Desarrollo de un método de separación de Cd en sedimento marino por cromatografía iónica

La medición de cadmio en muestras ambientales como los sedimentos, requiere de métodos analíticos de medición sensibles y exactos. Se ha encontrado que su presencia en contenidos bajos en sedimento, entra a la cadena alimenticia afectando primero a los organismos vivos y llegando finalmente al ser humano. El monitoreo ambiental en los sedimentos es importante por ser muestras, con matriz compleja y dinámicas caracterizadas por la flora y fauna locales, que influencian el ciclo del agua afectando los recursos principales de alimentación tanto del hombre como de la fauna. Las técnicas analíticas existentes para medir cadmio en sedimento incluyen técnicas espectrofotométricas simples, como la absorción atómica y complejas como la espectrometría de masas con dilución isotópica, que alcanza una excelente sensibilidad y exactitud para contenidos bajos; sin embargo para que sea efectiva en matrices complejas, es necesario emplear métodos que permitan separar previamente el cadmio de elementos interferentes. Existen diversos métodos de separación, como la cromatografía de intercambio iónico (CI) que se caracteriza por emplear un mínimo de reactivos, con la ventaja de no contaminar la muestra cuando contiene niveles bajos de cadmio. En este trabajo se desarrollaron dos metodologías de separación de CI, para contenidos diferentes de cadmio, que permite medirlo por el método de dilución isotópica con plasma inductivamente acoplado a espectrometría de masas con sector magnético (DI-ICP-SFMS). El mecanismo de separación, consiste en formar el complejo aniónico de cloruro de cadmio, que se intercambia con el cloruro del intercambiador para generar su separación. Para separar los cinco isótopos de cadmio, se optimizaron los parámetros de elución que permitieron su separación satisfactoria. Durante la preparación de la muestra se seleccionaron ácidos que no interfieren en la formación del complejo aniónico, se diluyó adecuadamente la muestra a obtener niveles adecuados del cadmio y de elementos interferentes, de acuerdo con la capacidad del intercambiador. El método desarrollado tiene un excelente desempeño cuando el cadmio es medido empleando DI-ICP-SFMS para cuatro relaciones isotópicas de cadmio, aún con la corrección por la presencia de estaño en estas relaciones isotópicas.

The cadmium measurement in environmental samples like sediments requires sensitive and accurate analytical methods; it has been found that cadmium at low content in sediments enters the food chain affecting first the living organisms and finally, it is accumulated in the human being. The environmental monitoring in sediments is important, because they are complex samples and dynamic matrices, characterized by the local flora and fauna, that influence the water cycle, thus affecting the main food resources for man and animals. The analytical techniques currently employed for cadmium measurement in sediment, include both: relatively simple ones, like atomic absorption and complex ones, like isotopic dilution mass spectrometry. The latter reaches high sensitivity and accuracy at low cadmium content levels; nevertheless, to achieve its full effectiveness in complex matrices, it is necessary to use methods that allow initial cadmium separation from interfering elements. Several separation methods exist, among them ion-exchange chromatography (IC), which is characterized for using a minimum of reagents, with the advantage of avoiding sample contamination for low levels of cadmium. In this work two methodologies of IC were developed for two cadmium contents, which allow measuring it by isotopic dilution with inductively coupled plasma sector field mass spectrometry (ID-ICP-SFMS). The mechanism of cadmium separation is based on the formation of the anionic complex of cadmium chloride, which is exchanged with the counter-ion chloride of the ion-exchanger to carry out its separation. The elusion parameters were optimized to allow satisfactory separation of five cadmium isotopes. During the sample preparation the selected acids were those that did not interfere in the formation of the anionic complex of cadmium; also the sample dilution was made to obtain suitable levels of cadmium and interfering elements, which have a close relation with the capacity of the exchanger. Consequently, the developed method has an excellent performance when the cadmium is measured by IDICP- SFMS, which reach an outstanding level of accuracy using four cadmium isotopic ratios, even with the correction of a tin interference in two cadmium isotopic ratios.