3
Kierunki i tendencje rozwoju
współczesnej analityki próbek
środowiskowych
Jerzy Siepak
Zakład Analizy Wody i Gruntów
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Poznań
1. Wstęp
Ekoanalityka jako interdyscyplinarna nauka wskazuje na ścisłe powią-
zanie osiągnięć nauk podstawowych z praktycznymi zastosowaniami. Współ-
czesna analityka próbek środowiskowych dostarcza wa\
nych wyników na bar-
dzo niskim poziomie stÄ™\
eń 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 wa\
nych o praktycznym znaczeniu da-
nych, niezbędnych w wielu rozwijających się dziedzinach oraz w globalnym
monitoringu środowiska. Perspektywy rozwoju in\
ynierii ochrony środowiska
sÄ… uzale\
nione od dobrej ekoanalityki w laboratoriach wyposa\
onych 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 mo\
-
na mówić o analizie śladów jest stę\
enie 100 ppm (100 µg/g). Zaproponowana
obecnie przez IUPAC granica, za kilka lat ponownie ulegnie przesunięciu. Na-
Jerzy Siepak
uka i technika wymusza na bie\
ąco 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,
in\
ynierii genetycznej i w ochronie środowiska.
Rys. 1. Trendy analizy śladowej: zale\
ność 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 ró\
nych chemicznych i fizycznych form tego
samego pierwiastka zostało opisane terminem specjacja. Słowo to zostało zapo-
\
yczone z nauk biologicznych z łacińskiego słowa species  gatunek, ewolucja
gatunku. Specjacja określa występowanie pierwiastka w ró\
nych, wyraz
nie
zdefiniowanych formach chemicznych i ma wyraz
ny sens jakościowy. Ewalu-
acja terminu specjacja została przedstawiona w artykule przeglądowym
w Ekologii i In\
ynierii 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
56 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
pierwiastków, układów, w jakich mogą występować, lub ró\
nych grup atomów
obecnych w ró\
nym środowisku [4]. Dojlido [5] określił termin specjacji  wy-
stępowaniem substancji w ró\
nych postaciach jako uwodnione wolne jony, jako
kompleksy i pary jonowe, jako zwiÄ…zki organiczne i inne , a w 1997 [6] jako
 występowanie substancji w ró\
nych postaciach (formach) . Równie\
Hulanic-
ki w 1998 [7] specjację określił  występowaniem zró\
nicowanych chemicz-
nych, a tak\
e fizycznych form danego pierwiastka , lub  wszystkie fizyczne
i chemiczne formy występowania pierwiastka w danej matrycy środowiskowej
[8]. Termin ten był równie\
określany następująco  wyszczególnienie rodzaju
wiązań w danym związku chemicznym oraz określenie stopnia utlenienia jonów
metali [9]. Namieśnik, A
ukasiak i Jamrógiewicz [10] wprowadzili pojęcie
 proces identyfikacji ró\
nych 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 ró\
norodnych form analitu pod względem ryzyka dotyczącego
zdrowia ludzi i kondycji środowiska [24].
3. Analiza specjacyjna
Wiedza o całkowitym stę\
eniu analitu w badanej próbce stała się obec-
nie nie wystarczająca. Powstały realne analityczno  instrumentalne przy
wsparciu komputerowym mo\
liwości 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. Ka\
da 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 in\
ynierii 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 mo\
e 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 ró\
nych 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 zwiÄ…zanej. FrakcjÄ… zwiÄ…zanÄ… z zawiesinÄ… od frakcji rozpuszczonej
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 57
Jerzy Siepak
oddzielano na sÄ…czku 0,45 µm. W ten sposób mo\
na wykazać, \
e na zawiesinie
sorbuje się około 80% oznaczanego analitu, a tylko 20% rozpuszcza się i prze-
chodzi do wody jako rozpuszczalnika naturalnego, względem którego mo\
na
określić wymywanie zanieczyszczeń z próbek środowiskowych. W ten sposób
określono poziom zagro\
enia związkami organicznymi: wielopierścieniowymi
węglowodorami aromatycznymi (WWA), polichlorowanymi bifenylami (PCB)
i dioksynami (PCDD i PCDF).
Specjacja fizyczna analizy wody rzecznej wskazuje, \
e wodÄ™ jako me-
dium nale\
y rozpatrywać jako rozpuszczalnik i zawiesinę rzeczną. Jest to układ
dwufazowy na co nie zwraca uwagi RozporzÄ…dzenie Ministra Ochrony Åšrodo-
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 nale\
y pobrać wodę z rzeki i wykonać ana-
lizę wody. W przypadku zawiesiny w wodzie odsączyć na sączku bibułowym
i odrzucić. W myśl przepisów niemieckich nale\
y wodę z rzeki przesączyć
przez sÄ…czek 0,45 µm i wykonać analizÄ™ np. metali w wodzie i osobno
w zawiesinie. Przepisy niemieckie LAWA 1998 [16] określają dopuszczalne
stÄ™\
enia 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, \
e w polskich przepisach praw-
nych konieczna jest nowelizacja na wzór Unii Europejskiej. Wodę rzeczną na-
le\
y 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] wyró\
nia 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 dÄ…\
y się do określenia poziomu stę\
enia danej
grupy związków lub badanego pierwiastka na ró\
nych 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.
58 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Rys. 2. Główne procesy i mechanizmy reakcji wzajemnego oddziaływania między rozpuszczonymi i stałymi formami metali w wodach [38]
Fig. 2. The main processes and mechanisms of interactions between the dissolved and solid metal species in water [38]
Tabela 1. StÄ™\
enia form rtęci w opadzie mokrym (ng/l) w ró\
nych rejonach świata [20]
Table 1. Concentrations of mercury species in precipitations (ng/l) in diggerent regions of the world [20]
Hg (całkowita) Hg (II)  reaktywna
MeHg (I)
(total) (reactive)
ng/l ng/l % ng/l %
Europa:
Halle/Lepizg/Bitterfold (Niemcy) 460 30
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  BaÅ‚tyk (Niemcy) 20÷111 8,2÷31,2 13,4÷45,6
Ameryka:
Zatoka Chesapeak (USA) 17,6 (2,0÷80) 14 Ä… 12 0,040 Ä… 0,042 0,37 Ä… 0,39
Floryda, Floryda (USA) 9÷26 <0,005÷0,020
Północna część Wisconsin (USA) 10,5 Ä… 4,8 0,16÷0,07
Wschodnia część Maine (USA) 8,9 ą 3,8 0,17 ą 0,08
Experimental Lakes Area - pół-zach.
0,95÷9,3 0,010÷0,18
Ontario (Kanada)
Azja:
Hoyama (Japonia) 5÷187
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
Typ specjacji dystrybucyjnej wiÄ…\
e 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 równie\
w szerokich badaniach jakości \
ywności, ekotoksykolo-
gii i in\
ynierii 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 stę\
e-
nia toksyczne, jednak\
e niewielka rozpiętość dawki przyjmowanej przez orga-
nizmy (często koniecznej dla ich prawidłowego funkcjonowania) i dawki tok-
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 61
Jerzy Siepak
sycznej przy powszechności ich występowania wymaga kontroli. Zawartość
związków arsenu, antymonu i selenu w środowisku mo\
e stanowić element
monitoringu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, informować o nasileniu
procesów antropopresyjnych. Wreszcie istotnym staje się określanie poziomu
naturalnego  tła hydrogeochemicznego, bądz
przy niemo\
ności wykluczenia
zmian antropopresyjnych, poziomu odniesienia dla czasu wykonania analizy.
Istotności nabiera tu rozró\
nienie form występowania pierwiastków w środowi-
sku  analiza specjacyjna gdy\
przykładowo związki nieorganiczne selenu są
kilkaset razy bardziej toksyczne od form metylowanych, podobnie dla arsenu,
zwiÄ…zki zawierajÄ…ce antymon (III) sÄ… bardziej toksyczne od zawierajÄ…cych 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 stanowiÄ…c podstawÄ™ do dal-
szych działań w zakresie czy ochrony środowiska czy in\
ynierii 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 najni\
szym stopniu utlenienia w formie
biodostępnej. Wstępna redukcja pozwala określić całkowite stę\
enie tych metali
w formie nieorganicznej zwiÄ…zanej a mineralizacja umo\
liwia oznaczenie cał-
kowite tych metali (forma zwiÄ…zana z matrycÄ…). OdejmujÄ…c od siebie oznaczone
wartości uzyskujemy stę\
enie 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. Ró\
nice kinetyki reakcji tworzenia wodorków przez for-
my pierwiastków na odmiennych stopniach utlenienia stały się podstawą anali-
zy specjacyjnej czyli rozró\
nienia występowania pierwiastków w ró\
nych for-
mach w środowisku. Cykl operacji analizy specjacyjnej metodą absorpcyjnej
spektrometrii atomowej z generowaniem wodorków mo\
na więc opisać nastę-
pująco (pomijając ewentualne rozró\
nienie 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);
2. oznaczenia próbek po redukcji ró\
nymi odczynnikami  oznaczanie całko-
witej zawartości antymonu i selenu w związkach nieorganicznych, ozna-
62 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
czanie sumy całkowitej zawartości arsenu w związkach nieorganicznych
(oraz w MMAA i DMAA w zale\
ności od warunków oznaczenia);
3. oznaczenia próbek po mineralizacji połączeń organicznych i następnej re-
dukcji  oznaczanie całkowitej zawartości arsenu, antymonu i selenu
w próbkach;
4. obliczeniowe określenie zawartości As (V), Sb (V) i Se (VI) oraz zawarto-
ści tych pierwiastków w związkach organicznych (związanych z materią
organicznÄ…).
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 biowskaz
ników 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 du\
e perspek-
tywy badawcze dla zawiesiny (slury sampling) szczególnie gdy zoptymalizuje
się układ analityczny dozowania do kuwety grafitowej (GF AAS) próbek śro-
dowiskowych [31÷33].
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 63
Rys. 5. Szczegółowy schemat analizy specjacyjnej antymonu w próbkach wód naturalnych [21]
Fig. 5. A detailed scheme of speciation analysis of antimony in natural water samples [21]
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
4. Frakcjonowanie
Rozwój pojęć analizy specjacyjnej spowodował w ró\
nych elementach
środowiska i ich próbkach wprowadzenie określeń typów specjacji a następnie
form i faz w stosunku do analizowanych analitów. Równie\
oficjalne dokumen-
ty Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) ewaluujÄ… 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 mo\
na 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 ró\
ny rozmiar cząstek czy ró\
nÄ…
rozpuszczalność lub właściwości chemicznych np.: reaktywność. Stwierdzono,
\
e zwiększoną kumulację zanieczyszczeń obserwuje się ju\
dla frakcji uziarnie-
nia poni\
ej 0,2 µm. Im ni\
sze uziarnienie tym większa kumulacja związków
nieorganicznych i organicznych.
Frakcjonowanie to metoda rozró\
niania form występowania metali
a procedura ekstrakcji sekwencyjnej pozwala rozdzielić metale śladowe na for-
my chemiczne, które mogą być uwalniane do roztworu w ró\
nych warunkach
środowiskowych. 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 zbli\
ona 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 mo\
e 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 obni\
enia pH. Frakcja
III czyli metale zwiÄ…zane z uwodnionymi tlenkami \
elaza i manganu jest wra\
-
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 bądz
beztlenowego organicznej matry-
cy spowodują przejście ich do toni wodnej, bądz
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 \
ywych i uwa\
ać je mo\
na za trwale unieruchomione.
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 65
Jerzy Siepak
Rys. 6. Schemat frakcjonowania metali z osadów dennych wg zoptymalizowanej proce-
dury Tessiera [25,26]
Fig. 6. A scheme of fractionation of metals from the bottom sediments according to Tessier
66 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
Biodostępność metalu zawartego w osadzie dennym zale\
eć będzie od
formy, w jakiej jest on zwiÄ…zany. Wiadomo, \
e metale zwiÄ…zane 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 \
elaza i manganu oraz
z węglanami trudniej przedostają się do toni wodnej. Mo\
e 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 \
elaza
i manganu oraz węglanów w osadzie mo\
e doprowadzić do przekształcenia się
tych substancji w trwałe struktury krystaliczne, co spowodować mo\
e całkowite
wyłączenie współstrąconych metali cię\
kich z obiegu. Jeszcze inaczej sytuacja
przedstawia siÄ™ w przypadku metali zwiÄ…zanych z substancjÄ… organicznÄ…. Jej
rozkład mo\
e powodować przejście metali do toni wodnej lub transformację ich
w inne, nierozpuszczalne formy. Znaczna ilość metali mo\
e 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 \
ywych i nie stanowiÄ… zagro\
enia 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.
InteresujÄ…ce sÄ… badania nad optymalizacjÄ… procedur prowadzone przez
European Community Bureau of Reference (BCR) [4] a rozszerzajÄ…ce 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 ró\
nej mocy wymiany jonowej [36].
5. Przygotowanie próbek do analizy specjacyjnej i frakcjonowania
Analiza specjacyjna i frakcjonowanie wymagajÄ… 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
równie\
płyny fizjologiczne, nadają się bezpośrednio do analizy po wcześniej-
szym ich przesączeniu lub odwirowaniu i rozcieńczeniu. Najczęstszą procedurą
jest sÄ…czenie przez sÄ…czek 0,45 µm. Otrzymany przesÄ…cz i nierozpuszczalna
zawiesina stanowiÄ… istotne media do analizy specjacyjnej (przesÄ…cz) i analizy
frakcjonowanej (zawiesina). Często nie inwazyjną a wa\
nÄ… staje siÄ™ metoda
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 67
Jerzy Siepak
wypÅ‚ukiwania wodÄ… (20°C) lub (70°C). Ekstrakcje wodÄ… mogÄ… być wspomaga-
ne promieniowaniem UV lub ultradz
więkami. Zatę\
anie ekstraktów przez liofi-
lizacjÄ™ mo\
e 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]
68 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
W przypadku próbek biologicznych u\
ywa 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 dro\
d\
y (rys. 8).
Rys. 8. Wydajność ekstrakcji związków selenu podczas sekwencyjnej ekstrakcji próbki
dro\
d\
y [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 siÄ™ w niskich temperaturach od -20°C
do -80°C [1]. Próbki wilgotne sprzyjajÄ… rozkÅ‚adowi wielopierÅ›cieniowych wÄ™-
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 ka\
dego parametru tak\
e
laboratoryjne procedury. Ten szczegółowy opis dotyczy jednak głównie stę\
eń
sumarycznych a nie specjacji. Znając rozpuszczalność ró\
nych form chemicz-
nych np. związków arsenu lub selenu mo\
na zastosować selektywne ługownie
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 69
Jerzy Siepak
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 wa\
ne określenie czystości złó\
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 \
ywności. 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 tak\
e analizy środowiskowej określającej
stopień zanieczyszczenia środowiska produktami cywilizacji.
ZwiÄ…zki naturalne powstajÄ…ce w wyniku przemian biochemicznych
w organizmach \
ywych stanowią obiekt badań biochemików, toksykologów
i klinicystów. Badania prowadzone są na poziomie śladów i ściśle związane są
z rozwojem in\
ynierii 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 wa\
niejszych
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 mo\
liwy 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 dominujÄ… metody chromatograficzne a obecnie elektroforeza kapilarna
[10]. W technikach łączonych sygnał analityczny (elektroniczny) lub analit jest
przekazywany z jednego przyrzÄ…du do drugiego. Praca odbywa siÄ™ w systemie
on line od seperacyjnych przyrządów do detektora. Najbardziej popularną tech-
niką łączoną jest system GC-MS połączenie wysokosprawnej chromatografii
cieczowej ze spektrometriÄ… mas jako detektorem.
70 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
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 Å‚Ä…czone w analizie
próbek środowiskowych. W układzie łączonym ICP MS stosuje się zwykle
chromatografiÄ™ jonowymiennÄ… (IEC) lub chromatografiÄ™ wykluczania (SEC).
Cechą wspólną obu technik, decydującą o ich stosowalności jest skład fazy
ruchomej: brak rozpuszczalnika organicznego i niewielkie stÄ™\
enie soli nie-
organicznych. Znacznie trudniejsze jest połączenie chromatografii w odwróco-
nym układzie faz (RPLC) z ICP MS ze względu na obecność du\
ych ilości lot-
nego rozpuszczalnika organicznego w fazie ruchomej. W tych warunkach nisz-
czenie substancji organicznych w plaz
mie nie zachodzi całkowicie, du\
e 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-
\
enie prądu (dla zapewnienia odtwarzalnych warunków rozdzielania w elektro-
forezie kapilarnej), 2  dostosować natę\
enie strumienia cieczy w kapilarze
(0,1÷0,9 µL/min w zale\
ności od średnicy wewnętrznej kapilary) do warunków
pracy komercyjnie dostÄ™pnych nebulizatorów (100÷1000 µL/min)  taka du\
a ró\
-
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).
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 71
Jerzy Siepak
Rys. 10. Rozwój metod analitycznych [34]
Fig. 10. Progress in analytical methods [34]
72 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
Tabela 2. Najczęściej stosowane techniki łączone [34]
Table 2. The most often used combined methods [34]
GC  MS chromatografia gazowa z detekcjÄ… spektrometrii masowej
spektrometria masowa z jonizacjÄ… w plazmie sprzÄ™\
onej induk-
ICP MS
cyjnie
wysokosprawna chromatografia cieczowa ze spektrometriÄ…
HPLC ICP MS
masowÄ… i jonizacjÄ… w plazmie sprzÄ™\
onej indukcyjnie
chromatografia jonowymienna ze spektrometriÄ… masowÄ… i joni-
IEC ICP MS
zacjÄ… w plazmie sprzÄ™\
onej indukcyjnie
chromatografia wykluczenia ze spektrometriÄ… masowÄ… i joniza-
SEC ICP MS
cjÄ… w plazmie sprzÄ™\
onej indukcyjnie
elektroforeza kapilarna ze spektrometriÄ… masowÄ… i jonizacjÄ…
CE ICP MS
w plazmie sprzÄ™\
onej indukcyjnie
spektrometria mas z jonizacjÄ… elektrorozpraszajÄ…cÄ…  elektro-
ES MS
sprej (ES)
spektrometria mas (tandem MS) z jonizacjÄ… elektrorozpraszajÄ…cÄ…
ES MS (MS)
 elektrosprej (ES)
wysokosprawna chromatografia cieczowa z spektrometriÄ… ma-
HPLC ES MS
sowÄ… i jonizacjÄ… elektrorozpraszajÄ…cÄ… - elektrosprej
wysokosprawna chromatografia cieczowa ze spektrometriÄ… mas
HPLC ES MS (MS)
(tandem MS) i elektrorozpraszaniem (elektrosprej  ES)
elektroforeza kapilarna ze spektrometriÄ… mas i elektrorozprasza-
CE ES MS
niem  elektrosprej (ES)
wysokosprawna chromatografia cieczowa z odwróconymi faza-
RPLC ICP MS mi i spektrometria mas z jonizacjÄ… w plazmie sprzÄ™\
onej induk-
cyjnie
wysoko rozdzielcza spektrometria masowa z jonizacjÄ… w pla-
HR ICP MS
zmie sprzÄ™\
onej indukcyjnie
absorpcyjna spektrometria emisyjna z jonizacjÄ… w plazmie
ICP AES
sprzÄ™\
onej indukcyjnie
wysokosprawna chromatografia cieczowa z generowaniem wo-
HPLC HG AAS
dorków i detekcją atomowej spektrometrii absorpcyjnej
spektrometria mas z analizatorem przelotu (TOF) i desorpcjÄ…
MALDI-TOF MS
laserowÄ… (MALDI)
wysokosprawna chromatografia cieczowa z detektorem absorp-
HPLC FAAS
cyjnej spektrometrii atomowej w płomieniu
wstrzykowa analiza przepływowa z absorpcyjną spektrometrią
FIA FAAS
atomową w płomieniu
HG AAS atomowa spektrometria absorpcyjna z generowaniem wodorków
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 73
Jerzy Siepak
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
laserowÄ… (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 Å‚Ä…czona z quasi-
jednoczesnym analizatorem przelotu (TOF MS)[34]. Metoda ta pozwala na
jonizacjÄ™ du\
ych cząsteczek np.: białek od 100 do 300 kDa. Ze względu na
sekwencyjny charakter działania, MALDI w odró\
nieniu od ES jest bardzo
rzadko stosowana jako detektor w wysokosprawnych metodach rozdzielania.
InteresujÄ…cy jest interfejs spektrometrii mas z jonizacjÄ… elektrorozpraszajÄ…cÄ…
(ESMS). Jonizacja elektrosprej polega na wprowadzeniu pod ciśnieniem atmos-
ferycznym strumienia cieczy o niewielkim przepÅ‚ywie (1÷10 µL/min.) w silne
pole elektryczne. Komora jonizacyjne ES mo\
e być łączona z ka\
dym dostęp-
nym analizatorem mas: kwadrupolowym (Q), pułapką jonową (IT), czasu
przelotu (TOF), sektorowym (SF) i cyklotronowym z transformacjÄ… Fouriera
(FT-ICR). Stosowane sÄ… tak\
e połączenia dwóch kwadrupoli (Q-Q) lub hy-
brydowe np.: kwadrupolu połączonego z analizatorem czasu przelotu (Q-TOF).
Tak wytwarzane jony fragmentacyjne sÄ… rozdzielane w drugim analizatorze
mas. Sygnały jonów pochodnych (fragmentacyjnych) pozwalają na odtworzenie
struktury jonu macierzystego i identyfikacjÄ™ badanego zwiÄ…zku. Spektrometria
mas z jonizacją elektrorozpraszającą jest stosowana do oznaczania związków
równie\
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 ju\
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 charakteryzujÄ…cej siÄ™ du\
Ä… 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 u\
ywanej próbki.
TechnikÄ™ Å‚Ä…czonÄ… CE-ESMS zastosowano do identyfikacji i oznaczania czwar-
torzędowych soli amoniowych i fosfoniowych na poziomie wykrywalności
ng/ml a tak\
e du\
ych biaÅ‚ek Mc>100000 i oligosacharydów na poziomie µg/mL.
Preparatywna chromatografia \
elowa (SEC) jest u\
ywana głównie do oczysz-
czania próbek  wydzielania frakcji metalotioneiny przed jej właściwym roz-
dzieleniem za pomocÄ… innych metod chromatograficznych. Niekiedy wysoko-
sprawna chromatografia \
elowa, po połączeniu ze specyficznym detektorem
74 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
ICP MS umo\
liwia 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
środowisku wodnym) kompleksów dwóch izoform metalotioneiny: MT-1 i MT-
2 i identyfikacjÄ™ detektorem ICP MS/AES. Zastosowana technika Å‚Ä…czona
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 metalotioneinÄ…. Techniki Å‚Ä…czone HG AAS i HPLC-HG AAS
pozwalajÄ… na analizÄ™ specjacyjnÄ… 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 równie\
w literaturze polskiej sprzÄ™\
onymi (od angielskiego okre-
ślenia coupled techniques). Autor jednak uwa\
a, \
e termin technik sprzÄ™\
onych
określa sprzę\
enie sygnału między metodami separacji a detektorem w układzie
zwrotnym. W takim zrozumieniu techniki sprzÄ™\
one mogą być technikami
przyszłości.
Literatura
1. Połeć K., Szpunar J., Palacios Q., Gonząlez-Duarte P., Atrian S., A
obiński 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.
2. Głosińska G., Boszke L., Siepak J.: Ewaluacja pojęć specjacja i analiza specja-
cyjna w literaturze polskiej. Chemia i In\
ynieria Ekologiczna 8 (11) 1109, 2001.
3. Forstner U.: Trace elements and their compounds in environment. Intern. J. Envi-
ron. Anal Chem. 51, 2, 1993.
4. 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.
5. Dojlido J. R.: Chemia wód powierzchniowych. Wyd. Ekonomia i Środowisko,
Białystok 1995.
6. Dojlido J. R., Best G. A.: Chemistry of Water and Water Pollution. Wyd. Ellis
Horwood, London 1997.
7. Hulanicki A.: Specjacja w wodach i osadach dennych  tematyka zbie\
na czy
rozbie\
na? Analiza specjacyjna metali w próbkach wód i osadów. Siepak J. (red.)
Wyd. Naukowe UAM Poznań 1998.
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 75
Jerzy Siepak
8. 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.
9. 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., A
ukasiak J. W. Jamrógiewicz Z.: Pobieranie próbek środowisko-
wych do analizy. Chemia i In\
ynieria Ekologiczna, Zeszyt Specjalny 11,1997.
Namieśnik J., A
ukasiak 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
środowiskowych 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 ciÄ™\
kich. Chemia i In\
ynieria Ekologiczna 6(1)9, 1997.
14. Åšwietlik 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 1st 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.
76 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa
Kierunki i tendencje rozwoju współczesnej analityki próbek środowiskowych
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 metodÄ… atomowej spektrometrii absorpcyjnej. Wyd. Naukowe
UAM Poznań 2001.
VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa 77
Jerzy Siepak
33. Siepak J. (red.): Problemy analityczne badań osadów dennych. Wyd. Naukowe
UAM Poznań 2201.
34. Pawlak K.: Zastosowanie technik sprzÄ™\
onych: 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.: A
ączone 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 najwa\
niejsze 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 równie\
na
kierunki rozwoju metod Å‚Ä…czonych w analizie specjacyjnej w najbli\
szych 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.
78 VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa