Validierung des bestehenden Messverfahrens mittels TXRF für die Metalle Kupfer, Zink, Blei, Mangan, Chrom, Cobalt und Nickel

Status:

laufend

Zielsetzung:

Bei der Bestimmung von Metallen in der Luft am Arbeitsplatz spielt die Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalyse (TXRF) noch immer eine sekundäre Rolle. Dabei stehen moderne TXRF-Spektrometer etablierten Analysenverfahren wie der Massenspektrometrie oder der optischen Emissionsspektrometrie mit induktivgekoppeltem Plasma (ICP-MS; ICP-OES) in vielen Punkten nicht nach. Sie liefern für eine Vielzahl von Elementen hohe Sensitivität und Selektivität im Ultraspurenbereich, bei gleichzeitig hoher Matrixtoleranz. Die Probenvorbereitung von partikulären Stäuben als Suspension ist vergleichsweise einfach, zeiteffizient und auch schwerlösliche Metalle und ihre Verbindungen können ohne aufwändige Aufschlussverfahren bestimmt werden. Darüber hinaus ist die Technik im direkten Vergleich zu z. B. ICP-MS und ICP-OES nicht nur deutlich günstiger hinsichtlich der Betriebs- und Instandhaltungskosten, sondern auch klimafreundlicher. Aufgrund der analytischen Herausforderungen, z. B. komplexer Zusammensetzung von Arbeitsplatzluftproben (Gesamtstaubmenge, Partikelgrößenverteilung, Analyten), kritischer Parameter bei der TXRF-Analyse von Suspensionen (Homogenität und Probenauftragung, spektrale Interferenzen, Kalibration) und fehlender normativer Vorgaben, gestalten sich Validierungen gegenüber Verfahren, die ein Aufschlussverfahren beinhalten, jedoch vergleichsweise schwierig. Ein Schwerpunkt des Projektes liegt darin, Leistungskriterien und deren Auswertung für die TXRF-Suspensionsmethode zu definieren.

Zur Bestimmung von Kupfer, Zink, Blei, Mangan und Chrom sowie Cobalt und Nickel und ihren Verbindungen wurden in der Vergangenheit neue Verfahren zur Bestimmung mit mikrowellenunterstütztem Druckaufschluss und ICP-MS validiert und etabliert (u. a. IFA-Arbeitsmappe 7806 und 7808). Ziel dieses Projektes ist es, Validierungsversuche zu definieren (da normative Vorgaben fehlen) und das bestehende Suspensions-TXRF-Analyseverfahren zur Bestimmung der oben genannten Metalle und ihren Verbindungen zu validieren. Die Leistungskenndaten und Grenzen des Verfahrens sollen ermittelt und dokumentiert werden. Die genannten Metalle und ihre Verbindungen werden im Ringversuch Metalle des IFA angeboten. Die ICP-MS soll zunächst als Referenzverfahren für Ringversuchsproben und Routineproben herangezogen werden. Die Bewertung der Ergebnisse soll gemäß der gültigen Normen, insbesondere DIN EN 482 und ISO 21832, erfolgen. Das Projekt soll einen entscheidenden Beitrag zur stärkeren Etablierung der Suspensions-TXRF als Analysenverfahren zur Bestimmung von Metallen und ihren Verbindungen am Arbeitsplatz liefern.

Aktivitäten/Methoden:

Im ersten Schritt dieses Projekts sollen die einzelnen Validierungsschritte für das Verfahren bzw. die Vergleichsversuche mit dem validierten Referenzverfahren (IFA-Arbeitsmappe 7806 und 7808) unter Berücksichtigung der Normen DIN EN ISO 21832, DIN 32645 und DIN EN 482 evaluiert und festgelegt werden. Im Anschluss sollen die Validierungsschritte (insbesondere Bestimmung der instrumentellen Nachweisgrenze, der Nachweis- und Bestimmungsgrenze des Verfahrens, der Wiederfindung sowie der analytischen Präzision) für das beschriebene Analyseverfahren durchgeführt und die Resultate bewertet werden. Der volle Versuchsumfang soll dabei sowohl an den beiden Bestands-TXRF-Geräten, als auch mit dem neu beschafften Gerät durchgeführt werden. Das neue TXRF-Gerät zeichnet sich u. a. durch Kombination der Anregungsquellen der beiden Bestandsgeräte und einer allgemein höheren Empfindlichkeit aus. Eine Übertragung der Ergebnisse der Bestandsgeräte ist daher nicht möglich. Zur Bewertung der analytischen Grenzen des Verfahrens ist zum einen die Vergleichsanalyse von Ringversuchsproben, zum anderen die Vergleichsanalyse von geeigneten realen Arbeitsplatzluftproben aus der Auftragsanalytik vorgesehen, um Effekte realer Partikelverteilungen berücksichtigen zu können. Als Referenzverfahren zu den TXRF-Analysen werden für beide Probenarten die etablierten Analysenverfahren mit Aufschluss und ICP-MS angewendet. Für die Vergleichsanalysen von realen Arbeitsplatzluftproben muss ein geeignetes Überführungsverfahren der suspendierten Probe entwickelt werden. Abschließend werden die Ergebnisse der Validierungsversuche ausgewertet und vor dem Hintergrund der jeweiligen Beurteilungsmaßstäbe sowie der Vorgaben der gültigen Normen bewertet. Eine Veröffentlichung der Methode ist in der IFA-Arbeitsmappe vorgesehen, als Methode der AG Analytik, als DFG-Methode der MAK-Collection und als SAA in Q.Wiki. Die definierten Leistungskriterien sollen in die internationale Norm eingebracht werden, gegebenenfalls als Anhang.

Stand: