瓦伦蒂娜Lyubomirova, *a、bVeronika Mihaylovaa、b和Rumyana Djingovaa、b
一个痕量分析实验室、学院化学和制药、索菲亚大学1 j .而鲍彻大街1164 -索非亚,保加利亚。电子邮件:(电子邮件保护)
b中心的能力“可持续环境清洁技术——水、浪费、能源循环经济”,索非亚,保加利亚
准确测定宏单元(钠、钾、钙、镁和Si)在饮用水域与电感耦合等离子体质谱法(icp)由于其高浓度是困难的。在目前的研究中,基于单元的icp的优化应用带通参数(战)减少信号进行扩展他们的线性范围。个人价值为每个同位素的狙击枪已经被选中了。宏单元的确定没有稀释的方法使用了优化狙击枪值为饮用水分析和应用。地表水的准确性是评价分析参考资料。
介绍
淡水是一种有限的资源,对于农业、工业和人类生存。干净的水供人类消费的意义,农业利用等需要监控的营养和有毒的组件在自然和矿泉水。近几十年来,电感耦合等离子体质谱法(icp)已成为最有前途的技术多元素环境样品的痕量分析。然而,宏单元的直接仪器测定(碱和碱土金属元素,以及Si)在mg L1水平在自然水域和其他环境材料使用icp是一个挑战,往往是不可能的。由于其低电离作用潜力(IP)和高浓度在环境样品、信号到达浓度范围的上限,1变得饱和,不与浓度成正比。因此,线性的范围仅限于µg L1浓度。
通常的方法来克服这些困难是使用另一种方法,通常电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp - aes)或歧管稀释的样本。尽管稀释是一种常见的分析实践中,在这种情况下,它会导致严重的问题在微观和微量元素的测定在同一样本,这在高稀释低于检测极限(LOD)的方法。因此,多个测量运行是必要的,延伸的持续时间和价格分析。
除了稀释,icp可能使用提供了两种可能性:冷等离子体条件降低等离子体输入功率区间600 - 800 W (RF)和L nebuliser气体流量增加(> 1分钟1)已经使用了宏单元的决心。2尽管显著的优势,这种方法需要找到最佳条件的确定所有宏单元,通常出现在一个浓度范围宽,同时分离测定宏观和微量元素在一个样本。
细胞icp的日益普及使得解决宏观和微量元素的同时测定。动态反应细胞(DRC)是一种高精度、四极单元封闭和加压。3DRC-ICP-MS叫做刚果民主共和国的通常的应用模式,旨在消除微量元素干扰,导致显著改善的钟表。
刚果民主共和国的另一个应用程序是能够减少稳定区域内的信号灵敏度元素由一个带通参数的引入,战(直流极之间的潜在的应用对刚果民主共和国)3这扩展了仪器的动态范围。这种方法通常被称为标准模式与带通参数。这种方法的优点是选择性的抑制信号的元素出现在高浓度(如钠、钾、钙、镁、Si)和他们的icp分析没有稀释。另一个重要优点是抑制信号的灵敏度的可能性的同位素在不影响其余元素的同位素的敏感性。这种可能性允许引入个体的价值则为每个单独的同位素,这取决于天然丰度。
本研究的目的是开发一种方法测定钠,钾、钙、镁和硅水DRC-ICP-MS经过优化的狙击枪。宏单元的程序将允许直接测定饮用水不稀释和微量元素在一个运行。
实验
仪表
一个PerkinElmer SCIEX DRC-e icp系统错流nebuliser用于分析。带通的优化参数信号减少的区域规划23Na,39K,24日,25日,26日毫克,42、43、44Ca和28、29、30如果是在正常的等离子体条件(1100 W ICP射频功率和nebuliser气流0.89 L分钟1)。较低的丰富41K和46岁的48Ca同位素不重叠的研究41K与40基于“增大化现实”技术1H+,来自等离子和等压的干扰46岁的48“透明国际”在46岁的48Ca。
标准
多元素标准溶液含有钠、钾、钙、镁、硅的浓度范围从0.01µg L1L到200毫克1准备从单一股票的解决方案(默克公司)与初始浓度的1000毫克L1在适当的稀释。
参考资料
方法的准确性的分析评价地表水参考材料(RM) (SPS-SW2、参考材料测量元素在表面水域,Spectrapure标准,挪威)。
样品
六种饮用waters-two矿物,两个弹簧和两个表水从商业来源购买的品牌是保加利亚。水样本分析没有任何预处理。
结果与讨论
在标准条件动态范围
表1给出了线性范围通过构建校准图表Na、钾、钙、镁和Si标准条件下。至少所有校准曲线的相关系数是0.999。实验结果显示有限的线性范围从0.01µg L1最多1000µg L1。
表1。摘要利用线性范围标准条件和基于单元模式。选择的狙击枪值以粗体显示。
元素/同位素丰度(%) |
标准条件(µgl1) |
Cell-based-ICP-MS |
|
战(V) |
线性范围(毫克l1) |
||
23Na (100.00) |
-100 - 0.01 |
0.015 |
-40 - 0.010 |
24毫克(78.99) |
-300 - 0.01 |
0.015 |
-50 - 0.001 |
25毫克(10.00) |
-1000 - 0.01 |
0.013 |
-40 - 0.001 |
26毫克(11.01) |
-1000 - 0.01 |
0.013 |
-25 - 0.001 |
28Si (92.23) |
-500 - 0.01 |
0.014 |
-15 - 0.001 |
29日Si (4.68) |
-1000 - 0.01 |
0.012 |
-80 - 0.05 |
30.Si (3.09) |
-1000 - 0.01 |
0.012 |
-100 - 0.010 |
39K (93.26) |
-100 - 0.01 |
0.016 |
-100 - 0.010 |
42Ca (0.65) |
-200 - 0.01 |
0.013 / 0.014/0.015 |
-200 - 0.010 |
43Ca (0.14) |
-200 - 0.01 |
0.013 / 0.014/0.015 |
-200 - 0.025 |
44Ca (2.09) |
-200 - 0.01 |
0.013 |
-50 - 0.005 |
除了元素,建立了线性范围取决于特定同位素用于分析。以下依赖成立:较低的元素的IP和各自的同位素的相对天然丰度越高,线性范围越窄。这似乎是几乎不可能确定碱性元素K (IP = 4.34 eV)和Na (IP = 5.14 eV)在标准条件下的水域。这两个元素的线性范围仅限于100µg L1浓度,而他们在喝的水是mg L1的范围内。直接测定Ca (IP = 6.11 eV)使用42钙、43钙、44Ca,都有同位素丰度(只有2%以下44Ca是2.09%),可能在一个狭窄的浓度范围200µg L1。毫克的决心与更高的IP (7.65 eV)依赖于测量同位素,例如当使用24Mg相对丰度79%,线性范围仅限于300µg L1然而,25Mg和26Mg与丰度分别为10%和11%,达到1000年µg L1。中可观察到类似的趋势分析,硅同位素(IP = 8.15 eV),显示线性范围500µg L1为28如果和1000µg L1为29日如果和30.Si。因此,尽管icp,原则上,至少九个数量级的线性动态范围,4高mg L1测量水平是一个挑战,尤其是对IP和高天然丰度都较低的元素同位素的主要有用,例如。23Na(100%)和39K (93.3%)。
优化的战
为了扩展线性范围从µg L1mg L1,浓度间隔的优化则是应用于抑制分析物信号。进一步,抑制信号强度分别为每个同位素在不影响其他同位素变化的敏感性则是用于Ca、Mg、硅同位素取决于特定元素的同位素的自然丰度。
区域规划的优化与执行一个空白样品(去离子水)和标准的解决方案在0.1 L -200毫克1每个选择的同位素。的优化曲线23Na在浓度10毫克L1提出了如图1所示。他们证明饱和信号是实现区域值的范围从0.010 V至0.014 V和一个线性信号与浓度得到战值更高。毫克的优化曲线的比较、硅同位素表明,为了获得一个不饱和信号最丰富的同位素,24Mg和28如果,有必要运用战至少0.002 V值高于更丰富的同位素的元素。
图1所示。战带通参数优化图信号强度降低23Na在浓度10毫克L1(蓝线:标准溶液,绿线:空白解决方案,红线:LOD)。
检查线性使用混合标准的解决方案,通过构建校准图表在浓度间隔从0.001毫克L1L到200毫克1为每个同位素值在三个不同的区域,从最低的区域价值的不饱和信号。数据表明,增加雷达分析值导致更广泛的线性范围高达200毫克1。表1中提出了建立线性范围。然而,狙击枪的选择值之间的妥协了预期在饮用水样品中元素的浓度,减少信号的程度和相应的LOD。选中的区域值23Na是0.017 V,这导致了LOD高于在区域0.016 V,但它降低了信号的两倍多,允许更大范围的线性范围。所选区域的其他同位素值给出了表1中以粗体显示。
分析特点
检查的准确性的分析地表水RM和这项研究的结果发表在表2。表2中的数据表明,宏单元的的应用程序则会导致扩展线性范围和获得的实验值的置信区间内RM。
表2。结果的分析地表水RM。
元素 |
实验值 |
认证的价值 |
Na(毫克升1) |
10.02±0.04 |
10.000±0.050 |
K(毫克升1) |
1.003±0.008 |
1.000±0.005 |
Ca(毫克升1) |
10.02±0.07 |
10.000±0.050 |
毫克(毫克升1) |
2.04±0.06 |
2.000±0.010 |
Si(毫克升1) |
5.02±0.04 |
5.000±0.030 |
水样的分析
定量方法测定宏单元使用选定的个人战值是在饮用水域开发和申请他们的决心。结果分析的六个饮用水品牌展示在表3。确定浓度比较瓶子标签上给定的值。实验结果表明区域规划的适用性与icp宏单元的直接测定浓度范围宽,没有样本稀释。实验值的亲密瓶子标签证实了该方法的可靠性。
表3。结果(平均浓度±σ,n= 3)从宏单元的确定(mg L1在饮用水域)cell-based-mode icp。
Dragoy-novo |
日场 |
德温 |
罗莎 |
罗迪纳 |
格纳商人 |
|
Na |
35.6±0.3 |
70.3±0.8 |
5.89±0.03 |
2.89±0.05 |
59.2±0.5 |
3.33±0.04 |
K |
10.2±0.1 |
1.03±0.03 |
0.93±0.02 |
0.47±0.03 |
0.44±0.01 |
0.28±0.03 |
Ca |
36.9±0.6 |
7.65±0.25 |
6.02±0.09 |
10.8±0.9 |
7.69±0.17 |
3.19±0.06 |
毫克 |
8.46±0.05 |
2.37±0.07 |
0.29±0.04 |
1.03±0.05 |
0.32±0.01 |
0.87±0.05 |
如果 |
23.4±0.7 |
11.2±0.4 |
13.3±0.2 |
6.81±0.08 |
12.8±0.5 |
0.81±0.07 |
*瓶子标签值
结论
目前的调查表明细胞icp的优势分别选择带通参数则对任何元素或元素同位素和镇压群众的信号。不同区域价值的可能性取决于预期的元素浓度的可能性提供了宏单元的确定在不同水类型。
确认
这项工作是项目的一部分bg05m2op001 - 1.002 - 0019:“可持续环境清洁技术——水、浪费能源循环经济”(Clean&Circle) 2018 - 2023年为发展中心的能力,由运营计划“精明增长的科学和教育”2014 - 2020,由欧盟通过欧洲结构和投资基金。bdapp官方下载安卓版
金融支持INFRAMAT(现代科学研究基础设施支持,文化和技术发展)的升级ICP-mass光谱仪。INFRAMAT是国家科学基础设施和路线图的一部分为保加利亚教育部资助和科学(合同D01-155/28.08.2018和D01-284/18.12.2019)。
引用
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