Speciation analysis of methylmercury via species specific isotope dilution GC-ICP-MS

Význam tématu

Rtuť je vysoce toxický prvek s globální distribucí. Různé chemické formy rtuti se liší toxicitou, mobilitou a biochemickými vlastnostmi. Methylrtuť (MeHg+) vzniká mikrobiální metylací a díky nerozpustnosti v H2O se bioakumuluje a biomagnifikuje v potravním řetězci. Určení molekulárních forem rtuti v životním prostředí je proto klíčové pro správné hodnocení rizik a ochranu zdraví lidí a ekosystémů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ukázat využití spojení vysokorozlišovacího ICP-MS Thermo Scientific Element HR-ICP-MS s plynovou chromatografií Trace 1310 GC a rozhraním GCI 200 pro kvalitativní a kvantitativní stanovení methylrtuti pomocí metodiky specifické izotopové ředicí GC-ICP-MS. Studie popisuje optimalizované instrumentální podmínky, postupy přípravy vzorků a výkonnost metody na vzorcích rybí tkáně, vod a sedimentů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu bylo použito:

• GC Thermo Scientific Trace 1310 vybavená kolonkou CP-Sil 5CB (15 m × 0,25 mm, 0,25 μm), rozhraní GCI 200 a isothermal injector bez rozdělení (SSL)
• HR-ICP-MS Thermo Scientific Element nastavený na nízké rozlišení, RF výkon 1150 W a monitoring izotopů 200Hg, 201Hg a 202Hg
• Carrier gas argon, teplota injektoru 250 °C, program pece od 40 °C do 180 °C rychlostí 50 °C/min

Postup přípravy vzorků zahrnoval spikeování Me201Hg+ pro stanovení MeHg+, extrakci propylátorovým činidlem do n-hexanu, případné odpaření pro koncentrování a následnou injekci 1 μl extraktu do GC.

Hlavní výsledky a diskuse

Přesnost a opakovatelnost metody byla ověřena na referenčních materiálech DORM-2 (rybí tkáň) a ERM-CC580 (estuární sediment). U DORM-2 byly naměřeny průměrné hodnoty 4,43 mg/kg s RSD ≤ 0,27 % a recovery > 98 %. U ERM-CC580 byla získána hodnota 74,9 μg/kg MeHg+ odpovídající certifikovaným 75,5 μg/kg. Limit detekce dosahuje úrovně 1 ng/l pro vodné roztoky, s možností zlepšení signálu koncentračním krokem odpařením n-hexanu. Stanovení ve vodách řeky Weser prokázalo koncentrace 0,06–0,08 ng/l MeHg+ a v sedimentech 0,64–2,31 μg/kg, což odpovídá 0,28–0,88 % z celkové rtuti.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká přesnost a selektivita díky izotopové ředicí metodě
• Kratší doba analýzy (3,8 min) při spolehlivém rozlišení MeHg+ od anorganické rtuti
• Možnost stanovení nízkých koncentrací MeHg+ v různých matricích (biota, voda, sediment)
• Detekce vedlejších reakcí (demethylace, metylace) během přípravy vzorku

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj automatizace přípravy vzorků, miniaturizace extrakčních postupů a rozšíření na stanovení dalších toxických kovů a organických forem. Kombinace s dalšími selektivními detektory a pokročilými datovými algoritmy může rozšířit aplikace v environmentálním monitorování a potravinové bezpečnosti.

Závěr

Popisovaná GC-ICP-MS metodika s izotopovou ředicí analýzou prokázala vynikající citlivost, přesnost a robustnost pro stanovení methylrtuti ve vodných i pevných vzorcích. Díky krátkému času analýzy a výhodám izotopové ředicí metody je vhodná pro rutinní provoz v environmentálních a průmyslových laboratořích.

Reference

1. Driscoll CT Mason RP Chan HM Jacob DJ Pirrone N Environmental Science & Technology 2013 47 4967
2. Clarkson TW Magos L Critical Reviews in Toxicology 2006 36 609
3. Lohren H Blagojevic L Fitkau R Ebert F Schildknecht S Leist M Schwerdtle T Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 2015 32 200
4. Clémens S Monperrus M Donard OFX Amouroux D Guérin T Talanta 2012 89 12
5. Heumann KG Analytical and Bioanalytical Chemistry 2004 378 318
6. Bloom NS Colman JA Barber L Fresenius Journal of Analytical Chemistry 1997 358 371
7. Prichard E MacKay GM Points J In Trace Analysis A Structured Approach to Obtaining Reliable Results Royal Society of Chemistry 1996 95
8. Jackson B Taylor V Baker RA Miller E Environmental Science & Technology 2009 43 2463