Analysis of Environmental Waters by ICP-QQQ with a Dual-Cell System and Discrete Sampling

Význam tématu

Rychlá, přesná a robustní analýza stopových prvků ve vodách a v prostředích s vysokou maticí je klíčová pro environmentální monitoring, kontrolu kvality a smluvní analytické laboratoře. Zvýšený tlak na produktivitu a snižování provozních nákladů vyžaduje řešení, která kombinují vysoký průtok vzorků, spolehlivé odstraňování interferencí a minimální čas údržby. Studie popisuje využití Agilent 9500 ICP-QQQ s Dual-Cell System v režimu Advanced Helium Mode a diskrétním odběrem vzorku (AVS MS) jako odpověď na tyto požadavky.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo ověřit výkonnost pracovního postupu založeného na 9500 ICP-QQQ s DCS řízeném v AHM při rutinní analýze vod, půd a sedimentů reprezentativních pro smluvní environmentální laboratoře. Studie hodnotila přesnost (pomocí CRM), produktivitu (počet vzorků za čas) a dlouhodobou stabilitu analýzy během kontinuálního dvouhodinového běhu.

Použitá metodika

Analýzy probíhaly bez maticového dolaďování kalibrací a bez přerušení kalibrace po dobu 2 hodin. Použito bylo nastavení UHMI-4 pro zvýšenou odolnost vůči maticím (až ~4 % TDS) a AHM jako jediný režim buněčného čištění. Vzorky zahrnovaly tři certifikované materiály (NIST 1643e, HPS Soil B, HPS River Sediment A) v 1:10 a 1:50 ředění a pět reálných vzorků vod. Sekvence: počáteční kalibrace, cyklické měření vzorků s periodickým CCV/CCB po každých 10 vzorcích; celkem 141 roztoků analyzovaných za 138 minut.

Použitá instrumentace

• Agilent 9500 ICP-QQQ s Dual-Cell System (DCS) a Advanced Helium Mode (AHM)
• Agilent AVS MS diskrétní vzorkovač (s 0.75 mL smyčkou)
• MicroMist skleněný koncentričný nebulizér
• Ultra High Matrix Introduction (UHMI) systém aerosolové ředění
• Standardní niklové kužely (sampler/skimmer), OpenLab ICP-MS software s automatickým laděním a IntelliQuant pro rychlý semikvantitativní profiling

Hlavní výsledky a diskuse

Výkonnost a produktivita:

• Celkem 141 vzorků analyzováno za 138 minut, tj. méně než 1 minuta na vzorek, což představuje zhruba 50% nárůst průtoku oproti srovnatelnému jednokvadruplikovému ICP-MS postupu.
• Single‑gas AHM umožnil odstranit potřebu přepínání plynu mezi běžným He a vysokou energií, čímž se zjednodušil provoz a zkrátil čas analýzy.

Citlivost a mez detekce:

• LOQ (10σ z blanku) se pohybovaly od nízkých setin µg/L po několik µg/L v závislosti na prvku. Upozorněné příklady zahrnují hodnoty ve stovkách ng/L až jednotkách µg/L pro většinu analyzovaných prvků (přesné hodnoty se liší podle integračního času a izotopu).
• Možné dosažení nižších DL při delších integračních časech a pečlivější kontrole reagencií a blanků, avšak za cenu vyššího času a nákladů.

Přesnost a opakovatelnost:

• Analýzy CRM pro vodu, půdu a sedimenty prokázaly obecně vynikající shodu s certifikovanými hodnotami — většina měření měla průměrné recovery v rozmezí přibližně 90–110 % a nízké %RSD.
• Výjimkou byl kobalt v River Sediment A, kde oba ředěné vzorky vykázaly odchylky nad přijatelný rozsah, což autorky připisují možné kontaminaci CRM.

Stabilita během dlouhého běhu:

• Interní standardy zůstaly v rozmezí přijatelných recoverií (80–110 %) po celou dobu více než dvou hodin kontinuálního běhu, i při opakovaném zavádění vzorků s vysokým odhadovaným TDS (>1000 ppm), což poukazuje na robustnost kombinace UHMI + AVS MS + DCS v AHM.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické výhody pro rutinní environmentální laboratoře:

• Významné zvýšení průtoku vzorků při současném zachování kvality dat — vhodné pro smluvní laboratoře s vysokým počtem vzorků.
• Snížení složitosti pracovního postupu díky jednotnému plynovému režimu (AHM) a minimalizaci přepínání podmínek buněčného režimu.
• Snížení časů expozice přístroje vzorkům díky diskrétnímu odběru (AVS MS), což omezuje potřebu čistění a údržby.
• Dostatečná citlivost a robustnost pro analýzu širokého spektra prvků v maticích s vyšším obsahem rozpuštěných látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další automatizace a integrace se systémy pro zpracování dat a LIMS pro zlepšení throughput a sledovatelnosti výsledků.
• Optimalizace režimů CRC a zpracování dat pro ještě lepší kompromis mezi citlivostí a schopností potlačit polyatomové interferencí při širokém spektru prvků.
• Využití pokročilých diskrétních vzorkovačů a autodilutorů pro minimalizaci manuálních zásahů a zlepšení bezpečnosti práce s korozivními matricemi.
• Možnost dalšího snižování limitů detekce kombinací delších integračních dob, čistších reagencií a přísnější kontrolou blanků pro aplikace vyžadující ultra‑stopové stanovení.

Závěr

Agilent 9500 ICP-QQQ s Dual-Cell System provozovaný v Advanced Helium Mode a doplněný o AVS MS diskrétní vzorkovač a UHMI prokázal vysokou produktivitu, spolehlivost a přesnost při analýze environmentálních vod, půd a sedimentů. Jednomódový AHM zvládl efektivně odstraňovat interferencí napříč periodickou tabulkou, přitom zrychlil analýzu a snížil provozní nároky. Tento přístup je vhodný pro rutinní provoz v komerčních i výzkumných laboratořích, kde je klíčový vysoký průtok vzorků a robustní data.

Reference

1. Maximizing productivity for high matrix sample analysis using Agilent 7900 ICP-MS with ISIS 3 Discrete Sampling system, Agilent publication, 5991-5208EN.
2. Simple Reliable Analysis of High matrix Samples according to US EPA 6020A ICP-MS, Agilent publication, 5990-5514EN.
3. Zou A.; Yamanaka M. Intelligent Analysis of Wastewaters using an Agilent ICP-MS with Integrated Autodilutor, Agilent publication, 5994-7113EN.
4. Dual-Cell System (DCS) and Advanced Helium Mode (AHM), Agilent publication, 5994-8985EN.
5. Agilent ICP-MS IntelliQuant Software, Agilent publication, 5994-1677EN.