Исследователи из США разработали метод быстрого и точного определения содержания мышьяка в питьевой воде, позволяющий определить даже его низкие концентрации.

В новом методе используется коллоидный раствор наночастиц золота, который меняет окраску в присутствии токсичного элемента. Исследователи надеются, что результаты их исследования позволят упростить составление карты с источниками питьевой воды, загрязненной мышьяком.

Практически во всех образцах питьевой воды содержатся следовые количества мышьяка, однако в некоторых частях света (например, Бангладеш, Индия и Юго-Восточная Азия) содержание мышьяка может превышать пределы, рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения [10 миллиардных долей (ppb)]. Мышьяк достаточно несложно удалить из питьевой воды, однако существующие полевые методы определения концентрации мышьяка требуют длительного времени, для определения этого токсиканта необходимо использование небезопасных реагентов, как, например, бромид ртути и боргидрид натрия.

Изменение окраски может наблюдаться
как тогда, когда совместно с мышьяком присутствуют
ионы металлов (сверху),так и в широком диапазоне
концентраций мышьяка (снизу)

Возглавлявший группу исследователей из Университета Джексона Пареш Чандра Рэй (Paresh Chandra Ray) отмечает, что разработанный им процесс не только гораздо проще в аппаратном оформлении, но и отличается большей чувствительностью и селективностью. С помощью нового метода можно обнаружить небольшие концентрации мышьяка – до 3 квинтильонных долей (3 parts per trillion), в присутствии ионов других металлов, которые при стандартном аналитическом определении приходится маскировать. Исследователи из группы Рэя модифицировали наночастицы золота, связав с их поверхностью объемные органические лиганды – глутатион, дитиотреитол или цистеин, которые образуют прочные комплексы с мышьяком.

Каждый ион мышьяка As³⁺ может связаться с тремя лигандами, что позволяет ему связать три наночастицы золота – большее количество ионов мышьяка приводит к образованию большего количества агрегированных наночастиц. Цвет коллоидного раствора наночастиц золота зависит от их агрегации, образование больших по размеру агрегатов приводит к переходу окраски от оранжевой до черной. Таким образом, для определения концентрации мышьяка в воде можно использовать обычный колориметр, входящий в комплексацию полевых аналитических экспресс-лабораторий.

Для увеличения чувствительности метода исследователи воспользовались методом динамического светорассеяния, позволяющим определить незначительные изменения в размере наночастиц, содержащихся в анализируемом растворе. Динамическое светорассеяние позволяет определять концентрации мышьяка, существенно меньшие рекомендованных ВОЗ в качестве безопасных.

Эндрю Мехарг (Andrew Meharg), специалист по аналитическому определению мышьяка в воде из Университета Абердина отмечает, что его коллеги из США разработали интересную аналитическую методику со значительным потенциалом.

Однако Мехарг отмечает, что до коммерциализации метода и включения его в арсенал химиков-аналитиков необходима существенная проверка. Результаты, полученные при использовании метода, как в лабораторных, так и в полевых условиях должны быть подтверждены с помощью перекрестной проверки методами масс-спектрометрии.

Также новый метод должен доказать свою стоимостную эффективность и продемонстрировать надежную воспроизводимость результатов для аналитов, содержащих значительное количество органических соединений. Рэй не сообщает детали о стоимостной эффективности и воспроизводимости метода в различных условиях проведения анализа, но выражает уверенность в том, что процесс сможет найти применение в повседневной аналитической практике.