Acqua ultrapura per la determinazione di elementi tossici nelle analisi ambientali
Anastasia Khvataeva-Domanov1, Juhani Virkanen2, Glenn Woods3, Pratiksha Rashid4, Stephane Mabic1
1Lab Water Solutions, Merck, Guyancourt, France, 2University of Helsinki, Helsinki, Finland, 3Agilent Technologies Ltd., Stockport, UK, 4Lab Water Solutions, Merck, Feltham, UK
Scoprite di più su
- Requisiti qualitativi dell'acqua per le analisi di elementi tossici
- Qualità dell’acqua ottimale per le analisi con metodi ICP-OES e ICP-MS
- Idoneità dell'acqua ultrapura Milli- Q® per le analisi elementali
- Condizioni sperimentali nella ICP-MS
- Affidabilità dell'acqua ultrapura Milli- Q® per le analisi elementali
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Requisiti qualitativi dell'acqua per le analisi di elementi tossici
La qualità dell’acqua reagente impiegata per misurare i livelli di elementi tossici durante le analisi ambientali è essenziale ai fini dell’affidabilità e dell’accuratezza dei risultati. Il presente studio dimostra l’idoneità dell’acqua ultrapura appena prodotta da sistemi di purificazione Milli-Q® per le analisi di elementi in tracce con tecniche ICP-OES e ICP-MS in laboratori di analisi ambientali.
Negli ultimi decenni, un drastico incremento della sensibilità degli strumenti analitici ha cambiato la nostra conoscenza della contaminazione ambientale e degli effetti nocivi di metalli come Be, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Sb, Ba, Hg, Tl e Pb. Ciò si è tradotto in un gran numero di regolamenti e linee guida che stabiliscono le concentrazioni massime accettabili o raccomandabili per quanto riguarda i metalli tossici nelle acque potabili,1 marine2 e reflue.3 I requisiti introdotti dalle autorità hanno quindi determinato un crescente bisogno di monitoraggio dei metalli tossici nei laboratori di analisi ambientali in cui le tecniche spettrometriche costituiscono lo standard raccomandato per la determinazione degli elementi in tracce.4,5 Il ruolo preponderante della ICP-MS e della ICP-OES nell'individuazione di elementi metallici tossici in tracce nelle analisi ambientali di acque e suolo ha comportato un innalzamento dei requisiti qualitativi dell’acqua ultrapura, il reagente più frequentemente utilizzato nelle analisi con tecniche ICP-MS e ICP-OES. In particolare, si impiega l’acqua ultrapura come bianco del reagente, per la preparazione di campioni e standard e per la pulizia della strumentazione e il lavaggio dei recipienti dei campioni (Figura 1). Pertanto, per garantire l’accuratezza e la precisione delle determinazioni, l’acqua ultrapura deve essere esente da metalli per evitare la contaminazione degli strumenti analitici e interferenze nelle analisi.
Figura 1.Diversi impieghi dell’acqua ultrapura nelle analisi con metodi ICP-MS e ICP-OES.
Qualità dell’acqua ottimale per le analisi con metodi ICP-OES e ICP-MS
Per godere pienamente dei benefici dei moderni strumenti per ICP-OES e ICP-MS, non si può fare a meno di un’acqua ultrapura di qualità elevata. Una contaminazione dovuta ai reagenti di laboratorio innalzerebbe la concentrazione equivalente al fondo (BEC) e il limite di rivelazione (LOD), riducendo l’efficacia della tecnica. Pertanto, l’idoneità dell’acqua reagente utilizzata in tutte le fasi delle analisi mediante ICP-MS o ICP-OES viene stabilita sulla base della regola generale per cui l’elemento in esame non deve essere rilevabile nel bianco. O, se viene rilevato, la sua BEC deve essere trascurabile rispetto all’intervallo analitico desiderato. Nelle analisi ambientali, gli elementi vengono solitamente determinati in un intervallo analitico nell’ordine dei μg/L (ppb)6 nei campioni di acqua e nell’ordine dei mg/L (ppm) nei campioni di suolo.7 Per poter contare sul successo degli esperimenti nell’intervallo ppb-ppm, è bene che i valori della BEC degli elementi in esame non superino l’ordine delle ppt o delle sub-ppt. Inoltre, poiché il LOD (limite di rivelazione) in alcune analisi1 viene specificato a parte, è essenziale che l’acqua ultrapura impiegata, oltre a presentare livelli trascurabili di contaminazione, sia di qualità costante.
Idoneità dell'acqua ultrapura Milli- Q® per le analisi elementali
Per valutarne l’idoneità come acqua reagente necessaria per le analisi ambientali con metodi ICP-MS e ICP-OES, abbiamo misurato i livelli degli elementi tossici presenti nell’acqua ultrapura appena prodotta da un sistema di purificazione Milli-Q®. La Tabella 1 presenta le BEC risultanti dell’acqua reagente e i limiti di rivelazione in ng/L (ppt). I risultati mostrano che quando si utilizza acqua ultrapura Milli-Q®, i livelli delle BEC sono nell’ordine delle sub-ppt o di poche ppt per la maggior parte degli elementi analizzati (gli esperimenti sono stati condotti nelle normali condizioni di laboratorio, non in camera bianca). Nel caso sia necessario raggiungere livelli degli elementi significativamente inferiori, è ragionevole operare in camera bianca o in un ambiente di laboratorio esente da metalli8 e aggiungere una fase di purificazione finale ad esempio con una unità Milli-Q® IQ Element che permette di ottenere BEC nell’ordine delle sub-ppt e delle ppq.9
Condizioni sperimentali nella ICP-MS
Per produrre l’acqua ultrapura, si è purificata l’acqua di rete in due fasi:
- si è ottenuta acqua pura a partire dall’acqua di rete grazie alla combinazione di osmosi inversa intelligente, elettrodeionizzazione (EDI) Elix® e lampada UV battericida in un sistema Milli-Q® simile ai sistemi per la produzione di acqua pura Milli-Q® IX.
- per ottenere l’acqua ultrapura, si è purificata ulteriormente l’acqua pura così prodotta con un sistema di purificazione finale Milli-Q® simile al sistema per la produzione di acqua ultrapura Milli-Q® IQ 7000corredato di un filtro finale Millipak®. Si noti che per l’analisi del Hg, l’acqua ultrapura è stata preparata con il sistema Milli-Q® Direct che non contiene il modulo per EDI Elix®.
I campioni di acqua ultrapura sono stati analizzati per la determinazione di Be, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Sb, Ba, Tl e Pb utilizzando uno strumento ICP-MS Agilent® 7700s e di Zn e Hg con un ICP-MS Agilent® 7500s. Tutti gli esperimenti sono stati condotti nelle normali condizioni di laboratorio (non in camera bianca).
Dettagli della strumentazione e parametri d’esercizio per lo strumento Agilent® 7700s: nebulizzatore in PFA (perfluoroalcossi)-50, camera di nebulizzazione in PFA, torcia inerte di zaffiro, iniettore a torcia di quarzo 2,5 mm d.i., cono di campionamento e cono per skimmer di platino, potenza RF 600 / 1600 W, posizione di campionamento 12 / 8 mm, flusso del gas carrier 0,90 L/min, flusso del gas di makeup 0,32 / 0,51 L/min, modalità auto-detector, taratura a 1, 5, 10, 50 ng/L.
Dettagli della strumentazione e parametri d’esercizio per lo strumento Agilent® 7500s: nebulizzatore in quarzo, camera di nebulizzazione in quarzo, iniettore a torcia di quarzo 2,5 mm d.i., cono di campionamento e cono per skimmer di nichel, potenza RF 1300 / 1550 W, posizione di campionamento 8 mm, flusso del gas carrier 0,96 L/min, flusso del gas di makeup 0,23 L/min, modalità auto-detector, taratura a 1, 20, 50, 100 ng/L.
I contenitori, tutti in PFA, sono stati pre-lavati con acqua ultrapura. Tutti i campioni di acqua ultrapura (resistività di 18,2 MΩ·cm e livelli di TOC inferiori a 5 ppb) prodotta dai sistemi di purificazione Milli-Q® sono stati analizzati immediatamente dopo la raccolta.
Affidabilità dell'acqua ultrapura Milli- Q® per le analisi elementali
Abbiamo esposto l’importanza della qualità dell’acqua reagente per le analisi di elementi tossici in campioni ambientali e dimostrato i livelli ridotti degli elementi nell’acqua ultrapura prodotta da un sistema di purificazione Milli-Q®. I laboratori che effettuano analisi di elementi in tracce possono fare affidamento sui sistemi Milli-Q® per la produzione di acqua ultrapura che soddisfi i severi requisiti di massima purezza per le loro applicazioni particolarmente sensibili. La scelta dell’acqua ultrapura prodotta da un sistema Milli-Q® per le analisi di elementi in tracce contribuisce a garantire la generazione di dati accurati e di elevata qualità.
È disponibile un'intera gamma di soluzioni per la purificazione dell’acqua adatte alle esigenze degli scienziati che eseguono analisi degli elementi.
Bibliografia
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