Анализ вод методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой
Аннотация
Different issues and limitations (sample preparation, matrix effect, spectral interferences) regarding the analysis of natural and drinking water by ICP-MS are discussed. Recommendations for overcoming those limitations are proposed. New experimental data on using robust plasma conditions for suppressing matrix effect are presented. The advantages of the combined application of mass spectrometry and atomic emission spectrometry which extend the line of analytes to be determined and enhance the reliability of the analysis are discussed
Об авторах
В. К. Карандашев
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН; Национальный исследовательский технологический университет МИСиС
Россия
Россия
А. Ю. Лейкин
Московское представительство Интертек Корпорейшн
Россия
Россия
В. А. Хвостиков
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН
Россия
Россия
Н. К. Куцева
ЗАО «РОСА»
Россия
Россия
С. В. Пирогова
ЗАО «РОСА»
Россия
Россия
Список литературы
1. Vieira M. A., Grinberg P., Bobeda C. R. R., et al. Non-chromatographic atomic spectrometric methods in speciation analysis: A review / Spectrochim. Acta. Part B. 2009. Vol. 64. N 6. P. 459 - 476.
2. Harrington C. F., Clough R., Hansen H. R., et al. Atomic spectrometry update. Elemental speciation / J. Anal. Atom. Spectrom. 2010. Vol. 25. N 8. P. 1185 - 1216.
3. Popp M., Hann S., Koellensperger G. Environmental application of elemental speciation analysis based on liquid or gas chromatography hyphenated to inductively coupled plasma mass spectrometry - a review / Anal. Chim. Acta. 2010. Vol. 668. N 2. P. 114 - 129.
4. Clough R., Drennan-Harris L. R., Harrington C. F., et al. Atomic spectrometry update. Elemental speciation / J. Anal. Atom. Spectrom. 2012. Vol. 27. N 8. P. 1185 - 1224.
5. ICP Mass Spectrometry Handbook / Ed. S. M. Nelms. - Oxford (UK), Carlton (Australia): Blackwell Publishing Ltd., CRC Press, 2005. - 485 p.
6. Inductively coupled plasma spectrometry and its applications / Ed. S. J. Hill. - Sheffild: Academic Press, 1999. - 370 p.
7. Butler O. T., Cairns W. R. L., Cook J. M., Davidson C. M. Atomic spectrometry update. Environmental analysis / J. Anal. Atom. Spectrom. 2013. Vol. 28. N 2. P. 177 - 216.
8. Butler O. T., Cairns W. R. L., Cook J. M., Davidson C. M. Atomic spectrometry update. Environmental analysis / J. Anal. Atom. Spectrom. 2014. Vol. 29. N 1. P. 17 - 50.
9. Adams P. B. Glass Containers for Ultrapure Solutions. In: Ultrapurity / Eds. M. Zieef, R. Speights. - New York: Marcel Dekker, 1972. - 293 p.
10. Robertson D. E. Contamination Problems in Trace-Element Analysis and Ultrapurification, In.: Ultrapurity / Eds. M. Zieef, R. Speights. - New York: Marcel Dekker, 1972. - 207 p.
11. Dahmen J., Englert K., Giebenhain G. International Laboratory - pacific rim edition. April/May 1997.
12. Toribara T. Y., Shields C. P., Koval L. Behaviour of dilute solutions of mercury / Talanta. 1970. Vol. 17. N 10. P. 1025 - 1028.
13. Baier R. W., Wojnowich L., Petrie L. Mercury loss from culture media / Anal. Chem. 1975. Vol. 47. N 14. P. 2464 - 2467.
14. Greenwood M. R., Clarkson T. W. Storage of mercury at submolar concentrations / Am. Ind. Hyg. Ass. J. 1970. Vol. 31. N 2. P. 250 - 252.
15. Feldman C. Preservation of dilute mercury solutions / Anal. Chem. 1974. Vol. 46. N 1. P. 99 - 102.
16. Louie H., Wong C., Huang Y. J., Fredrickson S. A study of techniques for the preservation of mercury and other trace elements in water for analysis by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) / Anal. Methods. 2012. Vol. 4. N 2. P. 522 - 529.
17. Guevara S. R., Horvat M. Stability and behaviour of low level spiked inorganic mercury in natural water samples / Anal. Methods. 2013. Vol. 5. N 8. P. 1996 - 2006.
18. Krivan V., Haas H. F. Prevention of loss of mercury (II) during storage of dilute solutions in various containers / Fresenius Z. Anal. Chem. 1988. Vol. 332. N 1. P. 1 - 6.
19. Weiss H. V., Shipman W. H., Guttman M. A. Effective storage of dilute mercury solutions in polyethylene / Anal. Chim. Acta. 1976. Vol. 81. N 1. P. 211 - 217.
20. Bothner M. H., Robertson D. E. Mercury contamination of sea water samples stored in polyethylene containers / Anal. Chem. 1975. Vol. 47. N 3. P. 592 - 595.
21. Agatemor C., Beauchemin D. Matrix effects in inductively coupled plasma mass spectrometry: a review / Anal. Chim. Acta. 2011. Vol. 706. N 1. P. 66 - 83.
22. Paredes E., Maestre S. E., Todoli J. L. Use of stirred tanks for studying matrix effects caused by inorganic acids, easily ionized elements and organic solvents in inductively coupled plasma atomic emission spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 2006. Vol. 61. N 3. P. 326 - 339.
23. Liu S., Beauchemin D. Effect of methanol and sodium dodecylsulfate on radial profiles of ion abundance in inductively coupled plasma mass spectrometry / Spectrochim. Acta, Part B. 2006. Vol. 61. N 3. P. 319 - 325.
24. Stewart I. I., Olesik J. W. The effect of nitric acid concentration and nebulizer gas flow rates on aerosol properties and transport rates in inductively coupled plasma sample introduction / J. Anal. Atom. Spectrom. 1998. Vol. 13. N 11. P. 1249 - 1256.
25. Maestre S., Mora J., Todoli J. L. Studies about the origin of the non-spectroscopic interferences caused by sodium and calcium in inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. Influence of the spray chamber design / Spectrochim. Acta. Part B. 2002. Vol. 57. N 11. P. 1753 - 1770.
26. Xu J. Q., Balik D., Agnes G. R. Aerosol static electrification and its effects in inductively coupled plasma spectroscopy / J. Anal. Atom. Spectrom. 2001. Vol. 16. N 7. P. 715 - 723.
27. Fraser M. M., Beauchemin D. Evidence supporting the occurrence of Coulomb fission during conventional sample introduction in inductively coupled plasma mass spectrometry / J. Anal. Atom. Spectrom. 2009. Vol. 24. N 4. P. 469 - 475.
28. Olivares J. A., Houk R. S. Suppression of analyte signal by various concomitant salts in inductively coupled plasma mass spectrometry / Anal. Chem. 1986. Vol. 58. N 1. P. 20 - 25.
29. Gregoire D. C. The effect of easily ionizable concomitant elements on non-spectroscopic interferences in inductively coupled plasma-mass spectrometry / Spectrochim. Acta Part B. 1987. Vol. 42. N 7. P. 895 - 907.
30. Kim Y-S., Kawaguchi H., Tanaka T., Mizuike A. Non-spectroscopic matrix interferences in inductively coupled plasma - mass spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 1990. Vol. 45. N 3. P. 333 - 339.
31. Falk H., Geerling R., Hattendorf B., et al. Capabilities and limits of ICP-MS for direct determination of element traces in saline solutions / Fresenius J. Anal. Chem. 1997. Vol. 359. N 4 - 5. P. 352 - 356.
32. Rodushkin I., Ruth T., Klockare D. Non-spectral interferences caused by a saline water matrix in quadrupole and high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry / J. Anal. Atom. Spectrom. 1998. Vol. 13. N 3. P. 159 - 166.
33. Allain P., Jaunault L., Mauras Y., et al. Signal enhancement of elements due to the presence of carbon-containing compounds in inductively coupled plasma mass spectrometry / Anal. Chem. 1991. Vol. 63. N 14. P. 1497 - 1498.
34. Llorente I., Gómez M., Cómara C. Improvement of selenium determination in water by inductively coupled plasma mass spectrometry through use of organic compounds as matrix modifiers / Spectrochim. Acta. Part B. 1997. Vol. 52. N 12. P. 1825 - 1838.
35. Hu Zh., Hu Sh., Gao Sh., et al. Volatile organic solvent-induced signal enhancements in inductively coupled plasma-mass spectrometry: a case study of methanol and acetone / Spectrochim. Acta. Part B. 2004. Vol. 59. N 9. P. 1463 - 1470.
36. Xie H., He X., Li Y. Enhancement effects of oxalic acid for inductively coupled plasma mass spectrometry / Metall. Anal. 2007. Vol. 27. P. 13 - 17.
37. Niu H., Houk R. S. Fundamental aspects of ion extraction in inductively coupled plasma mass spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 1996. Vol. 51. N 8. P. 779 - 815.
38. Беус А. А., Грабовская Л. И., Тихонова Н. В. Геохимия окружающей среды. - М.: Недра, 1976. - 248 с.
39. Wills J. D., Wehe C., McSheehy Ducos S., et al. Automated, intelligent sample preparation: integration of the ESI prepFAST auto-dilution system with the Thermo Scientific iCAP Q ICP-MS / Technical note 43208. Thermo Scientific.
40. New all matrix solution (AMS) system for NexION ICP-MS / Product note. PerkinElmer, Inc.
41. Performance characteristics of the Agilent high matrix sample introduction (HMI) accessory for the 7500 Series ICP-MS / Article 5989-7737EN. 2008. Agilent Technologies.
42. Kutscher D., Wills J. D., McSheehy Ducos S. Analysis of high matrix samples using argon gas dilution with the Thermo Scientific iCAP Q ICP MS / Technical note 43202. Thermo Scientific.
43. Jimenez M. S., Velarte R., Castillo J. R. New approaches to the direct analysis of highly saline samples by FIA-ICP-MS / Atom. Spectrosc. 2000. Vol. 21. N 5. P. 156 - 164.
44. Rosland E., Lund W. Direct determination of trace metals in sea-water by inductively coupled plasma mass spectrometry / J. Anal. Atom. Spectrom. 1998. Vol. 13. N 11. P. 1239 - 1244.
45. Tromp J. W., Pomares M., et al. Exploration of robust operating conditions in inductively coupled plasma mass spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 2003. Vol. 58. N 11. P. 1927 - 1944.
46. Карандашев В. К., Лейкин А. Ю., Жерноклеева К. В. Снижение матричного эффекта в ИСП-МС за счет оптимизации настроек ионной оптики / Журн. аналит. химии. 2014. Т. 69. № 1. С. 26 - 34.
47. Evans E. H., Giglio J. J. Interferences in inductively coupled plasma mass spectrometry. A review / J. Anal. Atom. Spectrom. 1993. Vol. 8. N 1. P. 1 - 18.
48. Пупышев А. А., Эпова Е. Н. Спектральные помехи полиатомных ионов в методе масс-спектрометриии с индуктивно-связанной плазмой / Аналитика и контроль. 2001. Т. 5. № 4. С. 335 - 369.
49. May T. W., Wiedmeyer R. H. A table of polyatomic interferences in ICP-MS / Atom. Spectrosc. 1998. Vol. 19. N 5. P. 150 - 155.
50. Vogl J. Calibration strategies and quality assurance / Ed. S. Nelms. ICP mass-spectrometry handbook. - Boca Raton: CRC Press, 2005. - 485 p.
51. Van Veen E. H., Bosch S., De Loos-Vollebregt M. T. C. Spectral interpretation and interference correction in inductively coupled plasma mass spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 1994. Vol. 49. N 12 - 14. P. 1347 - 1361.
52. Эпов В. Н., Васильева И. Е., Сутурин А. Н. и др. Определение макроэлементов в байкальской воде методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Журн. аналит. химии. 1999. Т. 54. № 9. С. 943 - 948.
53. Эпов В. Н., Васильева И. Е., Сутурин А. Н. и др. Определение микроэлементов в байкальской воде методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Журнал аналит. химии. 1999. Т. 54. № 11. С. 1170 - 1175.
54. Лейкин А. Ю., Якимович П. В. Системы подавления спектральных интерференций в масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой / Журн. аналит. химии. 2013. Т. 67. № 8. С. 752 - 762.
55. Koppenaal D. W., Eiden G. C., Barinaga C. J. Collision and reaction cells in atomic mass spectrometry: development, status, and applications / J. Anal. Atom. Spectrom. 2004. Vol. 19. N 5. P. 561 - 570.
56. Tanner S. D., Baranov V. I., Bandura D. R. Reaction cells and collision cells for ICP-MS: a tutorial review / Spectrochim. Acta. Part B. 2002. Vol. 57. N 9. P. 1361 - 1452.
57. Карандашев В. К., Туранов А. Н., Орлова Т. А. и др. Использование метода масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в элементном анализе объектов окружающей среды / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. Т. 73. № 1. С. 12 - 22.
58. Лейкин А. Ю., Карандашев В. К., Лисовский С. В., Волков И. А. Использование реакционно-столкновительной ячейки для определения примесных элементов в редкоземельных металлах методом ИСП-МС / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 8. № 5. С. 7 - 9.
59. Луцак А. К., Пупышев А. А. Режим «холодной» плазмы в методе масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (обзор) / Аналитика и контроль. 1998. Т. 2. № 4. С. 15 - 19.
60. Tanner S. D. Characterization of ionization and matrix suppression in inductively coupled ‘cold’ plasma mass spectrometry / J. Anal. Atom. Spectrom. 1995. V. 10. N 11. P. 905 - 921.
61. Chen C.-H., Jiang S.-J. Determination of As, Sb, Bi and Hg in water samples by flow-injection inductively coupled plasma mass spectrometry with an in-situ nebulizer/hydride generator / Spectrochim. Acta. Part B. 1996. Vol. 51. N 14. P. 1813 - 1821.
62. Bowman J., Fairman B., Catterick T. Development of a multi-element hydride generation - inductively coupled plasma mass spectrometry procedure for the simultaneous determination of arsenic, antimony and selenium in waters / J. Anal. Atom. Spectrom. 1997. Vol. 12. N 3. P. 313 - 316.
63. Olson L. K., Vela N. P., Carus J. A. Hydride generation, electrothermal vaporization and liquid chromatography as sample introduction techniques for inductively coupled plasma mass spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 1995. Vol. 50. N 4 - 7. P. 355 - 368.
64. Laborda F., Medrano J., Castillo J. R. Quality of quantitative and semiquantitative results in inductively coupled plasma mass spectrometry / J. Anal. Atom. Spectrom. 2001. Vol. 16. N 7. P. 732 - 738.
65. Дворкин В. И. Метрология и обеспечение качества химического анализа. - М.: Из-во МИТХТ, 2014. - 423 с.
66. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. - М.: Минздрав России, 2002.
67. СанПиН 2.1.4.1116-02. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества. - М.: Минздрав России, 2002.
68. ГОСТ Р 52109-2003. Вода питьевая, расфасованная в емкости. Общие технические условия. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003.
69. СанПиН 2.3.2.1078-01. Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. - М.: Минздрав России, 2001.
70. ГОСТ Р 54316-2011. Воды минеральные природные питьевые. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2011.
71. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Гигиенические нормативы. - М: СТК «Аякс», 2004. - 154 с.
72. ГН 2.1.5.2280-07. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно- питьевого и культурно-бытового водопользования. Дополнения и изменения № 1 к ГН 2.1.5.1315-03. - М.: Минздрав России, 2007.
73. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Утверждены приказом Росрыболовства 20 от 18 января 2010 г., зарегистрированы Минюстом России 16326 от 9 февраля 2010 г.
74. ГОСТ 6709-72. Вода дистиллированная. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2010.
75. ГОСТ Р 52501-2005. Вода для лабораторного анализа. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2006.
76. ГОСТ Р 52556-2006. Вода для гемодиализа. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2006.
77. ГОСТ 23732 - 79. Вода для бетонов и растворов. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1993.
78. Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю). Утверждены Решением Комиссии таможенного союза от 28 мая 2010 г. № 299. Гл. 2, разделы 3 (реагенты), 9, 21.
79. Method 200.8. Determination of trace elements in waters and wastes by inductively coupled plasma - mass spectrometry. U. S. Environmental Protection Agency.
80. ФР.1.31.2005.01714. ЦВ 3.18.05-2005. Качество воды. Методика выполнения измерений элементного состава питьевых, природных, сточных вод и атмосферных осадков методом масс-спектрометрии с ионизацией в индуктивно связанной плазме. - С.-Петербург, 2005.
81. НСАМ № 520-АЭС/МС. Определение элементного состава природных, питьевых, сточных и морских вод атомно-эмиссионным и масс-спектральным методами с индуктивно-связанной плазмой. - М.: ВИМС, 2012.
82. ISO 17294-2:2003. Water quality - Application of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) - Part 2: Determination of 62 elements. International Organization for Standardization, 2003.
Рецензия
Для цитирования:
Карандашев В.К., Лейкин А.Ю., Хвостиков В.А., Куцева Н.К., Пирогова С.В. Анализ вод методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015;81(5):5-18.
For citation:
Karandashev V.K., Leikin A.Yu., Khvostikov V.A., Kutseva N.K., Pirogova S.V. Analysis of Water using Mass Spectrometry with Inductively Coupled Plasma. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2015;81(5):5-18. (In Russ.)
Просмотров:
1267
Послать статью по эл. почте 