Determination of Perchlorate in High Ionic Strength Fertilizer Extracts by Ion Chromatography

Význam tématu

Perchlorát je vysoce rozpustný a mobilní anion, který se v životním prostředí akumuluje především v důsledku využití amonného perchlorátu v raketových pohonech. Jeho stopové koncentrace v pitné i podzemní vodě mohou narušovat vstřebávání jódu ve štítné žláze a způsobovat hypotyreózu. Kromě vody je nutné monitorovat i složitější matrice, jako jsou hnojiva či soli s vysokou iontovou silou, aby se odhalily další zdroje kontaminace perchlorátem.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem tohoto příspěvku je představit jednostupňovou analytickou metodu založenou na iontové chromatografii pro kvantitativní stanovení perchlorátu v extraktech hnojiv a dalších vysoce iontově silných vzorcích. Metoda využívá výkonnou kolonu Dionex IonPac AS16 a na místě generovaný hydroxid eluent EG40, což umožňuje stanovení anorezní koncentrace perchlorátu do 0,5 µg/L za 15 minut analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda je založena na isokratické separaci pomocí elučního roztoku 65 mM KOH, generovaného on-line modulární jednotkou EG40, při průtoku 1,2 mL/min a teplotě kolony 30 °C. Detekce je prováděna supresní vodivostní detekcí v režimu vnější vody s anomátní regenerací (Dionex ASRS ULTRA, 300 mA, DS3). Do systému se injektuje objem 500 µL částečné smyčky z 1000 µL vzorku.
Instrumentace:

• Iontový chromatograf Thermo Scientific Dionex DX-600 (GP50 pumpa, EG40 generátor eluentu, eluentová patrona EGC-KOH)
• Supresor ASRS ULTRA s DS3 vodivostní detektorem
• AS50 autosampler s 1 mL injekční stříkačkou
• Termostatovaná kolona Dionex IonPac AG16 a AS16
• Software Thermo Scientific Dionex PeakNet 6
• Syringe filtry 0,2 µm, orbitální shaker, centrifuga

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace perchlorátu prokázala lineární odezvu R2 = 0,9996 v rozsahu 3–200 µg/L. Metoda dosahuje MDL = 0,43 µg/L (n = 7, t = 3,14). Recoverie 10–100 µg/L perchlorátu z 10× až 10 000× naředěných extraktů různých hnojiv a solí se pohybovaly mezi 96–110 %, což potvrzuje robustnost metody v širokém spektru iontově silných matric. Při použití vyššího hydroxidu (70 mM) je možné vyloučit i koeluující polyvalentní fosfátové interferenty.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí rychlou analýzu (15 min), nízkou mez detekce a vysokou kapacitu kolony, což umožňuje práci s velkými injekčními objemy a vysokými iontovými koncentracemi. Uplatní se při sledování perchlorátové kontaminace v průmyslové a environmentální analytice, kontrole kvality hnojiv a výzkumu zdrojů kontaminace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj vidíme v kombinaci s hmotnostní detekcí pro potvrzování identity, v automatizaci předúpravy vzorku a v rozšíření analýzy na dynamické sledování perchlorátu v reálném čase. Metoda by mohla být adaptována pro analýzu dalších perzistentních aniontů v komplexních matricích.

Závěr

Popsaná chromatografická metoda s on-line generovaným hydroxidem a supresní vodivostní detekcí efektivně a spolehlivě stanovuje perchlorát ve vysoce iontově silných extraktech hnojiv. Díky vysoké kapacitě kolony a robustní přípravě vzorků je metoda vhodná pro rutinní monitorování a výzkumné aplikace v environmentální a agrochemické analýze.

Reference

• Jackson PE, Gokhale S, Streib T, Rohrer JS, Pohl CA. J Chromatogr A. 888 (2000) 151.
• U.S. EPA. Method 314.0: Determination of perchlorate in drinking water. Cincinnati, Ohio, 1999.
• Dionex Corporation. Application Note 134: Determination of low concentrations of perchlorate in drinking and ground waters. Sunnyvale, CA.
• U.S. EPA. Survey of Fertilizers and Related Materials for Perchlorate (ClO4–). Report EPA/600/R-01/049, 2001.
• ASTM D5679-95A, E300-92: Standard Practice for Sampling Industrial Chemicals. 1999.
• U.S. EPA. Method 300.0: The Determination of Inorganic Anions in Water by Ion Chromatography. Cincinnati, Ohio, 1993.
• Madden JE, Avdalovic N, Jackson PE, Haddad PR. J Chromatogr A. 837 (1999) 65.