アプリケーション（技術資料）

分光技術はポリマーの識別に適しており、実験室の顕微ラマン分光計は、共焦点ラマン顕微鏡やフーリエ変換赤外（FTIR）顕微鏡の代替として、ポリマー材料の迅速な識別に使用されます。この技術資料では、非常に小さなマイクロプラスチック粒子の同定にラマン顕微鏡を使用しました。

The coupling of highly efficient ion chromatography (IC) to multi-dimensional detectors such as a mass spectrometer (MS) or an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP/MS) significantly increases sensitivity while simultaneously reducing possible matrix interference to the absolute minimum. By means of IC/MS several oxyhalides such as bromate and perchlorate can be detected in the sub-ppb range. Additionally, organic acids can be precisely quantified through mass-based determination even in the presence of high salt matrices. By means of IC-ICP/MS different valence states of the potentially hazardous chromium, arsenic and selenium in the form of inorganic and organic species can be sensitively and unambiguously identified in one single run.

The analytical challenge treated in the present work consists in detecting trace concentrations (ppb) of bromide in the presence of a strong chloride matrix. This problem was overcome by separating the bromide ions from the main fraction of the early eluting chloride matrix (several g/L) by applying two sequential chromatographic separations on the same column. After the first separation, the main fraction of the interfering chloride matrix is flushed to waste, while the later eluting anions are diverted to an anion-retaining preconcentration column. After elution in counter flow, the bromide ions are efficiently separated from the marginal chloride residues. The four-point calibration curves for bromide and sulfate are linear in the range of 10…100 µg/L and 200…800 µg/L and yield correlation coefficients of 0.99988 and 0.99953 respectively. For the method shown here, a second injection valve and a preconcentration column are the only additional devices needed to master this demanding separation problem.

次の表では、90の金属イオンの半波電位またはピーク電位が列記されています。半波電位 (ボルト/ V に列記) は、特別に明記されていない限り、25°Cで滴下水銀電極 (DME) で測定されます。

The photometric determination of nitrate is limited by the fact that the respective methods (salicylic acid, brucine, 2,6-dimethyl phenol, Nesslers reagent after reduction of nitrate to ammonium) are subject to interferences. The direct potentiometric determination using an ion-selective nitrate electrode causes problems in the presence of fairly large amounts of chloride or organic compounds with carboxyl groups. The polarographic method, on the other hand, is not only more rapid, but also practically insensitive to chemical interference, thus ensuring more accurate results. The limit of quantification depends on the matrix of the sample and is approximately 1 mg/L.

This Application Bulletin describes the determination of mercury by anodic stripping voltammetry (ASV) at the rotating gold electrode. With a deposition time of 90 s, the calibration curve is linear from 0.4 to 15 μg/L; the limit of quantification is 0.4 μg/L.The method has primarily been drawn up for investigating water samples. After appropriate digestion, the determination of mercury is possible even in samples with a high load of organic substances (wastewater, food and semi-luxuries, biological fluids, pharmaceuticals).

This Application Bulletin describes the determination of arsenic in water samples by anodic stripping voltammetry using the scTRACE Gold sensor. This method makes it possible to distinguish between As(total) and As(III). With a deposition time of 60 s, the limit of detection for As(total) is 0.9 µg/L, for As(III) it is 0.3 µg/L.

この Application Bulletin では、水銀を使用しないVA用電極scTRACE Gold センサーを用いた陽極ストリッピング電圧電流法による水のサンプルに含まれる無機水銀の測定について説明しています。蒸着時間 90 秒の場合、キャリブレーションは 30 µg/L 以上の濃度で線状となり、検出限界はおよそ 0.5 μg/L です。

銅は、そのままの金属の形で自然界に存在する数少ない金属物質の一つです。さらに融解が比較的容易という事もあり、青銅器時代から既にこの金属は広く使われてきました。今日では、その電気伝導度の高さおよびその他の物理的特性から、銅はこれまで以上に重要となってきています。植物や動物には不可欠な微量元素である一方で、微生物にとっては有毒です。この技術資料では、スクリーンプリント電極であるscTRACE Gold 電極を用いた陽極ストリッピング電圧電流法 (ASV) による銅の測定について紹介しています。蒸着時間 30 秒の場合、検出限界はおよそ 0.5 μg/L です。

このApplication Bulletinでは、DIN 38406 part 17に則した吸着ストリッピングボルタンメトリー (AdSV) によるウランの測定のためのメソッドついて説明しています。このメソッドは、ウラン濃度が重要とされる地下水、飲料水、海水、地表水、および冷却水の分析に適しています。このメソッドはもちろん、他のマトリックスの微量分析にも用いることができます。ウランはクロラニル酸錯体として測定されます。塩化物濃度が低いサンプルでの検出限界はおよそ50 ng/Lで、海水ではおよそ1 µg/Lです。塩化物含有量の高いマトリックスでは、硫酸塩をロードしたイオン交換体を用いて塩化物濃度を下げた後でなければ分析をおこなうことができません。

鉄は人間の食事に不可欠な要素で、多くの天然水や処理水中に含まれています。そのため、世界保健機関 (WHO) は健康をベースとした鉄の指針値を発表していません。地表水中に高濃度の鉄が含まれている場合、産業排水の存在、あるいは他の事業や汚染源からの流出を指し示している可能性があります。このため、環境サンプルや産業サンプルにおける正確かつ迅速で高精度な低濃度の鉄の測定は非常に重要です。これは、このApplication Bulletinにて説明されているメソッドによって実施することができます。

コバルトはビタミンB12の成分であるため、人体に必要不可欠な要素です。コバルト化合物を少し過剰摂取するだけなら人体への毒性はわずかですが、一日25～30 mgを超える多量摂取は、皮膚、肺、胃の疾患、ならびに肝臓、心臓、腎臓に損傷を与えたり、がん腫を発生させたりすることさえあります。同様のことは、高濃度の場合に炎症を引き起こし得るニッケルについても言えます。ニッケルを含む水を多量摂取すると、不快感や吐き気を催すことがあります。EUでは法令に飲料水中のニッケル濃度の限界値が0.02 mg/Lであることが明示されています。この濃度は、このApplication Bulletinにて説明されているメソッドにより、確実に測定することができます。

Determination of lithium, sodium, ammonium, potassium, manganese, calcium, magnesium, strontium, and barium in an offshore effluent using cation chromatography with direct conductivity detection.

Maritime pore water contains sodium in the percentage range. The analysis of ammonia in this kind of sample requires a high column capacity and an exceptionally good separation of sodium and ammonia. These requirements are completely fulfilled by a 2 µL injection to the high-capacity Metrosep C 6 - 250/4.0 column.

ターフェル解析は、反応速度論を理解するために用いられる重要な電気化学的手法です。ターフェル勾配を研究することで、電極反応における反応速度を律速する要因が明らかになり、腐食や燃料電池の研究などの分野に役立ちます。この手法は、産業界がプロセスを最適化し、より高い効率を得るために材料や条件を調整することによってデバイスの性能を向上させるのに役立ちます。 腐食に関しては、ターフェル解析により、様々な環境における各種金属の腐食速度とそのメカニズムに関する洞察を得ることができます。ターフェル勾配を調べることにより、研究者は分極抵抗と腐食速度だけでなく、腐食電流と腐食電位を測定することができ、材料が周囲環境とどのように相互作用するかを明らかにすることができます。構造物の寿命を延ばし、厳しい環境における金属部品の完全性を確保するために、この測定・解析は腐食を軽減させるための適切なコーティング剤、抑制剤、材料を選択する際に役立ちます。 この技術資料（アプリケーションノート）では、人工海水中のアルミニウムを例にINTELLOソフトウェアを用いたターフェル解析について説明します。

溶液中の重金属イオンの測定は、最も成功を収めた電気化学のアプリケーションの1つです。この Application Note では、水道水のサンプル中の2つの検体の存在を測定するのにアノーディックストリッピングボルタンメトリーが用いられています。

Determination of calcium and magnesium in seawater. The method is suitable for determining the effect of caustic soda and alumina refinery aluminate solutions on the calcium and magnesium content of seawater.

臭化物は、濃度およそ65 mg/L程度で海水中に遍在しています。一方、飲料水および地下水における臭化物の最大濃度は、通常0.5 mg/L未満です。臭化物含有量がより高くなると、肥料、道路用塩、または産業廃水が原因の水の汚染の徴候である可能性があります。このApplication Noteでは、ASTM D1246に準じた、Brイオン選択性電極を用いた直接測定による水中の臭化物含有量の測定について説明しています。

酸素は大気から通気によって水源に拡散しますが、幾つかの要因によって水中の溶存酸素 (DO) 含有量が減少することがあります。第一は水が暖まり、酸素が大気中に放出されることによります。第二は、有機物を食べる細菌および他の微生物によって酸素が消費されることです。最後に、特定の状況において植物も酸素を消費することがあります。淡水生態系の生命維持能力を保持する危機的限界以下にDO値が降下した時、人為的な変質は地表水に悪影響を及ぼすことがあります。従って、品質を評価するために地表水中のDO含有量を光センサーでモニタリングすることは重要です。

Determination of borate in seawater using ion-exclusion chromatography with suppressed conductivity detection after inline matrix elimination.

サケの養殖場の人気は、ますます高くなっています。人口急増に伴いサケの需要が高まっていますが、それとは反対にそのことが養殖産業を打ちのめしています。開放型の網いけすでは、非常に狭い空間の中で育てられる魚の数がますます増加しています。魚の密度の高さによって、サケジラミのような寄生虫が急激に増殖します。対サケジラミ措置の1つとして、低濃度の過酸化水素液槽の使用が挙げられます。サケジラミが離れて死滅するまで、サケをその中で最長20分まで治療します。過酸化水素は比較的速く分解されますが、濃度が高過ぎるとサケが死亡する恐れがあります。そのため、治療の間、濃度は常に指定範囲内に収まっていなければなりません。 弊社のプロセスアナライザーが1回の滴定に必要とする時間は、2分以下です。そのため、1回の治療において濃度測定を複数回行うことができ、また常に正確な量の使用が保証されます。

Determination of chloride, bromide, and sulfate in synthetic seawater using anion chromatography with conductivity detection after chemical suppression.

Determination of chloride, bromide, and sulfate in seawater using anion chromatography with conductivity detection after chemical suppression.

Determination of acetate, chloride, nitrite, bromide, nitrate, phosphate, sulfate, oxalate, fumarate, and molybdate using anion chromatography with conductivity detection after chemical suppression.

「高濃度イオン水」とは一般的に高濃度の塩素を含む水 (例えば海水や塩水など) を指しますが、これはまた、石油化学プロセスによって生じる水サンプルを指すこともあります。高濃度の塩化物の存在により、微量なイオン成分の電気伝導度測定は限定されます。したがって、亜硝酸塩、臭化物、および硝酸塩などといった微量な陰イオンは、大きな塩素ピークの下やその裾に沿って溶出するため、低濃度での検知が妨げられます。しかしながら、ASTM D8234 にて紹介されている電気伝導度と UV/VIS 検知の組み合わせにより、UV 活性の陰イオンの測定が可能となります。この状況では、塩化物が干渉することはありません。この手法により、高濃度の塩化含有物のほかに微量の陰イオンを干渉なく同時に測定することが可能となります。

アルカリ度は、海洋、河川や湖沼の酸性汚染からの中和能力を表すのに大変適しています。そのため、汚染が環境システムに与える影響を評価するための重要な指標となっています。この技術資料では、自動滴定装置を用いた、ASTM D3875準拠による汽水、海水、塩水のアルカリ度の測定について紹介しています。

Determination of nitrite, nitrate, and phosphate in seawater from a shrimp farm using anion chromatography with conductivity detection after chemical suppression and subsequent UV/VIS detection.

Seawater analysis with conductivity detection is difficult due to the high excess of chloride. Especially analyzing for nitrite and bromide, UV/VIS detection is preferred as chloride is not interfering with nitrite at 218 nm. This AN shows the determination of all three UV-absorbing anions in an artificial seawater.

海水中の陰イオンのイオンクロマトグラフによるトレース分析は、高濃度の塩化物のため困難です。塩化物とは対照的に、亜硝酸塩、臭化物および硝酸塩は、波長域の低いUV照射を吸収し、これら3つの陰イオンのUV検出を可能にします。 この Application Note は、塩化ナトリウム溶液によるカラム型Metrosep Carb 2 - 100/4.0における分離について説明しています。これは、過剰塩化物による影響を最小限に抑え、低い検出限界を実現します。

Cd and Pb can be determined in seawater samples in the ng/L concentration range by anodic stripping voltammetry on a mercury film electrode (MFE).

Nickel and cobalt can be determined in seawater by adsorptive stripping voltammetry (AdSV) at the HMDE.

Cr(III) forms an electrochemically active complex with diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), so does Cr(VI) after in situ reduction on the surface of the HMDE. Depending on the sample preparation procedure and the waiting time after the addition of the complexing agent, the different chromium species can be differentiated:Total active chromium [total concentration of Cr(VI) and free Cr(III)]:The measurement is carried out immediately after the addition of DTPA.; Cr(VI): Between the addition of DTPA and the start of the analysis a minimum waiting time of 30 min is necessary. During this waiting time the Cr(III)-DTPA complex becomes electrochemically inactive.; Cr(III): The difference between the total active Cr and Cr(VI).; Totalchromium: Determination of total active Cr after UV digestion.;

The concentration of Cu in seawater is determined by anodic stripping voltammetry (ASV) in acetate buffer on a mercury film electrode (MFE). Gallium is added to overcome zinc interferences.

人体へのカドミウムの有毒影響を軽減し、また鉛の神経毒性影響を制限するために、世界保健機関の「飲料水の品質に関するガイドライン」における仮の指針値は、カドミウムについては最大濃度を3μg/L、鉛については10μg/Lに設定されています。完全に水銀フリーの滴下ビスマス電極は、ボルタンメトリー分析を非有毒な重金属検出装置としました。この環境にやさしい電極を用いて飲料水中のカドミウムと鉛を同時定量が可能です。

飲料水中に鉄が存在すると、不快な味や着色の原因となるほか、「鉄バクテリア」の繁殖によって配管の詰まりや悪臭を引き起こすことがあります。 長期的には、不溶性の鉄沈殿物の形成が、産業用途や農業用途において問題となることもあります。これらの問題を回避するために、米国環境保護庁（EPA）は、水処理および処理施設における飲料水中の鉄濃度に対して、二次最大汚染物質レベル（SMCL）として 0.3 mg/L を定めています。非毒性のビスマス滴下電極を用いた鉄–トリエタノールアミン錯体のボルタンメトリー測定法により、非常に低濃度（検出下限 0.005 mg/L）での検出が可能であり、最大 0.5 mg/L に至る広い濃度範囲での測定にも対応しています。

ニッケル汚染の主な原因は、電気めっき、冶金作業、または配管や継手からの溶出です。コバルトは、石油および化学工業における触媒として主に使用されています。いずれの場合も、これらの金属は直接的に、あるいは廃水から河川を経由して飲料水システムへ放出されることがあります。そのため、欧州連合（EU）では、飲料水中のニッケル濃度の基準値を20 µg/Lと定めています。ニッケルおよびコバルトの同時かつ簡便な測定は、吸着溶出ボルタンメトリー（AdSV）に基づいています。非毒性のビスマス滴下電極の特異な特性とAdSVを組み合わせることで、感度において優れた性能を発揮します。

ニッケルおよびコバルトは、その毒性および人の健康への有害な影響があるため、飲料水中の濃度を管理する必要があります。 このため、欧州連合（EU）の法令では、飲料水中のニッケルの基準値を 20 µg/L に設定しています。また、世界保健機関（WHO）の『飲料水水質ガイドライン』におけるニッケルの暫定的な指標値は、最大濃度 70 µg/L に設定されています。ニッケルおよびコバルトの濃度を 884 Professional VA により測定するために、ビスマス膜で修飾されたガラス状炭素回転電極（GC-RDE）を用いた同時測定法が使用されます。

カドミウムによる腎臓、骨格、呼吸器系への毒性影響および、鉛の神経毒性影響を低減するために、世界保健機関（WHO）の『飲料水水質ガイドライン』では、カドミウムの暫定的な指標値を最大濃度 3 µg/L、鉛については 10 µg/L に設定しています。外部で水銀膜を修飾したガラス状炭素電極を用いる強力な陽極溶出ボルタンメトリー（ASV）法は、飲料水中のカドミウムおよび鉛について、WHO が提唱するこれらのガイドライン値を十分に監視することが可能です。

亜鉛については、健康に基づく指標値は設定されていません。 しかし、良好な水道水の品質を維持するために、アメリカ合衆国環境保護庁（US-EPA）は最大濃度を 5 mg/L とする基準値を定めています。表流水および地下水中の一般的な亜鉛濃度は 10～40 μg/L 程度であり、水道水では最大で 1 mg/L に達することもあります。飲料水中の亜鉛の測定には、外部で水銀膜を修飾したガラス状炭素電極を用いた陽極溶出ボルタンメトリー（ASV）が、原子吸光分析法（AAS）よりも簡便な代替手法として有効です。

世界保健機関（WHO）の『飲料水水質ガイドライン』におけるクロムの指標値は 50 µg/L と定められています。 ここで注意すべき点は、クロム濃度がしばしば総クロムとして表記され、三価クロム（Cr(III)）や六価クロム（Cr(VI)）としてではないことです。 六価クロムは遺伝子材料の変異を引き起こす原因となり、その濃度は三価クロムに比べて著しく低いことが知られています。したがって、飲料水中の六価クロムを監視するには極めて高感度な測定手法が必要です。そのような低濃度を測定するために、DTPA を錯形成剤として用い、外部で水銀膜を修飾したガラス状炭素電極を用いる強力な吸着溶出ボルタンメトリー（AdSV）法が適用できます。

表層水中にタリウムが存在することは、工業排水の影響を示す指標であり、摂取された場合には深刻な健康被害を引き起こすおそれがあります。 タリウム濃度の監視は、銀膜で修飾された scTRACE Gold を用いた陽極溶出ボルタンメトリーによって容易に行うことができます。この非毒性の手法により、10〜250 µg/L の範囲でタリウム濃度を測定することが可能であり、946 ポータブル VA アナライザーを用いて実施できます。

アンチモンの毒性は酸化状態に依存し、三価アンチモン（Sb(III)）は五価アンチモン（Sb(V)）よりも毒性が高いとされています。発がん性があるため、EUの法規制では飲料水中のSb(III)の指針値を5 µg/Lに設定しており、世界保健機関（WHO）も最大濃度を20 µg/Lと定めています。アノードストリッピングボルタンメトリー（ASV）を用いた簡便な定量法は、分析時間が10分未満と迅速であり、飲料水中の三価アンチモン濃度を超高感度で監視することが可能です。測定は、実験室では884 Professional VAを用いて、または現場では946 Portable VA Analyzerを用いて行うことができます。

世界保健機関（WHO）の「飲料水水質ガイドライン」における総クロムの指針値は 50 µg/L です。六価クロム（Cr(VI)）は、三価クロム（Cr(III)）よりも毒性が高く、存在量は少ないため、飲料水中の濃度を監視するには堅牢かつ高感度な測定手法が求められます。この目的に対しては、水銀膜で修飾された scTRACE Gold を用いることが可能であり、取り扱いが容易で、安定性にも優れているという特長があります。これにより、飲料水中の六価クロムを正確にモニタリングすることができます。

メトローム・ドロップセンスのスクリーンプリント電極（SPE）を使用したボルタンメトリーなら、0.3μg/Lの濃度までのカドミウムと鉛の両元素を同時に測定することができます。これはWHOの指針値をモニタリングするのに適しています。

地球の人口の急速な増加は、エネルギーと資源の消費と消費者製品と化学物質の生産の大幅な増加をもたらしました。現在、1700万の化合物が市場に出回っていると推定されており、そのうち10万が大規模な工業規模で生産されています。これらの多くは環境に入ります。これにより、高感度の分析手順と高性能の分析機器が求められています。pH値、導電率、および酸素要件は、水と土壌の分析における重要な特性です。これらの最初の2つは迅速に決定できます。 3つ目は、使用される滴定が多数の単一測定で使用される滴定でもあります。この記事では、水と土壌の分析におけるいくつかの重要な標準準拠の決定について説明します。

イオンクロマトグラフィーと誘導結合プラズマ質量分析法（ICP/MS）が結合することにより、特に困難な幾つかの分析も克服できる、高性能な測定システムが完成しました。このシステムにより、例えば、元素組成や酸化状態、化学結合などについて信頼性の高い測定を行うことができます。これらの情報は、医薬品、環境試料や水のサンプル、食料品や飲料水の有毒性を判定するのに必要とされます。

«溶存酸素» は、一定の条件下で液相に溶存している酸素分子 (O2) の量を説明します。このホワイトペーパーでは溶存酸素の分析のための二つの異なるメソッド、滴定と直接測定が、どちらのメソッドが個々の特定用途により適しているかを分析者が判断する手助けとするために比較・対比されています。ここでは主に水中の溶存酸素 O2 に焦点が当てられれています。しかし、ノンアルコール飲料またはアルコール飲料のような他の液相に同じ原則が適用されています。

イオン測定は、例えばイオンクロマトグラフィー (IC)、誘導結合プラズマ発光分光分析 (ICP-OES)、もしくは原子吸光分光法 (AAS) など、複数の異なる方法で実施することができます。これらはいずれも、分析研究所において幅広く用いられている、確立したメソッドです。しかしながら、比較的高い初期費用がかかります。 対照的に、イオン選択性電極 (ISE) を用いたイオン測定は、これらの高額な技術に対する有望な代替法です。このホワイトペーパーでは、標準添加または直接測定を適用した際に直面し得る難題と、分析者がこのようなタイプの分析でより高い信頼性を得るためにいかにその問題を克服するかについて説明されています。

This White Paper presents four different «green» sensors: the scTRACE Gold, screen-printed electrodes, the glassy carbon electrode, and the Bi drop electrode from Metrohm that can be used to determine low concentrations of heavy metals in different sample matrices, such as boiler feed water, drinking water, and sea water.