Agilent ICP-MS Journal (August 2014 – Issue 58)

Význam tématu

V moderní analytické chemii hraje klíčovou roli hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) a její kombinace s dalšími technikami jako je laserová ablaci (LA) či plynová chromatografie (GC-ICP-MS). Tyto postupy umožňují vysokou selektivitu, citlivost i prostorové rozlišení analýzy stopových a ultrastopových prvků v různorodých matricích – od geologických vzorků přes potraviny až po složité kapalné vzorky jako odpadní vody.

Cíle a přehled studie / článku

• Optimalizovat a zjednodušit pracovní postup integrace LA s ICP-MS díky plug-inu ESI ActiveView pro Agilent MassHunter.
• Vyvinout chemometrický model založený na ICP-MS datech a softwaru MPP pro určení botanického a geografického původu čínského medu.
• Zvýšit citlivost LA-ICP-MS při datování U-Th-zirkonů přidáním malého množství N₂ do nosného plynu a úpravou vakua v rozhraní.
• Vyvinout metodu GC-ICP-MS pro speciaci a kvantifikaci volatilních bromovaných a jodovaných produktů dezinfekce ve vodách.

Použitá metodika a instrumentace

• LA-ICP-MS: Agilent 7700x/7500 s cs lens, ESI NWR ActiveView plug-in, MARS 6 mikrovlnná digesce, laser 193 nm, různé režimy ablací (single spot, multi spot, lineární sken).
• Chemometrie: Agilent Mass Profiler Professional (MPP) – PCA, PLS-DA a BP-ANN pro klasifikaci medů podle 12 prvků.
• GC-ICP-MS: Agilent 7890A GC s HP-5 kolonkou, Agilent 7700x ICP-MS, časově rozlišená analýza (TRA) izotopů 79Br, 81Br a 127I, extrakce MTBE podle modifikované EPA 551.1.

Hlavní výsledky a diskuse

• Plug-in ActiveView umožnil plné řízení LA parametrů z MassHunteru, sjednotil workflow, omezil chyby a zkrátil čas přípravy metod.
• Chemometrický BP-ANN model pro 12 prvků dosáhl přesnosti >97 % při klasifikaci medů podle botanického původu a regionu sběru.
• Přidáním 2–3 mL/min N₂ do He nosného plynu a snížením tlaku rozhraní získána ~3,5násobná citlivost na ²³⁸U, bez významného nárůstu oxide rate.
• GC-ICP-MS odhalila tvorbu a rozložení volatilních bromo- a jodo-DBP před a po chloraminaci odpadních vod, ukázala růst celkových koncentrací Br a I a potenciální vznik nových DBP.

Přínosy a praktické využití metody

• Zefektivnění rutinního provozu LA-ICP-MS v geologii, materiálových laboratořích i forenzní analýze.
• Rychlá a spolehlivá kontrola původu potravin a detekce padělků pomocí ICP-MS a pokročilých statistických metod.
• Zvýšení citlivosti při izotopickém datování a minimalizace spotřeby vzorku, umožňující studium tenkých poloh a vzácných zirkonů.
• Komplexní sledování toxických DBP v odpadních i pitných vodách s elementárně specifickou detekcí bez rušivých meziproduktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další prohlubování softwarové integrace a automatizace instrumentů pro bezobslužné a vysoce reprodukovatelné analýzy.
• Rozvoj hybridních plazmových systémů se smíšenými plyny (He–N₂, Ar–H₂) pro vyšší citlivost a nižší interference.
• Rozšíření chemometrických nástrojů a strojového učení pro neznámé a komplexní matice.
• Využití GC-ICP-MS a LC-ICP-MS pro sledování vysoce toxických organometalických sloučenin v životním prostředí a biologických vzorcích.

Závěr

Publikované studie dokumentují významné technologické i aplikační posuny v oblasti ICP-MS a příbuzných technik. Od softwarové integrace přes nové způsoby zvýšení citlivosti až po vysoce selektivní sledování emergentních kontaminantů – všechny ukazují, jak kombinace inovativní instrumentace a metodiky posouvá hranice analytické výkonnosti.

Reference

1. O’Connor C. Enhanced Integration of LA and ICP-MS with ESI’s LA Plug-in for ICP-MS MassHunter. Agilent ICP-MS Journal 2014, Issue 58.
2. Chen H., Fan C., Chang Q. et al. Chemometric Determination of the Botanical Origin for Chinese Honeys on the Basis of Mineral Elements Determined by ICP-MS. J. Agric. Food Chem. 2014, 62, 2443–2448.
3. Paquette J.L., Piro J.L., Devidal J.L. et al. Sensitivity Enhancement in LA-ICP-MS by N₂ Addition to Carrier Gas: Application to Radiometric Dating of U-Th-Bearing Minerals. Analyst 2011, 136, 4925–4934.
4. Durazo A., Snyder S.A. Speciation of Volatile Bromo- and Iodo-Disinfection By-Products by GC-ICP-MS. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 12120–12128.