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PerkinElmer Enterprise Management (Shanghai) Co., Ltd
土壌中のアンチモンの形態をHPLC-ICP-MSを用いて測定した
日付：2025-11-08読み：3
アンチモン（Sb）は有毒金属元素である。アンチモンは世界で採掘量9位の金属で、その化合物は米国環境保護庁に重点汚染物1として登録されている。広範かつ対応するアンチモン鉱の採掘活動を用いているため、金属アンチモン類の環境への関心は日増しに高まっている。風化作用、生物活動及び火山活動などの自然現象と人為的な持ち込みは共にアンチモンの環境への排出を引き起こす。環境に放出されたアンチモンは、有機または無機環境媒体上で吸着および酸化還元反応を起こし、その存在形態を変化させ、生態系に毒性効果を与えることができる。
アンチモンは多種の酸化状態を持つ(0，III，V) ，その中で酸化状態IIIとVは自然環境の中で最も一般的な無機形態である。湿潤環境において、Sb（OH）3とSb（OH）6は主要な化学形態である。一般に、無機アンチモン化合物は有機アンチモン化合物より毒性が強く、Sb（III）の毒性はSb（V）2より高い。土壌溶液中でアンチモンは主に5価酸化物イオンSb（OH）6の形で存在する。そのため、アンチモンの化学形態を測定することは環境帰化傾向と行為の面で極めて重要である。
Sb（III）とSb（V）の形態解析について、Gudny Okkenhaug 3は水素化物発生誘導結合プラズマ発光分光法（HG-ICP-OES）を用いて、試料溶液とNaBH 4を混合することにより、Sb（III）をSbH 3に変換することを報告した。KIアスコルビン酸溶液を用いてSb（V）をSb（III）に還元し、総Sb（Sbtot）を分析した。Sb（V）の濃度はSbtotとSb（III）の濃度差から算出した。この方法は時間がかかり、サンプルを2回分析する必要がある。Faye Liu 4報告書によると、HPLC-ICP-MS法を用いて水中の総Sb、Sb（III）及びSb（V）濃度を測定することができる。
本研究ではアニオン交換法土壌サンプル中のSb（V）とSb（III）をキャラクタリゼーションするを選択します。パーキンエルマーNexSAR™ HPLC-ICP-MS形態解析すなわち使用型ソリューションを用いて分析を行い、このシステムは結合からNexION® 1100 ICP-MSのNexSAR Inert HPLC構成。
実験デザイン
1 サンプル調製
►土壌サンプルは中国広州から採取した。試料の異質性を考慮し、分析天秤（Mettler Toledo、米オハイオ州コロンブス市）を用いて土壌試料3部（0.02 g）を正確に秤量し、15 mLポリプロピレン管（Crystalgen、米ニューヨーク州コンマク）内に置いた。各サンプルに100μL塩酸（UPレベル、68%、蘇州晶瑞化学株式会社、江蘇蘇州）を添加し、試験管を旋回し、サンプルが塩酸中に完全に浸漬されることを確保した。20分間静置した後、9.9 mLの1%クエン酸を加えて測定した。
►固体Sb 2 O 3（99.99%、上海アラジンバイオテクノロジー株式会社、中国上海）を37%HClに溶解し、濃度1000 ppmのSb（III）を調製した。1000 ppm Sb単元素標準溶液（パーキンエルマー、米コネチカット州シェルトン）を用いてSb（V）を調製し、次いで1%クエン酸を用いて希釈定容を行い、それぞれ1、2、5及び10μg/Lの濃度のSb（III）及びSb（V）標準溶液を調製した。
►証明書のある標準物質が不足しているため、方法の分析精度を検証するために、標準試料（標準1 ppbμg/L混合アンチモン形態）を調製した。
►20 mmol/Lエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（EDTA-2 Na）と15 mmol/Lフタル酸塩を用いて、超純水中で流動相を調製した。この間、校正標準品、土壌サンプル及びブランクを金属フリーのポリプロピレンHPLCボトルに移し、希釈せずに分析を行った。
2 きぐ
すべての解析は、NexSAR 200 Inert HPLCポンプ、冷却不活性自動注入器、および脱気装置付き溶媒トレイからなるNexSAR形態解析用HPLCシステム（パーキンエルマー、米国コネチカット州シェルトン）を用いて行った。このシステムはNexION 1100 ICP-MS（パーキンエルマー）と併用されている。HPLCとICP-MS分析条件の詳細については、それぞれ表1と表2を参照してください。サンプルと標準品はすべて標準モードで運行している。すべての分析とデータ収集はClarity形態分析クロマトグラフィーソフトウェア（DataApex、チェコBragg）を使用して行われた。
表1.NexSAR Inert HPLC解析条件
表2.NexION ICP-MS機器パラメータ
（クリックしてグラフを見る）
結果とディスカッション
►Sb（III）とSb（V）標準品（1〜10μg／L、n＝5）の相関係数はそれぞれ0.99934と0.99983（それぞれ図1 aと図1 b）である。
図1.（a）Sb（III）の1%クエン酸溶液、（b）Sb（V）の1%クエン酸溶液1-10μg/L較正標準品の線形回帰及び対応する相関係数（クリックして大図を見る）
►1〜10μg／L較正標準品のスペクトル重畳（図2）はピーク位置の一致を示し、NexSAR 200 Inert HPLCポンプは繰り返し信頼性のある流速を提供し、スペクトルピークの正確な識別を確保し、常に鋭いピーク形状を呈し、それによって高精度データと優れた信号対雑音比を得ることができることを示している。
図2.流動相における較正標準品（1-10μg/L、n=5）のスペクトル重畳（クリックしてグラフを見る）
本研究では、Clarity™ソフトウェアにおけるASTMノイズ評価機能は、発生するピークがベースラインノイズ振幅の10倍（すなわち、10 S／N（信号対ノイズ比））に対応する濃度である、各形態の定量的限界を決定する。定義された流動相を用いて、Sb（III）とSb（V）の定量限界はそれぞれ65 ng/Lと48 ng/Lである。より低い定量的限界が必要な場合は、例えば、信号対雑音比を高め、柱温度を上げるための滞留時間の延長（カラム仕様の許可など）、カラムの交換（狭径）和流れが等しい。
►図3 a-cは3部の非標準土壌サンプルと標準（1μg/L）土壌サンプルのスペクトル重畳を示している。表3に土壌サンプル3部の測定値とサンプル1部当たりのSb（III）とSb（V）回収率を示す。スペクトル重畳により、サンプルマトリックスは異なるアンチモン形態の保持時間に影響を与えず、この方法のロバスト性を証明し、この特性はクロマトグラフィーポンプ流速の精度によりさらに向上した。卓越したスケーリング回収率はこの方法をさらに確認し、土壌基質中のSb（III）とSb（V）の定量分析に用いる精度を証明した。
図3.土壌サンプル（青色）と1 ppb標準土壌サンプル（赤色）スペクトルを重ね合わせる（クリックして大図を見る）
表3.土壌サンプルの数値と回収率
（クリックしてグラフを見る）
結論
本研究ではNexSAR HPLC-ICP-MS形態ソリューション土壌中のSb（III）とSb（V）を評価し、このシステムは不活性NexSAR Inert HPLCシステムとNexION ICP-MSからなる等度溶出は4分以内にSb（III）とSb（V）の完全ベースライン分離を実現することができる。
本研究に示すように、NexION ICP-MSしっかりしたプラズマとNexSAR HPLCポンプきちんとした移動相輸送、一貫性のある繰り返し可能な分離と分析を実現するために重要。NexSAR金属残留不活性管路可HPLCシステムに汚染が発生しないことを確保する一方、能動密封洗浄機能はシステム維持需要を減少させ、計器の正常な運行時間を増加させ、最終的に実験室のフラックスを向上させた。
►使用する消耗品
（クリックしてグラフを見る）
リファレンスファイル
1. 129の優先汚染物質の水関連運命。USEPA, 1979年 ワシントン DC, アメリカ
2. Filella, M et al, “環境におけるアンチモン: 自然水IIに焦点を当てたレビュー”, 関連溶液化学.地球科学レビュー 59, 265-285.
3. Gudny Okkenhaug等、「活動的なSb鉱山地域からの土壤や陸上植物におけるアンチモン（Sb）の分布、種類化および利用可能性」、環境汚染、Vol. (159) 2427-2434、2011。
4. フェイ・リュー等、「中国のシクアンシャンアンチモン鉱山と4 中国の中国のアンチモン採掘と4 4 4.」、Environ Geochem Health、Vol. （32） 401-413,2010年。