Avaliação do efeito de matriz na análise de soluções salinas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado

Abstract

O trabalho teve como objetivo investigar a influência de condições salinas na intensidade de sinal para diferentes elementos e padrões internos na técnica de espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Soluções salinas foram, inicialmente, empregadas para investigar a adsorção de íons elementares nos microplásticos, utilizando colunas de politetrafluoretileno preenchidas com microplásticos e uma bomba peristáltica para passar continuamente uma solução multielementar contendo 1 mg L-1 de Al, Ba, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, V e Zn através da coluna. Os resultados mostraram que com o aumento da concentração dos eletrólitos na solução, havia aumento aparente na adsorção dos elementos no microplástico, mas os resultados eram diferentes na ausência e na presença do padrão interno. Iniciou-se, então, uma investigação com relação ao efeito de matriz nas intensidades dos analitos considerando a introdução de soluções salinas no instrumento de ICP-MS. As soluções foram preparadas em HNO3 0,5 % (v/v) ou meios alcalinos ajustados para pH 9 com KOH, NH3 e hidróxido de tetrametilamônio. Essa primeira avaliação demonstrou que o pH não era responsável por mudanças significativas no sinal dos analitos. Então, foram realizados experimentos adicionais com os analitos na concentração de 50 µg L-1 e os padrões internos Be, Bi, In, Rh, Sc, Tl e Y na concentração de 20 µg L-1. Soluções salinas de NaCl, NaNO3 e NH4NO3 foram utilizadas e o efeito de Na+, Cl- e NO3- nos sinais dos analitos foram avaliados com concentrações de 2,4 µmol L-1 a 24 mmol L-1. Os resultados demonstraram uma supressão de sinal dos analitos com o aumento da concentração dos sais e, ainda, um aparente efeito dependente da massa, uma vez que os analitos de maior razão massa/carga foram menos influenciados pela presença dos sais do que os analitos mais leves. Na presença de NH4NO3, a supressão de sinal dos analitos foi notoriamente menos pronunciada quando comparada a NaCl e NaNO3, devido à decomposição do sal no plasma. Por fim, foi conduzido um planejamento fatorial 3^2, no qual a potência de radiofrequência e as voltagens das lentes foram avaliados. Os analitos e os padrões internos foram preparados em HNO3 0,5 % (v/v) e a concentração dos sais foi fixada em 12 mmol L-1 para NaCl e NaNO3. Os resultados demonstraram que, em geral, a potência de radiofrequência é o fator mais importante, sugerindo que a eficiência de ionização dos analitos é afetada pela presença do elemento facilmente ionizável, que aumenta a densidade eletrônica no plasma. Assim, a escolha do padrão interno deve considerar diferentes aspectos, observando como é afetado na presença dos sais.

Abstract: The present work aims at the investigation of the influence of saline solutions on signal intensity for a series of elements and internal standards by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) Initially, saline solutions were employed to investigate elemental ion adsorption on microplastics, using polytetrafluoroethylene columns filled with microplastics and a peristaltic pump to provide a continuous flow of a multielement solution containing Al, Ba, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, V and Zn through the column. The results showed that with increasing electrolyte concentration resulted in an apparent enhancement in the elemental adsorption on microplastics, although the results differed significantly with and without the internal standard. Thus, an investigation of the matrix effect on the analyte signals caused by saline solutions on ICP-MS was initiated. The solutions were prepared in HNO3 0.5 % (v/v) or alkaline media adjusted to pH 9 with KOH, NH3 and tetramethylammonium hydroxide. This initial assessment demonstrated that the pH was not responsible for significant shifts in analyte signals. Hence, other experiments were carried out with 50 µg L-1 of the analytes and 20 µg L-1 of the internal standards Be, Bi, In, Rh, Sc, Tl and Y. Saline solutions containing NaCl, NaNO3 or NH4NO3 were employed, and the effect of Na+, Cl- and NO3- on analyte signals was evaluated with concentrations ranging from 2,4 µmol L-1 to 24 mmol L-1 . The results showed an analyte signal suppression with increasing salt concentration, which was apparently mass-dependent, since the analytes with higher mass/charge ratio were less influenced by the presence of salt. In solutions prepared with NH4NO3, the magnitudes of analyte signal suppression were largely inferior to those observed in NaCl and NaNO3 solutions, which is likely due to the decomposition of the salt in the plasma. Finally, a 3^2 factorial design investigation was carried out, considering the radiofrequency power and lens voltages as parameters. The analyte and internal standards were prepared in HNO3 0.5 % (v/v), and salt concentrations were fixed at 12 mmol L-1 for NaCl and NaNO3. The multivariate approach demonstrated that, in general, the radiofrequency power exerts a more pronounced influence on the analyte signals, suggesting that the analyte ionization is affected by the presence of the easily ionizable element, which enhances the electronic density in the plasma. Hence, the choice of the internal standards should consider different aspects, which include it susceptivity to be affected by the presence of salts.