Metody spektrofotometryczne do oznaczania stężenia arsenu

Top of Form

Spektrometria mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną (ICP-MS) zaliczana jest do jednych z najnowocześniejszych technik wykorzystywanych do analizy śladowej. Metoda ta cechuje się szerokim liniowym zakresem oznaczeń, prostym widmem, dużą szybkość wykonania analizy,a także możliwością przeprowadzenia analizy wielo-pierwiastkowej. Ponadto metoda odznacza się niską granicą wykrywalności przy jednocześnie wysokiej selektywność i dużej precyzji. ICP-MS cechuje szeroki zakres prostoliniowości krzywych kalibracyjnych, możliwość uzyskania informacji izotopowej, a także możliwość automatyzacji po połączeniu z niektórymi technikami wprowadzania próbek (np. FIA- wstrzykowa analiza przepływowa, GC- chromatografia gazowa) oraz możliwość sprzężenia z technikami rozdziału (w tym także z HPLC- wysokosprawna chromatografia cieczowa). ICP-MS wykorzystywana jest jako detektor dla nieorganicznych i organicznych form pierwiastków rozdzielanych przy zastosowaniu wysokosprawnej chromatografii cieczowej [2].

Spektrometria mas z jonizacją w plazmie sprzężonej indukcyjnie polega na pomiarze intensywności strumienia powstałych w plazmie jonów (w temperaturze ok. 6000-10000 K). W trakcie oznaczenia spektrometr masowy pozwala na wytworzenie jonów, ich rozdzielenie (z wykorzystaniem analizatora mas) oraz wykrycie i pomiar intensywności strumienia. Uzyskiwane granice wykrywalności zależą nie tylko od oznaczanego pierwiastka lecz również od matrycy oraz samego sposobu przygotowania próbki. Ponadto na uzyskiwane wyniki wpływ ma także stan aparatury i wartości ślepej próby (próbka kontrolna). Ślepa próba jest miarą czystości stosowanych odczynników oraz warunków panujących w pomieszczeniu pomiarowym [2].

W metodzie ICP-MS wymagane jest stosowania próbek ciekłych. W zależności od celu prowadzonych badań zazwyczaj przeniesienie ciała stałego do roztworu uzyskuje się poprzez mineralizację lub ekstrakcję w układzie ciecz – ciało stałe. Co ważne etap przygotowania próbki w bardzo dużym stopniu decyduje o poprawności uzyskanego wyniku. Ma to znaczenie między innymi ze względu na możliwość zanieczyszczenia próbki lub straty oznaczanego pierwiastka. W związku z tym, coraz częściej wykorzystywane są techniki umożliwiające wprowadzanie do układu pomiarowego próbek stałych (np. po odparowaniu elektrotermicznym i laserowym). Na popularności zyskuje tzw. technika elektrotermicznego odparowania próbki (ang. electrothermal vaporization—ETV), w której materiał badany wprowadzany jest do pieca grafitowego w postaci stałej, a wraz ze wzrostem temperatury w próbce następuje odparowanie poszczególnych składników, które są przenoszone do plazmy. Najnowocześniejszą metodą wprowadzania próbek stałych do plazmy indukcyjnie sprzężonej w układzie ICP-MS jest technika ablacji laserowej. Pozwala ona na przeniesienie niewielkiej ilości materiału z powierzchni badanego obiektu do fazy gazowej (tzw. mikropróbkowanie laserowe) [1].

Spektrometria masowa z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS) do oznaczania arsenu

Wodne roztwory badanych próbek poddaje się pneumatycznej nebulizacji w plazmie (rozpraszanie pyłu na bardzo drobne cząsteczki). Konwersja energii powoduje desolwatację, atomizację i jonizację. Wytworzone jony wyodrębniane są z plazmy wskutek działania próżni. Kolejnym etapem jest ich rozdzielenie na podstawie masy przez spektrometr masowy. Spektrometr masowy może pracować zarówno w trybie pełnego skanowania, jak i selektywnego monitorowania jonów. Selektywne monitorowanie jonów zwiększa czułość metody. Połączenie ICP-MS pozwala na analizę prób, w których całkowita zawartość arsenu wynosi 0,4 μg/l [3].

Atomowa spektrometria emisyjna ze wzbudzeniem masowym ICP-AES (ang. inductively coupled plasma atomic emission spectrometry)

Metoda analizy oparta jest na pomiarze charakterystycznych linii widma atomowego z wykorzystaniem przy spektroskopii optycznej. Przygotowane wodne roztwory próbek wprowadzane są do urządzenia za pomocą specjalistycznej pompy lub nebulizatora pneumatycznego. Specyficzne elementy urządzenia emitują widma (ICP), które rozpraszane są na siatce spektrometru. Intensywność linii poszczególnych widm monitoruje urządzenie światłoczułe. Ilość składnika próbki poddanego oznaczeniu (analitu) określa się przez porównanie widma każdego elementu z widmami wzorcowymi. W celu zwiększenia czułości metody możliwe jest zastosowanie modyfikacji w postaci zmiany położenia palnika, W metodzie tej najkorzystniejsze jest ułożenie poziome. Modyfikacji można poddać również metodę wprowadzania próbki (np. przez nebulizację ultradźwiękową). Zastosowanie atomowej spektrometrii emisyjnej umożliwia oznaczanie prób o zawartości arsenu całkowitego do 3 μg/l [3], [4].