Iontová chromatografie
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Bromát, chlorit a chlorát patří mezi nežádoucí vedlejší produkty dezinfekce pitné a balené vody, které mohou představovat zdravotní riziko, zejména v případě bromátu, klasifikovaného jako potenciální karcinogen již v koncentracích řádu µg/L. S rostoucí spotřebou balené vody je proto nezbytné spolehlivě sledovat stopy těchto aniontů a splňovat přísné limity stanovené EHS, WHO i EPA.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo porovnat dvě iontově chromatografické separační kolony pro určení stopových koncentrací chloritu, bromátu a chlorátu v přírodních minerálních vodách. Konkrétně se vyhodnocovala kolona AS19 s hydroxidovým eluentem a kolona AS23 s karbonát/bikarbonátovým eluentem generovaným elektrolyticky. Hodnocena byla linearita, detekční limity, preciznost i návratnost analytů ve třech evropských minerálních vodách s různou mineralizací.
Použitá metodika a instrumentace
Pracovní systém:
- Iontový chromatograf Thermo Scientific Dionex ICS-2000 (RFIC).
- Eluentní generátory: EGC II KOH pro AS19 (hydroxid), EGC II K₂CO₃ + EPM pro AS23 (karbonát/bikarbonát).
- Sběrná kolona CR-ATC a poté analytická kolona IonPac AS19 (4×250 mm) nebo AS23 (4×250 mm) se sběrnou AG19/AG23 (4×50 mm).
- Snímání potlačenou vodivostní detekcí se supresorem ASRS ULTRA II.
Příprava eluenty:
- Pro AS19: eluent 10–45 mM KOH gradientně na řádově 30 min.
- Pro AS23: elektrolyticky generovaný 4,5 mM K₂CO₃/0,8 mM KHCO₃, pH modulováno EPM.
Standardy a kalibrace:
- Primární standardy 1000 mg/L z NaClO₂, NaBrO₃ a NaClO₃.
- Druhotné standardní roztoky 1 mg/L, kalibrace v rozsazích 2–50 µg/L (chlority, chloráty) a 1–25 µg/L (bromát) pro AS19, resp. 10–50 µg/L a 5–25 µg/L pro AS23.
- MDL stanovováno sedmi opakovanými injekcemi.
Vzorky:
- Tři přírodní minerální vody z Evropy s TDS 136–2359 mg/L, různé obsahy iontů.
- Vzorky s vysokým obsahem hydrogenuhličitanů odplynovány vakuově, jeden vzorek ředěn kvůli vysoké vodivosti.
Hlavní výsledky a diskuse
Obě kolony poskytly dobré rozlišení chloritu, bromátu a chlorátu od běžných aniontů (fluorid, chlorid, bromid, nitrit, dusičnan, síran).
Linearita:
- Obě metody dosáhly koeficientu korelace >0,999 ve zvolených rozsazích.
Detekční limity (MDL):
- AS19: bromát 0,31 µg/L, chlorit 0,18 µg/L, chlorát 0,28 µg/L.
- AS23: bromát 1,63 µg/L, chlorit 1,02 µg/L, chlorát 2,05 µg/L.
Preciznost:
- Relativní standardní odchylky retence 0,03–0,11 %, plochy 0,54–2,63 %.
Návratnost (spikování 10 µg/L chloritu, chlorátu a 5 µg/L bromátu):
- AS19: 86–97 %.
- AS23: 84–111 %.
V přírodních vzorcích nebyl zjištěn žádný bromát ani chlorit, chlorát se v jedné vodě detekoval na hranici ~4,4 µg/L. Při spikování bylo dosaženo přijatelné přesnosti.
Prakticky lze v minerální vodě detekovat již 0,5 µg/L bromátu, což výrazně pod hranicí EU limitu 3 µg/L.
Přínosy a praktické využití metody
Metody založené na AS19 s hydroxidovým eluentem i AS23 s karbonátovým eluentem umožňují spolehlivou kvantifikaci stopových DBP v kvalitě pitné vody.
Výhody:
- On-line generace eluenty – vyšší automatizace a reprodukovatelnost.
- Nižší MDL pro bromát s hydroxidovým systémem (AS19), vhodné pro splnění přísných limitů EU.
- Možnost současného stanovení chloritu, bromátu, chlorátu a běžných aniontů.
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozvoj RFIC technologií dovolí integrovat další detekční režimy (např. MS), rozšiřovat aplikace na jiné DBP a matrixy (odpadní vody, potraviny). Zvyšující se požadavky na nízké úrovně kontaminantů povedou ke zdokonalování induktivních kroků pH modulace a nových typů kolonek s vyšší kapacitou a selektivitou.
Závěr
Porovnání AS19 s hydroxidovým eluentem a AS23 s karbonátovým eluentem prokázalo, že oba přístupy zvládají analýzu chloritu, bromátu a chlorátu ve stopových koncentracích. Lepší citlivosti dosahuje systém AS19 (MDL bromát 0,31 µg/L), což je klíčové pro splnění limitů EU i WHO. Automatická generace eluenty zvyšuje efektivitu práce a konzistenci výsledků.
Reference
- Rodwan J.G. Reprint from The Bottled Water Reporter, 2005.
- EPA Water Health Series: Bottled Water Basics, EPA, 2005.
- EPA Stage 2 Disinfectants/Disinfection Byproducts Rule, EPA 815-R-05-011, 2005.
- WHO Environmental Health Criteria 216: Disinfectants and Disinfection By-Products, 2000.
- Thompson K.C. et al. J. Environ. Monit., 2000, 2, 416–419.
- Wagner H.P. et al. J. Chromatogr. A, 1999, 850, 119–129.
- EPA National Primary Drinking Water Regulations: Disinfectants and DBPs, 1998.
- EU Directive 98/83/EC, Quality of Water Intended for Human Consumption, 1998.
- WHO Background Document for the Development of WHO Guidelines for Drinking-Water Quality: Bromate, 2005.
- FDA Beverages: Bottled Water, Fed. Reg. 2001, 66(60), 16858–16868.
- EU Directive 2003/40/EC on natural mineral waters and ozonation, 2003.
- Hautman D.P., Munch D.J. EPA Method 300.1, 1997.
- EPA Stage 2 DBP Rule Final, Fed. Reg. 2006, 71(2), 388.
- Wagner H.P. et al. EPA Method 317.0, 2001.
- Wagner H.P. et al. EPA Method 326.0, 2001.
- Creed J.T. et al. EPA Method 321.8, 1997.
- Dionex Application Note 167, 2004.
- Dionex Application Note 168, 2004.
- WHO Bromate in Drinking Water—Background Document, 2005.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.