Fully automated, intelligent, high-throughput elemental analysis of drinking waters using SQ-ICP-MS

Význam tématu

Monitorování stopových kovů v pitné vodě je klíčové pro ochranu veřejného zdraví a zajištění souladu s regulačními požadavky. Metoda EPA 200.8 umožňuje kvantifikaci několika desítek prvků v náročných vzorcích pitné nebo odpadní vody. Zvýšení vzorkové průchodnosti a automatizace analýzy přispívají ke snížení nákladů a eliminaci rutinních manuálních zásahů laboratorního personálu.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo demonstrovat vysokou výkonnost, spolehlivost a automatizaci analýzy pitné vody dle EPA 200.8 Rev. 5.5 s využitím SQ-ICP-MS v režimu He-KED ve spojení s inteligentním autodilutačním systémem prepFAST. Studie hodnotí dobu analýzy, kvalitu výsledků a robustnost celého pracovního postupu.

Použitá metodika a instrumentace

• Odběr a příprava vzorků: Pitná voda sbíraná do HDPE nádrže, okyselená 1 % HNO₃ (Optima). Aliquoty po 20 mL odfiltrovány a uloženy ve 50 mL polypropylenových tubech.
• Autodiluce: ESI prepFAST Autodilution System s objemovou smyčkou 1,5 mL a SC-2DX autosampler.
• ICP-MS: Thermo Scientific iCAP RQ v režimu He KED.
• Parametry: PFA-ST nebulizér (1,02 L/min), Ni kužely, vysokomatriční skimmer, He 4,8 mL/min, KED napětí 3 V.
• Software: Qtegra ISDS s přednastavenou šablonou EPA 200.8, inteligentní autodilucí a automatickou validací QC.

Hlavní výsledky a diskuse

• Analýza >320 vzorků za <10 h (průměr 66 s/vzorek) pro 21 prvků a 6 interních standardů (celkem 48 izotopů).
• Interní standardy: stabilní odpověď v rozmezí 60–125 % dle požadavků EPA.
• CCV kontrola každých 10 vzorků: přesnost ±10 %, všechny prvky splnily limity.
• LFB (85–115 % recovery) a LFM (75–130 % recovery): průměrné a minimální/maximální hodnoty v doporučeném rozmezí při >30 opakováních.
• Inteligentní autodiluce: automatické ředění vzorků překračujících kalibrační rozsah až do faktorů 400×, bez manuální intervence, s plnou stopovatelností.
• Robustnost: minimální drift při vysoké citlivosti, možnost instalace robustního rozhraní pro náročnější matriční vzorky.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizace a inteligentní autodiluce snižují potřebu manuální přípravy a kontroly;
• Vysoká vzorková průchodnost umožňuje >50 analýz za hodinu;
• Nižší spotřeba činidel a laboratorních materiálů;
• Jednoduché nasazení metody s předdefinovanými QC protokoly;
• Plná sledovatelnost všech dilucí a výsledků v analytickém softwaru.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s laboratorními informačními systémy (LIMS) pro online přenos dat.
• Rozšíření metodiky na další matice a širší spektrum prvků.
• Implementace strojového učení pro prediktivní monitorování kvality analýzy.
• Využití robustních plazmových rozhraní pro vyšší zásah matrice.
• Vývoj mobilních, on-site analytických systémů pro rychlé rozhodování.

Závěr

Spojení Thermo Scientific iCAP RQ ICP-MS v režimu He KED a ESI prepFAST Autodilution System pokrývá požadavky EPA 200.8 Rev. 5.5 pro pitnou vodu. Díky plné automatizaci, inteligentní autodiluci a robustnímu softwaru Qtegra ISDS je dosažena vysoká výkonnost, spolehlivost a minimální nutnost manuálních zásahů.

Reference

1. Manecki M., Kutscher D., Wehe C., Henry R., Wills J., McSheehy Ducos S. Application Note 43323: Fully automated, intelligent, high-throughput elemental analysis of drinking waters using SQ-ICP-MS. Thermo Fisher Scientific, 2017.