zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2019-85-6-11-24zldm-1002Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ МЕТОДАМИ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙICP-MS AND ICP-AES ANALYSIS OF PLANT REFERENCE MATERIALSНиколаеваИ. В.NikolaevaI. V.

630090, г. Новосибирск, проси. акад. Коптюга, 3

3 Koptyug Av., 630090, Novosibirsk

aakravchenko@igm.nsc.ruКравченкоА. А.KravchenkoA. A.

630090, г. Новосибирск, проси. акад. Коптюга, 3; 630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 1

3 Koptyug Av., 630090, Novosibirsk; 1 Pirogova st., 630090, Novosibirsk

ПалесскийС. В.PalesskyS. V.

630090, г. Новосибирск, проси. акад. Коптюга, 3

3 Koptyug Av., 630090, Novosibirsk

НечепуренкоС. Ф.NechepurenkoS. V.

630090, г. Новосибирск, проси. акад. Коптюга, 3

3 Koptyug Av., 630090, Novosibirsk

СеменоваД. В.SemenovaD. V.

630090, г. Новосибирск, проси. акад. Коптюга, 3

3 Koptyug Av., 630090, Novosibirsk

Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАНРоссияSobolev Institute of Geology and Mineralogy Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН; Новосибирский государственный университетРоссияSobolev Institute of Geology and Mineralogy Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State UniversityRussian Federation2019090720198561124Copyright © Николаева И.В., Кравченко А.А., Палесский С.В., Нечепуренко С.Ф., Семенова Д.В., 20192019Николаева И.В., Кравченко А.А., Палесский С.В., Нечепуренко С.Ф., Семенова Д.В.Nikolaeva I.V., Kravchenko A.A., Palessky S.V., Nechepurenko S.V., Semenova D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1002

Для аттестации кандидата в стандартные образцы состава хвои сосны сибирской (ХСС-1) разработаны методики анализа, включающие разложение растительных образцов двумя разными способами (смесью кислот в микроволновой системе MARS-5 и сплавлением с метаборатом лития) и определение требуемых для аттестации элементов в полученных рас­творах методами масс-спектрометрии высокого разрешения и атомно-эмиссионной спек­трометрии с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП и АЭС-ИСП). Измерения выпол­нены с использованием масс-спектрометра ELEMENT в низком, среднем и высоком раз­решении и атомно-эмиссионного спектрометра IRIS Advantage с применением внешних градуировок в сочетании с внутренними стандартами (In — МС-ИСП, Sc — АЭС-ИСП). Выполнение измерений в среднем и высоком разрешении масс-спектрометра позволило решить проблему спектральных наложений при анализе растительных образцов методом МС-ИСП. Продемонстрирована согласованность результатов, полученных двумя методами (МС-ИСП и АЭС-ИСП) при анализе растворов, приготовленных с применением разных методик химической подготовки. Правильность методик доказана сравнением результатов анализа трех растительных стандартных образцов — ЛБ-1 (лист березы), Тр-1 (травосмесь) и ЭК-1 (элодея канадская) — с аттестованными/рекомендованными значениями. Кандидат в стандартные образцы состава ХСС-1 проанализирован с применением разра­ботанных методик, получены новые данные по 37 элементам методом МС-ИСП, результаты определения 17 из них подтверждены методом АЭС-ИСП, и еще один элемент (B) опре­делен только методом АЭС-ИСП. Относительная погрешность анализа не превышает 10 % для большинства элементов. Показано, что сочетание двух методов анализа для аттестации нового образца позволяет расширить набор определяемых элементов и сократить общее время анализа.

Two methods — ICP-MS and ICP-AES are used for certification of the new reference material — needles of Siberian pine (NSP-1). Techniques of the analysis include decomposition of plant samples in two different ways: acid digestion in a microwave system MARS-5 and lithium metaborate fusion followed by ICP-MS and ICP-AES analysis of the solutions. Simultaneous determinations of all the elements were carried out in low, medium and high resolution using SF-mass-spectrometer ELEMENT and atomic-emission spectrometer IRIS Advantage with external calibrations and internal standards (In — ICP-MS, Sc —ICP-AES). Middle and high resolutions of ICP mass spectrometer were used for interference corrections. Data obtained by ICP-MS and ICP-AES with different decomposition techniques are in good agreement. The ICP-MS and ICP-AES techniques have been validated by the analysis of three plant reference materials: LB-1 (leaf of a birch), Tr-1 (grass mixture) and EK-1 (Canadian pondweed). These techniques were used for the determination of 38 elements in the new reference material NSP-1. Relative standard deviations for most of the determined elements were below 10%. Combination of ICP-MS and ICP-AES techniques for certification of the new reference material makes it possible to expand the set of elements to be determined and to reduce the total analysis time.

масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП)атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП)пробоподготовка образцовстандартные образцы растенийinductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)sample preparationplant reference materialsReferencesСокольская Т. А., Шемерянкина Т. Б., Даргаева Т. Д.Использование стандартных образцов для анализа лекарственных растительных препаратов / Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2011. № 2. С. 43 46.Sokol’skaya T. A., Shemeryankina T. B., Dargaeva T. D. Use of reference standards for the analysis of herbal medicines / Vedom. Nauch. Tsentra Eksp. Sredstv Med. Prim. 2011. N 2. P 43 46 [in Russian].Bodnar M., Konieczka 1! Evaluation of candidate reference material obtained from selenium-enriched sprouts for the purpose of selenium speciation analysis / LWT — Food Science and Technology. 2016. Vol. 70. N 01. P. 286 295.Bodnar M., Konieczka P Evaluation of candidate reference material obtained from selenium-enriched sprouts for the purpose of selenium speciation analysis / LWT — Food Science and Technology. 2016. Vol. 70. N 01. P. 286 295.Wise S. A., Phillips M. M. Evolution of reference materials for the determination of organic nutrients in food and dietary supplements — a critical review / Anal. Bioanal. Chem. 2019. Vol. 411. N 1. P 97-127.Wise S. A., Phillips M. M. Evolution of reference materials for the determination of organic nutrients in food and dietary supplements — a critical review / Anal. Bioanal. Chem. 2019. Vol. 411. N 1. P 97-127.Пупышев А. А., Суриков В. Т. Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. Образование ионов. — Екатеринбург: УрО РАН, 2006. — 276 с.Pupyshev A. A., Surikov V T. Inductively coupled plasma mass-spectrometry. Ion formation. — Yekaterinburg: UrO RAN, 2006. — 276 p. [in Russian].Томпсон М., Уолш Д. Н. Руководство по спектрометрическому анализу с индуктивно-связанной плазмой. — М.: Недра, 1988. — 288 с.Tompson M., Walsh J. N. Handbook of inductively coupled plasma spectrometry. — Glasgow: Blackie & Son Ltd., 1983. — 273 p.Operating manual for Element ICP-MS. Thermo Quest Finigan. — Germany, 1998.Operating manual for Element ICP-MS. Thermo Quest Finigan. — Germany, 1998.Temminghoff E. E. J. M., Houba V J. G. Plant analysis procedures. — Boston: Springer Netherlands, 2004. — 187 p.Temminghoff E. E. J. M., Houba V J. G. Plant analysis procedures. — Boston: Springer Netherlands, 2004. — 187 p.Бок Р. Методы разложения в аналитической химии / Пер. с англ. — М.: Химия, 1984. — 432 с.Bok R. A handbook of decomposition methods in analytical chemistry. — Weinheim/Bergstr, Verlag Chemie GmbH, 1979. — 444 p.Sucharova J., Suchara I. Determination of 36 elements in plant reference materials with different Si contents by inductively coupled plasma mass spectrometry: comparison of microwave digestions assisted by three types of digestion mixtures / Anal. Chem. Acta. 2006. Vol. 576. N2.P 163 176.Sucharova J., Suchara I. Determination of 36 elements in plant reference materials with different Si contents by inductively coupled plasma mass spectrometry: comparison of microwave digestions assisted by three types of digestion mixtures / Anal. Chem. Acta. 2006. Vol. 576. N2.P 163 176.Borkowska-Burnecka J. Microwave assisted extraction for trace element analysis of plant materials by ICP-AES / Fresenius J. Anal. Chem. 2000. Vol. 368. N6.P 633 637.Borkowska-Burnecka J. Microwave assisted extraction for trace element analysis of plant materials by ICP-AES / Fresenius J. Anal. Chem. 2000. Vol. 368. N6.P 633 637.Krachler M., Mohl C., Emons H., Shotyk W. Influence of digestion procedures on the determination of rare earth elements in peat and plant samples by USN-ICP-MS / J. Anal. At. Spectrom. 2002. N 17. P 844 851.Krachler M., Mohl C., Emons H., Shotyk W. Influence of digestion procedures on the determination of rare earth elements in peat and plant samples by USN-ICP-MS / J. Anal. At. Spectrom. 2002. N 17. P 844 851.Hamilton M. A., Rode P. W., Merchant M. E., Sneddon J. Determination and comparison of heavy metals in selected sea-food, water, vegetation and sediments by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry from an industrialized and pristine waterway in Southwest Louisiana / Microchem. J. 2008. Vol. 88. P 52 55.Hamilton M. A., Rode P. W., Merchant M. E., Sneddon J. Determination and comparison of heavy metals in selected sea-food, water, vegetation and sediments by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry from an industrialized and pristine waterway in Southwest Louisiana / Microchem. J. 2008. Vol. 88. P 52 55.Kingston H. M., Haswell S. J. Microwave-Enhanced Chemistry: Fundamentals, Sample Preparation, and Applications. — Washington, DC: American Chemical Society, 1997. — 800 p.Kingston H. M., Haswell S. J. Microwave-Enhanced Chemistry: Fundamentals, Sample Preparation, and Applications. — Washington, DC: American Chemical Society, 1997. — 800 p.0ФС.1.5.3.0009.15. Определение содержания тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах. Государственная фармакопея Российской Федерации XIII, 2015.OFS 1.5.3.0009.15. Official pharmacopoeian standard. Determination of heavy metals and arsenic in plants and medicines. Gos. Farmakopeia RF, 2015 [in Russian].ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. — М., 2005.Federal nature protection standard PND F 16.1:2.3:3.11-98. Quantitative chemical analysis of soils. Technique of the determination of metals in solids by inductively coupled plasma spectrometry. — Moscow, 2005 [in Russian].ПНД Ф 16.2.2:2.3.71-2011. Методика измерений массовых долей металлов в осадках сточных вод, донных отложениях, образцах растительного происхождения спектральными методами. — М., 2011.Federal nature protection standard PND F 16.2.2:2.3.71-2011. Technique of the determination of the mass fractions of metals in sediments of the waste waters, marine sediments, and plant materials by spectral methods. — Moscow, 2011 [in Russian].Колесников М. П. Формы кремния в растениях / Успехи биол. химии. 2001. № 41. С. 301 332.Kolesnikov M. P. Forms of silica in plants / Usp. Biol. Khimii. 2001. N 41. P 301 332 [in Russian].Карандашев В. К., Туранов А. Н., Орлова Т. А. 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.Karandashev V K., Turanov A. N., Orlova T. A. Use of mass spectrometry with inductively coupled plasma method for element analysis of surrounding medium objects / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2007. Vol. 73. N 1. P 12 22 [in Russian].Feng X., Wu S., Warmby A., Wittmeier A. Microwave digestion of plant and grain standard references materials in nitric and hydrofluoric acids for multi-elemental determination by inductively coupled plasma mass-spectrometry / J. Anal. At. Spectrom. 1999. Vol. 14. P 939 946.Feng X., Wu S., Warmby A., Wittmeier A. Microwave digestion of plant and grain standard references materials in nitric and hydrofluoric acids for multi-elemental determination by inductively coupled plasma mass-spectrometry / J. Anal. At. Spectrom. 1999. Vol. 14. P 939 946.НСАМ № 512-МС. Определение элементного состава образ-цов растительного происхождения атомно-эмиссионным и масс-спектральным методами анализа. — М.: ФНМЦ ЛИСМС «ВИМС», 2011. — 50 с.NSAM N 512-MS. Determination of element composition in plant materials by atomic-emission and mass-spectral methods of analysis. — Moscow: FNMC LISMS “VIMS”, 2011. — 50 p. [in Russian].Стандартные образцы состава. http://www.igc.irk.ru/ru/component/flexicontent/item/3412-standartnye-obraztsy-sostava? Itemid=746 (дата обращения: 09.12.2018).Reference materials. http://www.igc.irk.ru/ru/component/flexicontent/item/3412-standartnye-obraztsy-sostava?Itemid=746 (accessed December 9, 2018) [in Russian].Moody J. R., Beary E. S. Purified reagents for trace metal analysis / Talanta. 1982. Vol. 29. N 11A. P 1003 1010.Moody J. R., Beary E. S. Purified reagents for trace metal analysis / Talanta. 1982. Vol. 29. N 11A. P 1003 1010.Николаева И. В., Палесский С. В., Козьменко О. А., Аношин Г. Н. Определение редкоземельных и высокозарядных элементов в стандартных геологических образцах методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП) / Геохимия. 2008. № 10. С. 1085 1091.Nikolaeva I. V, Palesskii S. V, Koz’menko O. A., Ano-shin G. N. Analysis of geologic reference materials for REE and HFSE by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICPMS) / Geochem. Int. 2008. N 10. P 1085 1091.Николаева И. В., Палесский С. В., Чирко О. С., Черноножкин С. М. Определение основных и примесных элементов в силикатных породах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой после сплавления с LiBO2 / Аналитика и контроль. 2012. Т. 16. № 2. С. 1 9.Nikolaeva I. V, Palesskii S. V, Chirko O. S., Chernonozhkin S. M. Determination of major and trace elements by inductively coupled mass-spectrometry in silicate rocks after fusion with LiBO2 / Analit. Kontrol’. 2012. Vol. 16. N 2. P 1 9 [in Russian].Смирнова Е. В., Зарубина О. В. Определение макро-и микроэлементов в биологических стандартных образцах растительного и животного происхождения методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Стандартные образцы. 2014. № 3. С. 45 57.Smirnova E. V, Zarubina O. V. Determination of major and trace elements in biologica certified reference materials of plant and animal origin by inductively coupled mass-spectrometry / Standart. Obraztsy. 2014. N 3. P 45 57 [in Russian].Маркова Ю. Н., Анчутина Е. А., Кербер Е. В. и др. Оценка пригодности методики измерений состава горных пород для анализа растительных материалов рентгено-флуоресцентным методом с использованием синхротронного излучения / Стандартные образцы. 2013. № 4. С. 19 24.Markova Iu. N., Anchutina E. A., Kerber E. V, et al. Applicability evaluation of procedure for measurment of rock composition for analysis of plant materials by X-ray fluorescence method with the use of synchrotron radiation / Standart. Obraztsy. 2013. N 4. P 19 24 [in Russian].Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. —Л.: Энергоатомиздат, 1985. — 248 с.Novitskii P. V, Zograf I. A. Assessment of the error of measurement results. — Leningrad: Energoatomizdat, 1985. — 248 p. [in Russian].Васильева И. Е., Шабанова Е. В., Суслопарова В. Е., Манохина С. Н. Оценивание согласованности китайских и российских стандартных образцов растений по данным масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Стандартные образцы. 2014. № 3. С. 24 32.Vasil’eva I. E., Shabanova E. V, Susloparova V. E., Manokhina S. N. Assessing extent-of-equivalence of Chinese and Russian certified reference materials of plants using data of mass spectrometry with inductively coupled plasma / Standart. Obraztsy. 2014. N 3. P 24 32 [in Russian].Образовский Е. Г. Основы химической метрологии: учеб. пособие. — Новосибирск: НГУ, 2012. — 180 с.Obrazovskii E. G. Basics of the chemical metrology: study manual. — Novosibirsk: Izd. NGU, 2012. — 180 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.