Validación de la determinación de elementos traza : (Pb, Cd, Hg, Ni y As) por espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS) en muestras de aguas y especiación de As en muestras de agua y orina

Abstract

El presente trabajo tuvo por objetivo implementar y validar una metodología analítica para la determinación y cuantificación de elementos trazas como plomo (Pb), cadmio (Cd), mercurio (Hg), níquel (Ni) y arsénico (As) por la técnica de Espectrometría de Masas con Plasma de Acoplamiento Inductivo en muestras de agua. Los analitos fueron seleccionados considerando los efectos tóxicos que pueden ocasionar en el ser humano y medio ambiente. Respecto de la técnica analítica utilizada, ésta fue seleccionada por sus principales características: bajos límites de detección, gran rango dinámico lineal y además contempla una posibilidad de análisis multielemental semicuantitativo y cuantitativo. En razón que éste es un método normado, sólo se realizó una verificación de acuerdo a lo recomendado en la Guía Técnica Nº1 del Instituto de Salud Pública (ISP), determinándose además la incertidumbre del método. Se obtuvo el límite de detección, y de cuantificación para los analitos antes mencionados realizando la medición de blancos y la precisión, se determinó mediante la repetibilidad y la reproducibilidad de las mediciones. La repetibilidad se evaluó través de diez mediciones realizadas en un mismo día, por un mismo analista y en el mismo instrumento, con un patrón intermedio de la curva de calibración, en este caso el patrón de 10 μgL-1 (Nº 4). La reproducibilidad se evaluó en dos (02) días diferentes con el mismo patrón, además se evaluó también la veracidad, determinando el sesgo a partir de una muestra de concentración conocida (Guía Técnica Nº1, ISP). En forma paralela, se realizó un análisis de varianza para establecer si existían diferencias significativas entre las mediciones en distintos días, con el fin de valorar de otra forma la reproducibilidad. Posteriormente se midieron muestras problemas, de agua superficial y orina, las que fueron fortificadas con arsénico con el fin de obtener las concentraciones totales. Finalmente se realizó la especiación de arsénico mediante la técnica de detección por HPLC-ICP-MS en muestras de agua y orina. Como resultado final se dispone de un método para la detección y cuantificación para los distintos elementos trazas, sensible, reproducible y con una curva de calibración con rango de aplicabilidad dentro de los parámetros de la normativa utilizada en este laboratorio con fines forenses con una incertidumbre asociada de un 95% de confianza. También se pudo determinar la especiación de arsénico, posterior a su detección en muestras ambientales y en orina con una metodología rápida, fácil y sensible.

The objective of this work was to validate and implement an analytical methodology for the determination and quantification of trace elements such as Lead (Pb), Cadmium (Cd), Mercury (Hg), Nickel (Ni) and Arsenic (As) by Mass Spectrometry Inductive Coupling Plasma in water samples. The analytes were selected because of the toxic effects they can cause in humans and the environment. Regarding the analytical technique, this one was selected for its main characteristics: low limit of detection, great linear dynamic range and also contemplates a possibility of semiquantitative and quantitative multielement analysis. Because this is a standardized method, a verification was performed in addition to the calculation of uncertainty according to the recommendations in Technical Guide No. 1 of the Institute of Public Health "Validation of Methods and Calculation of Uncertainty". For the validation, reference standards of the elements will be used. The detection and quantification limits were determined for the aforementioned analytes by measuring seven (07) targets in addition to the measurement interval. Accuracy was determined by repeatability and reproducibility. The repeatability was evaluated with 10 measurements performed in the same day, by the same analyst and in the same instrument with an intermediate pattern of the calibration curve, in this case pattern 10 μgL-1 (Nº4). The reproducibility was evaluated in two (02) Different days with the same pattern. In parallel, an analysis of variance was performed to establish if there were significant differences between the measurements on different days, in order to evaluate otherwise the reproducibility. Later, superficial water and urine samples were measured, which were fortified with arsenic in order to obtain the total concentrations in the calibration curve. Finally, the arsenic speciation was performed by the ICP-MS-HPLC detection technique in water and urine samples, in which the total arsenic was previously detected and quantified. As a final result there is a method for the detection and quantification of trace elements, sensitive, reproducible and with a calibration curve with a range of applicability within the parameters of the normative used in this laboratory for forensic purposes, an associated uncertainty of 95% confidence. It was also possible to specify the arsenic element, after its detection in environmental and biological samples with a fast, easy and sensitive methodology.