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환경 분석에서 독성 원소 평가를 위한 초순수

Anastasia Khvataeva-Domanov1, Juhani Virkanen2, Glenn Woods3, Pratiksha Rashid4, Stephane Mabic1

1Lab Water Solutions, Merck, Guyancourt, France, 2University of Helsinki, Helsinki, Finland, 3Agilent Technologies Ltd., Stockport, UK, 4Lab Water Solutions, Merck, Feltham, UK

독성 원소 분석을 위한 수질 요구조건

환경 분석에서 독성 원소의 존재를 측정하는데 사용되는 시약등급수는 신뢰성 및 정확성 있는 결과에 핵심적인 요소입니다. 본 연구는 Milli-Q® 정제수 시스템으로 생산한 갓 준비된 초순수가 환경연구실의 ICP-OES 및 ICP-MS 미량 원소 분석에 적합하다는 것을 입증합니다.

지난 수십 년에 걸쳐 분석 기기의 민감도는 극적으로 향상되어 Be, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Sb, Ba, Hg, Tl 및 Pb와 같은 금속의 환경 오염과 유해 효과에 대한 이해를 바꿔 놓았습니다. 이로 인해 식수,1 해양수2 및 폐수3에 존재하는 독성 금속의 최대 허용 또는 권고 농도를 확립하는 많은 규제와 지침이 생겼습니다. 당국이 시행하는 요구조건으로 인해 미량 원소 측정에 분광법 기술이 표준 기기로서 권장되는 환경연구실에서 독성 금속 모니터링의 필요성이 증가했습니다.4,5 ICP-MS 및 ICP-OES는 물과 토양의 환경 분석에서 미량의 독성 금속 원소를 검출하는 데 있어 압도적인 역할을 하며, ICP-MS 및 ICP-OES 분석에 가장 높은 빈도로 사용되는 시약인 초순수에 대한 더 높은 품질 요구사항으로 이어졌습니다. 특히 초순수는 시료 및 표준 준비를 위한, 그리고 기기 및 시료 컨테이너 세척을 위한 블랭크 시약으로 사용됩니다(그림 1). 그러므로 측정의 정확성과 정밀성을 보장하기 위해서 초순수는 분석 기기를 오염으로부터 보호하고 분석대상 원소에 대한 간섭을 피하기 위해 금속을 함유하지 않아야만 합니다.

ICP-MS 및 ICP-OES 미량 원소 분석에서 초순수의 다양한 사용 유형을 보여주는 도식

그림 1.ICP-MS 및 ICP-OES 분석에서 초순수의 다양한 사용 유형

ICP-OES 및 ICP-MS 분석을 위한 최적의 수질

현재의 ICP-OES 및 ICP-MS 기기로부터 이점을 최대한 끌어내기 위해서는 고품질 초순수가 필요합니다. 실험실 시약으로 인한 모든 오염은 배경 등가 농도(BEC) 및 검출 한계(LOD)를 증가시켜 기술 수행능력을 떨어뜨릴 것입니다. 그러므로 ICP-MS나 ICP-OES 분석의 모든 단계에 사용되는 시약등급수의 적합성은 측정 원소가 블랭크에서 검출되지 않아야 한다는 일반적인 원칙에 의해 규정됩니다. 만약 검출이 될 경우, BEC는 원하는 분석 범위에 비하여 무시할 수 있는 정도여야만 합니다. 환경 분석에서 물 시료에 있는 원소는 주로 μg/L(ppb)의 분석 범위에서 분석되며6 토양 시료는 mg/L(ppm)의 분석 범위에서 분석됩니다.7 ppb-ppm 범위에서 실험 성공을 보장하려면 대상 원소의 BEC 값이 ppt나 sub-ppt 범위를 초과하지 않아야 바람직합니다. 게다가 LOD(검출 한계)는 특정 분석에서 별도로 명시되어 있기 때문에1 무시할 수 있는 오염 수준뿐만 아니라 일관된 품질의 초순수를 사용하는 것이 핵심입니다.

원소 분석을 위한 Milli-Q® 초순수의 적합성

ICP-MS 및 ICP-OES 환경 분석에 필요한 시약등급수의 적합성을 평가하기 위해, Milli-Q® 정제수 시스템에서 갓 생산된 초순수 내 독성 원소의 존재를 측정하였습니다. 표 1은 ng/L 수준에서 시약등급수의 검출 한계뿐만 아니라 BEC 결과를 나타냅니다. 결과는 Milli-Q® 초순수를 사용했을 때 분석 원소의 대부분에서 BEC 수준이 sub-ppt 또는 낮은 ppt 범위에 있다고 나타났습니다(실험은 청정실이 아닌 일반적인 실험실 조건에서 시행되었습니다). 만약 상당히 낮은 원소 수준을 달성해야 할 필요가 있다면, 청정실이나 금속이 없는 실험실 환경에서 분석을 수행하며8, BEC를 sub-ppt 및 ppq 수준으로 얻을 수 있게 해주는 Milli-Q® IQ Element 정제 장치 같은 부가적인 폴리싱 단계를 사용하는 것이 합리적입니다.9
 

ICP-MS 실험 조건

수돗물은 초순수를 얻기 위해 두 단계로 정제되었습니다. 

  1. 순수는 Milli-Q® IX 순수 시스템과 유사한 Milli-Q® 시스템을 사용하여 지능형 역삼투 제품인 Elix® 전기탈이온화(EDI) 시스템과 살균 UV 램프의 조합으로 수돗물에서 생산하였습니다. 
  2. 초순수는 Milli-Q® IQ 7000 초순수 시스템과 유사한, Millipak® 최종 필터가 장착된 Milli-Q® 폴리싱 시스템으로 위에서 언급한 정제수를 더욱 정제하여 얻었습니다. 참고: Hg 분석을 위한 초순수는 Elix® EDI 모듈이 포함되지 않은 Milli-Q® Direct 시스템에서 얻었습니다.

초순수 시료는 Be, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Sb, Ba, Tl 및 Pb에 대해 Agilent® 7700s ICP-MS 기기로 분석되었으며 Zn 및 Hg에 대해 Agilent® 7500s ICP-MS 기기로 분석되었습니다. 모든 실험은 일반적인 실험실 조건(청정실이 아님)에서 수행되었습니다.

Agilent® 7700s의 상세 기기 정보 및 매개변수: PFA(perfluoroalkoxy)-50 네뷸라이저, PFA 스프레이 챔버, 사파이어 불활성 토치, 석영 2.5mm i.d. 토치 인젝터, 백금 샘플 및 스키머 콘, RF 파워 600/1600W, 샘플링 포지션 12/8mm, 운반 기체 유속 0.90L/min, 보충 기체 유속 0.32/0.51L/min, 자동 검출 모드, 1, 5, 10, 50ng/L를 통해 보정. 

Agilent® 7500s의 상세 기기 정보 및 매개변수: 석영 네뷸라이저, 석영 스프레이 챔버, 석영 2.5mm i.d. 토치 인젝터, 니켈 샘플 및 스키머 콘, RF 파우더 1300/1550W, 샘플링 포지션 8mm, 운반 기체 유속 0.96L/min, 보충 기체 유속 0.23L/min, 자동 검출 모드, 1, 20, 50, 100ng/L를 통해 보정.

컨테이너는 모두 초순수로 사전 세척한 PFA 재질이었습니다. Milli-Q® 정제수 시스템에서 얻은 모든 초순수 시료(저항값 18.2 MΩ·cm 및 TOC 5 ppb 미만)는 채수 즉시 분석되었습니다.

원소 분석을 위한 Milli-Q® 초순수의 신뢰도

환경적 시료에서 독성 원소 분석을 위한 시약등급수 품질의 중요성이 논의되었으며 Milli-Q® 정제수 시스템에서 생산된 초순수의 낮은 원소 수준이 입증되었습니다. 미량 원소 분석을 수행하는 실험실은 Milli-Q® 초순수 시스템을 사용하여 민감한 응용분야를 위한 최고 수준의 순수에 대한 엄격한 요구조건을 충족시킬 수 있습니다. 미량 원소 분석을 위해 Milli-Q® 초순수 시스템으로 얻은 초순수를 선택하면 정확한 고품질 데이터 생성 보장에 도움을 줄 것입니다.

원소를 분석하는 과학자들의 요구에 맞게 조정된 다양한 정제수 솔루션을 사용할 수 있습니다. 

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참고문헌

1.
Official Journal of the European Communities, Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:1998:330:0032:0054:EN:PDF
2.
Khaled A, Abdel-Halim A, El-Sherif Z, Mohamed LA. 2017. Health Risk Assessment of Some Heavy Metals in Water and Sediment at Marsa-Matrouh, Mediterranean Sea, Egypt. JEP. 08(01):74-97. https://doi.org/10.4236/jep.2017.81007
3.
European Union Urban Waste Water Treatment Directive, Council Directive 91/271/EEC. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CONSLEG:1991L0271:20081211:EN:PDF
4.
World Health Organization, Guidelines for drinking-water quality, fourth edition, (2011), Chapter 8 Chemical Aspects, p 170. https://www.who.int/publications/i/item/9789241549950
5.
IS 3025 (Part 04): Method of Sampling and Test (Physical and Chemical) for Water and Wastewater, Part 04: Colour (First Revision). https://archive.org/details/gov.law.is.3025.04.1983/page/n1/mode/2up
6.
Su S, Chen B, He M, Hu B. 2014. Graphene oxide-silica composite coating hollow fiber solid phase microextraction online coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry for the determination of trace heavy metals in environmental water samples. Talanta. 123:1-9. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2014.01.061
7.
Roje V. 2010. A fast method for multi-metal determination in soil samples by high-resolution inductively-coupled plasma-mass spectrometry (HR–ICP–MS). Chemical Speciation & Bioavailability. 22(2):135-139. https://doi.org/10.3184/095422910x12702277277554
8.
Rodushkin I, Engström E, Baxter DC. 2010. Sources of contamination and remedial strategies in the multi-elemental trace analysis laboratory. Anal Bioanal Chem. 396(1):365-377. https://doi.org/10.1007/s00216-009-3087-z
9.
Ultrapure water tailored for trace elemental analyses.. https://www.sigmaaldrich.com/deepweb/assets/sigmaaldrich/product/documents/129/044/milliq-iq-element-datasheet-ds4314en-ms.pdf
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