 127I (88,9 mg/L) nebyl pozorován žádný přesah z 127I na 129I, což svědčí o vynikající selektivitě metody.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlé přímé stanovení 129I bez nutnosti složité chemické přípravy vzorků, čímž šetří čas a snižuje riziko kontaminace. Vysoká průchodnost analýz je vhodná pro rutinní monitoring podzemních a povrchových vod, sledování emisí z jaderných zařízení i kontrolu potravinářských výrobků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se nabízí ve spojení s předkoncentračními technikami (např. iontová výměna, sorpce na pryskyřice) pro zlepšení citlivosti pod 1 ppt a adaptaci na automatizované vzorkovače. Integrace s hmotnostním spektrometrem vyšší rozlišovací schopnosti by mohla otevřít nové možnosti v multiisotopové analýze jodu a dalších radionuklidů. Uplatnění najde i v mobilních analýzách pro rychlou on-site kontrolu.

Závěr

Agilent 7700x ICP-MS s ORS3 v kyslíkové reakčním režimu představuje významné vylepšení pro ultrastopové stanovení 129I v kapalných vzorcích. Kompletní odstranění rušivých signálů, detekční limit ~ 1,1 ppt a možnost vysokopropustného provozu bez přípravy vzorků dělají z této metody ideální nástroj pro environmentální a průmyslovou analytiku.

Reference

• Enhanced Helium Mode Cell Performance for Improved Interference Removal in ICP-MS. Agilent, 5990-7573EN, Feb. 2011.
• Bienvenue et al., Canadian Journal of Analytical Sciences and Spectroscopy, 49(6):423, 2004.