Mercury and arsenic speciation analysis by IC-ICP/MS

Význam tématu

Speciace rtuti a arsenu je klíčová pro posouzení jejich toxicity, mobilnosti a environmentálního dopadu. Různé formy těchto prvků (neorganické Hg2+, organické CH3Hg+, trivalentní a pentavalentní formy arseniku) se liší svými chemickými vlastnostmi i účinky na živé organismy. Přesná a spolehlivá analýza jejich specíe je nezbytná pro monitoring kvality vody a potravin, ochranou veřejného zdraví a splnění legislativních limitů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat možnost simultánního stanovení anorganické a organické rtuti i hlavních forem arsenu v matrice rybího masa pomocí kombinace iontové chromatografie a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (IC-ICP/MS). Studie srovnává klasickou externí kalibraci s metodou speciované izotopové diluce (SIDMS) podle EPA Metody 6800 a hodnotí různé extrakční postupy.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnovala extrakci rtuti z homogenizovaného vzorku rybího masa s využitím osmi různých postupů (sonikace, mikrovlnné trýznění, enzymatická digesce) a korekci mezispeciových přeměn pomocí dvojitého izotopového spike (199Hg2+ a 201HgCH3+). Speciace arsenu byla prováděna bez SIDMS běžnou iontovou chromatografií.

• Iontový chromatograf: Metrohm 850 Professional IC Anion – MCS
• Sample Processor: Metrohm 858 Professional
• ICP/MS: Agilent 7500, He kolizní režim
• Kolony a eluentní systémy pro Hg a As separaci

Hlavní výsledky a diskuse

SIDMS umožnila kompenzovat artefakty metylace a demetylace rtuti za různých extrakčních podmínek. Alkalické extrakční postupy (A, B, C) přinesly výsledky v souladu s certifikovanými hodnotami methylrtuti a celkové rtuti. Jiné postupy prokázaly kontaminaci nebo neúplnou extrakci. Ion­tová chromatografie odhalila separaci Hg2+ a CH3Hg+ v jedné analýze, přičemž analýza arsenu odlišila klíčové anorganické formy od organického arsenu (s výjimkou asarobetaine, kterou lze chromatografickými úpravami potlačit).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda IC-ICP/MS s izotopovou dilucí nabízí vysokou citlivost (sub-ppb hladiny), selektivitu a robustnost vůči matrixovým vlivům. Umožňuje rychlé a přesné stanovení toxických forem rtuti a arsenu v potravinách a environmentálních vzorcích. Je vhodná pro rutinní kontrolu kvality i výzkumné aplikace v průmyslu a akademii.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zavedení automatizovaných extrakčních systémů pro vyšší reprodukovatelnost.
• Rozšíření SIDMS na další toxické prvky a jejich specii (např. kovy jako Cr, Sb).
• Integrované platformy pro multi-elementární speciaci kombinující IC-ICP/MS s LC-MS/MS.
• Vývoj nových kolonnových materiálů pro lepší rozlišení isobarických forem.

Závěr

Kombinace IC-ICP/MS a SIDMS podle EPA Metody 6800 představuje vysoce spolehlivý přístup ke speciaci rtuti i arsenu v komplexních biologických matricích. Metoda poskytuje přesné korekce pro mezipřeměny forem rtuti a umožňuje efektivní separaci a kvantifikaci klíčových toxických specií. Díky své flexibilitě a citlivosti se očekává širší přijetí mezi analytiky v oblasti životního prostředí i potravinářských laboratořích.

Reference

1. G.M.M. Rahman et al., Anal. Bioanal. Chem., 382, 1111-1120 (2005).
2. US EPA Method 6800, SW-846 Update IVA, GPO, Washington, DC, USA (2007).
3. M. Gochfeld, Ecotoxicol. Environ. Saf., 56, 174-179 (2003).
4. C.W. Levenson a D.M. Axelrad, Nutr. Rev., 64, 139-145 (2006).
5. G.M.M. Rahman a H.M. Kingston, Anal. Chem., 76, 3548-3555 (2004).
6. L. Reyes et al., Anal. Bioanal. Chem., 390, 2123-2132 (2008).