Charakterisierung von kontaminiertem Referenzboden mit stickstoffbasierter MICAP-MS
Quelle: BAM
Die Bodenverschmutzung durch Schwermetalle ist aufgrund des schnellen industriellen Wachstums und der Anwendung metallhaltiger Verbindungen zu einer Umweltbedrohung geworden. Nach der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) sind 14 Schwermetalle im Boden als stark toxische Elemente eingestuft, die die Sicherheit der Nahrungskette und die menschliche Gesundheit beeinträchtigen können. Der angemessene Schutz und die Wiederherstellung von Böden erfordern eine umfassende Charakterisierung der Schwermetall-Belastung. Daher sind die Elementanalyse und die genaue Quantifizierung der Schwermetalle im Boden unerlässlich. Die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) ist aufgrund ihrer Multielementfähigkeit, hohen Empfindlichkeit und ihres geringen Probenverbrauchs eine effektive Technik für die Spurenanalyse von Böden. Trotz ihres Erfolgs und ihrer weit verbreiteten Verwendung weist die ICP-MS jedoch mehrere Nachteile auf, wie z.B. hoher Argon (Ar)-Gasverbrauch. Ar ist als Edelgas relativ teuer, was die Betriebskosten der ICP-MS erhöht. Darüber hinaus können Probenkomponenten, die die gleiche Masse wie Ar oder Ar-Verbindungen aufweisen, nicht einfach mit ICP-MS charakterisiert werden, was die Analyse von Elementen wie Calcium (Ca), Eisen (Fe) und Arsen (As) erschwert.
Daher schlagen Zengchao You und seine Kollegen die induktiv gekoppelte Stickstoff-Mikrowellen-Plasma-Massenspektrometrie bei Atmosphärendruck (MICAP-MS) als zuverlässige Alternative zur ICP-MS für die Bodenanalyse vor, die Ar-Plasmagas durch Stickstoffgas (N2) ersetzt. Die Technik zeigte vergleichbare Ergebnisse wie die ICP-MS. Die Empfindlichkeit beider Techniken mit N2- bzw. mit Ar-Plasma lagen in der gleichen Größenordnung. Ein bemerkenswerter Vorteil von MICAP-MS sind die niedrigen Betriebskosten im Zusammenhang mit dem Gasverbrauch, da N2 billiger als Ar ist. Im Übrigen liegt der Gasverbrauch berechnet aus den in dieser Arbeit verwendeten Gasflussraten, bei MICAP-MS um 25 % niedriger als bei ICP-MS. wodurch der Kostenvorteil weiter steigt.
Multielement analysis in soils using nitrogen microwave inductively coupled atmospheric-pressure plasma mass spectrometry
Zengchao You, Aslı Akkuş, Wolfram Weisheit, Thorsten Giray, Sibylle Penk, Sabine Buttler, Sebastian Recknagel, Carlos Abad
Erschienen in Journal of Analytical Atomic Spectrometry, Vol. 37, issue 12, pages 2556-2562, 2022
BAM, Abteilung Analytische Chemie; Referenzmaterialien, Fachbereich Anorganische Referenzmaterialien