Studium matrice vzorku pro SIA stanovení hliníku v reálných vzorcích

UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE FARMACEUTICKÁ FAKULTA V HRADCI KRÁLOVÉ KATEDRA ANALYTICKÉ CHEMIE Rigorózní práce Studium matrice vzorku pro SIA stanovení hliníku v reálných vzorcích Mgr. Barbora Fialová Vedoucí rigorózní práce : doc. PharmDr. Hana Sklenářová, Ph. D. Vedoucí katedry : Prof. RNDr. Petr Solich, CSc. Hradec Králové 2013

Prohlašuji, že tato práce je mým původním autorským dílem, které jsem vypracovala samostatně. Veškeré literární prameny a další zdroje, které jsem v práci využila a z kterých jsem čerpala, jsou uvedeny v seznamu použité literatury a v práci řádně citovány. Tato práce nebyla využita k získání stejného nebo jiného titulu. V Hradci Králové dne: Mgr. Barbora Fialová

Na úvod této rigorózní práce bych chtěla poděkovat všem, kteří mi pomáhali při jejím vypracovávání, především Doc. PharmDr. Haně Sklenářové, Ph.D., za její trpělivost a odborné konzultace. Mgr. Barbora Fialová

ABSTRAKT Univerzita Karlova v Praze, Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra: Analytické chemie Kandidát: Mgr. Barbora Fialová Konzultant: doc. PharmDr. Hana Sklenářová, Ph.D Název rigorózní práce: Studium matrice vzorku pro SIA stanovení hliníku v reálných vzorcích Tato rigorózní práce navazuje na práci diplomovou, která se zabývala spektrofotometrickým stanovením hliníku po komplexotvorné reakci s aluminonem podle ČSN 83 0520 část 22 B. Reakce byla převedena do SIA systému a byly optimalizovány reakční podmínky, dále bylo proměřeno několik reálných vzorků vody. Při měření výtěžnosti bylo zjištěno, že existují vlivy matrice vzorku, které stanovení ovlivňují. Cílem této rigorózní práce bylo tyto vlivy identifikovat a následně odstranit. Nejprve byly na základě uvedené československé státní normy vytipovány ionty, které mohou reakci hliníku s aluminonem ovlivňovat. Při testování běžně se vyskytujících iontů ( Na +, NO - 3, SO 2-4, PO 3-4, NH + 4, F -, Pb 2+, Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+, Fe 3+ a S 2-) během poměrně rozsáhlé interferenční studie bylo zjištěno, že stanovení ovlivňují ionty fluoridové, železnaté a železité. Fluoridové ionty se běžně ve vodách nevyskytují, vliv iontů železa byl odstraněn přidáním kyseliny thioglykolové. Kompatibilita kyseliny thioglykolové se stanovením hliníku byla ověřena proměřením kalibrace. Opakovatelnost byla ověřena na dvou koncentračních hladinách hlinitých iontů. Pro roztok o koncentraci 0,6 mg/l Al byly získány hodnoty RSD 1,69 2,57 %. Pro druhý roztok (o koncentraci 0,2 mg/l Al), u kterého byla opakovatelnost hodnocena, dosahovala RSD 1,97 2,36 %. Při hodnocení mezidenní přesnosti ve třech následujících dnech byla pro roztok s vyšší koncentrací získána hodnota RSD 2,93%. U roztoků o nižším obsahu hlinitých iontů je pro přesné určení koncentrace hliníku

nutné vždy přímé srovnání s příslušným standardem (mezidenní přesnost hodnocená jako RSD dosáhla 12%). Dále bylo provedeno stanovení obsahu hlinitých iontů v devíti vzorcích povrchové a studniční vody odebrané v různých lokalitách, přičemž do všech vzorků i slepých roztoků bylo před měřením přidáno příslušné množství kyseliny thioglykolové. Všechny vzorky byly navíc pro kontrolu proměřeny Aluminium testem od firmy Merck. Test je založen na vzniku barevného produktu po reakci hlinitých iontů s chromazurolem S. Obsah hlinitých iontů v jednotlivých vzorcích je při porovnání obou použitých technik srovnatelný. U dvou vzorků byla stanovena výtěžnost. Všechny vypočtené hodnoty vyhovují danému rozmezí (100 +/- 5%). Úprava vzorku před analýzou přidáním kyseliny thiogykolové je tudíž dostačující. Rychlost analýzy v SIA systému byla 13 vzorků za hodinu. Každý vzorek byl měřen třikrát.

ABSTRACT Charles University in Prague, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department: Department of Analytical chemistry Candidate: Mgr. Barbora Fialová Consultant: Assoc. Prof. PharmDr. Hana Sklenářová, Ph.D Title of Thesis: Study of sample matrix effect for SIA determination of aluminium in real samples This rigorosis thesis represents a continuation of diploma thesis in which spectrophotometric detection of aluminium after complex formation with aluminon based on method described in ČSN 83 0520 part 22 B was studied. During the reaction colour product was formed. The reaction was transferred into SIA system and the reaction conditions were optimised. After that, several real water samples were measured. During the recovery evaluation some effects of sample matrix influencing the determination were found. Identification and elimination of these influences are the aims of this rigorosis thesis. ČSN 83 0520 was used to select the ions, which could influence aluminium complexation with aluminon. In case of common ions testing after completed interference study the influence of these ions for the measurement was studied. We discovered, that the detection is influenced by fluorides, ferrous and ferric ions. Fluorides are present in potable water in a very low concentrations and influence of ferrous and ferric ions was eliminated using thioglycolic acid. Compatibility of thioglycolic acid with aluminium measurement was confirmed by calibration curve construction. Repeatability was controlled on two concentration levels of aluminium ions. In solution with higher aluminium concentration (c = 0.6 mg/l) RSD values were found in the range 1.69 2.57%. For the second solution (c = 0.2 mg/l) RSD values of 1.97 2.36% were achieved. In inter-day precision evaluated during 3 days RSD value for higher concentrated solution was 2.93%. Solutions with lower concentration of aluminium should be directly compared with appropriate standard (inter-day precision evaluated as RSD value reached 12%).

Further, aluminium concentration was scaled in nine surface- and ground-water samples from various localities. Before measurement an appropriate amount of thioglycolic acid was added into all samples. All results were also compared to measurement by Merck Aluminium test. The test is based on colour complex formation after reaction of aluminium and chromazurol S. Results obtained by these two techniques were comparable. Recovery was estimated in two samples. All obtained values were in the expected range (100 % ± 5%). Sample pre-treatment based on thioglycolic acid addition is therefore sufficient. The rate of analysis was thirteen samples per hour. Every sample was measured three times.

Obsah Seznam zkratek...9 1.Úvod... 10 2. Cíl a popis zadání práce... 12 3. Teoretická část... 13 3.1 Sloučeniny hliníku, jejich výskyt ve vodách a vliv na lidský organismus...13 3.1.1 Výskyt...13 3.1.2 Vliv na lidský organismus...14 3.1.3 Možnosti detekce a stanovení hliníku ve vodních zdrojích...15 3.2 Znečištění povrchových vod...15 3.2.1 Typy a hodnocení znečištění...15 3.2.2 Analytické metody použitelné k detekci a stanovení znečištěnin...18 4. Experimentální část... 20 4.1 Materiál...20 4.1.1 Chemikálie...20 4.1.2 Příprava roztoků...21 4.1.3 Pomůcky a přístroje...22 4.2 Pracovní postup...23 4.2.1 Ověření průběhu kalibrační závislosti...23 4.2.2 Studium interferujících iontů obsažených v matrici reálných vzorků povrchové vody...23 4.2.3 Úprava vzorků před analýzou...24 4.2.4 Měření opakovatelnosti a mezidenní přesnosti...25 4.2.5 Ověření výtěžnosti...25 4.2.6 Stanovení koncentrace hlinitých iontů v reálných vzorcích povrchové vody26 5. Výsledky... 29 5.1 Ověření kalibrační závislosti...29 5.2 Studium interferujících iontů obsažených v matrici reálných vzorků povrchové vody...33 5.2.1 Sodné ionty...33 5.2.2. Dusičnany...35

5.2.3 Sírany...36 5.2.4. Fosforečnany...36 5.2.5 Amonné kationty...38 5.2.6 Fluoridy...38 5.2.7 Olovnaté ionty...40 5.2.8 Vápenaté ionty...41 5.2.9 Hořečnaté ionty...42 5.2.10 Železnaté ionty...42 5.2.11 Železité ionty...44 5.2.12 Sulfidy...47 5.2.13 Chloridy...48 5.2.14 Shrnutí interferenční studie...48 5.3. Úprava vzorku před analýzou...50 5.4 Měření opakovatelnosti a mezidenní přesnosti...52 5.5 Stanovení výtěžnosti...53 5.6 Stanovení hlinitých iontů v reálných vzorcích...55 6. Shrnutí... 60 7. Závěr... 62 Seznam literatury... 63

Seznam zkratek CFA - Kontinuální průtoková analýza ČSN - Československá státní norma ELISA Enzymová imunoanalýza (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) FIA - Průtoková injekční analýza LOD - Limit detekce LOQ - Limit kvantifikace MH - Mezní hodnota NMH - Nejvyšší mezní hodnota RIA - Radioimunoanalýza RSD - relativní směrodatná odchylka SIA Sekvenční injekční analýza SD - Směrodatná odchylka SFA - Segmentovaná průtoková analýza UV - Ultrafialová oblast záření VIS - Viditelná oblast záření WHO - Světová zdravotnická organizace 9

1.Úvod Tato rigorózní práce se zabývá stanovením hliníku pomocí sekvenční injekční analýzy (SIA). SIA patří mezi metody průtokové analýzy spolu s průtokovou injekční analýzou (FIA), kontinuální průtokovou analýzou (CFA) a segmentovanou průtokovou analýzou (SFA). Při CFA je vzorek kontinuálně přiváděn do proudu činidla. Analytický signál se odečítá v ustáleném stavu. SFA je založena na stejném principu jako CFA s tím rozdílem, že při SFA jsou do proudu nosného roztoku mezi vzorky zaváděny bublinky plynu, které omezují kontaminaci analyzovaného vzorku předchozími vzorky. Bublinky také eliminují překryv signálů po sobě následujících vzorků (1). Hlavní charakteristikou průtokových metod je disperze vzorku. Metoda FIA zavádí vzorek a činidla do proudu nosného média, látky prochází reaktorem, kde dochází k jejich promísení a kde probíhá požadovaná chemická reakce. Následně je produkt transportován k detektoru. K detekci může být využita spektrofotometrie, amperometrie, potenciometrie, atd. SIA se od FIA metody odlišuje tím, že částí systému je čerpadlo, které je schopné obrátit směr toku kapaliny, čímž dochází k optimálnímu smísení analytů. Protože při SIA dochází k zastavení a změně směru toku kapaliny, je spotřeba vzorku, nosné kapaliny i ostatních reagencií nižší, než při využití FIA. Stejně tak je nižší i produkce odpadních látek. SIA systém má také jednodušší hardware a je flexibilnější. Některé vlastnosti průtokových metod je činí využitelnými pro rutinní analýzy. Aby byla metoda využitelná v podmínkách běžného provozu, musí splňovat určité požadavky. Metoda nesmí být příliš ovlivňována podmínkami pracovního prostředí (teplota, vlhkost, atd.). Výhodou je dlouhodobá kalibrace, popř. schopnost autokalibrace. Měření by mělo být dostatečně rychlé. Přístroje se často využívají pro jeden druh analýzy není nutná flexibilita. Přístrojové vybavení i jeho obsluha by měla být co možná nejjednodušší. Při sledování kvality pitné vody se případné kontaminany často vyskytují ve velice nízkých koncentracích, proto je nutné vybrat pro jejich stanovení metodu vyznačující se dostatečnou citlivostí. 10

Pro rutinní analýzy v oblasti monitorování čistoty životního prostředí se využívají metody spektrální, elektrochemické, chromatografické nebo průtokové. Výhodou průtokových metod pro analýzy vod je jednoduchá automatizace a značná rychlost jednotlivých měřících cyklů, což vykompenzuje i poněkud nižší citlivost měření. 11

2. Cíl a popis zadání práce Tato rigorózní práce navazuje na práci diplomovou, jejímž cílem byla optimalizace stanovení hliníku po komplexotvorné reakci hlinitých iontů s aluminonem. Při reakci dochází ke vzniku barevného produktu, který byl detekován pomocí UV-VIS spektrofotometru. V rámci diplomové práce bylo kromě optimalizace reakčních podmínek nutných pro průběh reakce a následného převedení reakce do SIA systému také proměřeno několik reálných vzorků povrchové a studniční vody. Dalším krokem bylo stanovení výtěžnosti. Z výsledků měření výtěžnosti byla patrná existence rušivých vlivů matrice, které komplexometrické stanovení hlinitých iontů po reakci s aluminonem ovlivňují. Proto bylo třeba pátrat po složkách matrice vzorku, které mohou se stanovením interferovat. Identifikace a následná eliminace rušivých vlivů matrice je předmětem této rigorózní práce. Jako podklad pro vytipování iontů, které mohou výsledky stanovení zkreslovat, byla použita Československá státní norma pro stanovení hliníku v pitné vodě (2), ze které vycházela i uvedená diplomová práce. Byly testovány ionty sodné, dusičnanové, síranové, fosforečnanové, amonné, fluoridové, olovnaté, vápenaté, hořečnaté, železnaté, železité, sulfidy a chloridy. Po testování bylo cílem navrhnout jednoduchou úpravu vzorku před analýzou, která by vliv interferujících iontů odstranila. Dále bylo plánováno proměření reálných vzorků vody novou metodou a stanovení výtěžnosti za účelem vyhodnocení vlivu matrice vzorku. Pro ověření získaných výsledků byla vybrána porovnávací metoda. 12

3. Teoretická část 3.1 Sloučeniny hliníku, jejich výskyt ve vodách a vliv na lidský organismus 3.1.1 Výskyt V povrchových vodách se běžně vyskytují různé druhy kontaminant. Některé svou přítomností ovlivňují organoleptické vlastnosti vody, jiné mohou mít při překročení definovaných koncentrací negativní vliv na lidské zdraví. Výsledkem působení takové látky mohou být buď projevy akutní intoxikace, nebo se látka v organismu hromadí a poškození organismu se může projevit až po letech užívání. Hliník se do lidského organismu dostává jako součást potravy, vyskytuje se v obilninách, sýrech nebo čaji. Potraviny rostlinného původu obsahují obecně hliníku více, než potraviny živočišné. Hliník je také součástí antacid a některých vakcín (3). Do lidského těla se tyto sloučeniny mohou dostávat hlavně perorální cestou (sloučeniny hliníku se vyskytují v antacidech, ve vodě, v některých potravinářských výrobcích, mohou přecházet do potravin z hliníkového nádobí) nebo parenterální cestou (při aplikaci některých vakcín nebo dialyzačních roztoků obsahujících sloučeniny hliníku). Transdermální a inhalační cesta patří k minoritním způsobům vstupu těchto sloučenin do lidského organismu. Sloučeniny hliníku se rovněž používají při úpravách vody, konkrétně při jejím čiření. Čiřením lze z vody odstranit zabarvující složky. Čiření vody spočívá v reakci kontaminant, které jsou ve vodních zdrojích obsaženy, se solemi železa a hliníku, které hydrolýzou poskytují nerozpustný hydroxid železitý resp. hlinitý. Při reakci uvolněné vodíkové ionty reagují s hydrogenuhličitany přítomnými ve vodě, čímž se snižuje hodnota ph. Dojde k vytvoření koloidního hydroxidu železitého, resp. hlinitého. Výsledný náboj koloidního hydroxidu železitého nebo hlinitého může být kladný i záporný podle toho, probíhá-li koagulace v kyselém nebo zásaditém prostředí. V každém případě dojde k vyrovnání nábojů mezi hydroxidy a organickými látkami ve vodě, což vyvolá účinnou koagulaci. Navenek se tento proces projeví tvorbou vloček, které dobře sedimentují, a tím se původně zakalená nebo zabarvená voda vyčeří a odbarví (4). 13

3.1.2 Vliv na lidský organismus Pokud jde o sloučeniny hliníku, byly tyto látky dlouhou dobu považovány za netoxické, dnes jsou již známé některé nepříznivé účinky sloučenin hliníku na lidský organismus. Se zvyšující se kyselostí prostředí byly postupně pozorovány toxické účinky sloučenin hliníku na zvířatech i na člověku. Resorpce hliníku ze zažívacího traktu se odhaduje na 0,1-0,3 %. Organické kyseliny zvyšují absorpci hliníku. Většina hliníku se z organismu vylučuje močí. Toxické projevy přetížení organismu hliníkem jsou častější u lidí s poškozením ledvin. U pacientů s chronickým renálním selháním, u kterých byly použity dialyzační roztoky obsahující sloučeniny hliníku, byly pozorovány symptomy otravy hliníkem. Otrava se projevovala osteomalacií s rezistencí na léčbu vitaminem D, mikrocytární anémií až encefalopatií (3). V přítomnosti fluoridů dochází k zabudování molekul hliníku do tetrafluorohlinitanových komplexů, čímž dochází ke zvýšení toxicity jak hliníku, tak fluoru. Tetrafluorohlinitanové komplexy jsou svou velikostí a prostorovým uspořádáním podobné fosfátovému aniontu a zdá se, že jej mohou v některých případech nahradit. Flourohlinitanové komplexy fungují jako aktivátory G proteinů, zasahují tedy do regulací celé řady fyziologických funkcí. Mohou stimulovat nebo napodobovat působení některých hormonů, neurotransmiterů nebo růstových faktorů. Tyto poznatky vyvolávají diskuze o zákazu fluoridizace pitné vody (5). Na základě objevu zvýšené koncentrace hliníku v mozcích lidí, kteří zemřeli na Alzheimerovu chorobu, byla vyslovena hypotéza, že by zvýšená expozice hliníku mohla být rizikovým faktorem vzniku této neurodegenerativní choroby. Příčinná souvislost nebyla prokázána, přesto je zvýšená expozice hliníku zahrnuta mezi rizikové faktory vzniku Alzheimerovy choroby (3). Z důvodu možného negativního vlivu sloučenin hliníku na lidský organismus je nutné obsah hliníku ve vodě sledovat. V České republice je mezní hodnota pro obsah hliníku v pitné vodě 0,2 mg/l (6). 14

3.1.3 Možnosti detekce a stanovení hliníku ve vodních zdrojích Hliník ochotně tvoří komplexní sloučeniny, které často absorbují záření ve viditelné oblasti spektra. Této vlastnosti se běžně využívá při detekci a stanovení sloučenin hliníku, hlavně ve vodných roztocích. Nejčastější metody používané ke stanovení hliníku jsou spektrofotometrie, dále pak komplexometrické titrace. Detekce produktu reakce pak probíhá z největší části spektrofotometricky, mezi další využitelné způsoby detekce patří fluorimetrie a atomová absorpční spektrometrie (7). Pro rutinní analýzy lze s výhodou využít průtokových metod. Obecně nižší opakovatelnost a nutnost opětovné kalibrace jsou kompenzovány vlastnostmi výhodnými pro časté, opakující se analýzy. Mezi žádané vlastnosti průtokových metod patří rychost měření, snadná automatizace, malá spotřeba vzorku a u sekvenční injekční analýzy i nízká spotřeba činidel. Výhodou je také snadná změna reakčního systému, při použití sekvenční injekční analýzy je tedy možno systém flexibilně využít pro stanovení různých analytů (8). 3.2 Znečištění povrchových vod 3.2.1 Typy a hodnocení znečištění Povrchové vody obsahují různé druhy kontaminant, které je nutné sledovat, popřípadě s přihlédnutím ke způsobu využití vody odstraňovat. Znečištění povrchových vod je možné rozdělit na primární a sekundární. Za primární znečištění lze považovat znečištění tepelné, znečištění inertními látkami, bakteriemi a jinými mikroorganismy. Dále jsou povrchové vody běžně zatíženy různým obsahem množství látek organického i anorganického původu, které zvyšují korozivitu, mění ph vody a mohou být toxické pro vodní organismy i pro člověka. Sekundární znečištění vody reprezentuje tzv. eutrofizace povrchových vod, neboli jejich nadměrné obohacování o živiny, zejména dusík a fosfor. Důsledkem je přemnožení planktonu a posléze, po jeho odumření, nedostatek kyslíku, zejména u dna. V normách, které stanovují podmínky pro využití vod různými způsoby, se vyskytují pojmy mezní hodnota, nejvyšší mezní hodnota a mezní hodnota přijatelného rizika. Mezní hodnota (MH) vyjadřuje horní hranici přípustné hodnoty, překročením její hodnoty ztrácí 15

voda vyhovující jakost v daném ukazateli. Orgán hygienické služby má možnost povolit překročení MH. Nejvyšší mezní hodnota (NMH) je horní hranice přípustné hodnoty a její překročení vylučuje použití vody jako pitné. Mezní hodnota přijatelného rizika je hodnota ukazatele jakosti pitné vody, která u populace 10 5 průměrných spotřebitelů při celoživotní konzumaci způsobí jeden případ úmrtí navíc. Také překročení této hodnoty vylučuje použití vody jako pitné (9). Jako pitná voda se označuje zdravotně nezávadná voda, která ani při trvalém požívání nevyvolá onemocnění nebo poruchy zdraví přítomností mikroorganismů nebo látek ovlivňujících akutním, chronickým či pozdním působením zdraví fyzických osob a jejich potomstva, jejíž smyslově postižitelné vlastnosti a jakost nebrání jejímu požívání a užívání pro hygienické potřeby fyzických osob (10). Požadavky na pitnou vodu v ČR stanovuje vyhláška ministerstva zdravotnictví 252/2004 Sb. (6), kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody. Tato vyhláška se zabývá mimo jiné jakostí vod, ukazateli přípustného znečištění vod a kontrolou vod. Taktéž stanovuje požadavky na analytické metody, které se při kontrole složení vody mohou používat. Fyzikální, chemické a organoleptické ukazatele a jejich přípustné koncentrace v pitné vodě znázorňuje obrázek 1. Tento obrázek je částí tabulky, která byla převzata z vyhlášky 252/2004 Sb. (6). 16

Obrázek 1: Fyzikální, chemické a organoleptické ukazatele a jejich přípustné koncentrace v pitné vodě 17

3.2.2 Analytické metody použitelné k detekci a stanovení znečištěnin Pro výběr metody a také pro skladování vzorku, odběr vzorku a úpravy vzorku před analýzou je rozhodující charakter znečištěniny, kterou je třeba detekovat. Detekce a stanovení polutantů v pitné vodě ve většině případů předchází jejich zakoncentrování, protože se polutanty v těchto vodách zpravidla vyskytují ve velice nízkých koncentracích, řádově 10-12 g/l. Těkavé polutanty, jako např. trihalogen-metany, těkavé aromáty nebo různá organická rozpouštědla, lze vytěsnit inertním plynem, popř. zakoncentrovat na pevném sorbentu, je možné je také extrahovat do vhodného rozpouštědla, nebo zakoncentrovat destilací. Detekce probíhá často pomocí hmotnostního spektrometru. Netěkavé organické polutanty (polycyklické aromáty, fenoly, pesticidy, tenzidy, atd.) můžeme extrahovat pevným sorbentem, rozpouštědlem, nebo provést extrakční destilaci, což je spojení destilace a extrakce vhodné pro látky těkající s vodní parou a látky tvořící s vodou azeotrop. Detekce může probíhat podle charakteru látky fotometricky (fenoly, tenzidy), může být využita hmotnostní spektrometrie. Některé látky je možné také detekovat pomocí imunochemických metod (ELISA, RIA). Tyto metody jsou však poměrně nákladné, a jelikož se zakládají na principu reakce antigen-protilátka, mohou být využitelné vždy jen pro jednu konkrétní látku. Co se týče stanovení kovů a stopových prvků, nejvýznamnější metody pro stanovení stopových kovů jsou metody atomové absorpční spektroskopie. Dále se využívá spektrometrie ve viditelné oblasti, elektrochemické metody a chromatografické metody (iontovýměnná chromatografie), jejichž výhodou je možnost separace, pak je možné stanovit jednotlivé chemické formy kovů. Anionty lze stanovit spektrálními metodami, iontovou chromatografií, i za pomoci méně obvyklých postupů. Např. obsah síranů lze po reakci s barnatými ionty kvantifikovat gravimetricky (9). Vyhláška č. 252/2004 Sb. specifikuje také požadavky na analytické metody používané k detekci a stanovení koncentrace nečistot v pitné vodě. Obrázek 2 je výňatkem z tabulky převzatým z výše uvedené vyhlášky (6). Podle této vyhlášky (6) musí být použité analytické metody schopny stanovit koncentrace s uvedenou mezí detekce, na úrovni limitní hodnoty daného ukazatele a se stanovenou 18

správností a přesností. Obrázek 2: Požadavky na metody používané k detekci a stanovení kontaminant v pitné vodě 19

4. Experimentální část 4.1 Materiál 4.1.1 Chemikálie Chlorid hlinitý - Lachema n. p. Brno, Neratovice, Česká republika Kyselina chlorovodíková koncentrovaná 36% - Penta Praha, Česká republika Octan amonný - Lachema n. p. Brno, závod Neratovice, Česká republika Aluminon - Sigma-Aldrich, Praha, Česká republika (amonná sůl aurintrikarbonové kyseliny, čistota A.C.S.) Kyselina octová 99% - Penta Praha, Česká republika Kyselina šťavelová - Penta Praha, Česká republika Kyselina thioglykolová - Sigma-Aldrich, Praha, Česká republika Destilovaná voda připravená demineralizací systémem Milli-Q (Millipore, Bedford, MA, USA) Chlorid sodný Lachema Neratovice, Česká republika Dusičnan sodný Balex Pardubice, Česká republika Síran sodný Lachema Neratovice, Česká republika Dihydrogenfosforečnan sodný, dihydrát Lachema Neratovice, Česká republika Chlorid amonný Lachema Neratovice, Česká republika Fluorid sodný Lachema Neratovice, Česká republika Dusičnan olovnatý Lachema Neratovice, Česká republika Dusičnan vápenatý Lachema Chemapol Praha, Česká republika Dusičnan hořečnatý Lachema Neratovice, Česká republika Síran železnatý, heptahydrát Balex Pardubice, Česká republika Dusičnan železnatý, nonahydrát Lachema Neratovice, Česká republika Sulfid sodný Sigma-Aldrich, Praha, Česká republika 20

4.1.2 Příprava roztoků Zásobní roztoky Zásobní roztok aluminonu: 13,30 g octanu amonného, 12,60 ml 1,0 M kyseliny chlorovodíkové a 0,09 g aluminonu bylo jednotlivě rozpuštěno v 10,00 ml destilované vody. Roztoky byly smíseny a ph bylo upraveno na 3,90 kyselinou octovou. (Pro stabilitu roztoku aluminonu je nutné dodržet ph v rozmezí 3,8 4,0.) Roztok činidla je stabilní 6 měsíců. Zásobní roztok chloridu hlinitého 0,1 mg Al v 1ml destilované vody Pracovní roztok chloridu hlinitého 0,001 mg Al v 1ml destilované vody Kyselina chlorovodíková (1,19 g.cm -3 ), zředěná na 1,00 M destilovanou vodou (83 ml/l) Kalibrační roztoky Tabulka 1: Příprava roztoků v rozsahu koncentrací 0,02 1 mg/l (Al) Objem prac. roztoku v 50 ml Al [ml] 0 1 2 5 10 20 30 40 0 Koncentrace Al [mg/l] 0 0,02 0,04 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 21

Roztoky pro interferenční studii Tabulka 2: Složení roztoků pro interferenční studii Potenciálně interferující ionty Použitá chemikálie Molární koncentrace nejkoncentrovanějš ího roztoku Hmotnost sloučeniny do 100 ml destilované vody (g) Na + NaCl 1,0 M 5,84 - NO 3 2- SO 4 3- PO 4 + NH 4 NaNO 3 0,1 M 0,85 Na 2 SO 4 0,1 M 1,42 NaH 2 PO 4.2H 2 O 0,2 M 3,12 NH 4 Cl 1,0 M 5,35 F - NaF 0,1 M 0,42 Pb 2+ Pb(NO 3 ) 2 0,05 M 1,66 Ca 2+ Ca(NO 3 ) 2 0,05 M 1,18 Mg 2+ Mg(NO 3 ) 2 0,05 M 1,28 Fe 2+ FeSO 4.7H 2 O 0,1 M 2,78 Fe 3+ Fe(NO 3 ) 3.9H 2 O 0,1 M 4,04 S 2- Na 2 S 0,05 M 2,40 Cl - NaCl 0,05 M 0,29 4.1.3 Pomůcky a přístroje SIA systém použitý k měření v průtokovém systému se skládal z následujících součástí: FIAlab 3000, FIAlab Instruments, Bellevue, USA, software FIAlab pro Windows, verze 5.9.312, FIAlab Instruments, Bellevue, USA, průtoková cela, optická délka 1cm, detektor UV/VIS Ocean optic USB 2000, FIAlab Instruments, Bellevue, USA. 22

Pro provedení porovnávacího měření obsahu hliníku v povrchové vodě byla použita Sada pro stanovení hliníku Merck KGaA. 64271, Darmstadt, Německo. 4.2 Pracovní postup 4.2.1 Ověření průběhu kalibrační závislosti Byla proměřena kalibrační závislost v rozmezí koncentrací 0,01 1,0 mg/l Al a to nejprve s barvivem zředěným v poměru 1:1 (které bylo použito v diplomové práci) a posléze s barvivem neředěným. Cílem bylo zjistit, jestli s koncentrovanějším činidlem bude možné stanovit vyšší koncentrace hlinitých iontů ve vzorcích bez příliš vysokých hodnot absorbancí při měření slepého roztoku. Složení kalibračních roztoků vyjadřuje Tabulka 1. Kalibrace byla měřena za stejných podmínek jako v diplomové práci (7). Byla proměřena absorbance roztoků o koncentracích v rozmezí 0,02 1 mg/l Al. Bylo aspirováno 15 µl aluminonu, 50 µl vzorku a 15 µl aluminonu, 100 µl vody a provedeno promísení obráceným směrem toku nosného proudu. 4.2.2 Studium interferujících iontů obsažených v matrici reálných vzorků povrchové vody Jelikož byl zjištěn rušivý vliv matrice na stanovení hlinitých iontů, bylo nutné konkrétní rušivé vlivy identifikovat. Vlastnímu studiu předcházelo vytipování potenciálně interferujících iontů. Do výběru byly zařazeny ionty, které se běžně v povrchových nebo studničních vodách vyskytují a také ionty uvedené jako interferující v ČSN pro stanovení hliníku, ze které byl použitý postup stanovení odvozen. Byl prověřen vliv následujících iontů: Na +, NO 3 -, SO 4 2-, PO 4 3-, NH 4 +, F -, Pb 2+, Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+, Fe 3+ a S 2-. Výchozí koncentrace použitých iontů uvádí Tabulka 2. Rozsah ovlivnění stanovení hliníku byl zjišťován na základě porovnání absorbance standardního roztoku Al a téhož standardu, do kterého byly přidány testované ionty ve formě roztoku vhodné sloučeniny. Aby bylo možné určitou koncentraci testovaného iontu 23

označit za neinterferující, nesmí se absorbance standardu a standardu obohaceného o roztok testovaných iontů lišit o víc než 5 %. V případě, že rozdíl v absorbancích kontrolního a testovaného roztoku přesahoval 5%, byl testovaný roztok vhodným způsobem naředěn a pokus byl opakován až do dosažení požadovaného méně než pětiprocentního rozdílu absorbancí. Byl připraven standard roztoku hlinitých iontů o koncentraci 0,4 mg/l Al. Roztok standardu byl zředěn v poměru 1:1 roztokem prověřovaných iontů, čímž se koncentrace prověřovaných iontů snížila na polovinu a koncentrace hlinitých iontů v tomto roztoku dosahovala hodnoty 0,2 mg/l. Porovnávací roztok byl připraven zředěním roztoku standardu v poměru 1:1 destilovanou vodou. Složení roztoků znázorňuje Tabulka 3. Tabulka 3: Roztoky pro interferenční studii Objem standardu o c = 0,4 mg/l (ml) Objem testovaného roztoku (ml) Testovaný roztok 2 2 0 Porovnávací roztok 2 0 2 Objem destilované vody (ml) 4.2.3 Úprava vzorků před analýzou Byl navržen způsob eliminace vlivu interferujících iontů železa přídavek kyseliny thioglykolové ke vzorku těsně před vlastním měřením. Byla použita kyselina thioglykolová 99%-ní, zředěná destilovanou vodou v poměru 1 : 99 - podle ČSN pro stanovení hliníku (2). Ke vzorkům i standardům, které byly upravovány na konečný objem 10 ml, bylo pipetováno 400 mikrolitrů tohoto roztoku. Také byla znovu proměřena kalibrační závislost, s cílem zjistit, jestli úprava vzorku neovlivňuje rozsah linearity. 24

4.2.4 Měření opakovatelnosti a mezidenní přesnosti Pro hodnocení opakovatelnosti byly proměřeny roztoky hlinitých iontů o koncentraci 0,2 a 0,6 mg/l desetkrát za sebou (toto hodnocení probíhalo ve třech různých dnech a bylo hodnoceno každý den pro sadu 10 měření). Pro ověření mezidenní přesnosti byly proměřeny roztoky o koncentracích 0,2 a 0,6 mg/l Al ve třech po sobě následujících dnech (pro hodnocení byly porovnány získané průměrné hodnoty absorbance). 4.2.5 Ověření výtěžnosti Po úpravě postupu měření reálných vzorků přidáním kyseliny thioglykolové bylo nutné ověřit účinnost tohoto postupu. Pro dva reálné vzorky byly připraveny a proměřeny tři roztoky bez přídavku hlinitých iontů a s takovými přídavky hlinitých iontů, aby výsledné koncentrace hliníku ve vzorcích byly o 0,1 mg/l a 0,2 mg/l vyšší. Za ideálních podmínek, kdy žádná složka roztoku stanovení neovlivňuje, by se od sebe absorbance jednotlivých roztoků s přídavkem a bez přídavku měly lišit o hodnotu absorbance získanou měřením standardu se stejnou koncentrací. Tabulka 4: Složení roztoků - ověření výtěžnosti Objem vzorku [ml] Objem kyseliny thioglykolové [µl] Objem destilované vody [µl] X. 0 10 400 100 0 X. 1 10 400 90 10 X. 2 10 400 80 20 Objem standardu (c = 0,1mg/l) [µl] 25

4.2.6 Stanovení koncentrace hlinitých iontů v reálných vzorcích povrchové vody Bylo proměřeno devět reálných vzorků vody odebrané v různých lokalitách, byly mezi nimi vzorky vody povrchové i studniční. Lokalita a typ jednotlivých vzorků vody jsou uvedeny v Tabulce 5. 26

Tabulka 5: Lokalita odběru a popis vzorků Označení vz 1 vz 2 vz 3 vz 4 vz 5 vz 6 vz 7 vz 8 vz 9 Popis Roudnička 1 studniční voda Roudnička 2 povrchová voda (rybník Roudnička) Hradec Králové1 - Pražské předměstí, studniční voda Hradec Králové 2 Pražské předměstí, studniční voda Soběslav, studniční voda Tábor-Dražice, studniční voda Lhota pod Libčany, studniční voda Štěnkov, studniční voda Čermná v Orlických horách, studniční voda Výsledky byly porovnávány se standardy o koncentracích 0,1 mg/l, 0,2 mg/l a 0,3 mg/l a hodnoty koncentrací hliníku v reálných vzorcích byly vypočteny z této zkrácené kalibrační křivky proměřené v rozmezí očekávaných koncentrací hlinitých iontů.v dalším kroku byly reálné vzorky vody proměřeny Aluminium testem od firmy Merck. Princip testu spočívá v komplexotvorné reakci hlinitých iontů s chromazurolem S (Obrázek 4). Obě činidla, aluminon i chromazurol S, mají podobnou strukturu (Obrázek 3 a Obrázek 4). Obě molekuly obsahují funkční skupiny, které jim umožňují tvorbu komplexu s hlinitými (ale i jinými vícemocnými) ionty. V důsledku vzniku konjugovaného systému dvojných vazeb jsou produkty těchto komplexotvorných reakcí barevné. Funkční rozmezí testu je 0,07 0,8 mg/l hliníku ve vzorku. Při vlastním měření jsme se drželi postupu, který byl součástí balení testu. Nejdříve bylo třeba upravit testovaný i slepý roztok předepsaným způsobem za použití přiložených chemikálií. Reakční doba byla podle 27

návodu 7 minut. Poté bylo třeba porovnat zbarvení vzorku s barevnou stupnicí a odečíst výsledek. Obrázek 3: Aluminon Obrázek 4: Chromazurol S 28

5. Výsledky 5.1 Ověření kalibrační závislosti Výsledky získané při proměření kalibrační závislosti s neředěným roztokem aluminonu jsou uvedené v Tabulce 6 a na Obrázku 5. Tabulka 6: Kalibrace za použití neředěného aluminonu A 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) Rozdíl A c Al [mg/l] 0,00 0,434 0,445 0,437 0,439 1,15 0,01 0,449 0,455 0,430 0,445 2,41 0,006 0,02 0,468 0,462 0,447 0,459 1,97 0,020 0,05 0,493 0,546 0,497 0,512 4,70 0,073 0,10 0,559 0,545-0,552 1,27 0,113 0,20 0,625 0,632 0,662 0,640 2,54 0,201 0,30 0,667 0,657 0,690 0,671 2,06 0,232 0,40 0,732 0,741 0,742 0,739 0,58 0,300 0,50 0,720 0,770 0,804 0,784 1,79 0,345 0,60 0,802 0,850 0,862 0,838 3,08 0,399 0,80 0,910 0,933 0,929 0,924 1,24 0,485 1,00 0,911 0,952 0,967 0,943 2,51 0,504 29

0,6 0,5 y = 0,5543x + 0,0604 R 2 = 0,9923 Rozdíl absorbancí 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 c [mg/l] Obrázek 5: Kalibrace za použití neředěného aluminonu Tabulka 7 a Obrázek 6 dokumentují odlišný průběh kalibrační křivky při použití roztoku aluminonu naředěného 1 : 1 destilovanou vodou. 30

Tabulka 7: Kalibrace za použití aluminonu naředěného v poměru 1 : 1 A 1. 2. 3. RSD Rozdíl A ø měřen měřen měřen (%) í í í c Al [mg/l] 0,00 0,213 0,203 0,208 0,208 1,97 0,01 0,02 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,218 0,220 0,226 0,221 1,52 0,013 0,252 0,232 0,239 0,241 3,45 0,033 0,280 0,267 0,292 0,279 3,67 0,071 0,327 0,349 0,337 0,338 2,69 0,130 0,442 0,426 0,421 0,423 0,50 0,215 0,457 0,452 0,493 0,467 3,95 0,259 0,518 0,536 0,536 0,530 1,62 0,322 0,543 0,549 0,545 0,546 0,44 0,338 0,533 0,553 0,577 0,554 3,26 0,346 31

0,4 0,35 y = -1,0747x 2 + 1,1982x + 0,0106 R 2 = 0,9964 0,3 Rozdíl absorbancí 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 c Al [mg/l] Obrázek 6: Kalibrace za použití aluminonu naředěného v poměru 1:1 Při porovnání grafů znázorňujících průběh kalibrační závislosti při použití neředěného aluminonu (Obrázek 5) a při použití aluminonu zředěného v poměru 1:1 destilovanou vodou (Obrázek 6) je zřejmé, že při zředění není množství aluminonu dostatečné pro navýšení měřeného signálu při vyšších koncentracích hlinitých iontů ve vzorku. Při koncentracích hliníku ve vzorku 0,5 mg/l a vyšších se již absorbance významně nemění, což je způsobeno nedostatečným množstvím činidla. Proto bylo rozhodnuto použít při dalších měřeních barvivo neředěné. Také byl pro obě varianty vypočten limit detekce a limit kvantifikace. Limity byly vyhodnocené jako trojnásobek a desetinásobek šumu přičteného k absorbanci slepého roztoku. Detekční limit je při použití zředěného barviva 0,077 mg/l Al. Při variantě s neředěným aluminonem nabývá limit detekce hodnoty 0,013 mg/l a limit kvantifikace 0,032 mg/l Al. 32

5.2 Studium interferujících iontů obsažených v matrici reálných vzorků povrchové vody 5.2.1 Sodné ionty Pro studium interference sodných iontů s uvedeným postupem stanovení hliníku byl zvolen chlorid sodný. Míra ovlivnění stanovení hliníku přítomností sodných iontů byla zjišťována na základě srovnávání absorbance standardního roztoku Al o koncentraci 0,2 mg/l hlinitých iontů a téhož standardu obohaceného o příslušné množství chloridu sodného. Nejvyšší použitá koncentrace sodných iontů je 0,5 M. Naměřené hodnoty absorbancí, použité koncentrace sodných iontů i procentuální rozdíly mezi absorbancemi standardů a standardů s přídavkem chloridu sodného jsou uvedeny v tabulce 8. 33

Tabulka 8: Studium interference sodných iontů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C1 (M) R1 (%) Slepý roztok 0,483 0,461 0,464 0,470 2,15 0 Standard 0,671 0,655 0,665 0,664 0,98 0 Standard + NaCl 0,622 0,601 0,644 0,622 2,82 0,50 6,72 Standard 0,685 0,661 0,676 0,673 1,45 0 Standard + NaCl 0,639 0,638 0,620 0,632 1,43 0,25 6,49 Standard 0,713 0,673 0,679 0,688 2,54 0 Standard + NaCl 0,637 0,623 0,636 0,632 1,00 0,13 8,86 Standard 0,640 0,654 0,640 0,645 1,05 0 Standard + NaCl 0,625 0,622 0,636 0,628 0,94 0,10 2,70 C1... Koncentrace Na + R1... Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem NaCl Při koncentraci sodných iontů ve vzorku 0,1 M nepřesahuje rozdíl mezi absorbancemi standardu a standardu obohaceného sodnými ionty 5 %, tato koncentrace sodných iontů tedy již stanovení hliníku neruší a odpovídá 2,298 g/l sodných iontů. 34

5.2.2. Dusičnany Pro studium interference dusičnanů byl použit roztok dusičnanu sodného o nejvyšší koncentraci 0,1 M, která byla dále postupně snižována. Naměřené hodnoty jsou zaznamenány v Tabulce 9. Tabulka 9: Studium interference dusičnanů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C2 (M) R2 (%) Slepý roztok 0,536 0,526 0,518 0,526 1,42 0 Standard 0,791 0,825 0,844 0,820 2,70 0 Standard + NaNO 3 0,720 0,546 0,581 0,616 12,23 0,10 33,10 Standard 0,666 0,678 0,810 0,777 9,15 0 Standard + NaNO 3 0,776 0,876 0,750 0,801 6,77 0,05 3,00 C2...koncentrace dusičnanů R2...Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem NaNO 3 Také u těchto iontů je koncentrace, která již na stanovení nemá významnější vliv, poměrně vysoká. Stanovení již neovlivní koncentrace dusičnanu sodného 0,05 M, což odpovídá 0,775 g/l dusičnanových aniontů ve vzorku. 35

5.2.3 Sírany Pro studium interference síranů byl použit roztok síranu sodného o koncentraci 0,1 M. Již tato koncentrace nezpůsobila významnější ovlivnění stanovení hlinitých iontů. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v Tabulce 10. Tabulka 10: Studium interference síranů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C3 (M) R3 (%) Slepý roztok 0,528 0,511 0,518 0,519 1,35 0 Standard 0,699 0,702 0,823 0,741 7,83 0 Standard 0,734 0,862 0,700 0,755 10,58 0,10 1,85 +Na 2 SO 4 C3... Koncentrace SO 4 2- R3... Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem Na 2 SO 4 Síranové anionty stanovení hliníku neovlivňují ani v nejvyšší použité koncentraci (0,1 M), což odpovídá 4,802 g/l SO 4 2-. 5.2.4. Fosforečnany Pro studium interference fosforečnanů byl použit dihydrát dihydrogenfosforečnanu sodného o nejvyšší použité koncentraci 0,1 M, která byla postupně snižována. Hodnoty shrnuje Tabulka 11. 36

Tabulka 11: Studium interference fosforečnanů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C4 (M) R4 (%) Slepý roztok 0,580 0,550 0,541 0,557 3,05 0 Standard 0,766 0,761 0,763 0 Standard + Na ě HPO 4.2H 2 0 Standard 0,647 0,640 0,654 0,647 0,83 0,10 17,93 0,647 0,641 0,653 0,647 0,83 0 Standard + Na ě HPO 4.2H 2 0 Standard 0,569 0,554 0,541 0,555 2,10 0,05 16,58 0,683 0,683 0,624 0,663 4,13 0 Standard + Na ě HPO 4.2H 2 0 0,659 0,654-0,656 0,54 0,025 1,07 C4... Koncentrace fosforečnanů R4...Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem Na 2 HPO 4.2H 2 0 Fosforečnany nemají na stanovení hliníku vliv v koncentracích 0,025 M (což odpovídá 2,425 g/l H 2 PO 4 - ) a nižších. 37

5.2.5 Amonné kationty Zde byl standard hlinitých iontů srovnáván se standardem s přídavkem roztoku chloridu amonného o koncentraci 1 M. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v Tabulce 12. Tabulka 12: Studium interference amonných kationtů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C5 (M) R5 (%) Slepý roztok 0,506 0,532 0,508 0,515 2,24 0 Standard 0,691 0,681 0,730 0,701 3,00 0 Standard + NH 4 Cl 0,654 0,683 0,678 0,671 1,90 0,50 4,47 C5...Koncentrace NH 4 + R5... Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem NH 4 Cl Ani nejvyšší použitá koncentrace (0,5 M) se stanovením hliníku neinterferuje. Tato koncentrace odpovídá 5,349 g/l NH 4 +. 5.2.6 Fluoridy Pro studium interference fluoridových iontů byl použit 0,1 M roztok fluoridu sodného. Bylo zjištěno, že fluoridy v důsledku tvorby komplexu s hlinitými ionty stanovení hliníku ruší, resp. snižují absorbanci měřených roztoků hlinitých iontů. Výsledky měření jsou uvedeny v Tabulce 13. 38

Tabulka 13: Interference fluoridových iontů 1. měření 2. měření 3. RSD ø měření (%) C6 (M) R6 (%) Slepý roztok 0,540 0,540 0,490 0,520 4,02 0 Standard 0,730 0,720 0,710 0,720 1,17 0 Standard + NaF 0,530 0,530 0,500 0,520 2,59 0,05 27,98 Standard 0,654 0,673 0,681 0,669 1,69 0 Standard + NaF 0,482 0,478 0,481 0,481 0,37 0,025 28,10 Standard 0,653 0,657 0,674 0,661 1,36 0 Standard + NaF 0,482 0,514 0,520 0,505 3,29 0,0125 23,61 Standard 0,667 0,636 0,664 0,656 2,16 0 Standard + NaF 0,463 0,473-0,468 1,51 5 10-3 28,66 Standard 0,551 0,542 0,528 0,541 1,78 0 Standard + NaF 0,446 0,446 0,466 0,452 2,01 2,5 10-3 16,46 Standard 0,665 0,622 0,631 0,640 3,02 0 Standard + NaF 0,498 0,452 0,478 0,476 4,03 1,25 10-3 25,62 Standard 0,681 0,665 0,660 0,669 1,38 0 Standard + NaF 0,488 0,474 0,470 0,476 1,62 5 10-4 28,85 Standard 0,695 0,667 0,701 0,687 2,12 0 39

Tabulka 13: Interference fluoridových iontů 2. část Standard + NaF 0,505 0,501 0,497 0,502 0,62 2,5 10-4 26,93 Standard 0,697 0,694 0,666 0,686 2,04 0 Standard + NaF 0,543 0,512 0,499 0,518 3,55 1,25 10-4 24,49 Standard 0,682 0,706 0,704 0,697 1,57 0 Standard + NaF 0,547 0,550 0,551 0,550 0,30 5 10-5 21,09 Standard 0,664 0,603 0,594 0,620 5,01 0 Standard + NaF 0,614 0,581 0,586 0,593 2,41 2,5 10-5 4,35 C6... Koncentrace F - R6... rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem fluoritových iontů Fluoridové ionty stanovení hliníku značně ovlivňují až do koncentrace 0,025 mm F -, což odpovídá 0,475 mg fluoridových iontů na litr roztoku. Fluoridové ionty je tudíž možné označit jako rušivé. Interference spočívá v tvorbě komplexů fluoridových iontů s hliníkem za vzniku fluorohlinitanových komplexů. Takto vázaný hliník již s aluminonem nereaguje, nedochází tedy ke vzniku barevného komplexu a absorbance vzniklého roztoku se tedy za přítomností fluoridových iontů snižuje. 5.2.7 Olovnaté ionty Pro otestování interference olovnatých iontů byl použit 0,1 M roztok dusičnanu olovnatého. Olovnaté ionty stanovení hliníku neruší. Výsledky měření jsou uvedeny v Tabulce 14. 40

Tabulka 14: Interference olovnatých iontů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C7 (M) R7 (%) Slepý roztok Standard 0,514 0,476 0,470 0,487 3,99 0 0,667 0,665 O,684 0,672 1,26 0 Standard + 0,703 0,672 0,675 0,683 2,03 0,025 1,64 Pb(NO 3 ) 2 C7... Koncentrace Pb 2+ R7... Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem Pb 2+ Olovnaté ionty stanovení hliníku neovlivňují ani v koncentraci 0,025M, což odpovídá 2,590 g olovnatých iontů na litr roztoku. 5.2.8 Vápenaté ionty Pro ověření vlivu vápenatých iontů na stanovení hliníku byl použit 0,5 M roztok dusičnanu vápenatého. Tabulka 15 uvádí výsledky měření. Tabulka 15: Interference vápenatých iontů 1. 2. 3. RSD ø měření měření měření (%) C8 (M) R8 (%) Slepý roztok 0,484 0,467-0,475 2,53 0 Standard 0,674 0,660 0,698 0,677 2,30 0 Standard + 0,636 0,668 0,640 0,648 2,19 0,025 4,30 Ca(NO 3 ) 2 C8... Koncentrace Ca 2+ R8... Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem Ca 2+ Vápenaté ionty stanovení hliníku neovlivňují ani v koncentraci 0,025 M (1,002 g/l Ca 2+ ), dá se tedy říci, že stanovení neruší. 41

5.2.9 Hořečnaté ionty Vliv hořečnatých iontů na stanovení hliníku byl zjišťován za použití 0,5 M roztoku dusičnanu hořečnatého. Výsledky měření shrnuje Tabulka 16. Tabulka 16: interference hořečnatých iontů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C9 (M) R9 (%) Slepý roztok 0,496 0,495 0,493 0,495 0,23 0 Standard 0,717 0,715 0,692 0,708 1,61 0 Standard + Mg(NO 3 ) 2 0,661 0,665 0,665 0,663 0,28 0,025 6,36 Standard 0,713 0,695 0,667 0,692 2,73 0 Standard + Mg(NO 3 ) 2 0,690 0,675 0,685 0,684 0,89 0,0125 1,16 C9... Koncentrace Mg 2+ R9... Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem Mg 2+ Přítomnost vápenatých iontů nemá na stanovení hliníku větší vliv. Od koncentrace 0,0125 M (303 mg/l Mg 2+ ) hořečnaté ionty tedy stanovení hliníku neovlivňují. 5.2.10 Železnaté ionty Pro studium interference železnatých iontů byl použit 0,1 M roztok síranu železnatého. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v Tabulce 17. 42

Tabulka 17: Studium interference železnatých iontů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C10 (M) R10 (%) Slepý roztok 0,412 0,463 0,454 0,443 4,989 0 Standard 0,630 0,611 0,624 0,622 1,310 0 Standard + FeSO 4.7H 2 O 0,769 0,784 0,782 0,779 0,812 0,05 25,32 Standard 0,574 0,606 0,611 0,597 2,772 0 Standard + FeSO 4.7H 2 O 0,704 0,724 0,725 0,724 2,197 0,025 21,27 Standard 0,560 0,624 0,633 0,606 5,378 0 Standard + FeSO 4.7H 2 O 0,716 0,699 0,693 0,703 1,412 1,25 10-2 16,01 Standard 0,632 0,635 0,660 0,643 1,923 0 Standard + FeSO 4.7H 2 O 0,625 0,671 0,706 0,678 2,093 5 10-3 6,84 Standard 0,697 0,66 0,658 0,672 2,666 0 Standard + FeSO 4.7H 2 O 0,725 0,707-0,715 2,5 10-3 6,40 Standard 0,658 0,667 0,643 0,656 1,475 0 Standard + FeSO 4.7H 2 O 0,623 0,670 0,657 0,650 3,096 1,25 10-3 0,92 43

C10...Koncentrace Fe 2+ R10...Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem Fe 2+ Železnaté ionty stanovení hliníku ovlivňují až do koncentrace 1,25 10-3 M, což odpovídá 68,9 mg/l železnatých iontů v roztoku. Je tudíž možné je označit jako rušivé. Část rušivého vlivu těchto iontů je způsobena poměrně rychlou oxidací na ionty železité, které s aluminonem (podobně jako hlinité ionty) poskytují barevný komplex. Protože absorbance je veličina aditivní, naměříme pak u vzorků, obsahujících kromě hlinitých i železnaté ionty, vyšší hodnoty absorbancí, než by odpovídalo samotnému komplexu hliníku s aluminonem. 5.2.11 Železité ionty Pro určení vlivu železitých iontů na stanovení hlinitých iontů po jejich reakci s aluminonem byl použit 0,1M roztok dusičnanu železitého. Naměřené hodnoty absorbancí jsou uvedeny v Tabulce 18. 44

Tabulka 18: Studium interference železitých iontů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C11 (M) R11 (%) Slepý roztok 0,466 0,490 0,459 0,472 2,830 0 Standard 0,628 0,621 0,617 0,622 0,757 0 Standard + Fe(NO 3 ) 3. 9H 2 O 1,604 1,602 1,586 1,597 0,502 0,05 156,75 Standard 0,672 0,686 0,689 0,682 1,102 0 Standard + Fe(NO 3 ) 3. 9H 2 O 1,386 1,438 1,430 1,419 1,477 0,025 108,06 Standard 0,532 0,591 0,596 0,573 5,032 0 Standard + Fe(NO 3 ) 3. 9H 2 O 1,391 1,311 1,277 1,326 3,583 0,0125 131,41 Standard 0,623 0,660-0,642 0 Standard + Fe(NO 3 ) 3. 9H 2 O 1,236 1,267 1,263 1,255 1,113 5 10-3 95,79 Standard 0,667 0,675 0,642 0,661 2,120 0 Standard + Fe(NO 3 ) 3. 9H 2 O 1,106 1,117-1,112 2,5 10-3 68,15 Standard 0,713 0,576 0,602 0,630 9,435 0 45

Tabulka 18: Studium interference železitých iontů 2. část Standard + Fe(NO 3 ) 3. 9H 2 O 0,927 1,001 1,061 0,996 5,502 1,25 10-3 58,09 Standard 0,586 0,571 0,573 0,577 1,193 0 Standard + Fe(NO 3 ) 3. 9H 2 O 0,930 0,940 0,916 0,929 1,020 5 10-4 61,01 Standard 0,591 0,594 0,598 0,596 0,496 0 Standard + Fe(NO 3 ) 3. 9H 2 O 0,568 0,647 0,674 0,630 7,178 2,5 10-4 6,06 Standard 0,616 0,625 0,623 0,622 0,654 0 Standard s přídavke m Fe 3+ 0,594 0,642 0,625 0,629 4,083 1,25 10-4 1,13 C11...koncentrace Fe 3+ C12...Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem Fe 3+ Železité ionty ruší stanovení hliníku už ve velmi nízkých koncentracích. První koncentrace, která stanovení signifikantně neovlivňuje je 1,25 10-4 M, což odpovídá 6,98 mg/l železitých iontů. Interference je důsledkem tvorby barevného komplexu mezi aluminonem a železitými ionty, nehledě na to, že železité ionty také absorbují záření v použité oblasti. Z těchto důvodů byla naměřena vyšší absorbance u roztoků obohacených o železité ionty. Pro eliminaci tohoto jevu byla posléze přidávána k roztoku vzorku kyselina thioglykolová, která železité ionty maskuje. 46

5.2.12 Sulfidy Dále bylo zjišťováno, jestli je stanovení hliníku ovlivněno v přítomnosti sulfidů. Byl použit 0,1 M roztok sulfidu sodného. Výsledky měření shrnuje Tabulka 19. Tabulka 19 : Studium interference sulfidů Slepý roztok 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C12 (M) R12 (%) 0,497 0,434 0,453 0,461 5,696 0 Standard 0,516 0,531 0,527 0,589 1,183 0 Standard + Na 2 S 0,362 0,350-0,356 0,05 32,07 Standard 0,479 0,534 0,529 0,514 4,823 0 Standard + Na 2 S 0,254 0,274 0,290 0,273 5,374 0,025 46,89 Standard 0,518 0,530 0,574 0,540 4,482 0 Standard + Na 2 S 0,332 0,345 0,388 0,355 6,785 0,0125 34,26 Standard 0,521 0,498 0,514 0,514 2,693 0 Standard 0,447 0,513 0,508 0,489 6,207 5 10-3 + Na 2 S - 4,87 C12...koncentrace S 2- R12...Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem S 2- Sulfidy ovlivňují stanovení hliníku až do koncentrace 5 10-3 M, což odpovídá 160 mg/l roztoku. V pitné vodě ani ve vodách používaných pro farmaceutické účely se však sulfidy ve vyšších koncentracích nevyskytují, tudíž je není nutné maskovat nebo jinak odstraňovat. 47

5.2.13 Chloridy Pro zjištění interference chloridových iontů se stanovením hliníku byl nejdříve připraven standard hlinitých iontů z dusičnanu hlinitého, který byl následně porovnáván s roztokem s přídavkem 0,1 M chloridu sodného. Výsledky měření jsou uvedeny v Tabulce 20. Tabulka 20: Studium interference chloridových iontů 1. měření 2. měření 3. měření ø RSD (%) C12 (M) R12 (%) Slepý roztok 0,470 0,453-0,462 0 Standard 0,628 0,632 0,614 0,625 1,244 0 Standard + NaCl 0,619 0,603 0,606 0,609 1,143 0,05 2,56 C12...koncentrace Cl - R12...Rozdíl mezi standardem a standardem s přídavkem Cl - Přítomnost chloridů ve vzorku stanovení neruší ani v koncentraci 0,05 M, což odpovídá 1,772 g chloridových iontů na litr roztoku. Lze proto říci, že chloridové ionty stanovení neovlivňují. 5.2.14 Shrnutí interferenční studie Zjištěné koncentrace, které již stanovení neruší, shrnuje Tabulka 21. 48

Tabulka 21: Shrnutí studia interferentů Testované ionty Koncentrace, která již stanovení neruší [ M ] Na + 0,1 2298 Koncentrace, která již stanovení neruší [ mg/l] NO 3-0,01 775 SO 4 2-0,05 4802 H 2 PO 4-0,025 2425 NH 4 + 0,05 5349 F - 5 10-5 0,949 Pb 2+ 0,025 5180 Ca 2+ 0,03 1002 Mg 2+ 0,01 303 Fe 2+ 1,25 10-3 69,8 Fe 3+ 1,25 10-4 6,98 S 2-0,0025 160 Cl - 0,05 1772 Jak vyplývá z uvedené tabulky, za rušivé je možné označit ionty fluoridové, železnaté, železité. 49

5.3. Úprava vzorku před analýzou Fluoridy se ve vysokých koncentracích běžně v povrchové vodě nevyskytují, železité a železnaté ionty byly při dalších měřeních maskovány kyselinou thioglykolovou. Kyselina thioglykolová tvoří s železitými i železnatými ionty komplex, takže ionty železa pak nemohou reagovat s aluminonem a ovlivňovat tak stanovení hlinitých iontů. Pro roztoky s přídavkem kyseliny thioglykolové byla znovu proměřena kalibrační křivka, aby bylo jisté, že kyselina thioglykolová nebude stanovení rušit. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v Tabulce 22. Tabulka 22: Kalibrace za použití kyseliny thioglykolové c Al (mg/) 1. měření 2. měření 3. měření Průměr RSD (%) Rozdíl 0,00 0,495 0,486 0,500 0,49 2,123 0,02 0,486 0,486 0,485 0,486 0,007 0,04 0,506 0,482 0,514 0,501 2,713 0,10 0,602 0,608-0,605 0,496 0,115 0,20 0,683 0,641 0,641 0,655 3,038 0,165 0,40 0,810 0,770 0,751 0,777 3,160 0,287 0,60 0,884 0,889 0,861 0,879 1,247 0,389 0,80 0,975 0,962 0,980 0,972 0,803 0,482 1,00 1,035 1,018 1,037 1,030 1,798 50