003 Siepak

Kierunki i tendencje rozwoju

współczesnej analityki próbek

środowiskowych

Jerzy Siepak

Zakład Analizy Wody i Gruntów

Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Pozna

1. Wstęp

Ekoanalityka jako interdyscyplinarna nauka wskazuje na ścisłe powią-

zanie  osiągnięć  nauk  podstawowych  z  praktycznymi  zastosowaniami.  Współ-
czesna analityka próbek środowiskowych dostarcza waŜnych wyników na bar-
dzo niskim poziomie stęŜeń przy jednocześnie niewielkiej masie próbki szcze-
gólnie w ostatnich dwudziestu latach (rys. 1). Specjalistyczna aparatura została
rozbudowana o wiele nowych instrumentalnych rozwiązań przy wsparciu coraz
lepszych  programów  komputerowych.  Badając  stan  środowiska  i  określając
poziom  analitów  dostarczamy  istotnie  waŜnych  o  praktycznym  znaczeniu  da-
nych,  niezbędnych  w  wielu  rozwijających  się  dziedzinach  oraz  w  globalnym
monitoringu  środowiska.  Perspektywy  rozwoju  inŜynierii  ochrony  środowiska
są  uzaleŜnione  od  dobrej  ekoanalityki  w  laboratoriach  wyposaŜonych  w  naj-
nowszą  aparaturę  analityczną.  Śledzenie  procesów  technologicznych  uzdatnia-
nia wody, oczyszczania ścieków, remediacji gruntów, rekultywacji jezior, recy-
klingu  i  utylizacji  odpadów  to  główne  problemy  wsparte  i  rozwijane  poprzez
nowoczesną analitykę a obecnie o techniki łączone [1]. Współczesne technolo-
gie wymagają często oznaczeń składników śladowych. Granicą, od której moŜ-
na mówić o analizie śladów jest stęŜenie 100 ppm (100

g/g). Zaproponowana

obecnie przez IUPAC granica, za kilka lat ponownie ulegnie przesunięciu. Na-

Jerzy Siepak

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

uka i technika wymusza na bieŜąco rozwój metod i technik analitycznych prze-
znaczonych  do  oznaczania  małych  i  bardzo  małych  zawartości  analitu.  Naj-
czystszy  materiał  technologiczny  otrzymany  przez  człowieka  określa  się  zapi-
sem  11N,  10

-9

% czyli ppt. Podobna czystość jest niezbędna w biotechnologii,

inŜynierii genetycznej i w ochronie środowiska.

Rys. 1. Trendy analizy śladowej: zaleŜność granicy wykrywalności od masy próbki

w latach 1920÷2002 [37]

Fig. 1. Trends in trace element analyses, changes in the dependence of the detection

limit on the mass of the sample over the years 1920÷2002 [37]

2. Specjacja

Zjawisko występowania róŜnych chemicznych i fizycznych form tego

samego pierwiastka zostało opisane terminem specjacja. Słowo to zostało zapo-
Ŝ

yczone z nauk biologicznych z łacińskiego słowa species – gatunek, ewolucja

gatunku.  Specjacja  określa  występowanie  pierwiastka  w  róŜnych,  wyraźnie
zdefiniowanych  formach  chemicznych  i  ma  wyraźny  sens  jakościowy.  Ewalu-
acja  terminu  specjacja  została  przedstawiona  w  artykule  przeglądowym
w Ekologii  i  InŜynierii  Ekologicznej  [2].  Specjacja  chemiczna  –  termin,  który
pojawił się w literaturze w 1993 roku i był wpierw określany jako „przemiesz-
czanie i przekształcanie się form pierwiastka w środowisku” [3]. W tym samym
roku  pojawił  się  termin  „szeroki  zakres  związków  lub  form  chemicznych  lub

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

pierwiastków, układów, w jakich mogą występować, lub róŜnych grup atomów
obecnych w róŜnym środowisku” [4]. Dojlido [5] określił termin specjacji „wy-
stępowaniem substancji w róŜnych postaciach jako uwodnione wolne jony, jako
kompleksy  i  pary  jonowe,  jako  związki  organiczne  i  inne”,  a  w  1997  [6]  jako
„występowanie substancji w róŜnych postaciach (formach)”. RównieŜ Hulanic-
ki  w  1998  [7]  specjację  określił  „występowaniem  zróŜnicowanych  chemicz-
nych,  a  takŜe  fizycznych  form  danego  pierwiastka”,  lub  „wszystkie  fizyczne
i chemiczne formy występowania pierwiastka w danej matrycy środowiskowej”
[8].  Termin  ten  był  równieŜ  określany  następująco  „wyszczególnienie  rodzaju
wiązań w danym związku chemicznym oraz określenie stopnia utlenienia jonów
metali”  [9].  Namieśnik,  Łukasiak  i  Jamrógiewicz  [10]  wprowadzili  pojęcie
„proces  identyfikacji  róŜnych  form  chemicznych  i  fizycznych  w  jakich  dany
pierwiastek występuje w badanej próbce”. Międzynarodowa Unia Chemii Czy-
stej i Stosowanej IUPAC [24] definiuje specjację jako proces mający dostarczyć
dowodów  na  fakt  istnienia  postaci  atomowych  i  molekularnych  analitów.
W odniesieniu  do  środowiska  Caroli  zdefiniował  specjację  jako  identyfikację
i weryfikację  róŜnorodnych  form  analitu  pod  względem  ryzyka  dotyczącego
zdrowia ludzi i kondycji środowiska [24].

3. Analiza specjacyjna

Wiedza o całkowitym stęŜeniu analitu w badanej próbce stała się obec-

nie  nie  wystarczająca.  Powstały  realne  analityczno  –  instrumentalne  przy
wsparciu  komputerowym  moŜliwości  oznaczania  form  (fizycznych  i  chemicz-
nych) tego samego pierwiastka (lub związku chemicznego) w tej samej próbce
w  warunkach  ustalonej  –  naturalnej  równowagi.  Analiza  specjacyjna  ma  sens
ilościowy.  KaŜda  z  form  oznaczanego  analitu  ma  inne  właściwości  bio  (geo)
chemiczne  a  tym  samym  toksykologiczne.  Badania  biochemiczne,  toksykolo-
giczne, farmaceutyczne, kliniczne, hydrobiologiczne, hydrogeologiczne, hydro-
chemiczne  i  w  inŜynierii  ochrony  środowiska  rozwinęły  intensywnie  analizę
specjacyjną tak próbek środowiskowych jak i technologicznych i biologicznych.
Szereg procesów badawczych jak: kumulacja, migracja, biodostępność, bioma-
gnifikacja,  toksyczność,  rozpuszczalność  i  sorpcja  moŜe  być  opisana  analizą
korelacyjną wykorzystując oznaczone formy analitów.

Analiza specjacyjna to analiza konkretnych form chemicznych, a roz-

winięte w literaturze pojęcie „to proces identyfikacji i oznaczania róŜnych form
chemicznych i fizycznych w jakich dany pierwiastek występuje w badanej
próbce” [11÷15].

Namieśnik określa kilka typów analizy specjacyjnej – fizycznej i che-

micznej. Specjacja fizyczna uwzględnia występowanie wolnego analitu i analit
w postaci związanej. Frakcją związaną z zawiesiną od frakcji rozpuszczonej

Jerzy Siepak

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

oddzielano na sączku 0,45

m. W ten sposób moŜna wykazać, Ŝe na zawiesinie

sorbuje się około 80% oznaczanego analitu, a tylko 20% rozpuszcza się i prze-
chodzi  do  wody  jako  rozpuszczalnika  naturalnego,  względem  którego  moŜna
określić  wymywanie  zanieczyszczeń  z  próbek  środowiskowych.  W  ten  sposób
określono  poziom  zagroŜenia  związkami  organicznymi:  wielopierścieniowymi
węglowodorami  aromatycznymi  (WWA),  polichlorowanymi  bifenylami  (PCB)
i dioksynami (PCDD i PCDF).

Specjacja fizyczna analizy wody rzecznej wskazuje, Ŝe wodę jako me-

dium naleŜy rozpatrywać jako rozpuszczalnik i zawiesinę rzeczną. Jest to układ
dwufazowy na co nie zwraca uwagi Rozporządzenie Ministra Ochrony Środo-
wiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa w sprawie klasyfikacji wód oraz wa-
runków jakim powinny odpowiadać ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi
z dnia 5 listopada 1991 roku Dz. U. Nr 116 z 16 grudnia 1991 roku.

W myśl polskich przepisów naleŜy pobrać wodę z rzeki i wykonać ana-

lizę  wody.  W  przypadku  zawiesiny  w  wodzie  odsączyć  na  sączku  bibułowym
i odrzucić.  W  myśl  przepisów  niemieckich  naleŜy  wodę  z  rzeki  przesączyć
przez  sączek  0,45

m i wykonać analizę np. metali w wodzie i osobno

w zawiesinie.  Przepisy  niemieckie  LAWA  1998  [16]  określają  dopuszczalne
stęŜenia  metali  w  wodzie  (faza  podstawowa)  i  osobno  w  zawiesinie.  Dlatego
polskie  przepisy  określające  I,  II  i  III  klasę  czystości  dla  próbki  wody  z  rzeki
Odry przyznają II-gą klasę czystości. Zgodnie z przepisami niemieckimi ta sa-
ma próbka wody z rzeki Odry jest poza klasowa (IV klasa). Rozwinięcie analizy
specjacyjnej  tylko  na  typ  fizyczny  powoduje,  Ŝe  w  polskich  przepisach  praw-
nych konieczna jest nowelizacja na wzór Unii Europejskiej. Wodę rzeczną na-
leŜy traktować jako układ trójfazowy: woda – zawiesina – osad denny z odręb-
nymi  przepisami  kwalifikacyjnymi  stanu  czystości  tych  trzech  odrębnych  faz
(rys. 2). Natomiast specjacja chemiczna [11] wyróŜnia cztery typy analizy: spe-
cjacja  przesiewowa,  specjacja  grupowa,  specjacja  dystrybucyjna  i  specjacja
indywidualna. Typ specjacji przesiewowej określa tylko jeden analit najbardziej
niebezpieczny w badanej matrycy. Takim przykładem jest oznaczanie tributylo-
cyny  w  wodzie  morskiej  lub  w  tkankach  lub  oznaczanie  metylortęci  w  tkan-
kach. W typie specjacji grupowej dąŜy się do określenia poziomu stęŜenia danej
grupy  związków  lub  badanego  pierwiastka  na  róŜnych  stopniach  utleniania:
oznaczanie  Cr(III)  obok  Cr(VI)  [17],  Fe(II)  obok  Fe(III)  [18],  Mn(II),  (IV)
i (VII) lub BZT obok ChZT lub ogólnego węgla organicznego (OWO) w dwóch
najczęściej  występujących  formach:  ROW-rozpuszczonej  lub  ZOW-zawiesiny
[19] lub rtęci elementarnej, nieorganicznej i organicznej [20] – tabela 1.

Tabela 1. StęŜenia form rtęci w opadzie mokrym (ng/l) w róŜnych rejonach świata [20]
Table 1. Concentrations of mercury species in precipitations (ng/l) in diggerent regions of the world [20]

Hg (całkowita)

(total)

Hg (II) – reaktywna

(reactive)

MeHg (I)

ng/l

Europa:

Halle/Lepizg/Bitterfold (Niemcy)

460

Mace Head (Irlandia)

5,1÷37,8

3,7÷17,3

15÷79

Wyspa Sylt – M. Północne (Niemcy)

6,1÷18,3

0,6÷1,3

< 0,1÷0,1

Półwysep Zingst – Bałtyk (Niemcy)

20÷111

8,2÷31,2

13,4÷45,6

Ameryka:

Zatoka Chesapeak (USA)

17,6 (2,0÷80)

14 ± 12

0,040 ± 0,042

0,37 ± 0,39

Floryda, Floryda (USA)

9÷26

<0,005÷0,020

Północna część Wisconsin (USA)

10,5 ± 4,8

0,16÷0,07

Wschodnia część Maine (USA)

8,9 ± 3,8

0,17 ± 0,08

Experimental Lakes Area - pół-zach.
Ontario (Kanada)

0,95÷9,3

0,010÷0,18

Azja:

Hoyama (Japonia)

5÷187

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Typ specjacji dystrybucyjnej wiąŜe się z próbkami biologicznymi

w płynach fizjologicznych i w surowicy krwi. Ostatni typ specjacji to specjacja
indywidualna. Jest to najtrudniejsza analiza specjacyjna, bowiem polega na
identyfikacji i oznaczeniu w próbce wszystkich indywiduów chemicznych, któ-
re zawierają w swoim składzie dany pierwiastek [1]. W tym przypadku obecnie
obserwowany jest szeroki zakres zastosowań nie tylko w określaniu stanu śro-
dowiska, lecz równieŜ w szerokich badaniach jakości Ŝywności, ekotoksykolo-
gii i inŜynierii ochrony środowiska. Obszary badań w analizie specjacyjnej naj-
lepiej ilustruje rysunek 3.

Rys. 3. Obszary badań w analizie specjacyjnej [34]
Fig. 3. The areas of study in the speciation analysis [34]

Wraz z rozwojem tych dziedzin naukowych mamy coraz więcej infor-

macji odnośnie występowania i roli arsenu, antymonu i selenu w ekosystemach.
Zainteresowanie  oznaczeniami  tych  pierwiastków  wynika  z  kilku  przyczyn.
Pierwiastki  te  rzadko  osiągają  w (nawet  zanieczyszczonym)  środowisku  stęŜe-
nia toksyczne, jednakŜe  niewielka rozpiętość  dawki przyjmowanej  przez  orga-
nizmy  (często  koniecznej  dla  ich  prawidłowego  funkcjonowania)  i  dawki  tok-

Jerzy Siepak

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

sycznej  przy  powszechności  ich  występowania  wymaga  kontroli.  Zawartość
związków  arsenu,  antymonu  i selenu  w  środowisku  moŜe  stanowić  element
monitoringu  rozprzestrzeniania  się  zanieczyszczeń,  informować  o  nasileniu
procesów  antropopresyjnych.  Wreszcie  istotnym  staje  się  określanie  poziomu
naturalnego  –  tła  hydrogeochemicznego,  bądź  przy  niemoŜności  wykluczenia
zmian  antropopresyjnych,  poziomu  odniesienia  dla  czasu  wykonania  analizy.
Istotności nabiera tu rozróŜnienie form występowania pierwiastków w środowi-
sku  –  analiza  specjacyjna  gdyŜ  przykładowo  związki  nieorganiczne  selenu  są
kilkaset  razy  bardziej  toksyczne  od  form  metylowanych,  podobnie  dla  arsenu,
związki  zawierające  antymon  (III)  są  bardziej  toksyczne  od  zawierających  an-
tymon  (V).  Oznaczenia  takie  rozszerzając  wiedzę  o  środowisku  naturalnym
stanowią  często  punkt  odniesienia  przy  określaniu  tendencji  zachodzących
w ekosystemach  i  ich  dynamiki,  co  za  tym  idzie  stanowiąc  podstawę  do  dal-
szych  działań  w  zakresie  czy  ochrony  środowiska  czy  inŜynierii  ekologicznej
[21,22].

Ogólny schemat analizy specjacyjnej As, Sb i Se w wodach przedsta-

wiono  na rysunku  4.  Oznaczanie arsenu,  antymonu  i selenu  wprost  daje infor-
macje o poziomie tych pierwiastków na najniŜszym stopniu utlenienia w formie
biodostępnej. Wstępna redukcja pozwala określić całkowite stęŜenie tych metali
w  formie  nieorganicznej  związanej  a  mineralizacja  umoŜliwia  oznaczenie  cał-
kowite tych metali (forma związana z matrycą). Odejmując od siebie oznaczone
wartości uzyskujemy stęŜenie form specjacyjnych badanych metali [21]. Szcze-
gółowy opis procedury oznaczania form specjacyjnych antymonu przedstawio-
no  na  rysunku  5.  Zoptymalizowana  metodyka  [22]  pozwala  z  powodzeniem
wykorzystać powstawanie antymonowodoru analizowanego techniką AAS (de-
tekcja).  Technika  generowania  wodorków,  dostępna  dla  niektórych  pierwiast-
ków  w  tym  arsenu,  antymonu  i  selenu,  pozwalając  na  wyizolowanie  oznacza-
nych  pierwiastków  od  matrycy  środowiskowej,  często  silnie  interferującej
i zniekształcającej  wyniki  oznaczeń,  oferuje  niskie  granice  wykrywalności,  na
poziomie  dziesiątych  części  ppb,  co  pozwala  na  bezpośrednie  oznaczenia  pró-
bek środowiskowych. RóŜnice kinetyki reakcji tworzenia wodorków przez for-
my pierwiastków na odmiennych stopniach utlenienia stały się  podstawą anali-
zy  specjacyjnej  czyli  rozróŜnienia  występowania  pierwiastków  w  róŜnych  for-
mach  w  środowisku.  Cykl  operacji  analizy  specjacyjnej  metodą  absorpcyjnej
spektrometrii  atomowej  z generowaniem  wodorków  moŜna  więc  opisać  nastę-
pująco (pomijając ewentualne rozróŜnienie frakcji zawieszonej i rozpuszczonej
w procesie frakcjonowania):
1.

oznaczenia próbek wprost, bez wstępnego ich przygotowania – oznaczanie
zawartości As (III), Sb (III) i Se (IV) (rys. 4);

oznaczenia próbek po redukcji róŜnymi odczynnikami – oznaczanie całko-
witej zawartości antymonu i selenu w związkach nieorganicznych, ozna-

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

czanie sumy całkowitej zawartości arsenu w związkach nieorganicznych
(oraz w MMAA i DMAA w zaleŜności od warunków oznaczenia);

oznaczenia próbek po mineralizacji połączeń organicznych i następnej re-
dukcji – oznaczanie całkowitej zawartości arsenu, antymonu i selenu
w próbkach;

obliczeniowe określenie zawartości As (V), Sb (V) i Se (VI) oraz zawarto-
ś

ci tych pierwiastków w związkach organicznych (związanych z materią

organiczną).

Rys. 4. Ogólny schemat analizy specjacyjnej As, Sb i Se w wodach [22]
Fig. 4. A general scheme of the speciation analysis of As, Sb and Se in water samples [22]

Ekstrakcja sekwencyjna w odniesieniu do metali w roślinach wodnych

o  charakterze  biowskaźników  otwiera  nowe  perspektywy  badawcze  [28].  Uru-
chamianie form mobilnych glinu z poziomów genetycznych gleb pod wpływem
„kwaśnych deszczy”  zostało zaprezentowane zarówno w wyniku frakcjonowa-
nia jak i analizy specjacyjnej [29,30]. Analiza frakcjonowania ma duŜe perspek-
tywy  badawcze  dla  zawiesiny  (slury  sampling)  szczególnie  gdy  zoptymalizuje
się  układ  analityczny  dozowania  do  kuwety  grafitowej  (GF  AAS)  próbek  śro-
dowiskowych [31÷33].

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

4. Frakcjonowanie

Rozwój pojęć analizy specjacyjnej spowodował w róŜnych elementach

rodowiska i ich próbkach wprowadzenie określeń typów specjacji a następnie

form i faz w stosunku do analizowanych analitów. RównieŜ oficjalne dokumen-
ty Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) ewaluują od 1992 [23] do reko-
mendacji  z  2000  roku  [24].  Pojęcie  frakcjonowanie  zostało  wyodrębnione
z analizy specjacyjnej i dotyczy próbek lub matryc stałych lub fazowych. Po raz
pierwszy  zawiesina,  pył  zawiesinowy,  osady  ściekowe,  komunalne,  denne,
kompostowe,  przemysłowe  moŜna  szczegółowo  rozfrakcjonować  wcześniej
granulometrycznie  a  następnie  chemicznie.  Frakcjonowanie  w  tym  przypadku
jest  to  proces  klasyfikacji  analitu  lub  grupy  analitów  z  danej  próbki  według
właściwości  fizykalnych  np.:  ze  względu  na  róŜny  rozmiar  cząstek  czy  róŜną
rozpuszczalność lub  właściwości chemicznych  np.:  reaktywność.  Stwierdzono,
Ŝ

e zwiększoną kumulację zanieczyszczeń obserwuje się juŜ dla frakcji uziarnie-

nia poniŜej 0,2

m. Im niŜsze uziarnienie tym większa kumulacja związków

nieorganicznych i organicznych.

Frakcjonowanie to metoda rozróŜniania form występowania metali

a procedura ekstrakcji sekwencyjnej pozwala rozdzielić metale śladowe na for-
my chemiczne, które mogą być uwalniane do roztworu w róŜnych warunkach
ś

rodowiskowych. Na rysunku 6 przedstawiono schemat frakcjonowania metali

z osadów dennych według Tessiera [25,26] z podziałem na pięć podstawowych
frakcji  w  warunkach  zoptymalizowanych.  Opracowana  procedura  jest  najbar-
dziej  zbliŜona  do  warunków  naturalnych  (środowiskowych).  Opisano  kolejno
poszczególne  frakcje  i  tak  frakcja  I  związana  jest  z  metalami  wymienialnymi.
Frakcja  ta  związana  jest  z  procesem  adsorpcji  metali  na  powierzchni  ciał  sta-
łych. Jest to frakcja najłatwiej dostępna, a przejście metalu z fazy stałej do wo-
dy  moŜe  nastąpić  np.  przy  zmianie  składu jonowego  wody,  w  wyniku  przesu-
nięcia  równowagi  w  układzie  sorpcja-desorpcja.  Frakcja  II  to  metale  związane
z węglanami.  Metale  te  mogą  być  uwalniane  w  wyniku  obniŜenia  pH.  Frakcja
III czyli metale związane z uwodnionymi tlenkami Ŝelaza i manganu jest wraŜ-
liwa na zmiany potencjału oksydacyjno-redukujacego. Jest ona termodynamicz-
nie nietrwała w warunkach beztlenowych. Frakcja IV to metale związane z ma-
terią organiczną. Metale z tej frakcji są chwilowo niedostępne, jednak z czasem
zachodzące procesy rozkładu tlenowego bądź beztlenowego organicznej matry-
cy spowodują przejście ich do toni wodnej, bądź do jednej z pozostałych frakcji.
Natomiast frakcja V czyli metale związane z frakcja pozostałą zawiera głównie
minerały pierwotne i wtórne, z wbudowanymi w swojej sieci krystalicznej ato-
mami  metali. W  warunkach  naturalnych  metale te  praktycznie  nie  są  dostępne
dla organizmów Ŝywych i uwaŜać je moŜna za trwale unieruchomione.

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Biodostępność metalu zawartego w osadzie dennym zaleŜeć będzie od

formy, w jakiej jest on związany. Wiadomo, Ŝe metale związane na drodze ad-
sorpcji fizycznej i chemisorpcji są w stanie równowagi z wodą międzycząstecz-
kową osadu i mogą bardzo łatwo przenikać do toni wodnej. Będzie to zachodzić
szczególnie  intensywnie  przy  zmianie  np.  zasolenia,  głównie  przy  wzroście
zawartości jonów chlorkowych, kompleksujacych niektóre z nich. Metale zwią-
zane na drodze współstrącania z uwodnionymi tlenkami Ŝelaza i manganu oraz
z  węglanami  trudniej  przedostają  się  do  toni  wodnej.  MoŜe  to  nastąpić  przy
sprzyjających  okolicznościach,  i  tak  przy  tlenkach  metali  –  w  przypadku  po-
wstawania  warunków  silnie  redukujących,  a  w  przypadku  węglanów  –  przy
znacznym  zakwaszeniu  środowiska.  Długotrwałe  deponowanie  tlenków  Ŝelaza
i manganu oraz węglanów w osadzie moŜe doprowadzić do przekształcenia się
tych substancji w trwałe struktury krystaliczne, co spowodować moŜe całkowite
wyłączenie współstrąconych metali cięŜkich z obiegu. Jeszcze inaczej sytuacja
przedstawia  się  w  przypadku  metali  związanych  z  substancją  organiczną.  Jej
rozkład moŜe powodować przejście metali do toni wodnej lub transformację ich
w  inne,  nierozpuszczalne  formy.  Znaczna  ilość  metali  moŜe  być  uwięziona
w sieci krystalicznej krzemianów lub tworzyć związki o znikomej rozpuszczal-
ności. Metale te praktycznie nie mogą przedostać się w warunkach naturalnych
do  organizmów  Ŝywych  i  nie  stanowią  zagroŜenia  dla  środowiska.  Frakcjono-
wanie  często  łączy  się  z  analizą  specjacyjną  i  takim  przykładem  jest  analiza
osadu z jeziora eutroficznego na zawartość wybranych form siarki [27]. Zebra-
ne  w  ten  sposób  dane  wspomagają  plany  ochronne  zbiorników  wodnych  na
etapie znacznej degradacji.

Interesujące są badania nad optymalizacją procedur prowadzone przez

European Community Bureau of Reference (BCR) [4] a rozszerzające i rozwija-
jące problem ekstrakcji sekwencyjnej. Zapowiada się interesująco podejście
frakcjonowania tego samego jonu na wymieniaczach jonowych zarówno na
kationitach jak i na anionitach o róŜnej mocy wymiany jonowej [36].

5. Przygotowanie próbek do analizy specjacyjnej i frakcjonowania

Analiza specjacyjna i frakcjonowanie wymagają zastosowania technik

i procedur przygotowania, które nie naruszają pierwotnej równowagi w roztwo-
rze lub w matrycy stałej. Zabiegi izolowania form do identyfikacji nie powinny
naruszać struktury poszczególnych form chemicznych. Próbki ciekłe, często
równieŜ płyny fizjologiczne, nadają się bezpośrednio do analizy po wcześniej-
szym ich przesączeniu lub odwirowaniu i rozcieńczeniu. Najczęstszą procedurą
jest sączenie przez sączek 0,45

m. Otrzymany przesącz i nierozpuszczalna

zawiesina stanowią istotne media do analizy specjacyjnej (przesącz) i analizy
frakcjonowanej (zawiesina). Często nie inwazyjną a waŜną staje się metoda

Jerzy Siepak

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

wypłukiwania wodą (20

C) lub (70

C). Ekstrakcje wodą mogą być wspomaga-

ne promieniowaniem UV lub ultradźwiękami. ZatęŜanie ekstraktów przez liofi-
lizację moŜe naruszać struktury związków, w których wiązania wodorowe są
odpowiedzialne za ich trwałość. Próbka biologiczna po liofilizacji wymaga
specyficznej obróbki laboratoryjnej (ekstrakcja, wirowanie, oczyszczanie) przed
końcowym etapem analizy (rys. 7).

Rys. 7. Schemat procedury przygotowania próbki biologicznej ze związkami arsenu do

analizy specjacyjnej [1]

Fig. 7. A scheme of preparation of a biological sample containing arsenic compounds

for speciation analysis [1]

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

W przypadku próbek biologicznych uŜywa się często enzymów [1], któ-

re prowadzą do uzyskania znacznej ilości aminokwasów z wydajnością nawet
90%. Ostatnia faza wymywania z matrycy składników powoduje całkowite
rozpuszczenie próbki i degradację naruszającą pierwotny skład i strukturę form
chemicznych. Przykładem jest ekstrakcja związków selenu podczas sekwencyj-
nej ekstrakcji próbki droŜdŜy (rys. 8).

Rys. 8. Wydajność ekstrakcji związków selenu podczas sekwencyjnej ekstrakcji próbki

droŜdŜy [1]

Fig. 8. The extraction yields of selenium compounds during sequential extraction of

a yeast sample [1]

Aby powstrzymać destrukcyjne działanie mikroorganizmów: bakterii

i grzybów, próbki po pobraniu przechowuje się w niskich temperaturach od -20

do -80

C [1]. Próbki wilgotne sprzyjają rozkładowi wielopierścieniowych wę-

glowodorów  aromatycznych  (WWA)  a  usuniecie  wody  w  procesie  liofilizacji
zapobiega  istotnym  zmianom  biologicznym  podczas  ich  przechowywania.
Próbki środowiskowe często po pobraniu poddaje się utrwaleniu. Polskie Nor-
my:  PN-74  C-04620,  PN-87  C-04632/01,  PN-87  C-04632/02,  PN-88
C-04632/03, PN-88 C-04632/04 opisują dokładnie dla kaŜdego parametru takŜe
laboratoryjne procedury. Ten szczegółowy opis dotyczy jednak głównie stęŜeń
sumarycznych  a  nie  specjacji.  Znając  rozpuszczalność  róŜnych  form  chemicz-
nych np. związków arsenu lub selenu moŜna zastosować selektywne ługownie

Jerzy Siepak

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

mieszaniną wody i metanolu. Nadmiar rozpuszczalnika z połączonego ługowa-
nia usuwa się pod zmniejszonym ciśnieniem. Metodyki przygotowania próbki
do analizy specjacyjnej lub frakcjonowania są często indywidualnie stosowane
do wyodrębnienia grupowego lub indywidualnego przed etapem rozdzielania
i oczyszczania próbki przed końcowym etapem analizy.

Analiza specjacyjna i frakcjonowanie rozwija się głównie w geologii

i metalurgii,  gdzie  stało  się  waŜne  określenie  czystości  złóŜ  naturalnych  i  co  za
tym  idzie  opłacalności  eksploatacyjnej.  Badania  składu  próbek  środowiskowych
ich mikro i makroskładników dostarczają istotnych informacji dla współczesnych
technologii  w  tym  głównie  technologii  Ŝywności.  Związki  antropogeniczne  wy-
twarzane  przez  człowieka  i  emitowane  do  środowiska  naturalnego  znajdują  się
w obszarze zainteresowania przemysłowej kontroli analitycznej, mającej na celu
określenie  wydajności  stosowanych  katalizatorów  oraz  stwierdzenie  czystości
substratów  i  powstałych  produktów,  a  takŜe  analizy  środowiskowej  określającej
stopień zanieczyszczenia środowiska produktami cywilizacji.

Związki naturalne powstające w wyniku przemian biochemicznych

w organizmach  Ŝywych  stanowią  obiekt  badań  biochemików,  toksykologów
i klinicystów. Badania prowadzone są na poziomie śladów i ściśle związane są
z rozwojem  inŜynierii  biomolekularnej  i  analitycznych  technik  instrumental-
nych.  Osiągany  wzrost  czułości  i selektywności  przyrządów  pozwala  na  ozna-
czenie pierwiastków śladowych i identyfikacji ich form występowania.

Dezaktywacja pierwiastków szkodliwych jest jednym z waŜniejszych

problemów chemii bionieorganicznej a obecnie rozwijana w remediacji gleb,
gdzie kompleksowanie bioligandów prowadzi do dezaktywacji i akumulacji
metali i metaloidów.

6. Techniki łączone w badaniach zanieczyszczeń próbek

środowiskowych

Rozwój technik łączonych w ostatnich latach jest moŜliwy dzięki roz-

wojowi specjalistycznej aparatury, elektroniki i obróbki komputerowej danych.
Postęp w metodach rozdzielania, oznaczania i identyfikacji składa się na rozwój
metod łączonych. Rysunek 9 przedstawia rozwój technik łączonych na podsta-
wie ilości publikacji w porównaniu z metodami elektrochemicznymi i operacyj-
nymi.  Natomiast  rozwój  metod  analitycznych  przedstawiono  na  rysunku  10,
gdzie  dominują  metody  chromatograficzne  a  obecnie  elektroforeza  kapilarna
[10]. W technikach łączonych sygnał analityczny (elektroniczny) lub analit jest
przekazywany z jednego przyrządu do drugiego. Praca odbywa się w systemie
on line od seperacyjnych przyrządów do detektora. Najbardziej popularną tech-
niką  łączoną  jest  system  GC-MS  połączenie  wysokosprawnej  chromatografii
cieczowej ze spektrometrią mas jako detektorem.

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Rys. 9. Rozwój metod specjacyjnego oznaczania metali [35]
Fig. 9. Development of the methods of speciation analysis of metals [35]

Tabela 2 przedstawia obecnie stosowane techniki łączone w analizie

próbek  środowiskowych.  W  układzie  łączonym  ICP  MS  stosuje  się  zwykle
chromatografię  jonowymienną  (IEC)  lub  chromatografię  wykluczania  (SEC).
Cechą  wspólną  obu  technik,  decydującą  o  ich  stosowalności  jest  skład  fazy
ruchomej:  brak  rozpuszczalnika  organicznego  i  niewielkie  stęŜenie  soli  nie-
organicznych. Znacznie trudniejsze jest połączenie chromatografii w odwróco-
nym układzie faz (RPLC) z ICP MS ze względu na obecność duŜych ilości lot-
nego rozpuszczalnika organicznego w fazie ruchomej. W tych warunkach nisz-
czenie substancji organicznych w plaźmie nie zachodzi całkowicie, duŜe ilości
węgla  osadzają  się  na  próbniku,  co  wymaga  zwiększenia  mocy  pracy  plazmy
i doprowadzenia dodatkowego strumienia tlenu [34]. Połączenia CE (elektrofo-
rezy  kapilarnej)  z  ICP  MS  wymaga  spełnienia czterech  podstawowych  warun-
ków:  1  –  zapewnić  połączenie  elektryczne  pomiędzy  przyrządami  i  stałe  natę-
Ŝ

enie prądu (dla zapewnienia odtwarzalnych warunków rozdzielania w elektro-

forezie kapilarnej), 2 – dostosować natęŜenie strumienia cieczy w kapilarze
(0,1÷0,9

L/min w zaleŜności od średnicy wewnętrznej kapilary) do warunków

pracy komercyjnie dostępnych nebulizatorów (100÷1000

L/min) – taka duŜa róŜ-

nica  wymaga  doprowadzenie  strumienia  cieczy  uzupełniającej,  3  –  zapewnić  tło-
kowy (elektroosmotyczny)  przepływ  w  kapilarze, eliminując wpływ podciśnienia,
tworzonego przez gaz nebulizujący w nabulizatorze, 4 – zapewnić minimalną obję-
tość martwą układu (komory mgielnej i części łączącej kapilarę z nebulizatorem).

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Tabela 2. Najczęściej stosowane techniki łączone [34]
Table 2. The most often used combined methods [34]

GC – MS

chromatografia gazowa z detekcją spektrometrii masowej

ICP MS

spektrometria masowa z jonizacją w plazmie sprzęŜonej induk-
cyjnie

HPLC ICP MS

wysokosprawna chromatografia cieczowa ze spektrometrią
masową i jonizacją w plazmie sprzęŜonej indukcyjnie

IEC ICP MS

chromatografia jonowymienna ze spektrometrią masową i joni-
zacją w plazmie sprzęŜonej indukcyjnie

SEC ICP MS

chromatografia wykluczenia ze spektrometrią masową i joniza-
cją w plazmie sprzęŜonej indukcyjnie

CE ICP MS

elektroforeza kapilarna ze spektrometrią masową i jonizacją
w plazmie sprzęŜonej indukcyjnie

ES MS

spektrometria mas z jonizacją elektrorozpraszającą – elektro-
sprej (ES)

ES MS (MS)

spektrometria mas (tandem MS) z jonizacją elektrorozpraszającą
– elektrosprej (ES)

HPLC ES MS

wysokosprawna chromatografia cieczowa z spektrometrią ma-
sową i jonizacją elektrorozpraszającą - elektrosprej

HPLC ES MS (MS)

wysokosprawna chromatografia cieczowa ze spektrometrią mas
(tandem MS) i elektrorozpraszaniem (elektrosprej – ES)

CE ES MS

elektroforeza kapilarna ze spektrometrią mas i elektrorozprasza-
niem – elektrosprej (ES)

RPLC ICP MS

wysokosprawna chromatografia cieczowa z odwróconymi faza-
mi i spektrometria mas z jonizacją w plazmie sprzęŜonej induk-
cyjnie

HR ICP MS

wysoko rozdzielcza spektrometria masowa z jonizacją w pla-
zmie sprzęŜonej indukcyjnie

ICP AES

absorpcyjna spektrometria emisyjna z jonizacją w plazmie
sprzęŜonej indukcyjnie

HPLC HG AAS

wysokosprawna chromatografia cieczowa z generowaniem wo-
dorków i detekcją atomowej spektrometrii absorpcyjnej

MALDI-TOF MS

spektrometria mas z analizatorem przelotu (TOF) i desorpcją
laserową (MALDI)

HPLC FAAS

wysokosprawna chromatografia cieczowa z detektorem absorp-
cyjnej spektrometrii atomowej w płomieniu

FIA FAAS

wstrzykowa analiza przepływowa z absorpcyjną spektrometrią
atomową w płomieniu

HG AAS

atomowa spektrometria absorpcyjna z generowaniem wodorków

Jerzy Siepak

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Przedstawiony  interfejs  CE-ICP  MS  zastosowano  do  oznaczania  jonów  nieorga-
nicznych oraz związków metaloorganicznych, osiągając granice wykrywalności
na  poziomie  pg/ml.  Do  oznaczania  i  identyfikacji  związków  organicznych  po-
chodzenia  biologicznego  najczęściej  stosuje  się  spektrometrie  mas  z  desorpcją
laserową  (MALDI)  lub  elektrorozpraszaniem  (elektrosprej-ES).  W  metodzie
wykorzystującej  desorpcję  laserową  badany  materiał  w  mieszaninie  z  matrycą
poddaje  się  desorpcji,  jonizacji  i  desolwatacji  na  skutek  działania  wiązki  lase-
rowej.  proces  zachodzi  szybko,  zatem  MALDI  jest  łączona  z  quasi-
jednoczesnym  analizatorem  przelotu  (TOF  MS)[34].  Metoda  ta  pozwala  na
jonizację  duŜych  cząsteczek  np.:  białek  od  100  do  300  kDa.  Ze  względu  na
sekwencyjny  charakter  działania,  MALDI  w  odróŜnieniu  od  ES  jest  bardzo
rzadko  stosowana  jako  detektor  w  wysokosprawnych  metodach  rozdzielania.
Interesujący  jest  interfejs  spektrometrii  mas  z  jonizacją  elektrorozpraszającą
(ESMS). Jonizacja elektrosprej polega na wprowadzeniu pod ciśnieniem atmos-
ferycznym strumienia cieczy o niewielkim przepływie (1÷10

L/min.) w silne

pole elektryczne. Komora jonizacyjne ES moŜe być łączona z kaŜdym dostęp-
nym  analizatorem  mas:  kwadrupolowym  (Q),  pułapką  jonową  (IT),  czasu
przelotu  (TOF),  sektorowym  (SF)  i  cyklotronowym  z  transformacją  Fouriera
(FT-ICR).  Stosowane  są  takŜe  połączenia  dwóch  kwadrupoli  (Q-Q)  lub  hy-
brydowe np.: kwadrupolu połączonego z analizatorem czasu przelotu (Q-TOF).
Tak  wytwarzane  jony  fragmentacyjne  są  rozdzielane  w  drugim  analizatorze
mas. Sygnały jonów pochodnych (fragmentacyjnych) pozwalają na odtworzenie
struktury  jonu  macierzystego  i  identyfikację  badanego  związku.  Spektrometria
mas  z  jonizacją  elektrorozpraszającą  jest  stosowana  do  oznaczania  związków
równieŜ  w  materiałach  pochodzenia  biologicznego:  kwasów  nukleinowych,
aminokwasów, peptydów, białek i ich kompleksów z metalami i metaloidami.

Połączenie chromatografii cieczowej ze spektrometrem mas i jonizacją

elektrorozpraszającą  (HPLC-ESMS)  zaczęto  stosować  juŜ  20  lat  temu.  Układ
ten  z  powodzeniem  stosuje  się  do  oznaczania  i  identyfikacji  związków  orga-
nicznych: pestycydów, pochodnych fenoli, peptydów i białek. Połączenie elek-
troforezy kapilarnej jako metody rozdzielania charakteryzującej się duŜą selek-
tywnością  ze  specyficznym  detektorem  typu  ESMS  nie  jest  tak  popularne  jak
inne techniki łączone. Głównym tego powodem jest gorsza czułość elektrofore-
zy w porównaniu z HPLC, wynikająca z bardzo małych ilości uŜywanej próbki.
Technikę łączoną CE-ESMS zastosowano do identyfikacji i oznaczania czwar-
torzędowych  soli  amoniowych  i  fosfoniowych  na  poziomie  wykrywalności
ng/ml a takŜe duŜych białek M

100000 i oligosacharydów na poziomie

g/mL.

Preparatywna  chromatografia  Ŝelowa  (SEC)  jest  uŜywana  głównie  do  oczysz-
czania  próbek  –  wydzielania  frakcji  metalotioneiny  przed  jej  właściwym  roz-
dzieleniem  za  pomocą  innych  metod  chromatograficznych.  Niekiedy  wysoko-
sprawna  chromatografia  Ŝelowa,  po  połączeniu  ze  specyficznym  detektorem

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

ICP MS umoŜliwia wstępną charakterystykę próbki i ustalenie postaci w jakiej
metal w niej występuje (forma prosta, nieorganiczna czy skompleksowana).
Chromatografia jonowymienna (IEC) pozwala na rozdzielenie anionowych (w
ś

rodowisku wodnym) kompleksów dwóch izoform metalotioneiny: MT-1 i MT-

2  i  identyfikację  detektorem  ICP  MS/AES.  Zastosowana  technika  łączona
RPLC-ESMS  obecnie  najlepiej  oddaje  model  struktur  badanych  białek  i  przy-
czyniła się do tworzenia mapy peptydowej [34]. Cztery łączone techniki apara-
turowe  CE/LC-ICP  MS/ESMS  zastosowano  do  analizy  kompleksów  cynku,
miedzi i kadmu z metalotioneiną. Techniki łączone HG AAS i HPLC-HG AAS
pozwalają na analizę specjacyjną form As(III) obok As(V), Sb(III) obok Sb(V)
i Se(IV)  obok  Se(VI)  głównie  wykorzystując  odmienną  kinetykę  tworzenia
wodorków  [21,22].  Techniki  łączone  (od  angielskiego  hyphenated  techniques)
nazywane są równieŜ w literaturze polskiej sprzęŜonymi (od angielskiego okre-
ś

lenia coupled techniques). Autor jednak uwaŜa, Ŝe termin technik sprzęŜonych

określa sprzęŜenie sygnału między metodami separacji a detektorem w układzie
zwrotnym. W takim zrozumieniu techniki sprzęŜone mogą być technikami
przyszłości.

Literatura

Połeć K., Szpunar J., Palacios Q., Gonzàlez-Duarte

P., Atrian

S., Łobiński

R.:

Investigation of metal binding by recombinant and native metallothioneins by ca-
pillary zone electrophoresis (CZE) coupled with inductively coupled plasma mass
spectrometry (ICP-MS) via a self-aspirating total consumption micronebulizer. Jo-
urnal of Analytical Atomic Spectrometry 16(6) 2001.

Pohl P., Szpunar J.: Arsen w owocach morza. Analityka 2, 16, 2001.

Głosińska G., Boszke L., Siepak J.: Ewaluacja pojęć specjacja i analiza specja-
cyjna w literaturze polskiej. Chemia i InŜynieria Ekologiczna 8 (11) 1109, 2001.

Forstner U.: Trace elements and their compounds in environment. Intern. J. Envi-
ron. Anal Chem. 51, 2, 1993.

Quevauviller. Ph., Maier E.A., Griepik B.: Speciacion trace elements in water.
Fresenius J.Anal.Chem. 345, 282, 1993 ts, Fresen. J. Anal. Chem. 349, 801, 1994.
Quevauviller. Ph. Et. Al.: Evaluation of sequential procedure for determination of
extractable trace metal contents in sediments. Fresen. J. Anal. Chem. 349, 808,
1994.

Dojlido J. R.: Chemia wód powierzchniowych. Wyd. Ekonomia i Środowisko,
Białystok 1995.

Dojlido J. R., Best G. A.: Chemistry of Water and Water Pollution. Wyd. Ellis
Horwood, London 1997.

Hulanicki A.: Specjacja w wodach i osadach dennych – tematyka zbieŜna czy
rozbieŜna? Analiza specjacyjna metali w próbkach wód i osadów. Siepak J. (red.)
Wyd. Naukowe UAM Poznań 1998.

Jerzy Siepak

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Hulanicki A.: Specjacja i analiza specjacyjna. Problemy jakości analizy śladowej
w badaniach środowiska przyrodniczego. Kabata – Pendias A., Szteke B. (red.)
Wyd. Edukacyjne Warszawa 149, 1998.

Mulford C.E.: Effects of classes of sorbents on the atomic absorption spectrome-
tric determination of elements. At. Absorpt. Newsletter 5 (4), 88, 1996.

10.

Namieśnik J., Łukasiak J. W. Jamrógiewicz Z.: Pobieranie próbek środowisko-
wych do analizy. Chemia i InŜynieria Ekologiczna, Zeszyt Specjalny 11,1997.
Namieśnik J., Łukasiak J. W., Jamrógiewicz Z.: Pobieranie próbek środowisko-
wych do analizy. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 1995.

11.

Namieśnik J., Jamrógiewicz Z., Pilarczyk M., Torrest.: Przygotowanie próbek
ś

rodowiskowych do analizy. Wyd. NT Warszawa 2000.

12.

Namieśnik J.: Trends in Environmental Analitics and Monitoring. Crit. Revs.
Anal. Chem. 30 (2÷3), 221, 2000.

13.

Jarosz M., Mierzyńska B.: Wybrane problemy analizy specjacyjnej i środowisko-
wej metali cięŜkich. Chemia i InŜynieria Ekologiczna 6(1)9, 1997.

14.

Świetlik R.: Meaning of the term „speciation” in environmental chemistry. Wiad.
Chem. 52 (7) 613, 1998.

15.

Siepak J. (red.): Analiza specjacyjna metali w próbkach wód i osadów dennych.
Wyd. Naukowe UAM Poznań 1998.

16.

LAWA – Landesarbeitsgemeinschaft Wasser, - Beurteilung der Wasserbeschaffen-
heit von Fliessgewässern in der Bundesrepuglik Deuchland - chemische Gewässer-
güteklassifikation, Zielvorgaben zum Schutz oberirdischer Binnengewässer - Band
2, Berlin, 10, 26, 1998.

17.

Siepak J., Kabaciński M., Barałkiewicz D.: Chromium Speciation in the Samples
of the 1

Water Bearing Level Underground Waters Subjected to Antropopression.

Polish Jurnal of Environmental Studies 5(2)41,1996.

Barałkiewicz D., Siepak J.: Chromium, Nickel and Cobalt in Environmental

Samples and Existing Legal Norms. Polish Journal of Environmental Studies
8(4)201, 1999.
Barałkiewicz D., Siepak J.: Speciation Analysis of Chromium (III) and (VI) in Na-
tural Water Samples by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry. Chem.
Anal. (Warsaw), 44, 879, 1999.

18.

Kabaciński M., Siepak J., Zerbe J., Barałkiewicz D.: Comparision of the Field
and Laboratory Methods in Fe(II) and Fe(III) Speciation Studies of Water Samples.
Chem. Anal. (Warsaw), 41, 55, 1996.

19.

Siepak J.: Total Organic Carbon (TOC) as a Sum Parameter of Water Pollution in
Selected Polish Rivers (Vistula, Odra and Warta) Acta Hydrochim. Hydrobiol.
27(5) 282, 1999.

20.

Boszke L., Głosińska G. Siepak J.: Some aspects of Speciation of Mercury in
a Water Environment. Polish J. Environmental Studies 11 (4) 285, 2002.

21.

Niedzielski P., Siepak J., Kowalczuk Z.: Spetiation analisis for determinations of
arsenic, amtimony and selenium in water samples from the Lednickie Lake. Ar-
chives of Environmental Protection 26 (1) 73, 2000.

Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek

rodowiskowych

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Niedzielski P., Siepak M., Siepak J., Przybyłek J.: Determination of Different
Forms of Arsenic, Antimony and Selenium in Water Samples Using Hydride Gene-
ration. Polish J. Environmental Studies 11(3), 219, 2002.
Niedzielski P., Siepak J.: Speciation analysis of arsenic, antimony and selenium in
city area surface waters, Chemical & Environmental Research 10, 1÷2, 117, 2001.

22.

Niedzielski P., Siepak J.: Determination of Antimony in Natural Waters by Atomic
Absorption  Spectrometry  with  Flow  -  Injection  Hydride  Generation.  Chem.  Anal.
(Warsaw) 46, 51, 2001.
Niedzielski  P.,  Siepak  M.,  Siepak  J.:  Analytical  conditions  for  determination  of
arsenic,  antymony  and  selenium  by  atomic  absorption  spectrometry  with  genera-
tion of hydrides. Chem. Anal. (Warsaw) in press 2002.
Niedzielski P., Siepak J.: Determination of Sb(III) and Sb(V) in water samples by
hydride generation atomic absorption spectrometry with in-situ trapping in a gra-
phite tube. Analytical Letters, in press 2002.

23.

Muntau H., Bianchi M., Cenci R., Fytianos K., Baudo R., Lattanzio A.: Sequ-
ential metal extraction from sediments and soil: Applications and justification for
the use of a common schame. Commission of the European Communities Joint Re-
search Centre, Environment Institute, Ispra I, 1992.

24.

Guidelines for terms related to chemical speciation and fractionating of elements. Defi-
nitions, structural aspects and methodological approaches ( IUPAC Recomendations
2000), Pure Appl. Chem. 72 (8) 1453, 2000.
Caroli S.: Element Speciation: Challenges and Prospects. Microchem. J. 51, 64,1995.

25.

Zerbe J., Sobczyński T., Siepak J.: Heavy metals in sediments and their specia-
tion by sequential extraction (in Polish) Ekologia i Technika 3, 7, 1995.

26.

Zerbe J., Sobczyński T., Elbanowska H., Siepak J.: Speciation of Heavy Metals
in Bottom Sediments of lakes. Polish J. Environmental Studies 8 (5) 331, 1999.

27.

Paucz W., Szahun W., Siepak J., Sobczyński T.: Determination of Selected Sul-
phur Speciation Forms in Fresh Water Lakes and Bottom Sediments. Polish J.
Environmental Studies Vol. 10, No. 5 2001.

28.

Sobczyński T., Pełechata A., Zioła A., Pełechaty M., Burchardt L., Siepak J.:
Accumulation of Aluminium in the Freshwater Ecosystem of Jarosławieckie Lake.
Polish J. Environmental Studies 11, I, 77, 2002.

29.

Walna B., Siepak J., Drzymała S.: Mobilization of aluminium under acid precipi-
tation (a laboratory experiment) in the Typical Soil of the Wielkopolski National
Park. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 456, 375, 1998.
Walna B., Siepak J., Drzymała S.: Studies on migration and speciation of magne-
sium in soils under the influence of acid rains. Magnesium - Bulletin 22, 2 2000.

30.

Siepak J., Walna B., Drzymała S.: Speciation of Aluminium released under the
efect of acid rain. Polish J. Environmental Studies 8 (1) 55, 1999.

31.

Barałkiewicz D., Siepak J.: Slurry sampling for electrothermal atomic absorption
spectrometric determination of chromium, nickel, lead and cadmium in sawage
sludge. Analytica Chimica Acta 1-6,21213,.2001.

32.

Barałkiewicz D.: Aspekty metodyczne i specjacyjne oznaczenia pierwiastków śla-
dowych w wodzie metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej. Wyd. Naukowe
UAM Poznań 2001.

Jerzy Siepak

VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa

33.

Siepak J. (red.): Problemy analityczne badań osadów dennych. Wyd. Naukowe
UAM Poznań 2201.

34.

Pawlak K.: Zastosowanie technik sprzęŜonych: chromatografii cieczowej (HPLC)
i elektroforezy kapilarnej (CZE) z detekcją ICPMS i ESMS, w analizie kompleksów me-
tali z bioligandami. Praca doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2002.

35.

Donard, O.F.X., Caruso J.A.: Trace metal and metalloid species determination:
evolution and trends spectrochim. Acta, PartB, 53, 157, 1998.

36.

Ruszczyńska A., Pyrzyńska K., Bulska E.: On the use of solid extraction for the
fractionation of aluminium species Chem. Anal. (Warsaw) w druku 2003.

37.

Buszewski B.W.: Łączone metody analityczne w oznaczaniu związków organicz-
nych w gruncie i w wodzie gruntowej. Wyd. SITP Chem, Kielce 1996.

38.

Adamiec E.: Rola zawiesiny rzeki Odry w akumulacji, rozmieszczeniu i transporcie
metali śladowych. Praca doktorska AGH Kraków 2002.

Streszczenie

W niniejszym artykule przedstawiono kierunki i perspektywy rozwoju

ekoanalityki w Polsce i na świecie. W oparciu o najwaŜniejsze publikacje w cza-
sopismach naukowych dokonano krytycznej dyskusji dotychczasowej wiedzy nad
badaniem próbek środowiskowych we  wszystkich ekosystemach. Przedstawiono
obecny  stan  wiedzy  na  temat  specjacji,  analizy  specjacyjnej  i  frakcjonowania.
Omówiono  przygotowanie  próbek  środowiskowych  do  analiz  specjacyjnych
i frakcjonowania.  Przedstawiono  rozwój  metod  łączonych  w  systemie  on  line
wskazując na zalety i niedoskonałości w analizie śladów. Wskazano równieŜ na
kierunki rozwoju metod łączonych w analizie specjacyjnej w najbliŜszych latach.

Directions and Tendencies of Environmental

Samples Analysis Progress

Abstract

The paper presents the directions and perspectives of development of

ecoanalytics in Poland and in the world. On the basis of the most important pa-
pers  published  in  the  world  literature,  the  authors  have  performed  a  critical  as-
sessment  of  the  hitherto  knowledge  of  analysis  of  the  environmental  samples
from  all  types  of  ecosystems.  The  hitherto  state  of  knowledge  in  the  field  of
speciation,  speciation  analysis  and  fractionation  is  presented.  The  methods  of
preparation  of  the  environmental  samples  for  speciation  analyses  and  fractiona-
tion are discussed. A recent trend of combining a few methods in the on line sys-
tem had been discussed and its application in analysis of trace elements has been
critically  evaluated.  The  perspectives  of  development  of  the  methods  to  be  ap-
plied in speciation analysis in the near future have been presented.