Determination of Perchlorate in Environmental Waters by Ion Chromatography Coupled with Electrospray Mass Spectrometry (IC-MS)

Význam tématu

Perchlorát se od 50. let využívá jako silný oxidant v raketových pohonech, výbušninách a pyrotechnice. Jeho přítomnost v pitné vodě je spojována s poruchami štítné žlázy a v mnoha regionech, zejména v Kalifornii, byly stanoveny přísné limity (1–6 ppb). Nástroje pro spolehlivou a citlivou detekci perchlorátu jsou klíčové pro dodržení regulačních požadavků a ochranu veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku je představit metodu iontové chromatografie spojenou s elektrosprayovou hmotnostní spektrometrií (IC-MS) pro přímou kvantifikaci perchlorátu v komplexních vodných matrikách. Metoda využívá on-line matrix diversion a stabilně značený interní standard pro zajištění přesnosti a reprodukovatelnosti. Představuje postupy přípravy přístroje, kalibraci a vyhodnocení výsledků.

Použitá metodika

Vzorek se injektuje ve smyčce 100 µL na kolonu Dionex IonPac AS16 (2×250 mm) s eluentem 45 mM KOH generovaným elektrokatalyticky. Po separaci se anionty potlačují ve suppressoru ASRS ULTRA II a proud analyzátu je rozdělen mezi konduktometrický detektor a MSQ hmotnostní spektrometr v režimu –ESI SIM. Pro korekci matrikových efektů se do každého vzorku přidává 18O-značený interní standard (107 m/z).

Použitá instrumentace

• Dionex ICS-2500 (GS50 Gradient Pump, EG50 Eluent Generator, CD25A Conductivity Detector, LC30 Oven, AS50 Autosampler)
• Rheodyne 9126 matrix diversion valve
• Thermo Scientific MSQ Enhanced Low-mass Option Mass Spectrometer
• Dionex AXP-MS Auxiliary Pump, PEEK tubing, statický mixovací tee

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční meze metody se pohybují mezi 15–30 ng/L v deionizované vodě a použití on-line diverze umožňuje analýzu v matrikách s vysokou iontovou silou (1000 mg/L Cl−, CO32−, SO42−). Linearita kalibrací v rozsahu 0,125–5 µg/L vykazuje R2>0,998 pro 99 a 101 m/z. Opakovatelnost byla demonstrována 7 replikami 500 ng/L perchlorátu s RSD do 10 % a stabilita signálu přes 100 injekcí s recoverií nad 95 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda eliminuje potřebu offline elektropreparace díky on-line matrix diversion, nabízí vyšší selektivitu než konduktometrie a dosahuje detekčních limitů pod úrovněmi regulačních limitů. Je vhodná pro monitorování pitné vody, hydrogeologických studií i průmyslovou kontrolu kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikace IC-MS na současné víceaniontové metody včetně dalších kyselých aniontů podle SIM mas (např. BrO3−, NO3−, SO42−). Dalším krokem je integrace s vysoce rozlišenými hmotovými analyzátory, automatizace přípravy vzorků a nasazení přenosných MS systémů pro terénní analýzy.

Závěr

Prezentovaná IC-MS metoda s on-line matrix diversion a interním standardem poskytuje spolehlivou, citlivou a reprodukovatelnou analýzu perchlorátu v komplexních vodných matricích. Splňuje požadavky na detekční limity a linearitu pro environmentální a regulační monitorování.

Reference

• California Department of Health Services, Action Level for Perchlorate in Drinking Water.
• Application Note 134, Dionex, Determination of Low Concentrations of Perchlorate in Drinking and Ground Waters Using IC.
• Application Update 145, Dionex, Determination of Perchlorate by Ion Chromatography.
• Roehl et al., J. Chromatogr. A 2002, 956, 245–254.