Harvinaisten maametallien määritys vesinäytteestä ICP-MS:lla : menetelmän kehitys ja validointi

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Ahma Ympäristö Oy:n laboratoriossa Oulussa. Ahma ympäristö Oy on erikoistunut vesi-, ympäristö- ja polttoaineanalytiikkaan. Ympäristölaboratorioissa tutkittavia vesinäytteitä ovat talous-, jäte- ja luonnonvedet. Vesianalytiikkaa ohjataan niin lainsäädännön avulla kuin erilaisilla asetuksilla ja ohjelmilla. Ohjauksen avulla voidaan paremmin taata sekä ympäristön että ihmisten hyvinvointi. Validoinnin tarkoituksena on osoittaa, että menetelmällä saadut tulokset ovat luotettavia ja menetelmä sopii sille suunniteltuun käyttötarkoitukseen.

Työssä tavoitteena oli kehittää induktiivisesti kytketylle plasma-massaspektrometrille (ICP-MS) menetelmä, jolla voitaisiin määrittää vesinäytteestä harvinaisia maametalleja. Työn tarkoituksena oli testata menetelmää sekä validoida se rutiinikäyttöön. Menetelmän validoinnin parametreiksi valittiin lineaarisuus, määritys- ja toteamisraja, poikkeama, tarkkuus, toistettavuus sekä häiriönkestävyys ja toimintavarmuus. Lisäksi tarkasteltiin menetelmän mahdollisia häiriöitä.

Validoinnin perusteella menetelmä toimii harvinaisille maametalleille. Menetelmän alkuaineilla päästiin kaikilla 0,006 µg/l määritysrajoihin, mikä on työssä käytetylle laitteistolle hyvä. Stabiilisuustestissä sisäisten standardien saannot pysyivät koko ajan hyvällä tasolla. Myös saantokokeiden tulokset niin näytteille kuin referenssiliuoksilla olivat lähes poikkeuksetta 90–110 % rajoissa. Lineaarisuustarkastelussa huomattiin, että suurimmalla osalla menetelmän alkuaineista lineaarisuuskriteerit eivät täyttyneet enää yli 100 µg/l pitoisuudessa. Menetelmän analyyteille tehtiin häiriötutkimusta, jossa huomattiin että barium aiheutti suurimmat häiriöt osalla analyyteistä.

Tehdyn validoinnin perusteella menetelmä on sopiva harvinaisten maametallien määritykseen. Lisämittauksia olisi hyvä tehdä vielä häiriöihin liittyen sekä laskea menetelmälle mittausepävarmuudet. Myös muiden referenssiliuosten mittaamista voisi harkita, jotta saataisiin kattavampia tuloksia. Lisäksi happomatriisin muuttamista laimeammaksi voisi pohtia.

This bachelor’s thesis was made in an Ahma Ympäristö Oy laboratory in Oulu, Finland. The Ahma Ympäristö Oy laboratory concentrates on water, environment, and fuel analytics. The water samples examined in the environment laboratory are domestic, waste and natural water samples Water analytics are strictly controlled with legislation, different acts- and guidance of the programmes. This guidance effectively secures the wellbeing of people and the environment. The purpose of the validation made in this thesis was to prove the reliability of the methods.

The aim of this thesis was to create a method for inductively coupled plasma mass-spectrometry (ICP-MS) with which one can analyze the rare earth elements (REE) in water samples. The objective was to test the method and validate it for daily use. Linearity, detection limit and limit of quantitation, bias, accuracy, repeatability, ruggedness and robustness were chosen as the parameters for the validation process. Additionally, possible interference of the analytes were reviewed.

Based on the validation, the method should work perfectly for rare earth elements. The 0,006 μg/l limit of determination was reached with all analytes, which is good for the equipment used in this work. The recovery of the inner internal standards in the stability tests stayed perfectly fine during the tests. The results of recovery tests for reference liquids and samples were almost invariably between the 90% and 110% limits. In the linearity review phase, it was noticed that almost every element used in the method was no longer linear in quantities of more than 100 μg/l. Interference analysis was made for the analytes, which revealed that barium caused most of the interferences with some of the analytes.

Based on the validation, the method can be seen as fit for defining the rare earth elements. Additional tests could be made for more accurate interferences and calculating uncertainties from them. Also other reference liquids could be tested for more comprehensive results. Changing the acid matrix should also be considered.