Entwicklung eines Pikoliter-Tropfengenerators für die Massenspektrometrische Spuren- und Speziesanalytik

Die Dissertationsschrift beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung einer alternativen Probenzuführungstechnik für flüssige Proben in der Massenspektrometrie. Obwohl bereits einige Anstrengungen zur Verbesserung unternommen wurden, weisen konventionelle pneumatische Zerstäuber- und Sprühkammersysteme, die in der Elementspurenanalytik mittels induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) standardmäßig verwendet werden, eine geringe Gesamteffizienz auf. Pneumatisch erzeugtes Aerosol ist durch eine breite Tropfengrößenverteilung gekennzeichnet, was den Einsatz einer Sprühkammer bedingt, um die Aerosolcharakteristik an die Betriebsbedingungen des ICPs anzupassen.. Die Erzeugung von Tropfen mit einer sehr engen Tropfengrößenverteilung oder sogar monodispersen Tropfen könnte die Effizienz des Probeneintrags verbessern. Ein Ziel dieser Arbeit ist daher, Tropfen, die mittels des thermischen Tintenstrahldruckverfahrens erzeugt werden, zum Probeneintrag in der Elementmassenspektrometrie einzusetzen. Das thermische Tintenstrahldruckverfahren konnte in der analytischen Chemie im Bereich der Oberflächenanalytik mittels TXRF oder Laserablation bisher zur gezielten, reproduzierbaren Deposition von Tropfen auf Oberflächen eingesetzt werden. Um eine kontinuierliche Tropfenerzeugung zu ermöglichen, wurde ein elektronischer Mikrokontroller entwickelt, der eine Dosiereinheit unabhängig von der Hard- und Software des Druckers steuern kann. Dabei sind alle zur Tropfenerzeugung relevanten Parameter (Frequenz, Heizpulsenergie) unabhängig voneinander einstellbar. Die Dosiereinheit, der "drop-on-demand" Aerosolgenerator (DOD), wurde auf eine Aerosoltransportkammer montiert, welche die erzeugten Tropfen in die Ionisationsquelle befördert. Im Bereich der anorganischen Spurenanalytik konnten durch die Kombination des DOD mit einem automatischen Probengeber 53 Elemente untersucht und die erzielbare Empfindlichkeiten sowie exemplarisch für 15 Elemente die Nachweisgrenzen und die Untergrundäquivalentkonzentrationen ermittelt werden. Damit die Vorteile komfortabel genutzt werden können, wurde eine Kopplung des DOD-Systems mit der miniaturisierten Fließinjektionsanalyse (FIA) sowie miniaturisierten Trenntechniken wie der µHPLC entwickelt. Die Fließinjektionsmethode wurde mit einem zertifizierten Referenzmaterial validiert, wobei für Vanadium und Cadmium die zertifizierten Werte gut reproduziert werden konnten. Transiente Signale konnten bei der Kopplung des Dosiersystems in Verbindung mit der ICP-MS an eine µHPLC abgebildet werden. Die Modifikation der Dosiereinheit zum Ankoppeln an einen kontinuierlichen Probenfluss bedarf noch einer weiteren Reduzierung des verbleibenden Totvolumens. Dazu ist die Unabhängigkeit von den bisher verwendeten, kommerziell erhältlichen Druckerpatronen anzustreben, indem die Dosiereinheit selbst gefertigt wird. Die Vielseitigkeit des Dosiersystems wurde mit der Kopplung an eine kürzlich neu entwickelte Atmosphärendruck-Ionisationsmethode, die "flowing atmospheric-pressure afterglow" Desorptions/Ionisations Ionenquelle (FAPA), aufgezeigt. Ein direkter Eintrag von flüssigen Proben in diese Quelle war bislang nicht möglich, es konnte lediglich eine Desorption von eingetrockneten Rückständen oder direkt von der Flüssigkeitsoberfläche erfolgen. Die Präzision der Analyse ist dabei durch die variable Probenposition eingeschränkt. Mit dem Einsatz des DOD-Systems können flüssige Proben nun direkt in die FAPA eingetragen, was ebenfalls das Kalibrieren bei quantitativen Analysen organischer Verbindungen ermöglicht. Neben illegalen Drogen und deren Metaboliten konnten auch frei verkäufliche Medikamente und ein Sprengstoffanalogon in entsprechend präpariertem reinem Lösungsmittel nachgewiesen werden. Ebenso gelang dies in Urinproben, die mit Drogen und Drogenmetaboliten versetzt wurden. Dabei ist hervorzuheben, dass keinerlei Probenvorbereitung notwendig war und zur Ermittlung der NWG der einzelnen Spezies keine interne oder isotopenmarkierte Standards verwendet wurden. Dennoch sind die ermittelten NWG deutlich niedriger, als die mit der bisherigen Prozedur zur Analyse flüssiger Proben erreichbaren. Um im Vergleich zu der bisher verwendeten "pin-to-plate" Geometrie der FAPA die Lösungsmittelverdampfung zu beschleunigen, wurde eine alternative Elektrodenanordnung entwickelt, bei der die Probe länger in Kontakt mit der "afterglow"-Zone steht. Diese Glimmentladungsquelle ist ringförmig und erlaubt einen Probeneintrag mittels eines zentralen Gasflusses. Wegen der ringförmigen Entladung wird der Name "halo-FAPA" (h-FAPA) für diese Entladungsgeometrie verwendet. Eine grundlegende physikalische und spektroskopische Charakterisierung zeigte, dass es sich tatsächlich um eine FAPA Desorptions/Ionisationsquelle handelt.

Entwicklung einer Methode mittels hochauflösender ICP-MS zur Bestimmung von Siliciumspuren in anorganischen und organischen Matrices sowie von Siloxanen in Geweben

Deutsch:Schwerpunkt dieser Arbeit war die Entwicklung einer Methode zur Spurenbestimmung von Silicium in organischen und anorganischen Matrices unter Verwendung der massenspektrometrischen Isotopenverdünnungsanalyse (MSIVA) an einem hochauflösenden induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometer (HR-ICP-MS). Zusätzlich zur Elementspurenbestimmung wurde eine GC/HR-ICP-MS Kopplung entwickelt, die zur Analyse linearer und cyclischer Siloxane verwendet wurde.Die hier entwickelte Analysenmethode erlaubt Nachweisgrenzen für Silicium sowohl in organischen als auch in anorganischen Matrices im oberen ng/g-Bereich und ergab für die im Rahmen dieser Arbeit analysierten Proben Reproduzierbarkeiten von < 20%. Durch einfache Verdünnung nach der Probenvorbereitung in Verbindung mit dem sehr empfindlichen Detektionsverfahren sowie der internen Standardisierung mittels MSIVA erlaubt das Verfahren eine präzise Bestimmung von Silicium in jeglicher Matrix. Neben der Schnelligkeit und Einfachheit eignet sich die hier entwickelte Methode besonders für die Routineanalytik. Die gute Reproduzierbarkeit und der Vergleich mit Ergebnissen von zwei Interlaborstudien unterstreicht zusätzlich die Fähigkeit präzise und richtige Ergebnisse zur Zertifizierung an Standardreferenzmaterialien bezüglich des Siliciums im Spurenbereich zu liefern.Neben dem Gesamtgehalt von Silicium konnten medizinisch relevante Siliciumverbindungen analysiert und quantifiziert werden. Hierbei wurden niedermolekulare Polydimethlysiloxane (PDMS) untersucht, die als Nebenprodukte vor allem in Brustimplantaten auftreten. Grundlage für die Bestimmung dieser Siliciumspezies ist die Kopplung eines hochauflösenden ICP-MS an einen Gaschromatographen. Der hohe Ionisierungsgrad des ICP, gerade unter trockenen Plasmabedingungen, und der elementspezifische und sehr empfindliche massenspektrometrische Detektor erlauben in Verbindung mit dem GC die Bestimmung von Siloxanen bis in den pg/g-Bereich. Aus der Bestimmung des Gesamtgehalts an Silicium und der Bestimmung des Gehalts an den untersuchten Siliciumverbindungen können Vergleiche gemacht werden. Die Analyse beider Parameter ist mit Hilfe in dieser Arbeit entwickelten Methode möglich.Zusätzlich zur Siliciumbestimmung wurde der Gehalt an Platin in Humanproben analysiert, da bei der Herstellung der Füllung von Siliconimplantaten Platinkatalysatoren verwendet werden.

Entwicklung und Validierung einer massenspektrometrischen Isotopenverdünnungsanalyse zur direkten Multielementbestimmung in pulverförmigen Proben mittels LA-ICP-MS

In dieser Arbeit wurde erstmalig eine massenspektrometrische Isotopenverdünnungsanalyse (MSIVA) als Quantifizierungsmethode für die Multielementbestimmung in pulverförmigen Proben mittels Laserablations-induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (LA-ICP-MS) entwickelt. Diese LA-ICP-MSIVA wurde zur Bestimmung von Elementspuren in optisch-reinem Calciumfluorid eingesetzt und anhand der Analyse mehrerer zertifizierter Referenzmaterialien unterschiedlicher Matrixzusammensetzung validiert.Mit den in dieser Arbeit entwickelten direkten LA-ICP-MS-Analysenmethoden dürfte es in der Zukunft möglich sein, Routineanalysen von optisch-reinem Calciumfluorid durchzuführen, wobei sich im Vergleich zu naßchemischen Aufschlußverfahren eindeutige Vorteile ergeben. Neben einer deutlich einfacheren und weniger kontaminationsanfälligen Probenvorbereitung liegen die Nachweisgrenzen (im Bereich von 0.05 ng/g für Zr bis 20 ng/g für Mg) um etwa ein bis drei Größenordnungen niedriger.Die am Beispiel der Multielementbestimmung in Calciumfluorid entwickelte LA-ICP-MSIVA wurde nachfolgend anhand der Analyse von sieben zertifizierten Referenzmaterialien mit organischer und anorganischer Matrix validiert. Hierbei wurde für 28 von insgesamt 32 analysierten Elementkonzentrationen eine hervorragende Übereinstimmung mit den zertifizierten Werten erhalten. Im Mittel weichen die mittels LA-ICP-MSIVA analysierten Gehalte nur um 1.6 % von den zertifizierten Werten ab. Die erzielte Präzision von durchschnittlich 4.9 % relativer Standardabweichung für drei unabhängig analysierte Proben liegt im Bereich der durchschnittlichen zertifizierten Unsicherheit der Referenzmaterialien von 4.4 %.

Untersuchungen zur biotischen Bildung von Methylquecksilber aus anorganischem Quecksilber durch intestinale Sulfat-reduzierende Bakterien und die Bestimmung alkylierter Quecksilberverbindungen mittels GC-ICP-MS und Isotopenverdünnungsanalyse

Alkylierte Quecksilberspezies sind hundertfach toxischer als anorganisches Quecksilber (Hg) und werden in der Nahrungskette mit zunehmender Trophieebene im Gewebe von Tieren und dem Menschen akkumuliert. Aufgrund der Relevanz für die Umwelt und den Effekt auf die menschliche Gesundheit kommt der biotischen Transformation von anorganischem Hg zu Monomethylquecksilber (MeHg) eine große Bedeutung zu. Es ist bekannt, dass Sulfat-reduzierende Bakterien zu den Hauptproduzenten von MeHg gehören. Darüber hinaus gibt es jedoch nur wenige Untersuchungen über die biologischen Mechanismen und die Zusammenhänge in terrestrischen und insbesondere in intestinalen Systemen. Die vorliegende Arbeit leistet daher einen wichtigen Beitrag zur Abschätzung des Potentials zur Hg-Methylierung durch intestinale Bakterien und vertieft die Kenntnisse zu der damit verbundenen Akkumulation der organischen Schwermetallverbindung im Gewebe des Kompostwurms Eisenia foetida (E. foetida). rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde erstmals unter Anwendung der Gas Chromatographie mit induktiv gekoppelter Massenspektrometrie (GC-ICP-MS) und Isotopenverdünnungsanalyse verschiedene Kulturen intestinaler Sulfat-reduzierender Bakterien auf die Bildung von organischem Monomethylquecksilber aus Hg(II) untersucht. Da in komplexen bakteriellen Nährlösungen mit hohem Sulfidgehalt Matrixeffekte auftreten und die Analyse von MeHg im Ultraspurenbereich erschweren können, erfolgte die Probenvorbereitung mittels der Methanol-Kaliumhydroxid-Extraktion unter Verwendung eines Maskierungsreagenzes und der Derivatisierung mit Natriumtetrapropylborat. Das Detektionslimit für MeHg in bakteriellen Nährlösungen betrug 0,03 ng/mL. Die Wiederfindung von zertifiziertem Referenzmaterial ERM® CE-464 Tuna Fish war sehr gut und lag in einem Bereich zwischen 98 – 105%. rnDie Resultate der Untersuchung von 14 verschiedenen Rein- und Anreicherungskulturen Sulfat-reduzierender Bakterien zeigten, dass neun Kulturen innerhalb von 12 h nach einer Inkubation mit 0,1 mg/L Hg2+ im Durchschnitt 100 bis 1200 pg/mL MeHg produzierten. Darunter waren zwei Desulfovibrio sp. Stämme, die Spezies Desulfovibrio piger, Desulfovibrio giganteus, Desulfovibrio termitidis, Desulfotomaculum ruminis, Desulfobulbus propionicus sowie Anreicherungskulturen aus dem Intestinaltrakt einer Zygoptera-Larve Zy1 und E. foetida EF4. Die Fähigkeit zur Hg-Methylierung durch eine Spezies der Ordnung Desulfotomaculum aus der Gruppe der Gram-positiven Firmicutes wurde hiermit erstmals beobachtet.rnWeiterhin wurde gezeigt, dass im Intestinaltrakt von E. foetida im Gegensatz zu mikrobiellen Bodenproben eine signifikante biotische Methylierung von Hg(II) durchgeführt wird. Dass diese Transformationen in hohem Maße von der intestinalen Region ausgeht und somit zur Akkumulation von MeHg im Gewebe beiträgt, konnte durch weiterführende Experimente mittels Laserablations-ICP-MS an histologischen Gefrierschnitten des Invertebraten darge-stellt werden. rn

Paleoclimate reconstruction using LA-ICP-MS analyses of ostracods and stalagmite

Als paläoklimatische Archive können unter anderem Stalagmiten und Klappen von Ostrakoden herangezogen werden. Bisher gab es noch keine veröffentlichten Ergebnisse räumlich hochaufgelöster Spurenelementverteilungen in einzelnen Ostrakodenklappen. Das gleiche gilt für die Bestimmung radiogener Blei-Isotope in Stalagmiten. Um klimatische Prozesse vergangener Zeiten zu untersuchen, wurde eine neue LA-ICP-MS (Laserablations – Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) Technik für hochaufgelöste in-situ Messungen von Spurenelementen und Bleiisotopen entwickelt. rnrnZunächst wurden geeignete Materialien für die Kalibrierung der Technik untersucht; als Proben dienten die Silikatreferenzgläser BAM-S005-A und BAM-S005B der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM). Die Homogenität dieser Referenzgläser wurde mit LA-ICP-MS und den anderen mikroanalytischen Methoden EPMA (Elektronenmikrosonde) und SIMS (Ionensonde) überprüft. Die Ergebnisse zeigten, dass alle Haupt- und die meisten Spurenelemente in beiden Gläsern selbst im Mikrometerbereich homogen verteilt sind. Ausnahmen sind einige Spurenelemente, wie Cs, Cl, Cr, Mo und Ni, die heterogen in den Gläsern verteilt sind. Die Hauptelementzusammensetzung von BAM-S005-A und BAM-S005-B wurde mit Hilfe der EPMA bestimmt, wobei die Ergebnisse die Referenzwerte des BAM-Zertifikats bestätigten. Mit Ausnahme von Sr, Ba, Ce und Pb, stimmten die LA-ICP-MS-Spurenelementwerte mit den zertifizierten Werten innerhalb der angegebenen Fehlergrenzen überein. Gründe für die Diskrepanz der vier oben erwähnten Elemente sind noch unklar, aber sind möglicherweise durch fehlerhafte Referenzwerte zu erklären. Zusätzlich wurden 22 Spurenelemente gemessen, deren Gehalte von BAM nicht zertifiziert wurden. Aufgrund dieser Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass beide BAM-Gläser für mikroanalytische Anwendungen geeignet sind.rnrnUm neuartige paläoklimatische Proxies im Calcit von Ostrakoden aus tibetanischen Seesedimenten zu untersuchen, wurde die Spurenelementvariabilität in einzelnen Ostrakodenklappen durch eine neue LA-ICP-MS-Technik bestimmt. Klappen von Ostrakoden der drei Arten (Leucocytherella sinensis Huang, 1982, ?Leucocythere dorsotuberosa Huang, 1982 und ?L. dorsotuberosa f. postilirata sensu Pang, 1985) wurden aus zwei Sedimentkernen des Nam Co Sees auf dem Hochplateau von Tibet gewonnen. Zwei LA-ICP-MS-Varianten, Spot- bzw. Linienanalyse, wurden verwendet, um die Elementkonzentrationen der Spurenelemente Mg, Sr, Ba, U und die der Seltenen Erdelemente (SEE) in den Klappen einzelner Ostrakoden zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Linienanalyse präzisere Daten als die Spotanalyse liefert und sie wurde daher vorgezogen. Signifikante Unterschiede in der Spurenelementzusammensetzung zwischen den verschiedenen Arten der Ostrakoden wurden nicht gefunden. Variationen der Elementverhältnisse Mg/Ca und Sr/Ca in den Klappen stimmen mit veröffentlichten Seenspiegelschwankungen während des Holozäns überein, was zeigt, dass Mg- und Sr-Messungen in den Ostrakoden zur Untersuchung paläohydrochemischer Prozesse in diesem Gebiet herangezogen werden kann. Die gute Korrelation, die in dieser Arbeit zwischen Ba/Ca und Sr/Ca gefunden wurde, ist ein Hinweis darauf, dass der Einbau von Ba und Sr in die Klappen durch den gleichen Mechanismus erfolgte. Eine mögliche Beziehung zwischen dem U/Ca-Verhältnis in den Ostrakoden und den Redoxbedingungen auf dem Boden des Sees in der Vergangenheit wird diskutiert. Relativ geringe und konstante La/Ca-Verhältnisse wurden festgestellt, deren Ursache möglicherweise entweder auf der SEE-Charakteristik des Seewassers, auf biologischen Prozessen in den Ostrakoden oder auf Kontamination von Fe-Mn und/oder organischen Substanzen beruhen. Weitere Untersuchungen an Proben aus diesem Gebiet, speziell Klappen von lebenden Ostrakoden, sind notwendig, um den Gehalt von Ba, U und den SEE in Ostrakoden als paläoklimatische Proxies von Umweltbedingungen zu verwenden.

Application Of Laser Microdissection Icp-ms For High Resolution Elemental Mapping In Mouse Brain Tissue: A Comparative Study With Laser Ablation Icp-ms.

Mapping of elements in biological tissue by laser induced mass spectrometry is a fast growing analytical methodology in life sciences. This method provides a multitude of useful information of metal, nonmetal, metalloid and isotopic distribution at major, minor and trace concentration ranges, usually with a lateral resolution of 12-160 µm. Selected applications in medical research require an improved lateral resolution of laser induced mass spectrometric technique at the low micrometre scale and below. The present work demonstrates the applicability of a recently developed analytical methodology - laser microdissection associated to inductively coupled plasma mass spectrometry (LMD ICP-MS) - to obtain elemental images of different solid biological samples at high lateral resolution. LMD ICP-MS images of mouse brain tissue samples stained with uranium and native are shown, and a direct comparison of LMD and laser ablation (LA) ICP-MS imaging methodologies, in terms of elemental quantification, is performed.

A fast sample preparation procedure for mercury speciation in hair samples by high-performance liquid chromatography coupled to ICP-MS

A simple method for mercury speciation in hair samples with a fast sample preparation procedure using high-performance liquid chromatography coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry is proposed. Prior to analysis, 50 mg of hair samples were accurately weighed into 15 mL conical tubes. Then, an extractant solution containing mercaptoethanol, L-cysteine and HCl was added to the samples following sonication for 10 min. Quantitative mercury extraction was achieved with the proposed procedure. Separation of inorganic mercury (Ino-Hg), methylmercury (Met-Hg) and ethylmercury (Et-Hg) was accomplished in less than 8 min on a C18 reverse phase column with a mobile phase containing 0.05% v/v mercaptoethanol, 0.4% m/v L-cysteine, 0.06 mol L(-1) ammonium acetate and 5% v/v methanol. The method detection limits were found to be 15 ng g(-1), 10 ng g(-1) and 38 ng g(-1), for inorganic mercury, methylmercury and ethylmercury, respectively. Sample throughput is 4 samples h(-1) (duplicate). A considerable improvement in the time of analysis was achieved when compared to other published methods. Method accuracy is traceable to Certified Reference Materials (CRMs) 85 and 86 human hair from the International Atomic Energy Agency (IAEA). Finally, the proposed method was successfully applied to the speciation of mercury in hair samples collected from fish-eating communities of the Brazilian Amazon.

Determination of total and inorganic mercury in whole blood by cold vapor inductively coupled plasma mass spectrometry (CV ICP-MS) with alkaline sample preparation

A simple method with a fast sample preparation procedure for total and inorganic mercury determinations in blood samples is proposed based on flow injection cold vapor inductively coupled plasma mass spectrometry (FI-CVICP-MS). Aliquots of whole blood (500 mL) are diluted 1 + 1 v/v with 10.0% v/v tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution, incubated for 3 h at room temperature and then further diluted 1 + 4 v/v with 2.0% v/v HCl. The inorganic Hg was released by online addition of L-cysteine and then reduced to elemental Hg by SnCl(2). On the other hand, total mercury was determined by on-line addition of KMnO(4) and then reduced to elemental Hg by NaBH(4). Samples were calibrated against matrix-matching. The method detection limit was found to be 0.80 mu g L(-1) and 0.08 mu g L(-1) for inorganic and total mercury, respectively. Sample throughput is 20 samples h(-1). The method accuracy is traceable to Standard Reference Material (SRM) 966 Toxic Metals in Bovine Blood from the National Institute of Standards and Technology (NIST). For additional validation purposes, human whole blood samples were analyzed by the proposed method and by an established CV AAS method, with no statistical difference between the two techniques at 95% confidence level on applying the t-test.

Mercury speciation in seafood samples by LC-ICP-MS with a rapid ultrasound-assisted extraction procedure: Application to the determination of mercury in Brazilian seafood samples

This paper describes a simple method for mercury speciation in seafood samples by LC-ICP-MS with a fast sample preparation procedure. Prior to analysis, mercury species were extracted from food samples with a solution containing mercaptoethanol, L-cysteine and HCl and sonication for 15 min. Separation of mercury species was accomplished in less than 5 min on a C8 reverse phase column with a mobile phase containing 0.05%-v/v mercaptoethanol, 0.4% m/v L-cysteine and 0.06 mol L(-1) ammonium acetate. The method detection limits were found to be 0.25, 0.20 and 0.1 ng g(-1) for inorganic mercury, ethylmercury and methylmercury, respectively. Method accuracy is traceable to Certified Reference Materials (DOLT-3 and DORM-3) from the National Research Council Canada (NRCC). With the proposed method there is a considerable reduction of the time of sample preparation. Finally, the method was applied for the speciation of mercury in seafood samples purchased from the Brazilian market. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mercury speciation in whole blood by gas chromatography coupled to ICP-MS with a fast microwave-assisted sample preparation procedure

A simple and fast method is described for simultaneous determination of methylmercury (MeHg), ethylmercury (Et-Hg) and inorganic mercury (Ino-Hg) in blood samples by using capillary gas chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry (GC-ICP-MS) after derivatization and alkaline digestion. Closed-vessel microwave assisted digestion conditions with tetramethylammonium hydroxide (TMAH) have been optimized. Derivatization by using ethylation and propylation procedures have also been evaluated and compared. The absolute detection limits (using a 1 mu L injection) obtained by GC-ICP-MS with ethylation were 40 fg for MeHg and Ino-Hg, respectively, and with propylation were 50, 20 and 50 fg for MeHg, Et-Hg and Ino-Hg, respectively. Method accuracy is traceable to Standard Reference Material (SRM) 966 Toxic Metals in Bovine Blood from the National Institute of Standards and Technology (NIST). Additional validation is provided based on the comparison of results obtained for mercury speciation in blood samples with the proposed procedure and with a previously reported LC-ICP-MS method. With the new proposed procedure no tedious clean-up steps are required and a considerable improvement of the time of analysis was achieved compared to other methods using GC separation.

Applications of accurate, high-precision Pb isotope ratio measurement by multi-collector ICP-MS

The isotope composition of Ph is difficult to determine accurately due to the lack of a stable normalisation ratio. Double and triple-spike addition techniques provide one solution and presently yield the most accurate measurements. A number of recent studies have claimed that improved accuracy and precision could also be achieved by multi-collector ICP-MS (MC-ICP-MS) Pb-isotope analysis using the addition of Tl of known isotope composition to Pb samples. In this paper, we verify whether the known isotope composition of Tl can be used for correction of mass discrimination of Pb with an extensive dataset for the NIST standard SRM 981, comparison of MC-ICP-MS with TIMS data, and comparison with three isochrons from different geological environments. When all our NIST SRM 981 data are normalised with one constant Tl-205/Tl-203 of 2.38869, the following averages and reproducibilities were obtained: Pb-207/Pb-206=0.91461+/-18; Pb-208/Ph-206 = 2.1674+/-7; and (PbPh)-Pb-206-Ph-204 = 16.941+/-6. These two sigma standard deviations of the mean correspond to 149, 330, and 374 ppm, respectively. Accuracies relative to triple-spike values are 149, 157, and 52 ppm, respectively, and thus well within uncertainties. The largest component of the uncertainties stems from the Ph data alone and is not caused by differential mass discrimination behaviour of Ph and Tl. In routine operation, variation of sample introduction memory and production of isobaric molecular interferences in the spectrometer's collision cell currently appear to be the ultimate limitation to better reproducibility. Comparative study of five different datasets from actual samples (bullets, international rock standards, carbonates, metamorphic minerals, and sulphide minerals) demonstrates that in most cases geological scatter of the sample exceeds the achieved analytical reproducibility. We observe good agreement between TIMS and MC-ICP-MS data for international rock standards but find that such comparison does not constitute the ultimate. test for the validity of the MC-ICP-MS technique. Two attempted isochrons resulted in geological scatter (in one case small) in excess of analytical reproducibility. However, in one case (leached Great Dyke sulphides) we obtained a true isochron (MSWD = 0.63) age of 2578.3 +/- 0.9 Ma, which is identical to and more precise than a recently published U-Pb zircon age (2579 3 Ma) for a Great Dyke websterite [Earth Planet. Sci. Lett. 180 (2000) 1-12]. Reproducibility of this age by means of an isochron we regard as a robust test of accuracy over a wide dynamic range. We show that reliable and accurate Pb-isotope data can be obtained by careful operation of second-generation MC-ICP magnetic sector mass spectrometers. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Determinação de estanho em tecidos de ratas por ICP-MS

Os organoestânicos, principalmente o tributilestanho (TBT), são contaminantes ambientais, utilizados principalmente em tintas anti-incrustantes para navios. Eles sofrem bioacumulação e podem ser encontrados em mamíferos, inclusive em seres humanos. A principal fonte de exposição é a ingestão de alimentos contaminados. Esse estudo possuiu como objetivo a determinação de estanho em tecidos de ratas expostas cronicamente a TBT utilizando espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS). Ratas Wistar adultas foram usadas na experimentação, sendo divididas dois grupos: o grupo exposto a 100 ng kg-1 dia-1 de TBT por 15 dias e o grupo de referência que recebeu somente o veículo durante o mesmo período de exposição. Ao final da exposição, os animais foram sacrificados e coletados plasma, coração, rim, pulmão, fígado e ovário para análise. As amostras foram secas em estufa por 72 horas e pulverizadas. A determinação de estanho foi realizada por ICP-MS após a digestão ácida assistida por micro-ondas de uma amostra com aproximadamente 100 mg. O limite de detecção (LD) calculado foi 4,3 ng L-1, o que permite a determinação de estanho em amostras de tecidos de animais usados para experimentação. A exatidão foi verificada pela análise do material de referência certificado de urina, Seronorm Urine (54,6 ± 2,7 μg L-1), tendo como resultado 50,1 ± 3,8 μg L-1. A concentração de estanho foi determinada em amostras de plasma, coração, rim, pulmão, fígado e ovário do grupo exposto a TBT e do grupo controle. Houve diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos para todas as amostras analisadas. As diferenças entre os grupos foram mais pronunciadas nas amostras de fígado e rim. Além disso, este estudo mostrou que a presença de estanho no organismo de ratas distribui-se pelos tecidos acarretando em alterações morfofisiológicas já descritas em ovários, coração e fígado

Determinação de germânio em alimentos por espectrometria de massa ligada a um plasma acoplada indutivamente (ICP-MS)

Nos dias de hoje existe uma grande preocupação da população em fazer uma alimentação mais saudável, uma alimentação que tenha nos seus alimentos elementos que não prejudiquem a saúde mas sim que a tornem mais forte. Um desses elementos que pode trazer benefício para a saúde é o Germânio, elemento de estudo no presente trabalho. Neste trabalho determinou-se a concentração de Germânio em alguns alimentos. Os alimentos usados foram: espargos, ginseng, cogumelos, rabanete, gengibre, aloé vera e alho. Para se fazer a decomposição das amostras foi usada uma solução de ácido nítrico concentrado (67%) e peróxido de hidrogénio (30%), de seguida as soluções resultantes foram analisadas por espectrometria de massa ligado a um plasma acoplado indutivamente (Inductive Coupled Plasma - Mass Spectrometry (ICP-MS)). Esta técnica permitiu estudar os três isótopos mais abundantes de germânio (Ge70, Ge72 e Ge74). Como principais resultados deste trabalho pode-se referir que o alimento que apresenta uma maior concentração de Germânio é o ginseng (243,0 ng/g), seguindo-se o alho (152,6 ng/g). Com concentrações bastante próximas ficaram os espargos, gengibre e cogumelos com um valor aproximado de 75 ng/g. As concentrações mais baixas formam encontradas no aloé vera e rabanete, com valores de 38,16 e 21,85ng/g respectivamente. Com estes resultados podemos concluir que para ter uma alimentação rica neste elemento deve-se ingerir ginseng e alho pois dos alimentos estudados são os mais ricos em Germânio.