InstrumEntAlnE mEtody spEKtrAlnE stosowAnE w...

Ewa Bulska, Agnieszka KrataWydział Chemii Uniwersytet Warszawski02-093 Warszawaul. Pasteura 1

InstrumEntAlnE mEtody

spEKtrAlnE stosowAnE w AnAlIzIE

próbek środowiskowych

Odkrycia naukowe i postęp techniczny są podstawą rozwoju metod pomiarowych wykorzystywanych w chemii analitycznej. Ma to związek z wprowadzaniem nowych narzędzi badawczych oraz polepszaniu już stosowanych, co pozwala na oznaczanie coraz mniejszych ilości i niższych stężeń składników, z coraz lepszą precyzją i dokładnością. Wybór odpowiedniej metody zależy od postaci próbki, jej właściwości fizycznych, obecności składników towarzyszących, stężenia, czasu wykonania analizy oraz kosztów zarówno aparatury, jak i samego pomiaru. Większość technik analitycznych może być wykorzystywana do oznaczania składu elementarnego w różnego rodzaju próbkach środowiskowych, biologicznych, geochemicznych, żywności i pochodzenia klinicznego. Najczęściej stosowane są metody spektrometryczne: AAS (Kumar, Meeravali 1997; Nguyen, Boman, Leermakers 1998; Bermejo-Barrera, Moreda-Pineiro, Moreda-Pineiro, Bermejo-Barrera 1998), AFS (Stoichev, Martin-Doimeadios, Tessier, Amouroux, Donard, 2004; Gomez-Ariza, Lorenzo, Garcia-Barrera, Sanchez-Rodas 2004), MIP-OES (Niedzielski 2003], ICP-OES [Bouyssiere, Łobiński, Szpunar 2003] oraz ICP-MS [Bravo-Sanchez, Ruiz Encinar, Fidalgo Martinez, Sanz-Medel 2004; Woller, Garraud, Martin, Donard, Fodor 1997), a także neutronowa analiza aktywacyjna (NAA, z ang. Neutron Activation Analysis) [Mackey, Becker 1998], spektrofotometria (Burrini, Cagnini 1997) czy woltamperometria (Korolczuk 1997).

Z uwagi na fakt, iż w prowadzonych badaniach stosowano przede wszystkim metody spektrometrii atomowej z atomizacją elektrotermiczną oraz spektrometrię mas z jonizacją w plazmie sprzężonej indukcyjnie, zostaną one szczegółowo opisane w następnych rozdziałach.

Atomowa spektrometria absorpcyjna (AAS)

Atomowa spektrometria absorpcyjna (AAS) jest jedną z najczęściej stosowanych metod analitycznych oznaczania śladowych zawartości pierwiastków. Warunkiem absorpcji atomowej jest obecność wolnych atomów danego pierwiastka w stanie podstawowym na drodze optycznej promieniowania, o charakterystycznej dla tego pierwiastka długości fali. Wydajność powstawania wolnych atomów zależy od rodzaju zastosowanego atomizera, dlatego też

e. bUlska, a. krata

uwzględniając sposób wprowadzenia analitu i typ atomizera można wyróżnić:atomową spektrometrię absorpcyjną z atomizacją w płomieniu (FAAS, z ang.

Flame atomic absorption spectrometry),atomową spektrometrię absorpcyjną z atomizacją elektrotermiczną (ETAAS,

z ang. electrothermal atomic absorption spectrometry),technikę zimnych par w atomowej spektrometrii absorpcyjnej (CVAAS, z ang.

Cold Vapor atomic absorption spectrometry).

W Tabeli 1 przedstawiono charakterystykę atomizacji w metodach FAAS, ETAAS i CVAAS.

Tabela 1. Charakterystyka metod FAAS, ETAAS i CVAAS

CECHA FAAS ETAAS CVAAS

Efektywność wprowadzania próbki

kilka procent wprowadzane do atomizera

całość ulega odparowaniu w atomizerze

100% efektywności dozowania

Czas przebywania wolnych atomów w biegu promieniowania

kilka milisekund kilka sekund kilka sekund

Oddzielenie matrycy od analitu

nie jest możliwe

jest możliwe odparowanie składników matrycy przed atomizacją

jest możliwe wydzielenie rtęci z roztworu

Czułość na poziomie mg/L na poziomie µg/L na poziomie ng/L

Objętość próbki pozwalająca na wykonanie analizy

2 – 5 mL 5 – 50 µL 100 – 1000 µL

Generowanie zimnych par rtęci

Technika CVAAS jest czułą i selektywną metodą stosowaną do oznaczania rtęci. W celu otrzymania wolnych atomów w stanie podstawowym, dla większości pierwiastków niezbędne jest dostarczenie energii cieplnej pozwalającej na rozerwanie wiązań w cząsteczkach. Rtęć jest jedynym pierwiastkiem, którego atomy mogą występować w stanie wolnym w temperaturze pokojowej. Dzięki temu, że rtęć jest wprowadzana w postaci elementarnej, komora pomiarowa nie musi być ogrzewana – stąd nazwa: „technika zimnych par” (Welz 1985).

Rozwój tej metody zapoczątkowały w 1963 roku obserwacje Poluektova i Vitkuna (Poluektov, Vitkun 1963), którzy zauważyli, że dodatek chlorku cyny(II) do roztworu zawierającego rtęć, powodował dwukrotny wzrost sygnału absorbancji przy zastosowaniu atomizacji płomieniowej. Pierwsze praktyczne wykorzystanie techniki zimnych par do oznaczania rtęci w próbkach naturalnych (skałach i glebach) opisali w 1968 roku Hatch i Ott (Hatch, Ott 1968).

W technice CVAAS pary rtęci wytworzone są w wyniku działania silnego

1)

2)

3)

56

instrUmentalne metody sPektralne...

reduktora. Jony rtęci obecne w próbce, zredukowane do postaci elementarnej, przenoszone są strumieniem gazu nośnego (zwykle argonem) do komory pomiarowej umieszczonej w drodze optycznej spektrometru (Beaty 1988). Nowoczesne przyrządy pomiarowe wyposażone są w układy suszące pozwalające wyeliminować ślady roztworu poreakcyjnego z aerozolu opuszczającego generator. Przyczynia się to do redukcji interferencji i poprzez zmniejszenie efektów pamięciowych do skrócenia czasu analizy (Garboś 2003).

Oznaczenie metodą zimnych par można prowadzić zarówno w układzie nieprzepływowym (naczyniu reakcyjnym), jak i przepływowym. W pierwszym przypadku reakcja zachodzi po dodaniu określonej objętości odczynnika redukującego do kolby reakcyjnej zawierającej próbkę. Wytworzone atomy rtęci kierowane są za pomocą gazu nośnego do komory pomiarowej, a następnie do systemu wentylacyjnego (Baxter, Frech 1990) (Ryc. 1).

57

Ryc. 1. Schemat nieprzepływowego układu reakcyjnego stosowanego w technice CVAAS

Oznaczanie w układzie przepływowym można wykonywać:w układzie o przepływie ciągłym: roztwór zakwaszonej próbki i reduktora

pompowane są równolegle do łącznika, gdzie zachodzi reakcja redukcji. Wytworzone pary Hg przenoszone są w sposób ciągły do komory pomiarowej za pomocą gazu nośnego. Uzyskiwany sygnał jest stały w czasie w trakcie pompowania próbki (Gutierrez, Madrid, Camara 1993; Pszonicki, Skwara, Dudek 1994) (Ryc. 2), metodą przepływowo–wstrzykową: próbka o określonej objętości,

wstrzykiwana jest do roztworu nośnego, który pompowany jest równolegle z roztworem reduktora. Po ich wymieszaniu zachodzi reakcja redukcji, a atomy rtęci transportowane są strumieniem gazu nośnego do komory pomiarowej. Otrzymywany sygnał jest zmienny w czasie i ma kształt piku (Lippo, Jauhiainen, Peramaki 1997; Kingston, McIntosh 1995) (Ryc. 3).

Zastosowanie układów przepływowych przyczyniło się do poprawy precyzji i czułości pomiaru w stosunku do wartości uzyskiwanych w układach nieprzepływowych. Jednocześnie pozwoliło to na zwiększenie szybkości wykonywanych analiz, zmniejszenie zużycia próbki i odczynników oraz wyeliminowanie ryzyka kontaminacji (Carrero, Tyson 1998).

•

•

e. bUlska, a. krata58

Ryc. 2. Schemat układu przepływowego ciągłego stosowanego w technice CVAAS

Ryc. 3. Schemat układu przepływowo–wstrzykowego stosowanego w technice CVAAS

Oprócz oznaczania rtęci w roztworach wodnych technika zimnych par może być wykorzystywana do analizy gazów. W tym przypadku gaz należy przepuścić przez roztwór utleniający, np. KMnO4/H2SO4. Obecna w gazie rtęć pozostaje w roztworze w postaci jonów Hg2+, a po rozkładzie nadmiaru utleniacza można zastosować metodę zimnych par.

W technice zimnych par można także wykorzystać pirolityczny sposób generowania par rtęci do bezpośredniego oznaczania Hg w substancjach stałych bez wstępnej mineralizacji próbek. W wyniku ogrzewania stałego materiału można łatwo uwolnić lotną rtęć. Proces ten nie jest dobrze odtwarzalny, dlatego korzystne jest zaadsorbowanie atomów na kolektorze ze złota i uwalnianie w wysokiej temperaturze. W metodzie tej wymagane jest szczególne uwzględnienie

instrUmentalne metody sPektralne...

zawartości i właściwości organicznych substancji obecnych w próbce, które mogą zakłócać pomiar lub reagować z wydzieloną rtęcią (Dumarey, Dams, Hoste 1985).

Atomizacja elektrotermiczna (ETAAS)

Jak wspomniano wcześniej, w atomowej spektrometrii absorpcyjnej wykorzystywane jest zjawisko absorpcji promieniowania przez wolne atomy przy określonej, charakterystycznej dla danego pierwiastka, długości fali. W pomiarach absorpcji atomowej rejestrowane jest osłabienie natężenia promieniowania zaabsorbowanego przez chmurę wolnych atomów w czasie przejścia promieniowania przez atomy. Zmiana natężenia promieniowania jest proporcjonalna do ilości wolnych atomów powstałych w czasie atomizacji i wartość ta jest proporcjonalna do stężenia analitu w próbce (Beaty 1988).

Wykorzystywany do atomizacji elektrotermicznej piec grafitowy pozwala na prowadzenie wieloetapowego przygotowania próbki bezpośrednio w piecu, przy zapewnieniu pełnej kontroli temperatury i czasu prowadzenia procesu. Istotnym aspektem jest możliwość kontrolowanego dodatku odpowiednich czynników oraz kontrola składu fazy gazowej, dzięki czemu piec grafitowy umożliwia prowadzenie in-situ procesu mineralizacji próbki oraz oddzielenia analitu od przeszkadzających składników matrycy. Dodatkowo wielokrotne dozowanie roztworu pozwala na bezpośrednie zatężenie analitu na powierzchni grafitu, przy jednoczesnym odparowaniu składników matrycy (Emteborg H., Bulska E., Frech W., Baxter D.C., 1992).

Cykl pomiarowy rozpoczyna się od wprowadzenia określonej objętości (20–50 mL) roztworu próbki do atomizera i uruchomienia programu temperaturowego złożonego z kilku etapów, w których określone są: temperatura, czas wzrostu i utrzymania temperatury, przepływ i rodzaj gazu. Podstawowe etapy programu to (Piaścik M., 2004):

suszenie – ogrzewanie wprowadzonej próbki w sposób umożliwiający odparowanie rozpuszczalnika. Temperatura powinna być tak dobrana, aby odparowanie zachodziło łagodnie, zapobiegający tym samym rozpryskiwaniu się roztworu. Przy doborze temperatury suszenia należy kierować się przede wszystkim temperaturą parowania danego rozpuszczalnika. Dla roztworów wodnych zalecane jest stosowanie dwóch etapów suszenia w zakresie temperatur od 100oC do 130oC. W pierwszym – w temperaturze około 100oC następuje wstępne odparowanie, a w drugim – w temperaturze około 130oC następuje usunięcie wody z zagęszczonej próbki. W przypadku roztworów organicznych temperatura suszenia powinna być dobrana zgodnie z temperaturą parowania obecnego w próbce rozpuszczalnika;

rozkład termiczny (piroliza) – ma na celu rozkład organicznych i nieorganicznych składników próbki. Temperatura tego etapu z jednej strony powinna być jak najwyższa, umożliwiająca usunięcie największych ilości składników matrycy, a z drugiej strony niższa od temperatury parowania oznaczanego pierwiastka lub jego soli, aby nie następowały straty analitu przed etapem atomizacji. Dobranie odpowiedniej temperatury pirolizy nie jest zadaniem prostym w przypadku pierwiastków łatwo lotnych, takich jak: Hg, Se, As, Sb, Pb, Cd, ponieważ już w niskich temperaturach następuje ich odparowanie, natomiast temperatury te nie zawsze są wystarczające do efektywnego rozkładu składników

1)

2)

59

e. bUlska, a. krata

matrycy. Problem ten można rozwiązać poprzez zastosowanie modyfikatorów chemicznych, których rola i działanie zostały opisane w dalszej części pracy;

chłodzenie – etap polecany, kiedy rurka grafitowa ogrzewana jest poprzecznie i rozkład temperatury w czasie atomizacji nie jest równomierny. Na Ryc. 4 przedstawiono rurkę grafitową ogrzewaną poprzecznie (A) lub podłużnie (B). w pierwszym przypadku końce rurki grafitowej mają niższą temperaturę w porównaniu do centralnej części rurki, w wyniku czego może następować wtórna rekombinacja atomów w fazie gazowej oraz osadzanie się atomów na chłodniejszych częściach rurki. Dlatego też w układach wyposażonych w atomizer ogrzewany poprzecznie zasadne jest wprowadzenie przed atomizacją etapu chłodzenia, najczęściej do 20oC. W układach pomiarowych pozwalających na ogrzewanie podłużne pieca grafitowego rozkład temperatury jest jednakowy i nie ma konieczności stosowania tego etapu;

atomizacja – następuje wytworzenie wolnych atomów i pomiar absorbancji, przy czym temperatura powinna zapewniać całkowitą dysocjację odparowanych cząsteczek. Przepływ gazu zostaje zatrzymany w celu wydłużenia czasu przebywania wolnych atomów w atomizerze i uzyskania maksymalnej czułości. Wysoka temperatura powoduje szybsze usuwanie atomów z atomizera. Istotne jest dobranie temperatury jak najmniejszej, ale wystarczającej do dysocjacji cząsteczek;

wypalanie – usuwane są ewentualne pozostałości analitu i matrycy poprzez zastosowanie temperatury wyższej od temperatury atomizacji.

3)

4)

5)

60

Ryc. 4. Rurka grafitowa ogrzewana poprzecznie (A) lub podłużnie (B)

Interferencje w metodzie ETAAS

Występowanie interferencji w metodzie ETAAS jest spowodowane obecnością składników matrycy lub innych wprowadzanych w trakcie przygotowania próbki do analizy. Obecne w próbce indywidua chemiczne mogą mieć wpływ na proces atomizacji i absorpcję promieniowania. Promieniowanie, które dociera do detektora może być osłabione nie tylko w wyniku absorpcji atomowej, ale również na skutek absorpcji cząsteczkowej i rozproszenia promieniowania przez obecne w atomizerze stałe cząstki związków chemicznych (Beaty 1988).

Interferencje można podzielić na spektralne i niespektralne. Interferencje spektralne są efektem niespecyficznej absorpcji światła (zwanego tłem) przez obecne w próbce niezdysocjowane cząsteczki, w wyniku, czego następuje

instrUmentalne metody sPektralne... 61

rozproszenia promieniowania na stałych cząstkach związków chemicznych obecnych w atomizerze. Występowanie tła jest ściśle związane z obecnością w próbce takich składników, które nie ulegają całkowitej atomizacji i rozpraszają lub absorbują emitowane przez lampę promieniowanie. Niezdysocjowane cząsteczki charakteryzują się często szerokim pasmem absorpcyjnym, pokrywającym się z długością fali charakterystyczną dla oznaczanego pierwiastka (Cal-Pieto, Felipe-Sotelo, Carlosena, Andrade, Lopez-Mahiz, Muniatequi, Prada 2002). Dlatego też niezmiernie istotnym elementem pomiarów absorpcji atomowej jest eliminacja interferencji spektralnych, która związana jest z kompensacją tła. Kompensacja ta polega na oddzielnym pomiarze tła i absorbancji całkowitej. W tym celu należy zastosować jeden ze sposobów korekcji tła, np.: metodę dwóch linii, metodę z użyciem źródła promieniowania ciągłego (lampy deuterowej), metodę Smitha–Hieftjego lub metodę z zastosowaniem efektu Zemana (Beaty 1988).

Z kolei interferencje niespektralne są związane z procesem tworzenia wolnych atomów analitu. Przyczynami niekorzystnego wpływu składników matrycy mogą być: odparowanie analitu przed etapem atomizacji; powstawanie trudno lotnych połączeń; niecałkowite odparowanie próbki lub mała efektywność atomizacji, wynikająca ze zbyt niskiej temperatury atomizacji. Eliminacja interferencji niespektralnych polega przede wszystkim na dodatku substancji modyfikujących skład próbki lub warunki fizyko–chemiczne w atomizerze. Rola modyfikatorów chemicznych polega na (Bulska 1999):

rozdzieleniu parowania analitu i składników matrycy (czyli stabilizacja termiczna analitu i/lub zwiększanie lotności składników matrycy);

obniżeniu absorpcji niespecyficznej w czasie pomiaru absorbancji;zapobieganiu zachodzeniu reakcji ubocznych zarówno w fazie stałej, ciekłej,

jak i gazowej.

Modyfikacja składu próbki poprzez dodanie nadmiaru odpowiedniej substancji chemicznej (modyfikatora) ma na celu przeprowadzenie obecnych w próbce składników w inne formy chemiczne. Dzięki temu możliwe jest zwiększenie lotności składników matrycy, zmniejszenie lotności analitu oraz ograniczenie kontaktu próbki z powierzchnią grafitu, zapobiegające tworzeniu się trudno lotnych węglików. W literaturze wymienianych jest wiele różnych związków chemicznych (nieorganicznych i organicznych) wykazujących działanie modyfikujące. W Tabeli 2 przedstawiono charakterystykę modyfikatorów stosowanych podczas atomizacji elektrotermicznej.

Proces atomizacji zależy nie tylko od rodzaju zastosowanego modyfikatora, ale także od sposobu jego wprowadzenia do pieca grafitowego. Do najbardziej popularnych metod należą:

mieszanie modyfikatora z próbką w piecu grafitowym (dodanie odpowiedniej ilości roztworu modyfikatora do roztworu próbki lub oddzielne dozowanie do pieca roztworu modyfikatora i roztworu próbki) (Shan, Wen 1995; Li, Nagasawa, Matrumoto 1996):

redukcja termiczna modyfikatora przed dozowaniem próbki (redukowanie modyfikatora do formy elementarnej w wysokiej temperaturze na powierzchni grafitu przed wprowadzeniem próbki) (Bulska, Kandler Hulanicki, 1996; Welz, Schlemmer, Mudakavi 1992);

zanurzenie rurki grafitowej w roztworze modyfikatora (przez określony czas rurka grafitowa znajduje się w roztworze modyfikatora, a następnie jest wygrzewana w wysokiej temperaturze) (Fritzsche, Wegscheider, Knapp, Ortner

1)

2)3)

1)

2)

3)


Tabela 2. Charakterystyka modyfikatorów stosowanych przy atomizacji elektrotermicznej (Bulska 1999)

Modyfikator Charakterystyka

Matrycy Zwiększa lotność składników matrycy

Matrycy i analitu Dodatkowo zwiększa trwałość termiczną analitu

Chemiczny Umożliwia kontrolę reakcji zachodzących w atomizerze

Mieszanina modyfikatorów Różne właściwości modyfikujące

Modyfikator wewnętrzny Substancja wchodząca w skład próbki o właściwościach modyfikujących

Pallad elementarny zredukowany na powierzchni grafitu

Uznawany za najbardziej uniwersalny modyfikator

1979);katodowe napylanie modyfikatora na powierzchnię grafitu (proces napylania

jest prowadzony w specjalnym naczyniu, gdzie pod zmniejszonym ciśnieniem argonu i pod wpływem przyłożonego napięcia modyfikator jest równomiernie rozkładany na powierzchni grafitu) (Rademeyer, Radziuk, Romanova, Skaugset, Skogsten, Thomassen, 1995);

elektrochemiczne osadzanie modyfikatora (nanoszenie modyfikatora na powierzchnię grafitu w postaci elementarnej z wykorzystaniem procesu elektrolizy, prowadzone poza spektrometrem) (Bulska, Jędral, 1995; Moreno, de Oliveira, Pedrotti, Oliveira 2002).

W zależności od zastosowanej metody, modyfikatory różnią się trwałością właściwości modyfikujących. W pierwszych dwóch przypadkach, czyli przy mieszaniu modyfikatora z próbką i termicznej redukcji, modyfikator musi być dozowany do pieca grafitowego w każdym cyklu pomiarowym. Natomiast pozostałe trzy metody: zanurzanie rurki grafitowej, katodowe napylanie i elektrochemiczne osadzanie modyfikatora, zapewniają utrzymanie właściwości modyfikujących i pozwalają na prowadzenie pomiarów bez konieczności dozowania modyfikatora przed każdym cyklem pomiarowym.

Szczególnie efektywną grupę modyfikatorów stanowią metale szlachetne (i ich mieszaniny ze związkami utleniającymi), które są najczęściej wymieniane w literaturze. Spośród nich stosowane są: pallad (Moreno, de Oliveira, Pedrotti, Oliveira 2002), iryd (Bermejo-Barrera, Moreda-Pineiro, Moreda-Pineiro, Bermejo-Barrera, 1998; Sinemus, Standel, Radziuk, Kleiner 1993), rod (Kumar, Meeravali, 1997), złoto (Flores, Welz 2001; Grobenski, Erler, Voellkopt 1985; Lee, Jung, Lee, 1989), platyna (Baxter, Frech 1989), cyrkon (Bermejo-Barrera, Moreda-Pineiro, Moreda-Pineiro, Bermejo-Barrera 1997), ruten (Moreno, de Oliveira E., Pedrotti, Oliveira 2002) i srebro (Vinas, Pardo-Martinez, Lopez-Garcia, Hernandez-Cordoba, 2001; Lopez-Garcia, Sanchez-Merlos, Hernandez-Cordoba, 1997). Właściwości wpływające na skuteczność metali szlachetnych to przede wszystkim wysokie temperatury topnienia i wrzenia oraz odporność na działanie stężonych kwasów i zasad. Metale szlachetne stabilizują lotne pierwiastki do wyższych temperatur, a przy tym chronią grafit przed utlenianiem,

4)

5)


przedłużając w ten sposób czas życia rurek grafitowych (Piaścik, Bulska 2001). W 1987 roku Ni i Shan (Ni, Shan1987) zaproponowali pallad jako uniwersalny modyfikator podczas oznaczania wielu pierwiastków metodą ETAAS.

Bermejo-Barrera ze współpracownikami (Bermejo-Barrera P., Moreda-Pineiro et al. 1996) porównywali właściwości stabilizujące różnych modyfikatorów: mieszaniny azotanu magnezu i azotanu palladu oraz azotanu palladu i kwasu askorbinowego dozowanych z próbką oraz palladu i mieszaniny palladu i azotanu magnezu redukowanych termicznie podczas oznaczania rtęci w próbkach syntetycznej i naturalnej wodzie morskiej o różnym zasoleniu. Najniższą granicę wykrywalności 1,9 mg/L uzyskali stosując mieszaninę azotanu palladu i kwasu askorbinowego. Z kolei użycie palladu w mieszaninie z azotanem magnezu zredukowanych termicznie pozwoliło na wyeliminowanie interferencji pochodzących od soli Na, Mg i Ca występujących w wodzie morskiej głównie w postaci chlorków.

Bulska i współpracownicy (Bulska, Kandler, Hulanicki 1996) badali efektywność metali szlachetnych (palladu, złota, rodu i irydu) jako modyfikatorów, które wprowadzano do pieca grafitowego w wyniku redukcji termicznej lub osadzano elektrochemicznie. Bez dodatku modyfikatora granica wykrywalności wynosiła 45 mg/L, a masa charakterystyczna 2400 pg. Najlepsze wyniki oznaczania rtęci w materiale odniesienia Montana Soil (NIST SRM 2711) uzyskano stosując: 1) mieszaninę złota i rodu redukowaną termicznie, co pozwoliło na obniżenie granicy wykrywalności do 5 mg/L i przeprowadzenie 500 cykli pomiarowych po jednokrotnym dozowaniu modyfikatora (pirolizę prowadzono w 200oC, a temperatura wypalania pieca wynosiła 2000oC) oraz 2) pallad osadzany elektrochemicznie, gdzie uzyskano granicę wykrywalności 6 mg/L, przy temperaturze rozkładu 400oC i temperaturze czyszczenia pieca 2200oC. W przypadku rodu i irydu, które charakteryzują się najwyższymi temperaturami topnienia i wrzenia, stwierdzono niższą czułość oznaczeń w porównaniu do oznaczeń prowadzonych w obecności palladu.

Spektrometria mas z jonizacją w plazmie sprzężonej indukcyjnie (ICP-MS)

Spektrometria mas z jonizacją w plazmie sprzężonej indukcyjnie (ICP-MS) jest obecnie uznawana za jedną z najnowocześniejszych technik analizy śladowej. Metoda ta charakteryzuje się dużą czułością i precyzją, możliwością jednoczesnego oznaczania wielu pierwiastków, selektywnością pozwalającą na oznaczanie poszczególnych izotopów danego pierwiastka w złożonych matrycach, niskimi granicami wykrywalności (dla roztworów na poziomie pg/L) uzyskanymi dzięki dużej wydajności jonizacji w plazmie oraz szerokim zakresem prostoliniowości krzywych kalibracyjnych, dzięki czemu można w jednym pomiarze oznaczać zarówno pierwiastki śladowe jak i makro składniki (Szpunar, Łobiński, 1999; Vanhaecke, Moens 1999).

Technika ta polega na otrzymaniu z obojętnych cząsteczek próbki dodatnio naładowanych jonów i rozdzieleniu ich według wartości stosunku masy do ładunku (m/z). Spektrometr ICP-MS składa się z: układu wprowadzenia próbki;


palnika pozwalającego na utrzymanie plazmy (zwykle argonowej o temperaturze 6000–10000 K), w której następuje wytworzenie jonów pierwiastków znajdujących się w próbce; systemu stożków zbierających i soczewek skupiających; analizatora mas, gdzie rozdzielane są jony według wartości stosunku m/z oraz detektora (wykrywanie i zliczanie jonów, np.: powielacz elektronowy z szeregiem katod wtórnych) (de Hoffmann, Charette, Stroobant 1998).

Dostępne na rynku spektrometry różnią się budową i działaniem analizatorów (separatorów mas). Cechą charakterystyczną danego układu pomiarowego jest rozdzielczość. Zdolność rozdzielcza R spektrometru mas do rozdzielenia dwóch jonów o masach m1 i m2 wyraża się wzorem:

r =

m2

∆m

gdzie: Dm oznacza różnicę mas (m2 – m1).

Podana definicja odnosi się do przypadku, gdy masom jonów odpowiadają dwa sąsiednie sygnały o jednakowej wysokości, których nakładanie nie przekracza 10% (Ryc. 5).

Ryc. 5. Ilustracja sposobu określania zdolności rozdzielczej spektrometru mas

Poniżej przedstawiono krótką charakterystykę stosowanych analizatorów mas:

analizator kwadrupolowy (QMS, z ang. Quadruple Mass Spectrometry), który składa się z czterech elektrod w formie prętów połączonych naprzeciwlegle i mających przeciwną polaryzację (polaryzacja zawiera dwie składowe: stałą U i zmienną V). Jony o określonym stosunku m/z, przyspieszane pomiędzy źródłem jonów a analizatorem kwadrupolowym przez małe napięcie przyspieszające (rzędu 5V), przyjmują trajektorię równoległą do osi prętów i są kierowane do detektora, natomiast pozostałe jony uderzają w pręty kwadrupola i ulegają rozładowaniu. Analizatory kwadrupolowe charakteryzują się stosunkowo niską rozdzielczością, która nie przekracza wartości 300. W analizatorach kwadrupolowych rozdzielczość jest funkcją masy jonu i nieznacznie zwiększa

1)


się wraz ze wzrostem masy. Granica wykrywalności i rozdzielczość analizatorów kwadrupolowych są powiązane ze sposobem skanowania, czyli parametrami napięcia stałego i zmiennego przykładanego do prętów analizatora. Można tak dobrać stosunek U do V, aby skanowanie odbywało się przez większe obszary stabilności jonów co zapewnia niższe granice wykrywalności, ale mniejszą rozdzielczość, bądź też skanowanie prowadzić w obszarach stabilności, które spełnia tylko niewielka liczba jonów dzięki czemu uzyskać można względnie dużą rozdzielczość przy jednoczesnym spadku czułości oznaczeń. Parametry ustawiane przez operatora to: sposób próbkowania, czyli przemiatanie kolejnych mas (ang. scanning) lub przeskok z jednej masy na drugą (ang. peak hopping); czas zliczania jonów o określonej masie w zakresie 50–200 ms (ang. dwell time) oraz ilość niezależnych zliczeń dla określonej masy. W przypadku większych mas wymagana jest wyższa rozdzielczość, aby rozdzielić masy różniące się o jednostkę. Ze względu na łatwą kontrolę napięć na prętach kwadrupola możliwe jest szybkie przemiatanie widma mas w celu ogniskowania kolejnych wybranych jonów;

analizator czasu przelotu (TOF-MS, z ang. Time of Flight Mass Spectrometry) składa się z siatki przyspieszającej jony oraz z rury o długości około 1 metra, przez którą jony podążają do detektora. Wytworzone jony (często impulsowo za pomocą desorpcji laserowej czy plazmowej) są przyspieszane w polu elektrycznym, a następnie docierają do obszaru (rury), gdzie nie działa pole elektryczne. Czas, w którym jony przebywają ten obszar jest wprost proporcjonalny do stosunku m/z jonów, zatem im większa jest masa pojedynczo naładowanego jonu tym dłuższy czas upływa zanim dotrze on do detektora. Długość cyklu, w jakim rejestrowane jest widmo mas określa czas przelotu jonów najcięższych (około 50 ms). Zdolność rozdzielcza liniowych analizatorów czasu przelotu nie przekracza 300. Wiąże się to z różnicami w ilości energii przyśpieszającej przekazanej jonom. Dlatego jony o tym samym stosunku m/z wykazują nieznaczny rozrzut (dyspersję) energii kinetycznej, a w związku z tym i prędkości. Ponadto jony powstałe w różnym czasie i miejscach poruszają się po różnych torach Zastosowanie techniki opóźnionego wychwytu jonów oraz użycie refraktometru pozwala na zwiększenie rozdzielczości spektrometru do około 5000. Rozwiązania te powodują, że jony o tych samych masach docierają do detektora w tym samym czasie, co powoduje poprawę rozdzielczości. Jednak zastosowanie reflektronu jonowego powoduje nawet dziesięciokrotne obniżenie granicy wykrywalności. Dlatego też w przypadku jonów o dużych masach korzystniejsze jest stosowanie liniowych analizatorów mas czasu przelotu;

analizator mas o podwójnym ogniskowaniu – wysokorozdzielczy (HR-MS, z ang. High Resolution Mass Spectrometry), zwany także sektorowym (SF-MS, z ang. Sector Field Mass Spectrometry) zbudowany jest z dwóch następujących po sobie sektorów: elektrycznego i magnetycznego. W analizatorze elektrycznym przy danym natężeniu pola elektrycznego promień krzywizny toru jonów o jednakowych ładunkach zależy jedynie od ich energii kinetycznej. Oznacza to, iż sektor ten – przy danym natężeniu pola elektrycznego – opuszczą jedynie jony posiadające identyczną masę i prędkość. Tak skupiona wiązka jonów jest kierowana do sektora magnetycznego. Analizator magnetyczny ogniskuje jony w zależności od stosunku ich masy do ładunku. Promień krzywizny toru jonu przy stałej wartości indukcji pola magnetycznego zależy tylko i wyłącznie od stosunku m/z i każdy z jonów przemieszcza się przez analizator o innym promieniu krzywizny toru. Umożliwia to albo ogniskowanie jonów w różnych punktach detektora i ich jednoczesne zliczenie w detektorze wielokanałowym

2)


lub skupianie jonów w tym samym punkcie, jeżeli w sposób ciągły zmianie ulegało pole magnetyczne i zliczenie ich w detektorze jednokanałowym. Skanowanie magnetyczne związane jest ze zjawiskiem histerezy magnetycznej i czasem relaksacji elektromagnesu, który określa minimalny czas potrzebny na przemiecenie wiązki jonów. Zastosowanie analizatorów elektrycznego i magnetycznego umożliwia pracę spektrometru z różną rozdzielczością (niską, średnią i wysoką) w zakresie od około 300 do 10000 (Dolan, Nortrup, Bolger, Capar, 2003; Bocca, Alimonti, Forte, Petrucci, Pirola, Senofonte, Violante 2003; Schramel, Wendler 1998). Analizatory te oferują bardzo niskie granice wykrywalności, ze względu na bardzo niskie tło (intensywność szumów około 1 jonu na sekundę). Niestety zwiększenie rozdzielczości spektrometru mas powoduje pogorszenie czułości ze względu na restrykcyjne warunki, jakie musi spełnić jon, aby przejść przez oba sektory (Yu, Vocke, Murphy, Beck II 2001).

Czułość spektrometrów mas ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej jest pochodną kilku czynników, przede wszystkim:

właściwej pozycji poszczególnych elementów w aparacie (np.: palnika, rozpylacza, komory mgielnej);

sposobu wprowadzenia próbki (np.: typ rozpylacza i komory mgielnej); optymalizacji parametrów metody (np.: prędkość przepływu gazu

rozpylającego, moc plazmy, napięcie na soczewkach) (Garboś, 2000).Podstawowym kryterium optymalizacji jest uzyskanie maksymalnej czułości

dla danego pierwiastka, jak najmniejszych sygnałów dla tlenków (np.: CeO+) i jonów podwójnie naładowanych (np.: Ba++) oraz jak najniższych wartości tła. Wymienione czynniki należy uwzględnić podczas przygotowywania aparatu do pracy przed każdą serią pomiarów.

Najbardziej rozpowszechnione w laboratoriach chemicznych są spektrometry mas z analizatorem kwadrupolowym (ICP-QMS). Wynika to miedzy innymi ze względu na prostotę budowy, niewielkie rozmiary oraz faktu, że cena jest znacznie niższa od analizatorów HR-ICP-MS i ICP-TOF-MS. Schemat budowy spektrometru ICP-QMS przedstawiono na Ryc. 6.

Ryc. 6. Schemat budowy spektrometru mas z analizatorem kwadrupolowym ICP-QMS

W literaturze opisano wiele zastosowań spektrometrów mas z analizatorem kwadrupolowym do oznaczania metali:

w próbkach biologicznych (np.: w materiałach odniesienia i próbkach


naturalnych: tkankach tuńczyka (CRM 464 i CRM 463) (Harrington, Merson, da Silva 2004; Monperrus, Martin-Doimeadios, Scancar, Amouroux, Donard 2003), ostrygi (CRM 710 i SRM 1566a) (Karunasagar, Arunachalam, Gangadharan 1998), homara (TORT-1, TORT-2) (Karunasagar, Arunachalam, Gangadharan 1998), omułka (BCR 477) (Rodriquez, Mounicou, Lobinski, Sidelnikov, Patrushev, Yamanaka 1999), ryb z jeziora (SRM 1946) (Christopher, Long, Rearick, Fassett 2001); wątrobie i mięśniach kolenia (DORM-1, DORM-2, DOLT-1) (Liaw, Jiang, Li 1997; Chiou, Jiang, Danadurai 2001); mięśniach wołu (SRM 8414) (O’Brien, McLean, Acon, Eshelman, Bauer, Montaser 2002); wątrobie i nerkach myszy (da Silva, Weltz, Curtius 2002));

w próbkach środowiskowych (np.: materiałach odniesienia i próbkach naturalnych: osadach rzecznych, jeziornych i morskich (CRM 580, IAEA 356, IAEA 405, PACS-2, CRM 277, CRM 320) (Martin-Doimeadios, Monperrus, Krupp, Amouroux, Donard 2003); glebach (CRM 142) (Florian, Barnes, Knapp 1998); pyle węglowym (SRM 1632b, SRM 1632c, BCR 40, BCR 180, BCR 181, SRM 1633b) (Long, Kelly 2002); wodzie rzecznej i morskiej (SRM 1641d, NASS-5, NAAS-4, CASS-3) (Seibert , Dressler, Pozebon, Curtius 2001; Amouroux, Tessier, Pecheyran, Donard 1998; Bravo-Sanchez, Encinar, Martinez, Sanz-Medel 2004); ściekach (CRM 144R) (Hintelmann, Harris 2004));w próbkach klinicznych (np.: w materiałach odniesienia i próbkach naturalnych:

moczu (SRM 2670) (Nixon, Burritt, Moyer, 1999; Nixon, Neubauer, Eckdahal, Butz, Burritt 2004); krwi ludzkiej (Bettinelli, Spezia, Ronchi, Minoia 2002); krwi wołu (SRM 966) (Moreton, Delves 1998)).

W znacznie mniejszym stopniu wykorzystywany jest spektrometr z analizatorem czasu przelotu (ICP-TOF-MS) (np.: w materiałach odniesienia i próbkach naturalnych: tkankach tuńczyka (CRM 464), ostrygi (CRM 710), małży (CRM 477); mięśniach kolenia (DORM-2) oraz pyle miejskim (BCR 605) (Jitaru, Infante, Adams 2004; Jitaru, Infante, Adams 2003)).

Interferencje w metodzie ICP-MS

Na wyniki analiz techniką ICP-MS mają wpływ różnego rodzaju interferencje: zarówno fizyczne, jak i spektralne. Interferencje fizyczne związane są z etapem wprowadzenia próbki, czyli napięciem powierzchniowym, lepkością i efektywnym rozpylaniem próbki. Z kolei interferencje spektralne wywoływane są przez nakładanie się na sygnał analitu sygnałów pochodzących od innych jonów (mono– lub poliatomowych) posiadających tę samą wartość stosunku m/z. Interferencje mogą pochodzić zarówno od składników gazu plazmowego i rozpylającego, jak również od składników próbki.

Interferencje fizyczne

W oznaczeniach zawartości rtęci głównym problemem wynikającym z interferencji fizycznych jest efekt pamięci, ponieważ pierwiastek ten może ulegać adsorpcji na wewnętrznych powierzchniach przewodów doprowadzających, na ściankach rozpylacza i komory mgielnej. W konsekwencji powoduje to kontaminację analizowanych po sobie próbek, co wpływa na obniżenie czułości podczas następnej serii pomiarów, powoduje nieliniowość krzywych

•

•


kalibracyjnych, wzrost wartości granicy wykrywalności oraz wydłużenie czasu analizy ze względu na konieczność stosunkowo długiego czasu przemywania układu. Campbell i współpracownicy stwierdzili, że występowanie efektu pamięci wiąże się ze wzrostem stężenia par rtęci w komorze mgielnej w trakcie prowadzonych pomiarów. Duże znaczenie ma stosowany układ wprowadzania próbki do plazmy. Najpopularniejszą techniką jest rozpylanie pneumatyczne, a podstawowymi typami rozpylaczy są: koncentryczny współosiowy Meinharda (pobór próbki w zakresie 0,5–4 mL/min), mikrokoncentryczny współosiowy (zużycie próbki od 10 mL do 500 mL), krzyżowy (z wzajemnie prostopadłymi przepływami gazu i roztworu; pobór próbki około 3 mL/min) oraz Babingtona. We wszystkich tych typach rozpylaczy próbka jest dostarczana za pomocą pompy perystaltycznej lub zasysana z wykorzystaniem efektu Venturiego. Tylko niewielka część wprowadzanego roztworu jest rozpylana (zwykle 1–3%), natomiast większa część jest usuwana do ścieków. Wadę tę eliminują częściowo rozpylacze ultradźwiękowe (posiadają zdolność do bardzo efektywnego wytwarzania chmury drobnych kropelek, a granica wykrywalności może być poprawiona prawie dwudziestokrotnie w porównaniu z rozpylaczami typu Meinharda) lub wstrzyku bezpośredniego (wydajność rozpylania przy szybkości wprowadzania próbki w zakresie 60–100 mL/min wynosi 100%). Rozpylacze wstrzyku bezpośredniego działają bez komory mgielnej, odznaczają się praktycznie zerową objętością martwą (poniżej 2 mL), wytwarzają mgłę składającą się z kropelek o średnicy 1–10 mm i w znacznym stopniu redukują efekt pamięci (w porównaniu z rozpylaniem pneumatycznym), dlatego też są polecane przez wielu badaczy podczas oznaczania rtęci metodą ICP-MS. W przypadku stosowania rozpylaczy pneumatycznych, pomiędzy rozpylaczem a palnikiem umieszczona jest komora mgielna, której funkcją jest usuwanie z aerozolu zbyt dużych kropli roztworu (pozwala ona na przejście do plazmy kropli o średnicy niewiększej niż 10 mm, aby zapewnić stabilność procesów zachodzących w plazmie). Dodatkowo komora mgielna minimalizuje pulsowanie aerozolu, wynikające z pulsowego pompowania roztworu. Najczęściej podczas oznaczania rtęci wykorzystywana jest komora mgielna Scotta o podwójnym przepływie, chłodzona do temperatury 2–4oC .

W przypadku stosowania rozpylaczy pneumatycznych z komorą mgielną zasadne jest stosowanie roztworów przemywających układ ze względu na efekt pamięci. W tym celu używane były m.in.: wodorotlenek tetrametyloamoniowy (TMAH), 25% HCl + cysteina; 0,145 mol/L HNO3, 1 mol/L HBr czy 0,05% 2–merkaptoetanol. Paul i współpracownicy porównywali efektywność dziewięciu roztworów: K2Cr2O7 w 1% HCl; K2Cr2O7 w 2% H2SO4; 1% NH3 + 0,01% EDTA + 0,1% Triton X-100; 4% metanol; 4% etanol; 0,5% HNO3; 2% HNO3; 5% NH3 oraz 5% etylodiamina, pod kątem zminimalizowania efektu pamięci.

Nixon i współpracownicy w celu wyeliminowania efektu pamięci zastosowali cztery roztwory przemywające: a) 2% HCl; b) 2% HCl + 1 ng/L Au; c) K2Cr2O7 w 2% HCl oraz d) K2Cr2O7 w 2% HCl + 1 ng/L Au oraz tzw. „szybką pompę” z prędkością przepływu 2,5 mL/min podczas wprowadzania roztworu do rozpylacza (standardowa prędkość przepływu wynosi 1 mL/min). Stwierdzili oni, iż efektywny czas przemywania układu roztworami HCl lub HCl + Au wynosi około 4 minut. Natomiast w przypadku K2Cr2O7 w HCl (z dodatkiem złota lub bez) efekt pamięci jest redukowany w ciągu 30–60 sekund.


Interferencje fizyczne mogą być kompensowane poprzez zastosowanie wzorca wewnętrznego. W tym celu czesto stosowane są: rod (103Rh), tal (205Tl) oraz bizmut (209Bi).

Interferencje spektralne

Podstawowym źródłem interferencji izobarycznych i poliatomowych w metodzie ICP-MS są indywidua, mogące tworzyć szereg różnych połączeń pochodzących od gazu plazmowego (36Ar+, 38Ar+, 40Ar+ i ich dimerów), powietrza (28N2+, 29N2H, 14N), wody (16O, 17OH i ich kombinacji z Ar) oraz kwasów zawierających S i Cl (i ich połączeń z Ar, O i H).

Sposoby eliminacji i kontroli interferencji spektralnych to: (i) o ile to możliwe wybranie innego izotopu oznaczanego pierwiastka (zwykle mniej rozpowszechnionego w przyrodzie, co jednak może wiązać się z obniżeniem czułości i podwyższeniem granicy wykrywalności); (ii) redukcja temperatury plazmy. Należy jednak pamiętać, że niższa temperatura plazmy wpływa na efektywność jonizacji i może być wykorzystywana jedynie dla pierwiastków o najniższym potencjale jonizacji. Dlatego też, jeśli oznaczamy wiele pierwiastków, każdą próbkę należy analizować dwukrotnie: – przy stosowaniu plazmy o obniżonej temperaturze (pierwiastki o niższym potencjale jonizacji), – przy stosowaniu normalnych warunków (pierwiastki o wyższym potencjale jonizacji). W wyniku obniżenia temperatury plazmy może nastąpić tłumienie sygnału przez składniki matrycy, co wymaga stosowania metody dodatku wzorca; (iii) desolwatacja aerozolu wprowadzanego do plazmy pozwalająca na zmniejszenie ilości jonów powstałych z wody w połączeniu z jonami argonu, które powodują szereg interferencji; (iv) dostosowanie procedury przygotowania próbki – wskazane jest unikanie kwasów zawierających chlor i siarkę.

Rozwiązaniem aparaturowym mającym na celu wyeliminowanie interferencji poliatomowych i izobarycznych jest zastosowanie analizatora o wyższej rozdzielczości (HR-ICP-MS) albo heksapolowej lub oktapolowej komory kolizyjnej, która usytuowana jest przed kwadrupolowym analizatorem mas. W drugim przypadku wykorzystuje się możliwości rozkładu jonów wieloatomowych np.: Ar-Ar w wyniku zderzania z cząsteczkami wodoru. W komorach kolizyjnych używa się zwykle gazów szlachetnych (He, Ne, Kr, Xe), a także wodoru lub różnych mieszanin tych gazów. Innym rozwiązaniem jest stosowanie dynamicznej komory reakcyjnej (DRC, z ang. Dynamic Reaction Cell), która umieszczona jest pomiędzy układem soczewek, a separatorem mas i jest wyposażona w dodatkowy kwadrupol. Jony interferujące są eliminowane w wyniku reakcji zobojętnienia lub wymiany z gazem reakcyjnym (np.: NH3, CH4, H2), co powoduje, iż tworzą się nieinterferujące produkty o innym stosunku m/z.

Przykłady interferencji poliatomowych i izobarycznych dla izotopów rtęci przedstawiono w Tabeli 3.

Na podstawie doniesień literaturowych można stwierdzić, że do pomiarów stężenia rtęci wybierany jest zwykle jeden z czterech najbardziej rozpowszechnionych izotopów: przede wszystkim 202Hg lub 199Hg, 200Hg, 201Hg, przy czym prawdopodobieństwo wystąpienia interferencji poliatomowych jest znikome. Ponadto dane literaturowe wskazują, iż wpływ interferencji spektralnych na wynik oznaczenia rtęci metodą ICP-MS wydaje się mniej istotny


Tabela 3. Przykłady interferencji spektralnych dla izotopów rtęci

Izotop Zawartość naturalna [%]Interferenty

Poliatomowe Izobaryczne

196Hg 0,14156Gd40Ar+

180Hf16O+

180W16O+

196Pt+

198Hg 10,02158Gd40Ar+

182W16O+198Pt+

199Hg 16,84159Tb40Ar+

183W16O+

181Ta18O+–

200Hg 23,13160Dy40Ar+

160Gd40Ar+

184W16O+–

201Hg 13,22161Dy40Ar+

165Hb36Ar+ –

202Hg 29,80

162Dy40Ar+

162Er40Ar+

186Os16O+

186W16A+

–

204Hg 6,85164Dy40Ar+

164Er40Ar+

188Os16O+

204Pb+

w porównaniu do znacznego wpływu interferencji fizycznych.

Technika rozcieńczeń izotopowych w ICP-MS

Możliwość oznaczeń poszczególnych izotopów danego pierwiastka pozwala na poprawę precyzji i dokładności analiz, poprzez zastosowanie techniki rozcieńczeń izotopowych (ID, z ang. isotope dilution). Polega ona na dodaniu do próbki znanej ilości stabilnego izotopu, zwykle o niskiej naturalnej zawartości, a następnie mierzony jest stosunek stężenia izotopu o największej zawartości do stężenia izotopu dodanego. Technika ta wymaga, aby mierzone izotopy były wolne od interferencji izobarycznych. Na przykład przy oznaczaniu rtęci do pomiaru stosunków izotopowych wybierane są najczęściej izotopy: 202Hg/201Hg lub 200Hg/199Hg. Stosowanie stabilnych izotopów lub form wzbogaconych w stabilne izotopy jest szczególnie użyteczne do badań nad transformacjami i tworzeniem się artefaktów metylortęci podczas procesów ekstrakcji i przekształcania w pochodne. Metoda ID ICP-MS jest ponadto dobrym narzędziem do specyficznej, dokładnej i precyzyjnej kalibracji przyrządu pomiarowego oraz w testowaniu i diagnostyce nowych technik i metodyk analitycznych, a także certyfikacji materiałów odniesienia.


Literatura

Amouroux D., Tessier E., Pecheyran C., Donard O.F.X., 1998: Sampling and probing volatile metal(loid) species in natural waters by in-situ purge and cryogenic trapping followed by gas chromatography and inductively coupled plasma mass spectrometry (P-CT-GC-ICP/MS), Anal. Chim. Acta, 377 241

Baxter D.C., Frech W., 1989: Determination of mercury by atomic absorption spectrometry using a platinum-lined graphite furnace for in situ preconcentration, Anal. Chim. Acta, 225 175

Baxter D.C., Frech W., 1990: Critical comparison of two standard digestion procedures for the determination of total mercury in natural water samples by cold vapor atomic absorption spectrometry, Anal. Chim. Acta, 236 377

Beaty R.D., 1988: Podstawy, aparatura i metodyka atomowej spektrometrii absorpcyjnej, Perkin Elmer

Bermejo-Barrera P., Moreda-Pineiro J., Moreda-Pineiro A., Bermejo-Barrera A., 1998: Iridium-coated graphite tubes for the direct determination of As, Cd, Hg and Pb in seawater by vapor generation ETAAS, At. Spectrom., 19 100

Bermejo-Barrera P., Moreda-Pineiro J., Moreda-Pineiro A., Bermejo-Barrera A., 1998: Iridium-coated graphite tubes for the direct determination of As, Cd, Hg and Pb in seawater by vapor generation ETAAS, At. Spectrom., 19 100

Bermejo-Barrera P., Moreda-Pineiro J., Moreda-Pineiro A., Bermejo-Barrera A., 1997: Use of injection cold vapour generation and preconcentration on coated graphite tubes for the determination of mercury in polluted seawaters by electrothermal atomic absorption spectrometry, J. Anal. At. Spectrom., 12 317

Bermejo-Barrera P., Moreda-Pineiro J., Moreda-Pineiro A., Bermejo-Barrera A., 1996: Comparative study of magnesium nitrate, palladium nitrate and reduced palladium for the direct determination of mercury in sea water by electrothermal atomic absorption spectrometry, Microchim. Acta, 124 111

Bettinelli M., Spezia S., Ronchi A., Minoia C., 2002: Determination of total urinary mercury by on-line sample microwave digestion followed by flow injection cold vapour inductively coupled plasma mass spectrometry or atomic absorption spectrometry, Rapid Comm. Mass Spectrom., 16 1432

Bocca B., Alimonti A., Forte G., Petrucci F., Pirola C., Senofonte O., Violante N., 2003: High-throughput microwave digestion procedures to monitor neurotoxic elements in body fluids by means of inductively coupled plasma mass spectrometry, Anal. Bioanal. Chem., 377 65

Bouyssiere B., Łobiński R., Szpunar J., 2003: Techniki łączone w środowiskowej analizie specjacyjnej, (w:) Praca zbiorowa: Nowe horyzonty i wyzwania w analityce i monitoringu środowiska, Praca zbiorowa, Gdańsk, Wydawnictwo CEEAM

Bravo-Sanchez L.R., Encinar J.R., Martinez J.I.F., Sanz-Medel A., 2004: Mercury speciation analysis in sea water by solid phase microextraction-gas chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry using ethyl and propyl derivatization. Matrix effects evaluation, Spectrochim. Acta B, 59 59

Bravo-Sanchez L.R., Ruiz Encinar J., Fidalgo Martinez J.I., Sanz-Medel A.,


2004: Mercury speciation analysis in sea water by solid phase microextraction gas chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry using ethyl and propyl derivatization. Matrix effects evaluation, Spectrochim. Acta B, 59 59

Bulska E., 1999: Bezpośrednie oznaczanie próbek stałych metodą AAS z atomizacją elektrotermiczną, (w:) Praca zbiorowa Zastosowanie metod spektrometrii atomowej w przemyśle i ochronie środowiska, Warszawa, IChF PAN

Bulska E., Jędral W., 1995: Application of palladium- and rhodium-plating of graphite furnace in electrothermal atomic absorption spectrometry, J. Anal. At. Spectrom., 10 49

Bulska E., Kandler W., Hulanicki A., 1996: Noble metals as permanent modifiers for the determination of mercury by electrothermal atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta B, 51 1263

Burrini C., Cagnini A., 1997: Determination of mercury in urine by ET-AAS using complexation with dithizone and extraction with cyclohexane, Talanta, 44 1219

Cal-Pieto M.J., Felipe-Sotelo M., Carlosena A., Andrade J.M., Lopez-Mahiz P., Muniatequi S., Prada D., 2002: Slurry sampling for direct analysis of solid materials by electrothermal atomic absorption spectrometry (ETAAS). A literature review from 1990 to 2000, Talanta, 56 1

Carrero P.E., Tyson J.F., 1998: Flow injection determination of selenium by successive retention of Se(IV) and tetrahydroborate(III) on an anion-exchange resin and hydride generation electrothermal atomization atomic absorption spectrometry with in-atomizer trapping: Part 1. Method development and investigation of interferences, Spectrochim. Acta B, 53 1931

Chiou C.S., Jiang S.J., Danadurai K.S.K., 2001: Determination of mercury compounds in fish by microwave assisted extraction and liquid chromatography vapor generation inductively coupled plasma mass spectrometry, Spectrochim. Acta B, 56 1133

Christopher S.J., Long S.E., Rearick M.S., Fassett J.D., 2001: Development of isotope dilution cold vapor inductively coupled plasma mass spectrometry and its application to the certification of mercury in NIST Standard Reference Materials, Anal. Chem., 73 2190

da Silva A.F., Weltz B., Curtius A., 2002: Noble metals as permanent chemical modifiers for the determination of mercury in environmental reference materials using solid sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry and calibration against aqueous standards, Spectrochim. Acta B, 57 2031

de Hoffmann E., Charette J., Stroobant V., 1998: Spektrometria mas, WNT, Warszawa

Dolan S.P., Nortrup D.A., Bolger P.M., Capar S.G., 2003: Analysis of dietary supplements for arsenic, cadmium, mercury and lead using inductively coupled plasma mass spectrometry, J. Agric. Food Chem., 51 1307

Dumarey R., Dams R., Hoste J., 1985: Comparison of the collection and desorption efficiency of activated charcoal, silver and gold for the determination of vapor-phase atmospheric mercury, Anal. Chem., 57 2638

Emteborg H., Bulska E., Frech W., Baxter D.C., 1992: Determination of total mercury in human whole blood by electrothermal atomic absorption


spectrometry following extraction, J. Anal. At. Spectrom., 7 405Flores E.M.M., Welz B., Curtius A.J., 2001: Determination of mercury in

mineral coal using cold vapour generation directly from slurries, trapping in a graphite tube and electrothermal atomization, Spectrochim. Acta B, 56 1605

Florian D., Barnes R.M., Knapp G., 1998: Comparison of microwave-assisted acid leaching techniques for the determination of heavy metals in sediments, soils and sludges, Fresenius J. Anal. Chem., 362 558

Fritzsche H., Wegscheider W., Knapp G., Ortner M., 1979: A sensitive atomic absorption spectrometric method for the determination of tin with atomization from impregnated graphite surfaces, Talanta, 26 219

Garboś S., 2000: Metody poprawy wykrywalności i badanie specjacji antymonu metodami spektrometrii atomowej, Rozprawa doktorska, Uniwersytet Warszawski Wydział Chemii,

Garboś S., 2003: Porównanie procedur oznaczania rtęci w wodzie przeznaczonej do spożycia metodami spektrometrii atomowej, (w:) Atomowa spektrometria w laboratorium analitycznym, Warszawa

Gomez-Ariza J.L., Lorenzo F., Garcia-Barrera T., Sanchez-Rodas D., 2004: Analytical approach for routine methylmercury determination in seafood using gas chromatography atomic fluorescence spectrometry, Anal. Chim. Acta, 511 165

Grobenski Z., Erler W., Voellkopt U., 1985: Determination of mercury with Zeeman graphite furnace atomic absorption spectrometry, At. Spectrosc., 6 91

Gutierrez J.M., Madrid Y., Camara C., 1993: Sensitized determination of mercury by cold vapour generation from micellar media and atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta B, 48 1551

Harrington C.F., Merson S.A., da Silva T.M., 2004: Method to reduce the memory effect of mercury in the analysis of fish tissue using inductively coupled plasma mass spectrometry, Anal. Chim. Acta, 505 247

Hatch W.R., Ott W.L., 1968: Determination of submicrogram quantities of mercury by atomic absorption spectrophotometry, Anal. Chem., 40 2085

Hintelmann H., Harris R., 2004: Application of multiple stable mercury isotopes to determine the adsorption and desorption dynamics of Hg(II) and MeHg to sediments, Marine Chem., 90 165

Jitaru P., Infante H.G., Adams F.C., 2003: Multicapillary gas chromatography coupled to plasma-time-of-flight mass spectrometry for rapid mercury speciation analysis, Anal. Chim. Acta, 489 45

Jitaru P., Infante H.G., Adams F.C., 2004: Simultaneous multi-elemental speciation analysis of organometallic compounds by solid-phase microextraction and multicapillary gas chromatography hyphenated to inductively coupled plasma-time-of-flight mass spectrometry, J. Anal. At. Spectrom., 19 867

Karunasagar D., Arunachalam J., Gangadharan S., 1998: Development of a ‘collect and punch’ cold vapour inductively coupled plasma mass spectrometric method for the direct determination of mercury at nanograms per litre levels, J. Anal. At. Spectrom., 13 679

Kingston K.J., McIntosh S.A., 1995: Determination of mercury in geological samples by flow-injection AAS, At. Spectrosc., 16 115

Korolczuk M., 1997: Application of Cold Vapor Differential Pulse Voltammetric


Method for Determination of Mercury in Urine Samples, Mikrochem. J., 57 81Kumar S.J., Meeravali N.N., 1997: In situ trapping of mercury vapors on Au,

Pd-Au alloy or Pt-Rh alloy in the graphite furnace for the determination of Hg in Environmental Samples after microwave digestion, At. Spectrom., 18 166

Kumar S.J., Meeravali N.N., 1997: In situ trapping of mercury vapors on Au, Pd-Au alloy or Pt-Rh alloy in the graphite furnace for the determination of Hg in Environmental Samples after microwave digestion, At. Spectrom., 18 166

Lee S.H., Jung K.H., Lee D.S., 1989: Determination of mercury in environmental samples by cold vapour generation and atomic absorption spectrometry with a gold-coated graphite furnace, Talanta, 36 999

Li H., Nagasawa H., Matrumoto K., 1996: Graphite furnace atomic absorption spectrometry of organomercury and organoselenium in extracts of biological samples with an organopalladium matrix modifier, Anal. Sci., 12 215

Liaw M.J., Jiang S.J., Li Y.C., 1997: Determination of mercury in fish samples by slurry sampling electrothermal vaporization inductively coupled plasma mass spectrometry, Spectrochim. Acta B, 52 779

Lippo H., Jauhiainen T., Peramaki P., 1997: Comparison of digestion methods for the determination of total mercury in environmental samples by flow-injection CVAAS, At. Spectrosc., 18 102

Long S.E. Kelly W.R., 2002: Determination of mercury in coal by isotope dilution cold vapor generation inductively coupled plasma mass spectrometry, Anal. Chem., 74 1477

Lopez-Garcia I., Sanchez-Merlos M., Hernandez-Cordoba M., 1997: Determination of mercury in soils and sediments by graphite furnace atomic absorption spectrometry with slurry sampling, Spectrochim. Acta B, 52 2085

Mackey E.A., Becker D.A., 1998: Determination of methylmercury in two mussel tissue Standard Reference Materials by pre-irradiation separation and neutron activation analysis, Analyst, 123 779

Martin-Doimeadios R.C.R., Monperrus M., Krupp E., Amouroux D., Donard O.F.X., 2003: Using speciated isotope dilution with GC-inductively coupled plasma MS to determine and unravel the artificial formation of monomethylmercury in certified reference sediments, Anal. Chem., 75 3202

Monperrus M., Martin-Doimeadios R.C.R., Scancar J., Amouroux D., Donard O.F.X., 2003: Simultaneous sample preparation and species-specific isotope dilution mass spectrometry analysis of monomethylmercury and tributyltin in a certified oyster tissue, Anal. Chem., 75 4095

Moreno R.G.M., de Oliveira E., Pedrotti J.J., Oliveira P.V., 2002: An electrochemical flow-cell for permanent modification of graphite tube with palladium for mercury determination by electrothermal atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta B, 57 769

Moreno R.G.M., de Oliveira E., Pedrotti J.J., Oliveira P.V., 2002: An electrochemical flow-cell for permanent modification of graphite tube with palladium for mercury determination by electrothermal atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta B, 57 769

Moreton J.A., Delves H.T., 1998: Simple direct method for the determination of total mercury levels in blood and urine and nitric acid digests of fish by inductively coupled plasma mass spectrometry, J. Anal. At. Spectrom., 13 659


Nguyen T.H., Boman J., Leermakers M., 1998: Mercury analysis in environmental samples by EDXRF and CVAAS, Fresenius J. Anal. Chem., pp. 360 199

Ni Z.M., Shan Y.Q., 1987: The reduction and elimination of matrix interferences in graphite furnace atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta B, 42. p. 937

Niedzielski P., 2003: Wybrane techniki łączone w oznaczeniach form specjacyjnych rtęci, (w:) Problemy analityczne oznaczania rtęci i jej form specjacyjnych w próbkach środowiskowych, Poznań, Wydawnictwo UAM

Nixon D.E., Burritt M.F., Moyer T.P., 1999: The determination of mercury in whole blood and urine by inductively coupled plasma mass spectrometry, Spectrochim. Acta B, 54. p. 1141

Nixon D.E., Neubauer K.R., Eckdahal S.J., Butz J.A., Burritt M.F., 2004: Comparison of tunable bandpass reaction cell inductively plasma mass spectrometry with conventional inductively coupled plasma mass spectrometry for the determination of heavy metals in whole blood and urine, Spectrochim. Acta B, 59 1377

O’Brien S.E., McLean J.A., Acon B.W., Eshelman B.J., Bauer W.F., Montaser A., 2002: Determination of memory-prone elements using direct injection high efficiency nebulizer inductively coupled plasma mass spectrometry, App. Spectrosc., 56 1006

Piaścik M., 2004: Badania procesów modyfikacji grafitu metalami szlachetnymi w pomiarach absorpcji atomowej, Rozprawa doktorska, Uniwersytet Warszawski Wydział Chemii,

Piaścik M., Bulska E., 2001: Permanent performance of iridium in the presence of corrosive matrix in graphite furnace of atomic absorption spectrometry, Fresenius J. Anal. Chem., 370 1079

Poluektov N.S., Vitkun R.A., 1963: Atomic absorption determination of mercury by means of a flame method, Zh. Anal. Khim., 18 37

Pszonicki L., Skwara W., Dudek J., 1994: Interference effects and their elimination by standard addition and successive dilution method at the mercury determination by continuous flow cold vapour atomic absorption spectrometry, Chem. Anal., 39 205

Rademeyer C.J., Radziuk B., Romanova N., Skaugset N.P., Skogsten A., Thomassen Y., 1995: Permanent iridium modifier for electrothermal atomic absorption spectrometry, J. Anal. At. Spectrom., 10 739

Rodriquez I., Mounicou S., Lobinski R., Sidelnikov V., Patrushev Y., Yamanaka M., 1999: Species selective analysis by microcolumn multicapillary gas chromatography with inductively coupled plasma mass spectrometric detection, Anal. Chem., 71 4534

Schramel P., Wendler I., 1998: Capabilities of double focussing magnetic sector ICP-MS for the determination of trace elements in body fluids (blood, blood serum, urine) at the example of control materials, Fresenius J. Anal. Chem., 361 487

Seibert E.L., Dressler V.L., Pozebon D., Curtius A.J., 2001: Determination of Hg in seawater by inductively coupled plasma mass spectrometry after on-line pre-concentration, Spectrochim. Acta B, 56 1963

Shan X., Wen B., 1995: Is palladium or palladium–ascorbic acid or palladium–


magnesium nitrate a more universal chemical modifier for electrothermal atomic absorption spectrometry, J. Anal. At. Spectrom., 10 791

Sinemus H.W., Standel H.H., Radziuk B., Kleiner J., 1993: Determination of mercury following sequestration on iridium coated graphite surface, Spectrochim. Acta B, 8 1719

Stoichev T., Martin-Doimeadios R.C.R., Tessier E., Amouroux D., Donard O.F.X., 2004: Improvement of analytical performances for mercury speciation by on-line derivatization, cryofocussing and atomic fluorescence spectrometry, Talanta, 62 433

Szpunar J., Łobiński R., 1999: Spektrometria masowa z jonizacją w plazmie sprzężonej indukcyjnie (ICP MS), (w:) Praca zbiorowa Zastosowanie metod spektrometrii atomowej w przemyśle i ochronie środowiska, Warszawa, IChF PAN.

Vanhaecke F., Moens L., 1999: Recent trends in trace element determination and speciation using inductively coupled plasma mass spectrometry, Fresenius J. Anal. Chem., pp. 364 440

Vinas P., Pardo-Martinez M., Lopez-Garcia I., Hernandez-Cordoba M., 2001: Determination of mercury in baby food ans seafood samples using electrothermal atomic absorption spectrometry and slurry atomization, J. Anal. At. Spectrom., 16, p. 633.

Welz B., 1985: Atomic Absorption Spectrometry Second Complete Revised Edition, Weinheim, Niemcy.

Welz B., Schlemmer G., Mudakavi J.R., 1992: Palladium nitrate – magnesium nitrate modifier for electrothermal atomic absorption spectrometry. Part 3. Determination of mercury in environmental standard reference materials, J. Anal. At. Spectrom., 7. p.499.

Woller A., Garraud H., Martin F., Donard O.F.X., Fodor P., 1997: Determination of total mercury in sediments by microwave assisted digestion flow injection inductively coupled plasma mass spectrometry, J. Anal. At. Spectrom., 12. p. 53

Yu L.L., Vocke R.D., Murphy K.E., Beck II C.M., 2001: Determination of As, Cd, Cr and Hg in SRM 2584 (Trace Elements in Indoor Dust) by high-resolution inductively coupled plasma mass spectrometry, Fresenius J. Anal. Chem., pp. 370 834

InstrumEntAlnE mEtody spEKtrAlnE stosowAnE w...

Documents

Transcript of InstrumEntAlnE mEtody spEKtrAlnE stosowAnE w...