Accurate determination of arsenic and selenium in environmental samples using triple quadrupole ICP-MS

Význam tématu

Arsen a selen patří mezi klíčové prvky sledované v environmentální analytice – arsen jako karcinogenní kontaminant a selen jako esenciální mikroprvek s významnými zdravotními funkcemi. Přesná kvantifikace těchto prvků v půdách, sedimentech a horninách je zásadní pro hodnocení rizik kontaminace potravinových řetězců a pro pochopení geochemických cyklů v přírodních systémech.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo ověřit schopnost ICP-MS v módu triple quadrupole (TQ-O₂) pro spolehlivou analýzu stopového arsenu a selenu v matricích bohatých na vzácné zeminové prvky (REE), které vytvářejí silné spektrální interference ve standardních módech. Studie porovnává čtyři provozní režimy měření včetně TQ-O₂ a tří klasických single quadrupole (SQ) módu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky (andesitový standard AGV-1 a hlubinný pelagický sediment) byly mineralizovány v PTFE nádobách s HNO₃, HF a HClO₄ při zvýšené teplotě. Po odpaření byly vzorky rekonstituovány v HNO₃/MeOH a dále ředěny 1:10. Do všech roztoků byl přidán interní standard Lutetium (1 μg·L⁻¹). Kalibrace probíhala v rozsahu 0,2–5 μg·L⁻¹ s 2 % HNO₃ a 2 % methanol.
Instrumentace:

• iCAP TQe ICP-MS s vysokomatričním insertem a kónovými elektrodami Ni
• Koncentrické quartzové mikronebulizéry 200 μL·min⁻¹, cyklonická sprchová komora chlazená na 2,7 °C
• Režimy měření: SQ-STD (bez plynu), SQ-H₂, SQ-KED (He) a TQ-O₂
• Autotune postupu a software Qtegra ISDS pro optimalizaci podmínek plazmy a interface

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání pozadím ekvivalentních koncentrací (BEC) ukázalo, že TQ-O₂ dosahuje BEC 75As ~30 ng·L⁻¹ a 78–82Se v rozmezí 23–60 ng·L⁻¹, zatímco v SQ módech se hodnoty pohybovaly v řádu jednotek až stovek μg·L⁻¹ kvůli nedostatečnému odstranění REE interference. Spike recovery testy v roztoku s 5 mg·L⁻¹ REE daly 99–102 % pro 1 μg·L⁻¹ As a Se. Analýza CRM AGV-1 prokázala shodu As (0,892 μg·g⁻¹ naměřeno vs. 0,88 μg·g⁻¹ certifikováno), selen byl pod LOQ. Pelagický sediment vykázal 1,303 μg·g⁻¹ As a 0,109 μg·g⁻¹ Se. Po spike add-backu byly recovery 93–98 %.

Přínosy a praktické využití metody

Režim TQ-O₂ nabízí spolehlivé a vysoce citlivé stanovení arseniku a selenu v náročných matricích s vysokým podílem REE bez potřeby korekčních rovnic. Široké možné uplatnění v geochemii, monitoringu půd a vod, potravinové bezpečnosti a průmyslové kontroly kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření reakční chemie pro další problematické prvky a izotopy
• Automatizace předúprav a online ředění pro vyšší průchodnost laboratoře
• Integrace s hromadným spektrem pro multidimenzionální analýzu
• Vývoj nových CRC plynů pro selektivní odstraňování specifických interferencí

Závěr

Triple quadrupole ICP-MS v módu TQ-O₂ se ukázal jako efektivní řešení pro určování arsenu a selenu v matrice obsahující vysoké koncentrace REE. Metoda přináší výrazně nižší BEC, vysokou přesnost a reprodukovatelnost bez složitých matematických korekcí.

Reference

• http://crustal.usgs.gov/geochemical_reference_standards/andesite1.html