

Устранение эффекта памяти для корректного определения ртути методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой
https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-10-5-14
Аннотация
При определении ртути методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) происходит адсорбция этого элемента на поверхности системы ввода проб прибора: эффект памяти искажает результаты определения следовых количеств ртути. Проведено экспериментальное сравнение эффективности предлагаемых в литературе способов удаления следовых количеств ртути для ее корректного определения методом ИСП-МС и выбран оптимальный отмывающий агент. В качестве отмывающих агентов для очистки системы ввода проб масс-спектрометра Agilent 7900 использовали разбавленные растворы азотной и соляной кислот, растворы хлорида золота, дихромата калия, тиомочевины, L-цистеина, бромида калия, бромата калия различных концентраций в воде, 1 %-ных азотной и соляной кислотах, а также водный раствор аммония пирролидиндитиокарбамата. Установлено, что фонового уровня содержания ртути удается достичь при использовании растворов хлорида золота (5 %), тиомочевины (0,01, 0,1 и 0,5 %), L-цистеина (2 %), бромида и бромата калия (0,5 ммоль/л) в 1,0 %-ной соляной кислоте. Фон понижается при использовании 3- и 5 %-ной HCl, растворов дихромата калия (60 мг/л), бромида и бромата калия (0,01 и 0,05 моль/л) в 1 %-ной соляной кислоте. Применение водного раствора аммония пирролидиндитиокарбамата вызывает резкую деградацию пластиковых трубок системы ввода проб. Эффективность отмывающих агентов на основе соляной кислоты выше, чем на основе азотной кислоты и воды. Наиболее перспективными отмывающими агентами являются бромсодержащие растворы и раствор бихромата калия в соляной кислоте. Оптимальным способом очистки прибора представляется его промывка 0,5 мМ раствором бромида калия в 1,0 %-ной соляной кислоте, что позволяет снизить интенсивность фонового сигнала изотопа 202Hg и не затрудняет определение других элементов.
Ключевые слова
Об авторах
В. М. ЩукинРоссия
Виктор Михайлович Щукин
127051, Москва, Петровский бульвар, д. 8, стр. 2
Н. Е. Кузьмина
Россия
Наталия Евгеньевна Кузьмина
127051, Москва, Петровский бульвар, д. 8, стр. 2
А. А. Ерина
Россия
Алина Андреевна Ерина
127051, Москва, Петровский бульвар, д. 8, стр. 2
Н. Д. Бунятян
Россия
Наталия Дмитриевна Бунятян
127051, Москва, Петровский бульвар, д. 8, стр. 2
Список литературы
1. Tataeva S. D., Ramazanov A. Sh., Magomedov K. E., et al. Potentiometric flow-injection determination of mercury ions using diantipyrilpropylmethan based electrode / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2018. Vol. 84. N 9. P. 28 – 33 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-9-28-33
2. Goyanna F. A. A., Fernandes M. B., da Silva G. B., et al. Mercury in oceanic upper trophic level sharks and bony fishes-A systematic review / Environ Pollut. 2023. Vol. 318. 120821. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.120821
3. Zulaikhah S. T., Wahyuwibowo J., Pratama A. A. Mercury and its effect on human health: a review of the literature / Int. J. Publ. Health Sci. 2020. Vol. 9. N 2. P. 103 – 114. DOI: 10.11591/ijphs.v9i2.20416
4. Gladyshev V. B. Toxic properties of mercury and its effect on the organisms of animals and humans / The Scientific Heritage. 2021. N 81. Vol. 2. P. 16 – 22 [in Russian]. DOI: 10.24412/9215-0365-2021-81-2
5. Paduraru E., Iacob D., Rarinca V., et al. Comprehensive review regarding mercury poisoning and its complex involvement in Alzheimer’s disease / Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 23. N 4. 1992. DOI: 10.3390/ijms23041992
6. Senkevich O. A., Kovalsky Y. G., Chebargina M. A. Monitoring of the background content of mercury in the biosystem and the body of the child population of the Amur river downstream / Vestn. SVFU. Ser. Med. Nauki. 2023. N 2. P. 31 – 41 [in Russian]. DOI: 10.25587/svfu.2023.31.2.004
7. Webster A. M., Pinion D., Paneda E., et al. Elucidating the link between thyroid cancer and mercury exposure: a review and meta-analysis / Environ. Sci. Pollut. Res. 2024. Vol. 31. P. 1 – 15. DOI: 10.1007/s11356-024-32031-8
8. Kern J. K., Geier D. A., Homme K. G., et al. Examining the evidence that ethylmercury crosses the blood-brain barrier /Environ Toxicol. Pharmacol. 2020. Vol. 74. 103312. DOI: 10.1016/j.etap.2019.103312
9. Burguera S., Sahu A. K., Frontera A., et al. Spodium Bonds Involving Methylmercury and Ethylmercury in Proteins: Insights from X-ray Analysis and Computations / Inorg. Chem. 2023. Vol. 62. N 45. P. 18524 – 18532. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.3c02716
10. Shchukin V. M., Zhigilei E. S., Erina A. A., et al. Validation of an ICP-MS method for the determination of mercury, lead, cadmium and arsenic in medicinal plants and related drug preparations / Pharm. Chem. J. 2020. Vol. 54. N 9. P. 968 – 976. DOI: 10.1007/s/094-020-02306-8
11. Ruffolo S. A., Barca D., Alvarez de Buergo M., et al. ICP-MS — Fundamentals and Application to Forensic Science / Mineralogical Analysis Applied to Forensics: A Guidance on Mineralogical Techniques and Their Application to the Forensic Field. — Cham, Switzerland: Springer International Publishing, 2022. P. 171 – 192. DOI: 10.1007/978-3-031-08834-6_6
12. Balaram V. Strategies to overcome interferences in elemental and isotopic geochemical analysis by quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometry: A critical evaluation of the recent developments / Rapid Commun. Mass Spectrom. 2021. Vol. 35. N 10. e9065. DOI: 10.1002/rcm.9065
13. Pappas R. S. Sample preparation problem solving for inductively coupled plasma-mass spectrometry with liquid introduction systems: Solubility, chelation, and memory effects / Spectroscopy. 2012. Vol. 27. N 5. P. 20 – 31.
14. Rattonetti A., Salvato M., Mays G., et al. Determination of mercury in environmental samples / Proc. of the 23rd Annual International Conference on Soil, Water, Energy & Air. 2013. P. 194 – 209.
15. Winter M., Lessmann F., Harth V. A method for reliable quantification of mercury in occupational and environmental medical urine samples by inductively coupled plasma mass spectrometry / Anal. Methods. 2023. Vol. 15. N 16. P. 2030 – 2038. DOI: 10.1039/D2AY02051C
16. Zhang S., Zhou M. Comparison of DMA-80 and ICP-MS Combined with Closed-Vessel Microwave Digestion for the Determination of Mercury in Coal / J. Anal. Methods Chem. 2020. Vol. 2020. 8867653. DOI: 10.1155/2020/8867653
17. Zhang J., Chao, J., Tang, Y., et al. Quantification of trace mercury in water: solving the problem of adsorption, sample preservation, and cross-contamination / Global Challenges. 2020. Vol. 4. N 1. 1900061. DOI: 10.1002/gch2.201900061
18. He Q., Zhang N., Qiao Y., et al. Vapor generation of mercury and methylmercury in aqueous microdroplets produced by pneumatic nebulization / J. Anal. At. Spectrom. 2022. Vol. 37. N 9. P. 1894 – 1901. DOI: 10.1039/D2JA00137C
19. Roth V. Decontamination of Mercury from Aqueous Systems via Electrochemical PtHg4 Alloy Formation. — Gothenburg: Chalmers University of Technology, 2023. — 56 p.
20. Aldakheel R. K., Gondal M. A., Alsayed H. N., et al. Rapid determination and quantification of nutritional and poisonous metals in vastly consumed ayurvedic herbal medicine (Rejuvenator Shilajit) by humans using three advanced analytical techniques / Biol. Trace Elem. Res. 2022. Vol. 200. P. 4199 – 4216. DOI: 10.1007/s12011-021-03014-4
21. King D. C. P., Watts M. J., Hamilton E. M., et al. The present and potential future of aqueous mercury preservation: a review / Environ. Sci. Process Impacts. 2023. Vol. 25. N 3. P. 351 – 363. DOI: 10.1039/d2em00409g
22. Louie H., Wong C., Huang Y. J., et al. 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. DOI: 10.1039/c2ay05182f
23. López-Antón M. A., Díaz-Somoano M., Ochoa-González R., et al. Analytical methods for mercury analysis in coal and coal combustion by-products / Int. J. Coal Geol. 2012. Vol. 94. P. 44 – 53. DOI: 10.1016/j.coal.2012.01.010
24. García M., Vassileva E., Azemard S., et al. Reference measurements for priority and essential trace elements and methyl mercury with isotope dilution inductively coupled plasma-mass spectrometry for seafood safety assessment and CRM production / Food Anal. Methods. 2020. Vol. 13. N 2. P. 390 – 402. DOI: 10.1007/s12161-019-01661-x
25. Drennan-Harris L. R., Wongwilawan S., Tyson J. F. Trace determination of total mercury in rice by conventional inductively coupled plasma mass spectrometry / J. Anal. At. Spectrom. 2013. Vol. 28. N 2. P. 259 – 265. DOI: 10.1039/C2JA30278K
26. Van Hoecke K., Catry C., Vanhaecke F. Optimization of sample preparation and a quadrupole ICP-MS measurement protocol for the determination of elemental impurities in pharmaceutical substances in compliance with USP guidelines / J. Anal. At. Spectrom. 2012. Vol. 27. N 11. P. 1909 – 1919. DOI: 10.1039/C2JA30128H
27. Parikh Y., Lang H., Mahmoud S., et al. Sample preparation method for mercury analysis in reagent chemicals by ICP-OES / Spectroscopy. 2015. Vol. 30. N 11. P. 8 – 17.
28. Kutscher D., Cui J., Cojocariu C. Key Steps to Create a Sample Preparation Strategy for Inductively Coupled Plasma (ICP) or ICP — Mass Spectrometry (ICP-MS) Analysis / Spectroscopy. 2022. Vol. 37. N 1. P. 38 – 42. DOI: 10.56530/spectroscopy.zs7576k7
29. Zaitseva N. V., Ulanova T. S., Gileva K. O., et al. Determination of toxic element concentrations in flour and cereal products by mass spectrometry with inductively coupled plasma / Vopr. Pitaniya. 2023. Vol. 92. N 1. P. 45 – 54 [in Russian]. DOI: 10.33029/0042-8833-2023-92-1-45-54
30. Zhu X., Alexandratos S. D. Determination of trace levels of mercury in aqueous solutions by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry: elimination of the ‘memory effect’ / Microchem. J. 2007. Vol. 86. N 1. P. 37 – 41. DOI: 10.1016/j.microc.2006.09.004
31. Fong B. M. W., Siu T. S., Lee J. S. K., et al. Determination of mercury in whole blood and urine by inductively coupled plasma mass spectrometry / J. Anal. Toxicol. 2007. Vol. 31. N 5. P. 281 – 287. DOI: 10.1093/jat/31.5.281
32. Ribeiro M., Zephyr N., Silva J. A. L., et al. Assessment of the mercury-selenium antagonism in rainbow trout fish / Chemosphere. 2022. Vol. 286. 131749. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.131749
33. Morton Bermea O., Castro-Larragoitia J., Arellano Álvarez Á. A., et al. Mercury in blood of children exposed to historical residues from metallurgical activity / Exposure Health. 2021. Vol. 13. P. 281 – 292. DOI: 10.1007/s12403-021-00382-z
34. Lukina A. O., Fisher M., Khoury C., et al. Temporal variation of total mercury levels in the hair of pregnant women from the Maternal-Infant Research on Environmental Chemicals (MIREC) study / Chemosphere. 2021. Vol. 264. 128402. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.128402
35. Wang Q., Zhang L., Liang X., et al. Rates and dynamics of mercury isotope exchange between dissolved elemental Hg (0) and Hg (II) bound to organic and inorganic ligands / Environ. Sci. Technol. 2020. Vol. 54. N 23. P. 15534 – 15545. DOI: 10.1021/acs.est.0c06229
36. Xia S., Huang Y., Tang J., et al. Preparation of various thiol-functionalized carbon-based materials for enhanced removal of mercury from aqueous solution /Environ. Sci. Pollut. Res. 2019. Vol. 26. P. 8709 – 8720. DOI: 10.1007/s11356-019-04320-0
37. Spanu D., Butti L., Boldrocchi G., et al. Selective organomercury determination by ICP-MS made easy / Anal. Chim. Acta. 2022. Vol. 1206. 339553. DOI: 10.1016/j.aca.2022.339553
38. Kulomäki S., Perämäki S., Väisänen A. Addition of thiourea and hydrochloric acid: accurate nanogram level analysis of mercury in humic-rich natural waters by inductively coupled plasma mass spectrometry / Talanta. 2020. Vol. 218. 121125. DOI: 10.1016/j.talanta.2020.121125
39. Chen D., Lu L., Zhang H., et al. Sensitive mercury speciation analysis in water by high-performance liquid chromatography — atomic fluorescence spectrometry coupling with solid-phase extraction / Anal. Sci. 2021. Vol. 37. N 9. P. 1235 – 1240. DOI: 10.2116/analsci.20P398
40. Liu J., Cui J., Wei X., et al. Investigation on selenium and mercury interactions and the distribution patterns in mice organs with LA-ICP-MS imaging / Anal. Chim. Acta. 2021. Vol. 1182. 338941. DOI: 10.1016/j.aca.2021.338941
41. Spanu D., Butti L., Recchia S., et al. A high-throughput, straightforward procedure for biomonitoring organomercury species in human hair / Talanta. 2024. Vol. 270. 125612. DOI: 10.1016/j.talanta.2023.125612
42. McShane W. J. R., Pappas S., Wilson-McElprang V., et al. A rugged and transferable method for determining blood cadmium, mercury, and lead with inductively coupled plasma-mass spectrometry / Spectrochim. Acta, Part B. 2008. Vol. 63. N 6. P. 638 – 644. DOI: 10.1016/j.sab.2008.03.016
43. Tang Y., Zheng M., Xue W., et al. Synergistic disulfide sites of tetrathiafulvalene-based metal — organic framework for highly efficient and selective mercury capture / Sep. Purif. Technol. 2022. Vol. 287. 120577. DOI: 10.1016/j.seppur.2022.120577
44. Pohl P., Bielawska-Pohl A., Dzimitrowicz A., et al. Impact and practicability of recently introduced requirements on elemental impurities / TrAC, Trends Anal. Chem. 2018. Vol. 101. P. 43 – 55. DOI: 10.1016/j.trac.2017.09.011
45. Balyatinskaya L. N. The Solvation of Mercury Ions and the Formation of Their Complexes in Water and Non-aqueous Solvents / Russ. Chem. Rev. 1979. Vol. 48. N 4. P. 772 – 791. DOI: 10.1070/RC1979v048n04ABEH002335
46. Jakubczak W., Haczyk-Więcek M., Pawlak K. Attomole-per Cell Atomic Mass Spectrometry Measurement of Platinum and Gold Drugs in Cultured Lung Cancer Cells / Molecules. 2021. Vol. 26. N 24. 7627. DOI: 10.3390/molecules26247627
Рецензия
Для цитирования:
Щукин В.М., Кузьмина Н.Е., Ерина А.А., Бунятян Н.Д. Устранение эффекта памяти для корректного определения ртути методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2024;90(10):5-14. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-10-5-14
For citation:
Shchukin V.M., Kuz’mina N.E., Erina A.A., Bunyatyan N.D. Eliminating the «memory effect» during mass spectrometric determination of mercury. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2024;90(10):5-14. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-10-5-14