Determination of perchlorate by U.S. EPA Method 332.0 using a compact ion chromatography system coupled with mass spectrometry

Význam tématu

Perchlorát je environmentální kontaminant s významnými zdravotními riziky v pitné vodě. Díky svému využití v raketových pohonech a pyrotechnice se v ovzduší a vodních zdrojích objevuje v tracech až nízkých mikrogramových koncentracích. Potřeba spolehlivé detekce na úrovni stovek ng/L je klíčová pro ochranu veřejného zdraví a dodržování regulačních limitů stanovených EPA i státy USA.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo otestovat schopnost kompaktního iontově chromatografického systému Dionex Integrion HPIC v kombinaci s jednochromátorovým MS (ISQ EC) plně vyhovět požadavkům EPA Metody 332.0 pro stanovení perchlorátu v surové i upravené pitné vodě. Studie navazuje na předchozí aplikace a rozšiřuje je o plné naplnění QC kritérií EPA.

Použitá metodika a instrumentace

Analytická metoda kombinuje vysokotlakou iontovou chromatografii s potlačenou vodivostní detekcí a ESI/MS v režimu selektivního ionového monitoringu (SIM). Separace perchlorátu probíhá na koloně IonPac AS20 s eluentem 55 mM KOH generovaným inline eluentním generátorem. Potlačený eluát je divergován do MS po kontrole vodivosti.

Použitá instrumentace

• Dionex Integrion HPIC systém (eluentní generátor, pumpa, odplyňovač, vodivostní detektor, potlačovač, termostatované moduly)
• IonPac AG20 (ochranná) a AS20 (analytická) kolony
• ISQ EC jednokomorový kvadrupólový hmotnostní spektrometr s HESI-II ESI v negativním módu
• Dionex AXP pomocné pumpy a OnGuard II Ba/Ag/H čistící kartuše
• Chromeleon CDS software pro plnou integraci správy výkonu a QC

Hlavní výsledky a diskuse

Platforma dosahuje detekčního limitu 26,9 ng/L perchlorátu a nejnižšího konfirmovatelného limitu (LCMRL) 125 ng/L. Linearita kalibrace (125–5000 ng/L) vykazuje r2 >0,999 s kvadratickou regresí vhodnou pro přesné vyhodnocení. Jednotková přesnost (RSD <4 % při koncentracích >MRL) a recovery QC vzorků byla 95–102 %. Metoda opakovaně splňuje QC požadavky EPA (početná odchylka, carry-over a konfirmace iontových poměrů m/z 99/101). Vysoké koncentrace chloridů, síranů a karbonátů (až 1000 mg/L) lze jednoduše korigovat předúpravou na OnGuard kartuši.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizovaná inline generace elučních roztoků minimalizuje chybovost a zaručuje reprodukovatelnost
• Inline potlačovač a diverze do MS po dosažení nízké vodivosti eliminuje potřebu organických modifikátorů
• Kompletní integrace s Chromeleon CDS zkracuje dobu školení operátorů a zvyšuje robustnost provozu
• Vysoká selektivita SIM režimu a použití 18O-značeného vnitřního standardu zajišťuje spolehlivou konfirmaci perchlorátu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj chromatografických systémů s vyšší tlakovou odolností a jemnější frakcionací pro zrychlené analýzy. Kombinace IC s vysoce rozlišovacím HRAM MS by mohla umožnit souběžné stanovení dalších anorganických aniontů bez potřeby samostatných metod. V oblasti kolaborace s LIMS a pokročilými AI nástroji lze předpokládat plnou automatizaci vyhodnocení EPA QC protokolů.

Závěr

Studie prokázala, že kompaktní HPIC systém s ISQ EC MS plně vyhovuje požadavkům EPA Metody 332.0, poskytuje vynikající citlivost, přesnost i robustnost pro rutinní monitoring perchlorátu v pitné vodě a je připraven pro implementaci v environmentálních a průmyslových laboratořích.

Reference

• U.S. EPA Method 332.0, Determination of Perchlorate in Drinking Water by IC-ESI/MS, Rev. 1.0, 2005.
• Thermo Scientific Application Update 72507, Determination of Perchlorate by IC-MS, 2017.