Speciation analysis of methylmercury via species specific isotope dilution GC-ICP-MS

Význam tématu

Speciace rtuti, zejména stanovení toxického methylrtuti (MeHg+), je klíčová pro environmentální monitoring, hodnocení rizik a kontrolu kvality vody, sedimentů či biotických vzorků. Metoda GC-ICP-MS s izotopově specifickou ředicí technikou umožňuje ultra-stopovou detekci, kompenzaci ztrát během přípravy a kontrolu vedlejších reakcí methylace či demethylace.

Cíle a přehled studie / článku

Tato technická zpráva ukazuje použití systému Thermo Scientific Trace™ 1310 GC v kombinaci s high-resolution ICP-MS (Element™ 2) přes GCI 200™ rozhraní pro kvantitativní speciaci MeHg+ v různých typech vzorků pomocí species-specific isotope dilution GC-ICP-MS.

Použitá instrumentace

• GC: Thermo Scientific Trace™ 1310, kolona CP-Sil 5CB (15 m × 0,25 mm, 0,25 µm)
• Interface: Thermo Scientific GCI 200™ (ohřátá přenosová linka na 240 °C)
• ICP-MS: Thermo Scientific Element™ 2 HR-ICP-MS (nízké rozlišení, RF 1150 W, sledované izotopy 200Hg, 201Hg, 202Hg, doba integrace 50 ms)

Použitá metodika

Vzorky (rybí tkáň, voda, sediment) byly spikeovány standardem Me201Hg+, upraveny na pH ~3,9, derivatizovány sodnou tetrapropylborátem na propylové složky a extrahovány n-hexanem. Po případném koncentračním kroku pomocí odpařování inertního plynu byly 1 µL injekcí analyzovány GC-ICP-MS. Vyhodnocena byla chromatografická separace MeHgPr (~1,90 min) a HgPr2 (~2,70 min) a izotopické poměry pro izotopovou ředicí kvantifikaci.

Hlavní výsledky a diskuse

• Certifikovaná referenční látka DORM-2: průměrná hodnota MeHg+ 4,43 mg/kg (99 % recovery), RSD ≤ 0,27 % mezi injekcemi, 1 % mezi digescemi.
• Limit detekce kolem 1 ng/L MeHg+; při aplikaci baseline korekce i zařazením odpařovacího koncentračního kroku bylo dosaženo přesnosti lepší než 3 %.
• Vody z řeky Weser: MeHg+ ve stovkách pg/L, vyžadující předkoncentraci; koncentrace 0,06–0,08 ng/L, RSD 8–28 % pro různé lokality.
• Sedimenty z Weseru: podíl MeHg+ 0,28–0,88 % z celkového Hg, koncentrace 0,64–2,31 µg/kg MeHg+, RSD až 22 % pro nízké obsahy.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysoce přesné a přesné stanovení MeHg+ ve stopových koncentracích a kompenzuje ztráty či vedlejší reakce během přípravy. Je vhodná pro různé matice (biologické, vodní, sedimenty) a splňuje požadavky QA/QC v environmentální analýze a průmyslové monitoraci.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace přípravy vzorků a on-line přenos derivatizovaných sloučenin do GC-ICP-MS.
• Integrace mikroextrakčních technik (SPME, SBSE) pro zjednodušení a zrychlení analýzy.
• Rozšíření na další organomerkurické sloučeniny (ethyl-, fenyl-rtuť) či multi-elementární speciaci.
• Využití vysokého rozlišení a hyphenovaných metod pro zlepšení selektivity v komplexních matricích.

Závěr

GC-ICP-MS s izotopově specifickou ředicí technikou představuje spolehlivou a citlivou metodu pro speciaci methylrtuti v sub-ng/L úrovni a µg/kg v maticích typu voda, sediment či biologické vzorky. Nové rozhraní GCI 200™ a optimalizované parametry umožňují rychlou chromatografii a vynikající reprodukovatelnost.

Reference

• Driscoll, C.T.; Mason, R.P.; Chan, H.M.; Jacob, D.J.; Pirrone, N. Environmental Science & Technology 2013, 47, 4967.
• Clarkson, T.W.; Magos, L. Critical Reviews in Toxicology 2006, 36, 609.
• Lohren, H.; Blagojevic, L.; Fitkau, R.; Ebert, F.; Schildknecht, S.; Leist, M.; Schwerdtle, T. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 2015, 32, 200.
• Clémens, S.; Monperrus, M.; Donard, O.F.X.; Amouroux, D.; Guérin, T. Talanta 2012, 89, 12.
• Heumann, K.G. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2004, 378, 318.
• Bloom, N.S.; Colman, J.A.; Barber, L. Fresenius’ Journal of Analytical Chemistry 1997, 358, 371.
• Prichard, E.; MacKay, G.M.; Points, J. In Trace Analysis: A Structured Approach to Obtaining Reliable Results; RSC, 1996, p. 95.
• Jackson, B.; Taylor, V.; Baker, R.A.; Miller, E. Environmental Science & Technology 2009, 43, 2463.