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金属分析インフォメーション
微量金属分析用のソリューション
環境金属検査は、金属の毒性や規制のため、飲料水、廃水、固形廃棄物、土壌、堆肥の分析では非常に一般的です。今日の先進技術により、1 回の元素分析で複数のサンプル中の複数の金属を分析できます。ただし、各金属はサンプル調製、イオン化条件、およびスペクトル干渉に関して固有の特性を持っています。そのため、それぞれの金属分析に役立つ最も重要な情報としてヒントとコツをご紹介します。
このページでは以下の内容をご紹介します。
サブトピック
微量元素分析における ICP-OES と ICP-MS の比較
ICP-OES または ICP-MS を選択する際、機器の性能、環境サンプルの特性、規制要件を考慮する必要があります。
EPA メソッド 200.7 による微量元素の分析
EPA メソッド 200.7 は、31 の異なる元素のメソッド検出限界（DML）とともに、望ましい波長、校正および品質管理用の標準物質を設定しています。
EPA メソッド 200.8 による微量元素の分析
この手法は、飲料水、地上水、地下水に含まれる 21 種の微量金属元素の分析を目的としたものであり、固形廃棄物サンプルにも使用できます。
EPA メソッド 200.9 による微量元素の分析
この規制メソッドは、地下水、地表水、飲料水、流出雨水、産業および家庭廃水、堆積物、土壌、汚泥に含まれる 16 の溶解元素および回収可能な総元素の測定用です。
EPA メソッド 6010 による微量元素の分析
資源保全回収法は、有害および非有害固形廃棄物に対する、再使用や回収を含む効率的な管理のためのフレームワークを作成しました。
元素スペシエーション分析
スペシエーションは、液体またはマトリックス中の特定の元素の異なる形態を特定して定量するために使用されます。
適切な分析装置の選択
原子分光装置は、微量金属分析で最も一般的に使用される装置です。サンプルスループット、コスト、感度/検出限界、濃度範囲、マトリックス、規制要件に応じて、環境アプリケーションごとに異なる装置を選択できます。たとえば、多くの金属元素は ICP-OES を使用して簡単かつ経済的に分析できますが、ヒ素や鉛などの元素は、飲料水中の規制限界濃度が低いため、ICP-MS で分析するほうが適切です。
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金属分析は、ICP-OES または ICP-MS とレーザーアブレーション装置を併用して固体マトリックスから直接行うことができますが、大半のサンプルは液体で分析されます。金属元素が液体サンプルに完全に溶解されるように、酸分解が使用されます。最適な試料溶解とダウンストリーム分析で干渉を最小限に抑えるために、マトリックスの違いと目的の被分析物に応じて、異なる酸または酸混合が使用されます。
水分析の場合は、EPA 200.7 および 200.8 メソッドを参照してサンプル調製が可能です。土壌、固形廃棄物、汚泥の場合は、EPA 3050B、3051A、3052（完全分解）がサンプル調製に使用されます。土壌サンプルの調製メソッドには、Mihlich-1 や Mihlich-3 メソッドなどの簡易メソッドもありますが、土壌中の全金属組成分析には適していません。
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ICP-OES および ICP-MS を使用する際の最大の問題は、干渉を排除することです。干渉には、物理的、化学的、スペクトルの 3 つのタイプがあります。
物理的干渉は、サンプルの物理的特性がキャリブレーション標準の物理的特性と大幅に異なる場合に発生します。物理的特性とは、粘度、密度、および表面張力などです。サンプル内、インジェクション、それに続くプラズマ内で物理的干渉が発生します。
化学的干渉は、サンプルマトリックスがある場合とない場合で、マトリックスが標準物質に異なる挙動を引き起こす場合に発生します。例として、イオン化効果、分子形成、プラズマ負荷などがあります。
スペクトル干渉は、被分析物の原子と干渉する原子の光の放射領域が類似していることにより発生する干渉（ICP-OES）、または被分析物のイオンと干渉するイオンの質量と電荷比が類似している場合に発生する干渉です（ICP-MS）。
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大規模な委託研究機関で膨大な数のサンプルを分析する際、低い生産性と効率がしばしば問題になります。生産性を向上する方法はいくつかあります。
- 迅速なサンプル導入
- 固定倍率（プリスクリプティブ）希釈およびインテリジェント希釈などのサンプルの自動希釈
- 「すぐに使用できる」機能と非常に安定した性能を備えた包括的ソフトウェア
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オンデマンド e-learning：
生産性向上に関する当社ブログ：
装置の操作はシンプルで単純に見えますが、サンプル分析の精度を得るためのヒントとコツが多数あります。装置とサンプル調製メソッドの両方が精度の高い結果を得るのに重要な役割を果たします。
- サンプル調製: 沈降
- サンプル調製：分析中のガス生成
- サンプル調製：サンプルマトリックスによるプラズマドリフト
- 装置：ネブライザータイプ、ガス流量、ペリスタルティックポンプのチューブ
- 装置：エクストラクションレンズとミラーの調整
- 装置：メンテナンスとスキマーコーンインサートの使用
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ICP-MS を使用したナノ粒子の分析
近年、ナノ粒子分析に関する関心が高まっています。ナノ粒子はさまざまな産業で幅広く使用されています。このため、ナノ粒子の環境への拡散が広がっており、人の健康や水系に及ぼす潜在的な悪影響はまだよくわかっていません。規制当局は一部のナノ粒子の安全性について調査を行っています。当社の最新の分析テクノロジーとソフトウェアにより、ICP-MS による単粒子測定技術は異なるサンプルマトリックス中のナノ粒子の存在の特定を可能にします。
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工場廃水中の水銀の分析
水銀は毒性元素で、飲料水、廃水、土壌、大気に含まれる濃度が規制されています。Clean Water Act（CWA：水質浄化法）のもとで、米国 EPA は National Pollutant Discharge Elimination System（NPDES：国家汚染物質排出防止システム）プログラムにより廃水の地表水への排出を規制しています。自治体および企業は、処理済み廃水を排出するために NPDES の許可を得る必要があります。水銀は NPDES で規制されている最も重要な重金属物質です。米国 EPA は、廃水中の微量濃度の水銀を測定するための複数の方法を認定しています。EPA 200.8 も ICP-MS を使用して水銀濃度を測定する方法として認定されています。
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関連するサブトピック
水圧破砕
水圧破砕（フラッキング）の環境に対する影響は、長年にわたって議論されてきました。現在、フラッキング水の分析に関する連邦規制はありませんが、一部の州ではいくつかの基本的な分析要件を定めています。フラッキング逆流水や生成された水に存在する金属の種類を理解することは重要です。当社は、フラッキング水中の金属、陰イオン、有機化合物を分析するための包括的なソリューションを提供しています。
水に関する規制
米国 EPA では、飲料水および固形廃棄物の規制に従って、金属分析に特定の分析法を使用することを求めています。たとえば飲料水の場合、EPA Method 200.5（Axial ICP-OES）、200.7（ICP-OES）、200.8（ICP-MS）、および 200.9（GFAA）が異なる金属の分析に義務的に使用され、固形廃棄物の場合には、 SW846 methods 6010c（ICP-OES）、および 6020（ICP-MS）、6020A（ICP-MS）が実施ガイダンスとして地下水、汚泥、土壌、固形廃棄物の金属分析に対して使用されます。当社は規制ガイドや特定の規制方式に対応した多数のアプリケーションをご用意しています。
金属分析に関して、米国以外の国はそれぞれ異なる規制方式を採用しています。以下はその一例です。
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