Sensitive Determination of Hexavalent Chromium in Drinking Water

Význam tématu

Hexavalentní chrom (Cr(VI)) je vysoce toxický a karcinogenní kontaminant pitné vody, regulovaný na úrovni μg/L. Díky přísným požadavkům na limity (např. navrhovaný veřejný zdravotní cíl CA 0,02 μg/L) je nutné vyvinout analytickou metodu s dostatečnou citlivostí pro rutinní monitoring pitné vody.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo upravit stávající EPA metodu 218.6 tak, aby umožňovala kvantifikaci Cr(VI) v pitné vodě pod úroveň 0,02 μg/L. Zahrnuto bylo použití užších kolonek (2 mm formát), menšího reakčního kolínka a optimalizace průtoků pro zvýšení citlivosti.

Použitá metodika a instrumentace

Chromatografická separace za aniontové výměny s postkolonkovou reakcí a detekcí UV/vis:

• Kolonky: Dionex IonPac AG7 guard (2×50 mm) a AS7 analytická (2×250 mm)
• Eluent: 250 mM (NH₄)₂SO₄ + 100 mM NH₄OH, průtok 0,36 mL/min
• Injekční objem: 1000 μL, teplota 30 °C
• Postkolonkový reagens: 2 mM diphenylkarbazid + 10 % methanol + 1 N H₂SO₄, PCR průtok 0,12 mL/min, reakční kolínko 125 μL
• Detekce: viditelná absorpce při 530 nm (VWD UV-vis s PEEK flow cell)
• Pumpovací systémy: Dionex ICS-3000/ICS-2100/ICS-5000 s modulem DP, PC10 nebo AXP
• Software: Chromeleon CDS
• Příprava vzorku: úprava pH na 9,0–9,5, simulovaná vysokojonická voda (HIW) podle EPA Method 300.1

Hlavní výsledky a diskuse

• Metodní detekční limit (MDL): 0,001 μg/L Cr(VI), metodní kvantifikační limit: 0,003 μg/L
• Lineární rozsah 0,01–0,2 μg/L, koeficient determinace > 0,99
• LCMRL (Lowest Concentration Minimum Reporting Level) 0,019 μg/L
• Recovery 89–103 % i při 100 mg/L chloridů, sulfátů či karbonátů
• Porovnání ICS-3000 a ICS-2100 ukázalo obdobné chromatogramy a citlivost
• Reakční kolínka 125 μL vs. 375 μL: při nižších koncentracích (< 0,02 μg/L) srovnatelná MDL

Přínosy a praktické využití metody

Modifikovaná metoda nabízí vysokou citlivost pro sledování Cr(VI) pod navrhovanými limity pitné vody, je vhodná pro QA/QC v laboratořích a splňuje požadavky státních zdravotních cílů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Snižování detekčních limitů použitím menších objemů kolonek a pokročilých detekčních technik
• Automatizované on-line monitorování pitné a procesní vody
• Rozšíření aplikací do dalších matric (odpadní vody, biologické vzorky)
• Integrace s hmotnostní spektrometrií pro selektivnější analýzu Cr(VI) a Cr(III)

Závěr

Upravená aniontová chromatografie s postkolonkovou reakcí dosahuje detekčního limitu 0,001 μg/L Cr(VI), což potvrzuje její vhodnost pro rutinní stanovení na úrovních stanovených zdravotními cíli. Metoda je robustní, reprodukovatelná a splňuje požadavky pro monitoring pitné vody.

Reference

1. U.S. Environmental Protection Agency. Drinking Water Contaminants. 2011.
2. U.S. Environmental Protection Agency. Basic Information about Chromium in Drinking Water. 2011.
3. California Office of Environmental Health Hazard Assessment. Public Health Goal for Chromium in Drinking Water. 1999.
4. California Office of Environmental Health Hazard Assessment. Public Health Goal for Hexavalent Chromium in Drinking Water. 2009.
5. U.S. Environmental Protection Agency. Toxicological Review of Hexavalent Chromium. 2010.
6. U.S. Environmental Protection Agency. Public Health Goal for Hexavalent Chromium in Drinking Water. 2011.
7. U.S. Environmental Protection Agency. Method 218.6: Determination of Dissolved Hexavalent Chromium. 1991.
8. Thermo Fisher Scientific. Determination of Hexavalent Chromium in Drinking Water Using Ion Chromatography. Application Update. 2003.
9. Thermo Fisher Scientific. Technical Note 26: Determination of Cr(VI) in Water. 2007.
10. U.S. Environmental Protection Agency. Method 300.1: Determination of Inorganic Anions. 1997.
11. Thermo Fisher Scientific. AXP/AXP-MS Metering Pump Operator’s Manual. 2006.
12. Thermo Fisher Scientific. PC10 Postcolumn Delivery System Manual. 2005.
13. U.S. Environmental Protection Agency. LCMRL Calculator for Drinking Water Methods. 2011.