TECHNIKI ŁĄCZONE W ANALIZIE SPECJACYJNEJ PROBLEMY I WYZWANIA

Transkrypt

1 TECHNIKI ŁĄCZONE W ANALIZIE SPECJACYJNEJ PROBLEMY I WYZWANIA R. MICHALSKI, M.JABŁOŃSKA-CZAPLA, S. SZOPA, A. ŁYKO, Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN, ul. M. Skłodowskiej-Curie 34, Zabrze Abstrakt Analiza specjacyjna rozumiana jako badania różnych form pierwiastków znajduje coraz większe zastosowania m. in. w ochronie środowiska, biochemii, geologii, medycynie, farmacji czy kontroli jakości produktów żywnościowych. Związane jest to z tym, że często nie całkowita zawartość danego pierwiastka lub związku, lecz obecność różnych jego form decyduje o ich właściwościach toksykologicznych. Badania niskich stężeń analitów, szczególnie w próbkach o obciążonej matrycy wymaga stosowania coraz bardziej złożonych i wyrafinowanych metod i technik analitycznych. Najnowsze trendy w tym zakresie dotyczą tzw. technik łączonych, w których metody separacyjne łączone są z różnymi metodami detekcji. W pracy opisano rolę i znaczenie technik łączonych w analizie specjacyjnej wybranych pierwiastków. Specjacja i analiza specjacyjna Określenie specjacja zostało zapożyczone z nauk biologicznych z łacińskiego słowa species oznaczającego gatunek, ewolucja gatunku [1]. Z kolei termin analiza specjacyjna pojawił się w literaturze w 1993 roku i był początkowo określany jako przemieszczanie i przekształcanie się form pierwiastka w środowisku [2]. Wyniki badań toksykologicznych świadczą o tym, że w wielu wypadkach nie całkowita zwartość danego pierwiastka, lecz udział jego poszczególnych form ma decydujący wpływ na organizmy żywe. Dlatego ważniejsza niż informacja na temat całkowitej zawartości pierwiastka w danej próbce jest wiedza na temat występowania różnych jego form. Specjacja fizyczna uwzględnia występowanie wolnego analitu oraz analit w postaci związanej. Przykładowo podczas analizy wód powierzchniowych frakcję związaną z zawiesiną oddziela się od frakcji rozpuszczonej po przesączeniu przez sączek o wymiarach porów 0,45 µm. W ten sposób można wykazać, że na zawiesinie sorbuje się około 80% oznaczanego analitu, a tylko 20% rozpuszcza się i przechodzi do wody jako do naturalnego rozpuszczalnika, względem którego można określić wymywanie zanieczyszczeń z próbek. Otrzymany przesącz i nierozpuszczalna zawiesina stanowią materiał do analizy specjacyjnej (przesącz) i frakcjonowania (zawiesina). Pojęcie frakcjonowania zostało wyodrębnione z analizy specjacyjnej i dotyczy przede wszystkim próbek stałych. Przykładowo zawiesiny, pył, osady ściekowe, osady komunalne, osady denne, próbki kompostowe i przemysłowe można szczegółowo rozfrakcjonować najpierw granulometrycznie, a następnie chemicznie. Frakcjonowanie w tym przypadku to proces klasyfikacji analitu lub grupy analitów z danej próbki według właściwości fizycznych np.: ze względu na różny rozmiar cząstek czy różną rozpuszczalność, lub właściwości chemicznych np.: reaktywność. Frakcjonowanie to metoda rozróżniania form występowania metali, a procedura sekwencyjnej ekstrakcji chemicznej pozwala rozdzielić metale śladowe na formy chemiczne, które mogą być uwalniane do roztworu w różnych warunkach środowiskowych. Zazwyczaj przyjmuje się schemat frakcjonowania metali z osadów dennych według Tessiera [3] z podziałem na pięć podstawowych frakcji. Frakcja I związana jest z metalami wymienialnymi. Frakcja ta związana jest z procesem adsorpcji metali na powierzchni ciał stałych. Jest to frakcja najłatwiej dostępna, a przejście metalu z fazy stałej do wody może nastąpić np. przy zmianie składu jonowego wody, w wyniku przesunięcia równowagi w układzie sorpcja-desorpcja. Frakcja II to metale związane z węglanami. Metale te mogą być uwalniane w wyniku obniżenia ph. Frakcja III, czyli metale związane z uwodnionymi tlenkami żelaza i manganu jest wrażliwa na zmiany potencjału oksydacyjno-redukujacego. Jest ona termodynamicznie nietrwała w warunkach beztlenowych. Frakcja IV to metale związane z materią organiczną. Metale z tej frakcji są chwilowo niedostępne, jednak z czasem zachodzące procesy rozkładu tlenowego bądź beztlenowego organicznej matrycy spowodują przejście ich do toni wodnej, bądź do jednej z pozostałych frakcji. Natomiast frakcja V, czyli metale związane z frakcją pozostałą zawiera głównie minerały pierwotne i wtórne, z wbudowanymi w swojej sieci krystalicznej atomami metali. W warunkach naturalnych metale te praktycznie nie są dostępne dla organizmów żywych i uważać je można za trwale unieruchomione. Zgodnie z definicją zaproponowaną przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry). Specjacja to występowanie pierwiastka w postaci różnych chemicznych indywiduów określonych składem izotopowym, strukturą elektronową lub stopniem utlenienia, strukturą kompleksową lub cząsteczkową [4]. Specjacja pojedynczego pierwiastka odnosi się do jego występowania lub rozpowszechnienia w różnych formach. Analiza specjacyjna jest zatem postępowaniem analitycznym prowadzącym do identyfikacji i oznaczenia ilości jednej lub większej liczby form chemicznych pierwiastka obecnych w próbce. 1

2 W specjacji chemicznej wyróżnia się cztery jej zasadnicze rodzaje [5]: specjację przesiewową, specjację grupową, specjację dystrybucyjną i specjację indywidualną. Typ specjacji przesiewowej określa tylko jeden analit najbardziej niebezpieczny w badanej matrycy. Takim przykładem jest oznaczanie tributylocyny w wodzie morskiej lub oznaczanie metylortęci w tkankach. W specjacji grupowej dąży się do określenia poziomu stężenia danej grupy związków lub badanego pierwiastka na różnych stopniach utlenienia. Przykładowo: jednoczesne oznaczanie Cr(III) i Cr(VI); Fe(II) i Fe(III); Mn(II), Mn(IV) i Mn(VII) lub biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT) obok chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT), czy rtęci elementarnej oraz nieorganicznej i organicznej. Z kolei specjacja dystrybucyjna wiąże się z próbkami biologicznymi, np. w płynach fizjologicznych i surowicy surowicy krwi. Ostatni typ specjacji to specjacja indywidualna, która polega na identyfikacji i oznaczeniu w próbce wszystkich indywiduów chemicznych, które zawierają w swoim składzie dany pierwiastek. W pierwotnym ujęciu przedmiotem analizy specjacyjnej były dokładnie określone anality, zazwyczaj związki metaloorganiczne pochodzenia antropogenicznego, takie jak np. alkiloołów, związki butylo- i fenylocyny, oraz proste formy arsenoorganiczne i selenoorganiczne, jak również produkty ich rozkładu. Obecnie zakres ten został istotnie poszerzony o nowe formy nieorganiczne i organiczne wielu pierwiastków. Substancje badane w ramach analizy specjacyjnej można podzielić na te, które są wytwarzane przez ludzi i przez nich wprowadzane do środowiska, oraz naturalne związki chemiczne, które powstają w wyniku przemian biochemicznych w organizmach żywych lub w środowisku. Pierwsza grupa znajduje się przede wszystkim w obszarze zainteresowań analizy środowiskowej, a druga jest obiektem badań biochemików i ekotoksykologów. Analiza specjacyjna pomimo znacznych kosztów odgrywa coraz większe znaczenie w rozwiązywaniu zagadnień wymagających nie tylko oznaczenia całkowitej zawartości pierwiastków, lecz również uwzględnienia roli poszczególnych form, w których one występują [6]. Analiza specjacyjna jest wykorzystywana między innymi w: badaniach cyklów biochemicznych wybranych związków chemicznych [7], oznaczaniu toksyczności i ekotoksyczności pierwiastków, kontroli jakości produktów żywnościowych [8], oraz farmaceutyków [9], kontroli procesów technologicznych oraz w analityce klinicznej [10]. Pobieranie i przygotowanie próbek do analizy specjacyjnej Oznaczanie analitu kończy procedurę analityczną, w skład której wchodzi m. in. pobieranie próbki, jej utrwalanie, transport, przechowywanie, przygotowanie do analizy, oznaczanie i obróbka wyników. Nawet najbardziej wyrafinowana technika czy metoda analityczna oraz najbardziej doświadczony i rzetelny analityk nie jest w stanie uzyskać wiarygodnych wyników analizy, jeżeli próbka zostanie źle pobrana, przechowywana lub przygotowana do analizy. Przygotowanie próbki stanowi zazwyczaj najbardziej żmudny etap analizy i jest najpoważniejszym źródłem błędów [11]. Najczęstsze powody, dla których należy próbkę poddać procesowi wstępnej obróbki są następujące: Izolacja i wstępne zatężanie analitów. Usuwanie czynników przeszkadzających. Konwersja analitów w formy możliwe do wykrycia za pomocą odpowiedniego detektora. Stężenie analitu jest zbyt niskie w stosunku do granic wykrywalności i oznaczalności metody, lub stężenie to jest zbyt wysokie (konieczne jest odpowiednio wzbogacanie lub rozcieńczanie próbki). Badania dotyczą próbek stałych lub gazowych metodami, w których konieczne jest ich przeprowadzenie do fazy ciekłej [12]. Poza klasycznymi metodami przygotowania próbek takimi jak: roztwarzanie, ekstrakcja [13], oczyszczanie czy wzbogacanie analitów - w analizie specjacyjnej stosowane są także techniki derywatyzacji analitów [14], techniki kriowychwytywania kapilarnego i wstępnego wzbogacenia analitów, czy mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej [15]. W analizie specjacyjnej nawet procesy rutynowo stosowane takie, jak: rozcieńczanie, zmiany ph poprzez utrwalanie próbki, zmiany ciśnienia i temperatury mogą powodować nieodwracalne zmiany w pierwotnej formie analitu. Szczególne trudności pojawiają się, gdy próbka jest pobierana w warunkach znacznie odbiegających od warunków, w których jest następnie analizowana. Ma to miejsce np. w przypadku pobierania próbek z głębokich warstw zbiorników wodnych, gdzie spadek ciśnienia powoduje wydzielanie się składników gazowych. Przykładowo, jeśli jest to CO 2, następuje wzrost ph próbki, przesunięcie równowag kwasowych, zwiększenie trwałości kompleksów oraz wytracanie się trudno rozpuszczalnych osadów. Nietrwałość próbki i jej zmienność jest szczególnie istotna, w przypadku analizy materiału biologicznego. W tego rodzaju próbkach po ich pobraniu wciąż mogą zachodzić procesy mikrobiologiczne, enzymatyczne, fotochemiczne i inne, których natura jest często niejasna i nieoczekiwana [16]. W analizie specjacyjnej dla różnych rodzajów analitów i matryc próbek stosowane są odpowiednie metody pobierania, utrwalania i przygotowania próbek. Nieprzestrzeganie tych zaleceń może spowodować ich wtórne zanieczyszczenie. Przykładowo rtęć ma właściwości przenikania przez pojemniki wykonane z tworzyw plastycznych o niskiej gęstości, nie powinno się ich więc stosować do takich celów. Z kolei niektóre organiczne związki cyny stosowane są jako plastyfikatory, więc nie powinny być one pobierane do pojemników plastikowych. Najlepszym rozwiązaniem wydają się być naczynia szklane [17]. Podobne wymagania dotyczą pobierania próbek gazowych i stałych. W przypadku próbek gazowych rozróżnia się z jednej strony materię zawieszoną (pyły, aerolozole), a z drugiej fazę gazową. Podczas pobierania próbek pyły i aerozole zostają 2

3 oddzielone od fazy gazowej na odpowiednich filtrach i w tej postaci są przechowywane. Próbki stałe zaleca się przechowywać w pojemnikach z polietylenu lub teflonu, w obniżonej temperaturze, bez dostępu światła. Techniki łączone w analizie specjacyjnej Informacje wynikające z danych toksykologicznych wymagają ciągłego obniżania granic wykrywalności analitów do ekstremalnie niskich poziomów stężeń, co spowodowało, że dotychczas stosowane metody analityczne nie zawsze spełniały te wymagania. W związku z tym łączy się różne metody separacyjne i metody detekcji, co określane jest ogólną nazwą metody łączone. Odpowiednia metoda łączona powinna być selektywna wobec oznaczanych analitów, czuła w szerokim zakresie stężeń i powinna umożliwiać możliwie jak najlepszą identyfikację oznaczanych substancji. Wybór odpowiedniej metody łączonej powinien być uwarunkowany naturą analitu, łatwością połączenia różnych metod, wymaganą czułością oznaczeń oraz dostępnością urządzeń. Jako metody separacyjne wykorzystuje się przede wszystkim metody chromatograficzne [18], a jako metody detekcji metody spektroskopowe [19]. Do metod łączonych należy zaliczyć także połączenia kliku metod chromatograficznych [20]. W analizie specjacyjnej dominują metody chromatograficzne, aczkolwiek zastosowania innych metod jest również praktykowane [21]. Chromatografia, jako metoda rozdzielania znana jest od początku XX wieku [22], jednakże jej szybki rozwój nastąpił około 50 lat później. W szczególności rozwinęły się chromatografia gazowa, chromatografia cienkowarstwowa oraz chromatografia cieczowa w różnych odmianach. Obecnie metody chromatograficzne ze względu na możliwość szybkiego rozdzielania i oznaczania substancji w próbkach o złożonych matrycach, należą do najbardziej rozpowszechnionych metod instrumentalnych w chemii analitycznej. Poza metodami chromatograficznymi ważną grupą metod separacyjnych są metody oparte na zjawisku elektroforezy. Obecnie terminem elektroforeza kapilarna (ang. Capillary Electrphoresis, CE), określa się techniki elektromigracyjne, takie jak: kapilarna elektroforeza strefowa (ang. Capillary Zone Electrophoresis, CZE), kapilarne ogniskowanie izoelektryczne (ang. Capillary Isoelectric Focusing, CIEF), żelowa elektroforeza kapilarna (ang. Capillary Gel Electrophoresis, CGE) oraz izotachoforeza kapilarna (ang. Capillary Isotachophoresis, CITP). Czasami dodaje się do tego również micelarną elektrokinetyczną chromatografię kapilarną (ang. Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography, MECC). Najbardziej rozpowszechnioną spośród metod elektroforezy kapilarnej jest strefowa elektroforeza kapilarna, w związku z czym w literaturze ogólną nazwą elektroforeza kapilarna określa się często wszystkie techniki elektromigracyjne. W kapilarnym ogniskowaniu izoelektrycznym składniki mieszanin są rozdzielane w wyniku różnych wartości ich punktów izoelektrycznych. Kapilarna elektroforeza żelowa jest techniką rozdzielania, w której rozdzielanie wielkocząsteczkowych substancji odbywa się na podstawie różnic ich wielkości. Micelarna chromatografia elektrokinetyczna jest stosowana głównie do rozdzielania mieszanin, których cząsteczki nie mają ładunków elektrycznych. W izotachoforezie kapilarnej próbka jest umieszczona pomiędzy dwoma buforami wiodącym i końcowym. Po przyłożeniu stałoprądowego pola jony obecne w próbce poruszają się pomiędzy buforami, ulegając rozdzielaniu z powodu różnej ruchliwości. Szybko rozwija się także metoda elektrochromatografii kapilarnej (ang. Capillary Electro Chromatography, CEC), łącząca w sobie sprawność elektroforezy kapilarnej z wysoką selektywnością typowych wypełnień kolumn do chromatografii cieczowej. W badaniach analitów w formie gazowej dominuje chromatografia gazowa, ze względu na wysoką sprawność rozdzielania i możliwość osiągnięcia bardzo niskich granic wykrywalności. Jednakże wiele interesujących z punktu widzenia analizy specjacyjnej form pierwiastków nie występuje w stanie lotnym i nie da się ich przekształcić do tej postaci np. poprzez reakcje derywatyzacji. Są to praktycznie wszystkie kompleksy koordynacyjne metali śladowych, ale także liczne związki metaloorganiczne (zawierające kowalencyjnie związany metal lub metaloid). Dla wszystkich tych form, najczęstszym wyborem są kolumnowe techniki rozdzielania w fazie ciekłej, takie jak wysokosprawna chromatografia cieczowa w różnych odmianach czy elektroforeza kapilarna. Wynika to z łatwości ich połączenia w układzie on-line oraz różnorodności mechanizmów rozdzielania i dostępności faz ruchomych, co pozwala na zachowanie oznaczonej formy w stanie niezmienionym. Do najczęściej stosowanych metod detekcji w analizie specjacyjnej należą: spektrometria mas (MS, Mass Spectroscopy), spektrometria mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną (ICP-MS, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), płomieniowa atomowa spektrometria absorpcyjna (FAAS, Flame Atomic Absorption Spectrometry), elektrotermiczna atomowa spektrometria absorpcyjna (ET AAS, Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry), atomowa spektrometria fluorescencyjna (AFS, Atomic Fluorescence Spectrometry), spektrometria emisji optycznej ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-AES, Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy), mikrofalowo indukowana plazma z atomową spektrometrią absorpcyjną (MIP AES, Microvawe Inducted Plasma Atomic Emission Spektrometry), spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR Fourier Transform Infrared Spectroscopy) oraz spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR, Nuclear Magnetic Resonance). Najszybciej techniki łączone wprowadzono poprzez połączenie chromatografii gazowej z różnymi detektorami, tworząc takie układy jak: GC-AAS (ang. Gas Chromatography Atomic Absorption Spectrometry), GC-AES (ang. Gas Chromatography - Emission Atomic Spectrometry), GC-MS (ang. Gas Chromatography - 3

4 Mass Spectrometry), czy GC-ICP-MS-TOF, (ang. Gas Chromatography Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Time of Flight Mass Spectrometry). Ze względów technicznych nieco później na rynku pojawiły się układy wykorzystujące do rozdzielania analizowanych substancji metody chromatografii cieczowej, takie jak przede wszystkim: HPLC-ICP-MS (ang. High Performance Liquid Chromatography - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) HPLC-MS (ang. High Performance Liquid Chromatography - Mass Spectrometry) [23]. Najpopularniejszą metodą detekcji stosowaną w analizie specjacyjnej jest spektrometria mas, dzięki której można uzyskiwać informacje nie tylko o składzie jakościowym i ilościowym próbki, ale także określać strukturę analitów i ich masy molowe. Wyzwaniem dla analizy specjacyjnej jest dostęp do danych strukturalnych, niezbędnych do identyfikacji znanych bądź też nowoodkrytych związków, tym bardziej, że coraz wyższa czułość stosowanych metod detekcji przyczynia się do zwiększenia liczby wykrytych form pierwiastków. Zasadnicze trudności w zastosowaniu detektora spektrometrii mas w połączeniu z metodami chromatograficznymi wynikają z konieczności utrzymywania bardzo niskiego ciśnienia w spektrometrze, podczas gdy rozdzielone jony analitu opuszczają kolumnę chromatograficzną pod stosunkowo wysokim ciśnieniem. Jony analitu są rozdzielane w spektrometrze na podstawie stosunku masy do ładunku, a zebrane dane uzyskuje się w postaci widm. Zasadniczym elementem spektrometru jest komora jonizacyjna, która może być łączona z każdym dostępnym analizatorem mas: kwadrupolowym (Q), pułapką jonową (Ion Trap), czasu przelotu (TOF), sektorowym (SF) i cyklotronowym z transformacją Fouriera (FT-ICR). Stosowane są także połączenia dwóch kwadrupoli (Q-Q) lub hybrydowe np.: kwadrupolu połączonego z analizatorem czasu przelotu (Q-TOF). W spektrometrach mas można stosować różne źródła jonizacji, takie jak: jonizację poprzez elektrorozpraszanie (ang. Electrospray Ionization, ESI), jonizację chemiczną pod ciśnieniem atmosferycznym (ang. Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI) czy jonizację fotochemiczną pod ciśnieniem atmosferycznym (ang. Atmospheric Pressure Photochemical Ionization, APPI). Najpopularniejsze z nich to jonizacja poprzez elektrorozpraszanie [24] i jonizacja chemiczna pod ciśnieniem atmosferycznym, które pozwalają rozwiązać większość problemów analitycznych związanych zarówno z małymi, jak i dużymi cząsteczkami. Spektrometria mas z jonizacją poprzez elektrorozpraszanie jest stosowana m. in. do oznaczania związków również w materiałach pochodzenia biologicznego: kwasów nukleinowych, aminokwasów, peptydów, białek i ich kompleksów z metalami i metaloidami [25]. Innym rozwiązaniem jest jonizacja fotochemiczna pod ciśnieniem atmosferycznym, która stosowana głównie do analizy małych cząstek, w tym niepolarnych. Wszystkie te metody należą do tzw. miękkich metod jonizacji. Detekcja w postaci spektrometrii mas może być prowadzona w trybach monitorowania wybranego jonu (ang. Selected Ion Monitoring, SIM) lub skanowania (ang. Scan Mode, SM). W pierwszym przypadku otrzymuje się informacje o masie analitu, a w trybie drugim - o widmach masowych oraz rozkładzie mas. Dla dużych cząsteczek trudności z identyfikacją związane są przede wszystkim z możliwością uzyskania większej ilości widm o tych samych stosunkach masy do ładunku. Połączenie chromatografu z detektorem ICP-MS realizowane jest bezpośrednio, poprzez rozpylacz (dla kolumnowych technik rozdzielania) lub poprzez ablację laserową (ang. Laser Ablation, LA) dla technik planarnych. Wprowadzenie przyrządu ICP TOF-MS (Plazma sprzężona indukcyjnie i analizatorem czasu przelotu sprzężonym z spektrometrem mas, Inductively Coupled Plasma Time of Flight - Mass Spektrometry) zwiększyło szybkość uzyskiwania danych, co pozwoliło na wieloizotopowy pomiar pików chromatograficznych o szerokości mierzonej w milisekundach oraz poprawę precyzji określania stosunków izotopów. Układ TOF-MS jest bardziej czuły niż kwadrupolowy spektrometr mas, a w połączeniu z MALDI (Jonizacja laserem wspomagana matrycą, ang. Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization) jest szczególnie użyteczny w badaniach biochemicznych, w których analizuje się cząsteczki o wysokich masach. Po raz pierwszy technikę łączoną HPLC-ICP-TOF-MS w badaniach biomarkerów środowiskowych zastosowano w roku 2006 [26]. Pomimo, żę detektor ICP-MS nie daje informacji na temat chemicznych czy strukturalnych form analitów jest on znakomitym analizatorem elementarnym szczególne w połączeniu z chromatografem gazowym lub cieczowym [27]. Główne zalety tego detektora to szeroki zakres stężeń oraz wysoka czułość oznaczeń, wysoka selektywność, szybka analiza wielopierwiastkowa oraz możliwość pomiarów izotopów. Technika ta ma także swoje ograniczenia, takie jak: interferencje spektralne i matrycowe, gorsza precyzja niż w metodzie ICP- AES, całkowita zawartość rozpuszczalnych soli powinna być < 1000 mg/l, a także relatywnie wysoki koszt przyrządów. Ze względu na dużą zdolność rozdzielczą chromatografii gazowej, jak również dobrą czułość i specyficzność techniki ICP-MS, technika łączona GC-ICP-MS jest stosowana w analizie specjacyjnej związków metaloorganicznych już od kilkudziesięciu lat. Kolumnowa chromatografia gazowa z kolumnami pakowanymi stosowana początkowo, ustąpiła obecnie miejsca kapilarnej chromatografii gazowej [28]. Wynika to z faktu, że kolumny pakowane są przystosowane do pracy przy wysokim natężeniu przepływu strumienia gazu nośnego i dużych objętościach próbek, a ich sprawności oraz rozdzielczości są niskie z powodu dużej dyspersji analitów za kolumną. Ponadto duża pojemność kolumn wpływa negatywnie na czułość i granice wykrywalności, a samo wypełnienie może być aktywne chemicznie w stosunku do wielu form metaloorganicznych. Technika łączona GC-ICP-MS z zastosowaniem kolumn kapilarnych oferuje bardzo dobrą rozdzielczość, co jest szczególnie ważne przy rozdzielaniu złożonych mieszanin związków metaloorganicznych obecnych w próbkach o złożonej matrycy. Podstawowym wymogiem dla łącznika (tj. interfejsu) jest możliwość utrzymania gazowej postaci analitów podczas transportu z kolumny chromatograficznej do detektora, tak, aby zapobiec ich kondensacji. 4

5 Można to osiągnąć albo poprzez ogrzewanie linii przesyłowej w celu uniknięcia zimnych miejsc, albo przy użyciu nośnika w postaci aerozolu. W praktyce, analiza specjacyjna lotnych form metaloorganicznych, zdominowana jest przez trzy metody: chromatografię gazową z mikrofalowym plazmowym detektorem emisyjnym (ang. GC Microwave Induced Plasma Atomic Emission Detector, GC-MIP-AED), chromatografię gazową z plazmą wzbudzona indukcyjnie i spektometrią mas (GC-ICP-MS) i chromatografię gazową ze spektrometrią mas z jonizacją poprzez elektrorozpraszanie (GC-EI-MS). Wyjątek stanowi oznaczanie metylortęci w próbkach środowiskowych, w którym to przypadku układy GC-AAS i GC-AFS jest wciąż popularne. Technika łączona GC-MIP-AED cieszy się szczególną popularnością w analizie specjacyjnej antropogenicznych zanieczyszczeń środowiskowych i produktów ich degradacji, co wynika z jej uniwersalności oraz ekstremalnie niskich granic wykrywalności [29]. Pod koniec lat 90-tych XX wieku pojawiło się wiele prac na temat szybkiej chromatografii gazowej (ang. Flash GC), w której stosuje się kolumny składające się ze zbioru kilku tysięcy kapilar o małej (20-40 µm) średnicy wewnętrznej. Kolumny takie określa się mianem kolumn wielokapilarnych [30]. Taka wiązka kapilar pozwala wyeliminować wady związane zarówno z zastosowaniem kolumn kapilarnych, jak i kolumn z wypełnieniem, a jednocześnie zachować zalety obu typów kolumn. Wielokapilarna chromatografia gazowa wyróżnia się dużymi natężeniami przepływu strumienia gazu nośnego, co wpływa na zmniejszenie współczynnika rozcieńczenia i ułatwia transport analitów do plazmy. W przypadku połączenia chromatografu cieczowego z ICP-MS istotny jest odpowiedni łącznik, pomiedzy chromatografem a detektorem. W najprostszym wypadku wyjście z kolumny chromatograficznej połączone jest z konwencjonalnym rozpylaczem (nebulizerem). Głównym wymogiem jest jego kompatybilność z stosowanymi natężeniami przepływu oraz z składem eluentów. Eluenty bazujące na wodzie mogą być szkodliwe dla elementów nebulizera z powodu dużych zawartości soli, natomiast eluenty zawierające składniki organiczne lub będące cieczami organicznymi mogą powodować niestabilność plazmy za względu na dużą rozszerzalność cieplną ich par. Wśród wielu rozwiązań wprowadzania próbek przez nebulizację najbardziej popularnym jest system pneumatyczny. Istnieje pewna grupa analitów, których oznaczanie szczególnie na niskich poziomach stężeń jest utrudnione podczas używania konwencjonalnych nebulizatorów. Takimi przykładami są niektóre związki rtęci, jodu, talu i srebra, których wzajemne oddziaływanie z polimerowymi elementami nebulizera jest nieprzewidywalne. Innym przykładem może być bor, który silnie oddziaływuje ze szklanymi powierzchniami komory nebulizera. Dzięki relatywnie niskim kosztom produkcji, prostemu działaniu oraz szybkiemu rozdziałowi jonów ze względu na ich stosunek masy do sygnału analizatory kwadrupolowe są najczęściej stosowanym analizatorami w ICP-MS. Ich popularność wynika min. z relatywnie niskiego kosztu, łatwością obsługi i szybkiego przesyłania danych. Nowsza generacja tych urządzeń oferują w przypadku wielu pierwiastków niskie poziomy detekcji na poziomie µg/l lub ng/l. Aby osiągnąć lepszą rozdzielczość i przez to zredukować powstające interferencje izobaryczne można zastosować analizator masowy z podwójnym ogniskowaniem lub dynamiczną komorę reakcyjną (ang. DRC - Dynamic Reaction Cell) [31]. Wzrost rozdzielczości nieuchronnie prowadzi jednak do spadku czułości metody. Obecnie stosowane spektrometry kwadrupolowe pozwalają na osiągnięcie jedynie 2-3 razy gorszej rozdzielności od spektrometrów wysokiej rozdzielczości. Zastosowanie wzbogaconych izotopów w przypadku detektorów ICP-MS przyniosło niebagatelne korzyści dla rozwoju analizy specjacyjnej. Specyficzność izotopowa techniki ICP-MS otwiera drogę dla stosowania stabilnych izotopów lub form wzbogaconych w stabilne izotopy do badań nad transformacjami i tworzeniem się artefaktów podczas procesów ekstrakcji i derywatyzacji, a także dla wdrażania na szerszą skalę oznaczania ilościowego z wykorzystaniem techniki rozcieńczenia izotopowego. Źródła błędów systematycznych w tej technice są dobrze poznane i mogą być eliminowane, co sprawia że technikę ID-MS uznaje się jako definitywną technikę analizy [32]. Postępy i stan wiedzy w tej technice zostały podsumowane w pracach Prorocka i Pranga [33]. Połączenie różnych odmian chromatografii cieczowej takich jak: wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC), chromatografia jonowa (IC), chromatografia wykluczania jonowego (I-EC), czy chromatografia żelowa (GPC) z detektorami ICP-MS lub ESI-MS należy do najbardziej popularnych technik łączonych wykorzystywanych do oznaczania różnych jonowych form metali i metaloidów [34]. Najpopularniejszą metodą rozdzielania i oznaczania jonowych substancji nieorganicznych i organicznych jest chromatografia jonowa [35]. Znalazła ona zastosowanie w technik łączonych i analizie specjacyjnej przede wszystkim w zakresie oznaczania wybranych ubocznych produktów dezynfekcji wód [36] oraz jonów metali i metaloidów [37]. Z kolei najpopularniejsze techniki łączone wykorzystujące chromatografię jonową to: IC-ICP- MS (ang. Ion Chromatography - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry), IC-ICP-OES (ang. Ion Chromatography - Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry), oraz IC-MS (ang. Ion Chromatography - Mass Spectrometry). Metody elektroforezy kapilarnej w połączeniu z różnymi detektorami z powodzeniem stosuje się w analizie specjacyjnej próbek środowiskowych [38], jak i biochemicznych [39]. Niestety elektroforeza kapilarna w przeciwieństwie do metod chromatograficznych ze względu na gorszą powtarzalność nie doczekała się dotychczas żadnych norm międzynarodowych. Na początku XXI wieku ukazały się dwie ważne pozycje książkowe z zakresu zastosowania technik łączonych w analizie specjacyjnej [40, 41]. Opisano w nich szczegółowo m. in. Takie zagadnienia jak: metody chromatografii gazowej i cieczowej z detektorami ICP-MS i ESI-MS, kontrolę jakości w analizie specjacyjnej, a 5

6 także liczne przykłady zastosowań tych metod w analityce związków organicznych cyny, ołowiu i rtęci, specjację metali w próbkach petrochemicznych, badani związków arsenu i selenu w próbkach biologicznych, a także kompleksów metali w tkankach ludzkich i w płynach ustrojowych. Pojęcie analizy specjacyjnej i technik łączonych jest bardzo szerokie. Na rysunku 1 przestawiono schematycznie najpopularniejsze metody separacyjne oraz metody detekcji wykorzystywane w technikach łączonych wraz z rodzajem oznaczanych analitów. W latach 80-tch i 90- tych XX wieku, czyli w okresie początkowego rozwoju analizy specjacyjnej najczęściej oznaczanymi formami specjacyjnymi w wodach były formy specjacyjne arsenu, selenu, chromu, ołowiu, rtęci i żelaza [42]. Obecnie do tej grupy zaliczyć należy także różne formy cyny, glinu, antymonu i halogenków. Przykładowe formy wybranych pierwiastków oznaczane technikami łączonymi zestawiono w Tabeli 1. Przykłady zastosowań technik łączonych w analizie specjacyjnej Liczba połączeń nieorganicznych i organicznych metali i metaloidów jest ogromna, a do ich identyfikacji i analizy ilościowej stosowane muszą być odpowiednio czułe i dokładne metody analityczne, takie jak techniki łączone. W środowisku występuje wiele związków organometalicznych, spośród których niektóre są nietoksyczne (np. organiczne związki arsenu takie jak arsenobetaina), a inne wyjątkowo toksyczne, np. metylortęć. Ogólnie w odniesieniu do niektórych pierwiastków (np. ołowiu czy rtęci) można powiedzieć, że ich formy organiczne są bardziej toksyczne niż nieorganiczne. Odwrotna sytuacja ma miejsce w przypadku form specjacyjnych arsenu czy selenu. Arsen nieorganiczny jest dobrze znaną trucizną, a formy organiczne takie jak arsenobetaina czy arsenocholina są generalnie nietoksyczne. Wynika to z faktu, że cząsteczki te są bardzo stabilne i odporne na działania enzymów oraz utleniaczy. Kolejnym powodem wyższej toksyczności niektórych form metaloorganicznych jest to, że są one łatwiej absorbowane przez tkanki wewnętrzne i łatwo przenikają do krwi, poprzez którą przenoszone są w całym organizmie [43]. Niektóre rośliny rozwinęły szczególnie skuteczne mechanizmy utrzymywania homeostazy metali (metaloidów), które pozwalają im żyć i rozmnażać się w środowisku silnie zanieczyszczonym tymi pierwiastkami. Dobrze znanym mechanizmem usprawniającym akumulację i tolerancję metali ciężkich w roślinach jest wydzielanie przez nie protein i peptydów wiążących metale. W wyniku kompleksowania metali powstaje wiele względnie słabo scharakteryzowanych kompleksów metalicznych. Powstające związki trudno jest przekształcić do postaci lotnej, co nie pozwala na użycie chromatografii gazowej do ich rozdzielania. Dla większości z tych form brak jest odpowiednich, wzorców i materiałów odniesienia, ponieważ wiele naturalnie zsyntezowanych związków nie zostało jeszcze zidentyfikowanych i scharakteryzowanych. W procesie kontroli jakości podczas ilościowych analiz form specjacyjnych stosowane są metody odzysku wzorca, dodatku standardu wewnętrznego, porównań wyników uzyskanych innymi metodami oraz porównań międzylaboratoryjnych [44]. Wprawdzie na rynku dostępnych jest coraz więcej certyfikowanych materiałów odniesienia zawierających określone formy specjacyjne analitów jak np. wzorzec tributylocyny czy metylortęci, jednakże nadal istnieje duże zapotrzebowanie na kolejne materiały. Pierwiastki, które ze względu na swoje właściwości toksykologiczne oraz rodzaje form organicznych i nieorganicznych są najczęściej przedmiotem badań w analizie specjacyjnej z wykorzystaniem technik łączonych to: arsen, selen, chrom, cyna, rtęć, antymon, aluminium, tal, ołów, halogenki, platynowce, metale ziem rzadkich i radionuklidy. Arsen jest pierwiastkiem łatwo mobilnym w związku z czym występuje we wszystkich elementach środowiska. Łatwo przechodzi z litosfery do hydrosfery, a jego zawartość w wodach naturalnych jest silnie zróżnicowana i determinowana przez rodzaj podłoża i zanieczyszczenia wód. Specjacja arsenu technikami łączonymi dotyczy najczęściej techniki łączonej HPLC-ICP-MS [45]. Przedmiotem analiz są różne matryce, ale dominują oznaczenia specjacyjnych form arsenu w różnych rodzajach wód [46], w tym w wodach do spożycia [47] oraz wodach morskich [48]. Spośród obszernych danych literaturowych związanych z analizą specjacyjną arsenu i jego związków warto wymienić badania gleby [49] i wyciągów glebowych [50]; osadów dennych [51], w tym pochodzących z naturalnych katastrof [52]; a także badania ścieków przemysłowych [53]; próbek roślin [54], w tym liści tytoniu [55]; próbek klinicznych, w tym próbek moczu [56], krwi [57]; płynach żołądkowych [58]; oraz we włosach [59] i paznokciach [60]. Połączenie elektroforezy kapilarnej z detektorem TOF-MS wykorzystane może być do oznaczania związków arsenu w próbkach środowiskowych [61] oraz w rybach [62]. Ponadto techniki łączone są stosowane w analizie specjacyjnej arsenu w próbkach żywnościowych, takich jak owocach morza [63], oleju rybim [64] czy w maśle orzechowym [65]. W wielu przypadkach badania dotyczą jednoczesnego oznaczania form specjacyjnych arsenu i innych pierwiastków, takich jak selen [66] czy chrom [67]. Selen jest jednym z lepiej rozpoznanych pierwiastków ramach analizy specjacyjnej, specjacyjnej literatura na ten temat jest bardzo obszerna [68]. Dotyczy ona zarówno licznych form organicznych, jak i nieorganicznych. W analizie specjacyjnej selenu najczęściej stosuje się techniki łączone takie jak HPLC-ICP- MS, która jest wykorzystana do jednoczesnego rozdzielania i oznaczania form specjacyjnych selenu min. w próbkach żywności [69], w tym ryżu [70]; a także w glebach [71]; czy krwi [72]. Kolejnym przykładem jest chrom, w którego przypadku dominują formy nieorganiczne. Właściwości fizykochemiczne chromu i jego związków oraz występowanie w środowisku ich zróżnicowany wpływ na środowisko zostały szczegółowo opisane w literaturze [73]. Związki Cr(III) mają pozytywny wpływ na funkcjonowanie organizmów żywych, są odpowiedzialne za prawidłowy metabolizm glukozy u ssaków i łatwo 6

7 ulegają kompleksowaniu z różnymi substancjami. Z kolei związki chromu(vi) są silnie toksyczne, a Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) zaliczyła je do grupy B-2, czyli do grupy substancji kancerogennych i mutagennych dla ludzi. Niestety pomimo szybkiego rozwoju nowoczesnych metod analizy specjacyjnej w normatywach higienicznych i przepisach prawnych większości krajów regulacje wciąż dotyczą chromu całkowitego, a nie jego poszczególnych form. Przykłady literaturowe analizy specjacyjnej chromu dotyczą min. badań wód [74] w tym wód morskich [75]; ścieków [76]; osadów dennych [77]; gleb [78]; pyłów atmosferycznych [79], czy produktów spożywczych [80]. Do najczęściej oznaczanych form specjacyjnych cyny należą jej związki organiczne [81]. Do ich oznaczania stosuje się zazwyczaj techniki łączone oparte na chromatografii gazowej lub cieczowej, takie jak: GC-MIP-AED [82], GC-AFS [83], GC-MIP-AES [84], HPLC-ETAAS [85], HPLC-MS [86]. Przedmiotem badań są m. in. Małże [87]; wody do spożycia [88] i wody morskie [89] oraz próbki żywności [90]. Porównanie zalet i ograniczeń technik łączonych GC-ICP-MS i HPLC-ICP-MS stosowanych w analizie specjacyjnej cyny opisano w pracy [91]. Kolejnym ważnym pierwiastkiem, którego różne formy są oznaczane w ramach analizy specjacyjnej jest rtęć. W analizie specjacyjnej rtęci stosuje się techniki łączone, takie jak: IC-ICP-MS [92], SEC-ICP-MS [93], elektroforeza kapilarna [94], FIA-CE-ASF [95], HPLC-AFS [96], SPE-GC-ICP-TOF-MS [97] czy GC- ICP-TOF-MS [98]. Porównanie trzech technik łączonych opartych na chromatografii gazowej z różnymi metodami detekcji (MS, ICP-MS oraz AFS) opisano w pracy [99]. Przykłady literaturowe dotyczą m. in. oznaczeń specjacyjnych form rtęci w wodach [100], w tym w wodzie morskiej [101]; osadach rzecznych [102]; a także tkankach zwierzęcych [103] oraz w materiałach referencyjnych [104]. Szybką metodę oznaczania rtęci w wodzie morskiej z wykorzystaniem techniki łączonej HPLC-ICP-MS opisano w pracy [105], a badania form nieorganicznych i organicznych rtęci z wykorzystaniem techniki łączonej HPLC-UV-CV-AFS opisano w pracy [106]. Inny przykład to zastosowanie wielokapilarnej chromatografii w połączeniu z detekcją atomowej spektrometrii fluorescencyjnej i techniki zimnych par do oznaczania organicznych i nieorganicznych form rtęci w próbkach środowiskowych i biologicznych [107]. Monometylortęć i etylortęć może być oznaczana z wykorzystaniem wstrzykowej analizy przepływowej połączonej z detekcją AFS [108]. Antymon i jego związki są najczęściej oznaczane w różnego rodzaju wodach, w tym wodzie do spożycia [109], wodach powierzchniowych [110] i wodach morskich [111]. W literaturze opisano wiele przykładów zastosowań technik łączonych w analizie specjacyjnej antymonu m. in. w próbkach: środowiskowych [112], w tym w glebach [113], roślinach [114], faunie i florze morskiej [115], a także w popiołach [116], pyle zawieszonym [117], pyle wulkanicznym [118] oraz w próbkach żywności [119] i materiałach referencyjnych w postaci osadów dennych [120]. Antymon często jest oznaczany jednocześnie z innymi pierwiastkami, takimi jak arsen [121] oraz selen i tellur [122]. Wiele prac dotyczy analiz zawartości antymonu i jego związków w próbkach biomedycznych [123]. Próbki takie zawierają dużo białek, substancji wielkocząsteczkowych, enzymów, które mogą łączyć się z związkami antymonu i powodować zmiany w jego formach występowania. Analityka glinu jest zagadnieniem niezmiernie ważnym, a jednocześnie trudnym ze względu na specyfikę tego pierwiastka. Najbardziej toksyczne formy glinu: jon Al 3+ i hydroksy formy Al(OH) 2+, Al(OH) + 2, - Al(OH) 4 oraz połączenia glinu w formie labilnych nieorganicznych kompleksów z fluorkami [124] i siarczanami [125]. Specjacja glinu dotyczy zazwyczaj próbek gleb i osadów dennych [126] oraz próbek klinicznych [127]. Narzędziem wspomagającym analizę specjacyjną m. in. glinu są programy komputerowe, takie jak np. Mineql oraz Geochem i Solichem. Nie gwarantują one pełnego powodzenia w analizie specjacyjnej, ale mogą być pomocne w identyfikacji, oznaczaniu, interpretacji oraz modelowaniu min. form glinu występujących w środowisku [128]. W przeciwieństwie do dość dobrze rozpoznanych metod analizy m. in. chromu, selenu, antymonu i arsenu, istnieje duża presja ze strony zarówno toksykologów, jak i chemików analityków na opracowanie wiarygodnych metodyk oznaczania talu, szczególnie w próbkach o złożonej matrycy. Związki talu są silnie toksyczne, łatwo absorbują się przez skórę i zazwyczaj w ten sposób przedostają się do organizmów żywych. W literaturze opisano przykłady oznaczania talu i jego związków w próbkach roślin [129], wód powierzchniowych [130], wód do spożycia [131], wód rzecznych [132] oraz jeziornych [134]. Pierwiastkiem, który od wieków budził zainteresowanie nie tylko chemików jest ołów. W literaturze opisano przykłady zastosowań technik łączonych w analizie specjacyjnej ołowiu w próbkach pyłów i gleb [134], płynach ustrojowych [135], wodach rzecznych [136], roślinach [137], oraz w lekach otrzymywanych z roślin [138]. Spośród wielu innych pierwiastków będących przedmiotem analiz specjacyjnych z wykorzystaniem technik łączonych warto wymienić żelazo, magnez i mangan. Specjacja żelaza dotyczy przede wszystkim wód [139] oraz próbek krwi [140]. Z kolei do specjacji związków magnezu [141] oraz manganu [142] można stosować technikę łączoną CE-ICP-MS. Związki platyny, rutenu oraz złota są stosowane jako leki przeciwnowotworowe. Analiza specjacyjna pomaga w doborze odpowiednich form leków i są narzędziem poznania procesów zachodzących w organizmach [143]. Zagadnienia specjacji radionuklidów są istotne z punktu widzenia ich zachowania się w środowisku, mobilności i rozpuszczalności. Mogą one być obecne w środowisku w różnych formach fizykochemicznych, w tym na różnych stopniach utlenienia. Przegląd literaturowy w zakresie wykorzystania technik łączonych w analizie specjacyjnej radionuklidów opisali May i wsp. [144]. 7

8 Powszechnie uważa się, że aktywność biologiczną, jak i toksyczność w stosunku do organizmów żywych wykazują głównie pierwiastki występujące w postaci jonowej. Jony danego pierwiastka obecne w środowisku mogą występować w postaci wolnych anionów lub kationów, lub jonów związanych z ligandami organicznymi lub nieorganicznymi. Analiza specjacyjna w tym zakresie dotyczy pierwiastków, które mogą występować na różnych stopniach utlenienia i polega na identyfikacji i określeniu stężeń każdego z nich. Jest ona szczególnie istotna w przypadku pierwiastków, które w zależności od stopnia utleniania wykazują silnie zróżnicowane właściwości toksykologiczne wobec organizmów żywych (np. Cr(III)/Cr(VI), As(III)/As(V), Sb(III)/Sb(V)). Aniony i kationy organiczne oraz nieorganiczne są zazwyczaj oznaczane metodą chromatografii jonowej. Początkowo zastosowania chromatografii jonowej w analizie specjacyjnej dotyczyły przede wszystkim oznaczania jonów azotu, fosforu oraz siarki. Obecnie zastosowania te dotyczą przede wszystkim oznaczania jonów metali i metaloidów [145] oraz jonów chloru, bromu i jodu. Za jedno z ważniejszych osiągnięć ludzkości w XIX wieku uważa się opracowanie metod dezynfekcji wody do spożycia. Nowe technologie dezynfekcji wód takie jak ozonowanie pomimo niezaprzeczalnych zalet posiadają również określone wady i ograniczenia. Dotyczą one głównie tworzenia się utlenionych nieorganicznych halogenopochodnych takich jak: bromiany(v), chlorany(iii) i chlorany(v). Najważniejsze z nich to bromiany(v), które mogą powstawać w wodach surowych zawierających bromki, które są poddawane procesom ozonowania. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem IARC zakwalifikowała je do potencjalnych kancerogenów (grupa B2). Metody oznaczania bromianów(v) techniką chromatografii jonowej w wodach w zależności od rodzaju detekcji można podzielić na trzy grupy [146]: metody bezpośrednie (detekcja konduktometryczna), metody pośrednie (detekcja UV/Vis) [147, 148] oraz techniki łączone (spektrometria mas) [149]. Nowym niedocenionym zagrożeniem są chlorany(vii) obecne w różnych elementach środowiska, co związane jest z ich stosowaniem m. in. jako dodatki do paliw lotniczych oraz w materiałach wybuchowych i pirotechnicznych. Najczęściej są one oznaczane technikami łączonymi w wodach do spożycia [150] oraz w roślinach [151]. Podsumowanie Analiza specjacyjna z wykorzystaniem technik łączonych pomimo ogromnych postępów poczynionych w minionych 30 latach wciąż jest młodą dziedziną chemii analitycznej. Perspektywy jej dalszego rozwoju uzależnione są od wielu czynników, takich jak: rozwój nowych metod przygotowania próbek, metod separacyjnych i metod detekcji, oraz dostępności nowych certyfikowanych materiałów referencyjnych. Techniki łączone stwarzają ogromne, nieznane dotychczas możliwości, a ich główne zalety to: ekstremalnie niskie granice wykrywalności i granice oznaczalności oraz bardzo dobra dokładność i powtarzalność oznaczeń. Tak jak wszystkie inne techniki łączone mają swoje ograniczenia. Należą do nich: wysoka cena przyrządów oraz ich złożoność, co powoduje, że nie są one powszechnie dostępne i stosowane w laboratoriach. Stosowanie technik łączonych wymaga doskonałego opanowania metodyk analitycznych i szczegółowej znajomości przyrządów. Są to systemy drogie, stosowane raczej do prac naukowych niż do analiz rutynowych. Tym niemniej rozwój tych technik przybiera na znaczeniu, o czym świadczyć może rosnący zakres zastosowań i liczba prac na ten temat [152, 153]. Wykaz stosowanych skrótów AAS AED AES AFS APCI APPI BZT CE CEC CGE Atomowa spektrometria absorpcyjna Atomic Absorption Spectrometry Detektor emisji atomowej Atomic Emission Detector Spektrometria emisji atomowej Atomic Emission Spectrometry Spektrometria fluorescencji atomowej Atomic Fluorescence Spectrometry Jonizacja chemiczna pod ciśnieniem atmosferycznym Atmospheric Pressure Chemical Ionization Jonizacja fotochemiczna pod ciśnieniem atmosferycznym. Atmospheric Pressure Photochemical Ionization Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu Chemical Oxygen Demand Elektroforeza kapilarna Capillary Elecrophoresis Micelarna elektrokinetyczna chromatografia kapilarna Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography Żelowa elektroforeza kapilarna Capillary Gel Electrophoresis 8

9 ChZT CIEF CITP CV AAS CZE DRC EI EI-MS ESI ET AAS F AAS FIA-CE-ASF FTICR FTIR GC GC-AAS GC-AES GC-AFS GC-ICP-MS GC-MS GC-ICP-MS-TOF GC-ICP-MS GC-ICP-MS-TOF HPLC-ICP-MS HPLC-ICP-TOF-MS HPLC-UV-CV-AFS Chemiczne zapotrzebowanie tlenu Chemical Oxygen Demand Kapilarne ogniskowanie izoelektryczne Capillary Isoelectric Focusing Izotachoforeza kapilarna Capillary Isotachophoresis Spektrometria absorpcji atomowej z generowaniem zimnych par Cold Vapour generation Atomic Absorption Spectrometry Kapilarna elektroforeza strefowa Capillary Zone Electrophoresis Dynamiczna komora reakcyjna Dynamic Reaction Cell Jonizacja elektronami Elektron Impact Spektrometria masowa zderzenia elektronów Electron Impact Mass Spectrometry Jonizacja poprzez elektrorozpraszanie Electrospray Ionization Spektrometria atomowej absorpcji z atomizacją elektrotermiczną Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry Płomieniowa spektrometria absorpcji atomowej Flame Atomic Absorption Spectrometry Przepływowa analiza wstryzkowa elektroforeza kapilarna - atomowa spektrometria fluoroscencyjna Flow Injection Analysis Capillary Electrophoresis - Atomic Fluorescence Spectroscopy Cyklotronowy rezonans jonowy z transformacją Fouriera Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera Fourier Transformation Infrared Spectroscopy Chromatografia gazowa Gas Chromatography Chromatografia gazowa z atomową spektrometrią absorpcyjną Gas Chromatography Atomic Absorption Spectrometry Chromatografia gazowa z atomową spektrometrią emisyjną Gas Chromatography - Emission Atomic Spectrometry Chromatografia gazowa atomowa spektrometria fluoroscencyjna Gas Chromatography Atomic Fluorescence Spectroscopy Chromatografia gazowa z plazmą wzbudzona indukcyjnie i spektometrią mas Gas Chromatography - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Chromatografia gazowa z spektrometrią mas Gas Chromatography Mass Spectrometry Chromatografia gazowa z spektrometrią mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną i analizatorem czasu przelotu Gas Chromatography Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Time of Flight Chromatografia gazowa z spektrometrią mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną Gas Chromatography - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Chromatografia gazowa z spektrometrią mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną i spektrometrią mas czasu przelotu Gas Chromatography Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Time of Flight Mass Specrometry Wysokosprawna chromatografia cieczowa z spektrometrią mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie High Performance Liquid Chromatography - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Wysokosprawna chromatografia cieczowa z plazmą sprzężoną indukcyjnie i analizatorem czasu przelotu sprzężonym z spektrometrią mas High Performance Liquid Chromatography - Inductively Coupled Plasma Time of Flight - Mass Spectrometry Wysokosprawna chromatografia cieczowa z detekcją UV połączoną z atomową spektrometria fluoroscencyjną zimnych par 9

10 HPLC HG AAS HR-ICP-MS HPLC-MS HPLC-ICP-MS ICP-AES IARC ISO ID-MS IC IS ICP-TOF-MS IE-C ICP-MS ICP-OES IC-ICP-MS IC-ICP-OES IC-MS IUPAC ICP-MS-TOF LA LC-MS MECC MALDI MS MS-MS - MIP AES NMR High Performance Liquid Chromatography with UV Detector Coupled to Cold Vapour Atomic Fluorescence Spectroscopy Wysokosprawna chromatografia cieczowa High Performance Liquid Chromatography Spektroskopia atomowej absorpcji z generowaniem wodorków Hydride Generation Atomic Absorption Spetrometry Wysokorozdzielcza spektrometria mas z indukcyjnie wzbudzoną plazmą High Resolution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Wysokosprawna chromatografia cieczowa z spektrometrią mas High Performance Liquid Chromatography - Mass Spectrometry Wysokosprawna chromatografia cieczowa z spektrometrią mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie High Performance Liquid Chgromatography - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Spektrometria absorpcji emisyjnej z plazmą indukcyjnie wzbudzoną Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry Międzynarodowa Agencja Badań nad rakiem The International Agency for Research on Cancer Międzynarodowa Organzacja Normalizacyjna Internaional Standard Organisation Metoda rozcieńczeń izotopowych z spektrometrią mas Isotope Dilution Mass Spektrometry Chromatografia jonowa Ion Chromatography Elektrorozpraszanie Ionspray Plazma sprzężona indukcyjnie i analizatorem czasu przelotu sprzężonym z spektrometrem mas Inductively Coupled Plasma Time of Flight - Mass Spectrometry Chromatografia wykluczania jonowego Ion Exclusion Chromatography Spektrometria mas z plazmą indukcyjnie wzbudzoną Inductively Coupled Plasma Mass Spektrometry Spektrometria emisji optycznej ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry Chromatografia jonowa z spektrometrią mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną Ion Chromatography - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Chromatografia jonowa z spektrometrią emisji optycznej ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej Ion Chromatography - Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry Chromatograf jonowy z spektrometrem mas Ion Chromatograph - Mass Spectrometry Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej International Union of Pure and Applied Chemistry Spektrometria mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną i analizatorem czasu przelotu Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Time of Flight Ablacja laserowa Laser Ablation Chromatografia cieczowa z spektrometria mas Liquid Chromatography Mass Spectrometry Micelarna elektrokinetyczna chromatografia kapilarna Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography Jonizacja laserem wspomagana matrycą Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Spektrometr mas Mass Spectrometer Tandemowa spektrometria masowa Tandem Mass Spectrometry Mikrofalowo indukowana plazma z atomową spektrometrią absorbcyjną Microwave-Induced Plasma-Atomic Emission Spectroscopy Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego Nuclear Magnetic Resonance 10

11 RP-HPLC Q-TOF US EPA SPME SPE SBSE SIM SIM SM SEC-ICP-IDMS TOF-MS Wysokosprawna chromatografia cieczowa w odwróconym układzie faz Reversed Phase High Performance Liquid Chromatography Kwadrupol czasu przelotu Quadrupol - Time of Flight Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych United States Environmental Protection Agency Mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej Solid Phase MicroExtraction Ekstrakcja do fazy stałej Solid Phase Extraction Próbniki sorpcyjne na bazie mieszadełka magnetycznego Stir Bar Sorptive Extraction Monitorowanie wybranego jonu Selected Ion Monitoring Monitorowanie wybranego jonu Selected Ion Monitoring Tryb skanowania Scan Mode Chromatografia Wykluczania Jonowego - spektrometria mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie Size Exclusion Chromatography - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Spektrometria mas czasu przelotu Time of Flight Mass Spectrometry Literatura [1] T.M. Florence, G.E. Batley, P. Benes, Chemical Speciation in Natural Waters, Crit. Rev. Anal. Chem., 9, 219 (1980). [2] U. Forstner, Trace Elements and Their Compounds in Environment. Intern. J. Environ. Anal. Chem., 51, 2 (1993). [3] A. Tessiere, P.G. Campbell, M. Kisson, Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals, Anal. Chem., 51, 844 (1979). [4] D.M. Templeton, F. Ariese, R. Cornelis, L.G. Danielsson, H. Muntau, H. Leeuwen, R. Łobiński, Guidelines for Terms Related to Chemical Speciation and Fractionation of Elements. Definitions, Structural Aspects, and Methodological Approaches. (IUPAC Recommendations 2000), Pure Appl. Chem., 72, 1453 (2000). [5] S. Caroli, Element Speciation: Challenges and Prospects, Microchem J., 51, 64 (1995). [6] A. Kot, J. Namieśnik, The Role of Speciation in Analytical Chemistry, Trends Anal. Chem., 19, 69 (2000). [7] R. Łobiński, J. Szpunar, Biochemical Speciation Analysis by Hyphenated Techniques, Anal. Chim. Acta, 400, 231, (1999). [8] F. Cubadda, Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry for the Determination of Elements and Elemental Species in Food: A Review, J. AOAC Int., 87, 173 (2004). [9] B., Meermann, M. Sperling, Hyphenated Techniques as Tools for Speciation Analysis of Metal-based Pharmaceuticals: Developments and Applications, Anal. Bioanal. Chem., 403, 1501 (2012). [10] B. Michalke, V. Nischwitz, Review on Metal Speciation Analysis in Cerebrospinal Fluid-current Methods and Results. A Review. Anal. Chim. Acta, 682, 23 (2010). [11] R. Smith, Before the Injection - Modern Methods of Sample Preparation for Separation Techniques, J. Chromatogr. A, 1000, 3, (2003). [12] D. Amouroux, E. Tessier, C. Pécheyran, O.F.X. Donard, Sampling and Probing Volatile Metal(loid) Species in Natural Waters by In-situ Purge and Cryogenic Trapping Followed by Gas Chromatography and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (P-CT-GC-ICP/MS), Anal. Chim. Acta, 377, 241 (1998). [13] R. Morabito, Extraction Techniques in Speciation Analysis of Environmental Samples, Fresenius J. Anal. Chem., 351, 378 (1995). [14] W. Liu, H.K. Lee, Chemical Modification of Analytes in Speciation Analysis by Capillary Electrophoresis, Liquid Chromatography and Gas Chromatography. J. Chromatogr. A, 834, 45 (1999). [15] Z. Mester, R. Sturgeon, J. Pawliszyn, Solid Phase Microextraction as a Tool for Trace Element Speciation., Spectrochim. Acta, Part B, 56, 233 (2001). [16] J. Namieśnik, Trace Analysis - Challenges and Problems, Crit. Rev. Anal. Chem., 32, 271 (2002). 11

12 [17] R. Rubio, A. Ure, Approaches to Sampling and Sample Pretreatment for Metal Speciation in Soils and Sediments, Int. J. Environ. Anal. Chem., 51, 205 (1993). [18] L.A. Ellis, D.J. Roberts, D.J. Chromatographic and Hyphenated Methods for Elemental Speciation Analysis in Environmental Media, J. Chromatogr. A, 774, 3 (1997). [19] Hyphenated and Alternative Methods of Detection in Chromatography, Chromatographic Science Series, eds. R.A. Shalliker,. Vol.104, CRC Press, New York, 2011 [20] G. Purcaro., S. Moret, L. Conte, Hyphenated Liquid Chromatography Gas Chromatography Technique: Recent Evolution and Applications, J. Chromatogr. A, 1255, 100 (2012). [21] A. Gonzalvez, M.L. Cervera, S. Armenta, M. de la Guardia, A Review of Non- chromatographic Methods for Speciation Analysis, Anal. Chim. Acta, 636, 129 (2009). [22] M.S. Tswett, Physikalisch-Chemische Studien Uber das Chlorophyll. Die Adsorptionen, Ber. Bot. Ges., 24, 316 (1906). [23] B. Michalke, The Coupling of LC to ICP-MS in Element Speciation: I. General Aspects, Trends Anal. Chem., 21, 2 (2002). [24] D. Schaumloffel, A. Tholey, Recent Directions of Electrospray Mass Spectrometry for Elemental Speciation Analysis, Anal. Bioanal. Chem., 400, 1645 (2011). [25] M.J. Keith-Roach, A Review of Recent Trends in Electrospray Ionisation-Mass Spectrometry for the Analysis of Metal-Organic Ligand Complexes, Anal. Chim. Acta, 678, 140 (2010). [26] H.G. Infante, K. Van Campenhout, R. Blust, F.C. Adams, Anion-Exchange High Performance Liquid Chromatography Hyphenated to Inductively Coupled Plasma- Isotope Dilution-Time-of-Flight Mass Spectrometry for Speciation Analysis of Metal Complexes with Metallothionein Isoforms in Gibel Carp (Carassius Auratus Gibelio) Exposed to Environmental Metal Pollution, J. Chromatogr. A, 1121, 184 (2006). [27] M. Popp, S. Hann, G. Koellensperger, Environmental Application of Elemental Speciation Analysis Based on Liquid or Gas Chromatography Hyphenated to Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry - A Review, Anal. Chim. Acta, 668, 114 (2010). [28] J.C.A. Wuilloud, R.G. Wuilloud, A.P. Vonderheide, J.A. Caruso, Gas Chromatography/Plasma Spectrometry - An Important Analytical Tool for Elemental Speciation Studies, Spectr. Acta Part B, 59, 755 (2004). [29] B. Rosenkranz, J. Bettmer, Microwave-Induced Plasma-Optical Emission Spectrometry - Fundamental Aspects and Applications in Metal Speciation Analysis, Trends Anal. Chem., 19, 138 (2000). [30] R. Łobinski, V. Sidelnikov, Y. Patrushev, I. Rodriguez, A.Wasik, Multicapillary Column Gas Chromatography with Element-Selective Detection, Trends Anal. Chem., 18, 449 (1999). [31] S. D Ilio, N. Violante, C. Majorani, F. Petrucci, Dynamic Reaction Cell ICP-MS for Determination of Total As, Cr, Se and V in Complex Matrices: Still a Challenge? A Review, Anal. Chim. Acta, 698, 6, (2011). [32] S.M. Gallus, K.G. Heumann, Development of a Gas Chromatography Inductively Coupled Plasma Isotope Dilution Mass Spectrometry System for Accurate Determination of Volatile Element Species. Selenium speciation, J. Anal. Atom. Spectr., 11, 887 (19996). [33] D. Profrock, A. Prange, Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS) for Quantitative Analysis in Environmental and Life Sciences: A Review of Challenges, Solutions, and Trends, App. Spectr., 66, 843 (2012). [34] R. Michalski, M. Jablonska, S. Szopa, A. Łyko, Application of Ion Chromatography with ICP- MS or MS Detection to the Determination of Selected Halides and Metal/Metalloids Species, Crit. Rev. Anal. Chem., 41, 133 (2011). [35] Michalski R., Chromatografia jonowa. Podstawy i zastosowania. SWSZ Katowice, [36] R. Michalski, Inorganic Oxyhalide By-Products in Drinking Water: Ion Chromatographic Methods, in Encyclopedia of Chromatography, eds J. Cazes, Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL, 2010, pp [37] C. Sarzanini, Liquid Chromatography: a Tool for the Analysis of Metal Species, J. Chromatogr. A, 850, 213 (1999). [38] E. Dabek-Zlotorzynska, E.P.C. Lai, A.R. Timerbaev, Capillary Electrophoresis: the State-of-the Art in Metal Speciation Studies, Anal. Chim. Acta, 356, 1, (1998). [39] A.R. Timerbaev, Capillary Electrophoresis Coupled to Mass Spectrometry for Biospeciation Analysis: Critical Evaluation, Trends Anal. Chem., 28, 416 (2009). [40] J. Szpunar, R. Łobiński, Hyphenated techniques in speciation analysis, in RSC Chromatography Monographs, eds R.M. Smith, Royal Society of Chemistry, Cambridge, MA, [41] Handbook of Elemental Speciation II: Species in the Environment, Food, Medicine & Occupational Health, eds R. Cornelis, H. Crews, J. Caruso, K. G. Heumann, J. Wiley & Sons, Ltd., [42] A.K. Das, M. Guardia, M.L. Cervera, Literature Survey of on-line Elemental Speciation in Aqueous Solutions (Review), Talanta, 55, 1 (2001). 12

13 [43] V.L. Dressler, F.G. Antes, C.M., C.M. Moreira, D. Pozebon, F.A. Duarte, As, Hg, I, Sb, Se and Sn Speciation in Body Fluids and Biological Tissues Using Hyphenated-ICP-MS Techniques: A Review, Int. J. Mass Spectr., 307, 149 (2011). [44] P. Quevauviller, Method Performance Studies for Speciation Analysis, Royal Society of Chemistry, Cambridge, [45] B. Radke, L. Jewell, J. Namieśnik, Analysis of Arsenic Species in Environmental Samples, Crit. Rev. Anal. Chem., 42, 162 (2012). [46] E. Terlecka, Arsenic Speciation Analysis in Water Samples: A Review of the Hyphenated Techniques, Environ. Monit. Assess., 107 (1-3), 259, (2005). [47] P. A. Creed, C. A. Schwegel, J. T. Creed, Investigation of Arsenic Speciation on Drinking Water Treatment Media Utilizing Automated Sequential Continous Flow Extraction with IC-ICP-MS Detection, J. Environ. Monit., 7, 1079, (2005) [48] J. Y. Cabon, N. Cabon, Speciation of Major Arsenic Species in Seawater by Flow Injection Generation Atomic Absorption Spectrometry, Fresenius J. Anal. Chem., 368, 484, (2000). [49] M.M. Rahman, Z. Chen, R. Naidu, Extraction of Arsenic Species in Soils Using Mmicrowave-Assisted Extraction Detected by Ion Chromatography Coupled to Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, Environ. Geochem. Health, 31, 93, (2009). [50] G. Koellensprenger, J. Nurmi, S. Hann, G. Stingeder, W.J. Fritz, W.W. Wenzel, CE-ICP-SFMS and HPIC-ICP-SFMS for Arsenic Speciation in Soil Solution and Soil Water Extracts, J. Anal. Atom. Spectr., 17, 1042, ( 2002). [51] J. Zheng, H. Hintelmann, B. Dimock, M. S. Dzurko, Speciation of Arsenic in Water, Sediments, and Plants of the Moira Watershed, Canada, Using HPLC Coupled to High Resolution ICP-MS, Anal. Bioanal. Chem., 377, 14, (2003). [52] L. Kozak, P. Niedzielski, W. Szczucinski, The Methodology and Results of Determination of Inorganic Arsenic Species in Mobile Fractions of Tsunami Deposits by a Hyphenated Technique of HPLC-HG-AAS, Inter. J. Environ. Anal. Chem., 88, 989 (2008). [53] M. J. Kim, K. H. Ahn, Y.Jung, Distribution of Arsenic Species in Mine Tailings of Abandoned Mines from Korea, Chemosphere, 49, 307, (2002). [54] I. Pizarro, M. Gomez, C. Camara, M.A. Palacios, Arsenic Speciation in Environmental and Biological Samples. Extraction and Stability Studies, Anal. Chim. Acta, 495, 85. (2003). [55] S. Taebunpakul, Ch. Liu, Ch. Wright, Determination of Total Arsenic and Arsenic Speciation in Tobacco Products: From Tobacco Leaf and Cigarette Smoke, J. Anal. Atom. Spectro., 26/8, 1633, (2011). [56] J. Morton,E. Leese, Arsenic Speciation in Clinical Samples: Urine Analysis Using Fast Micro- Liquid Chromatography ICP-MS, Anal. Bioanal. Chem, 5, 1781, (2011). [57] Todorov T. I., Ejnik J. W., Mullick F. G., Centeno J. A., Arsenic Speciation in Urine and Blood Reference Materials, Microchim. Acta, 151, 263 (2005). [58] P. Alava, F. Tack,G. Du Laing, HPLC-ICP-MS Method Development to Monitor Arsenic Speciation Changes by Human Gut Microbiota, Biomed. Chromatogr., 26, 524 (2012). [59] A. Raab, J. Feldman, Arsenic Speciation in Hair Extracts, Anal. Bioanal. Chem., 381, 332 (2005). [60] E. Sanz, R. Munos-Olivas, C. Camara, M. K. Sengupta, S. Ahamed, Arsenic Speciation in Rice, Straw, Soil, Hair and Nails Samples From the Arsenic-Affected Areas of Middle and Lower Ganga Plain, J. Environ. Sci. Health A, 42, 1695 (2007). [61] C. Niegel, S. Pfeiffer, M. Grundmann, Fast Separations by Capillary Electrophoresis Hyphenated to Electrospray Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry as a Tool for Arsenic Speciation Analysis, Analyst, 137, 1956 (2012). [62] B. Meermann, M. Bartel, A. Scheffer, Capillary Electrophoresis with Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometric and Electrospray Time of Flight Mass Spectrometric Detection for the Determination of Arsenic Species in Fish Samples, Electrophoresis, 29, 2731 (2008). [63] S. H. Nam, H. J. Oh, H. S. Min, J. H. Lee, A Study on the Extraction and Quantitation of Total Arsenic and Arsenic Species in Seafood by HPLC-ICP-MS, Microchem. J., 95, 20 (2010). [64] I.B. Rodriguez, G. Raber, W. Goessler, Arsenic Speciation in Fish Sauce Samples Determined by HPLC Coupled to Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, Food Chem., 112, 1084 (2009). [65] B. M. Hovanec, Arsenic Speciation in Commercially Available Peanut Butter Spread by IC-ICP-MS, J. Anal. At. Spectro., 19, 1141 (2004). [66] Iserte L.O., Roig-Navarro A.F., Hernandez F., Simultaneous Determination of Arsenic and Selenium Species in Phosphoric Acid Extracts of Sediment Samples by HPLC-ICP-MS, Anal. Chim. Acta, 527, 97 (2004). [67] Y. Martinez-Bravo, A. F. Roig-Navarro, F. J. Lopez, F. Hernandez, Multielemental Determination of Arsenic, Selenium and Chromium (VI) Species in Water by High-Performance Liquid Chromatography Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, J. Chromatogr. A, 926, 265 (2001). [68] P.C. Uden, H.T. Boakye, C. Kahakachchi, C; J.F. Tyson, Selective Detection and Identification of Se Containing Compounds - Review and Recent Developments, J. Chromatogr. A, 1050, 85 (2004). 13

14 [69] C. Thiry, A. Ruttens, L. De Temmerman, Current Knowledge in Species-Related Bioavailability of Selenium in Food, Food Chemistry, 130, 767 (2012). [70] A.-M. Carey, E. Lombi, E. Donner, A Review of Recent Developments in the Speciation and Location of Arsenic and Selenium in Rice Grain, Anal. Bioanal. Chem., 402, 3275 (2012). [71] J. Tolu, H. I. Le Hecho, et., Selenium Speciation Analysis at Trace Level in Soils, Anal. Chim. Acta, 684, 126 (2011). [72] P. Jitaru, H. Goenaga-Infante, S. Vaslin-Reimann, A Systematic Approach to the Accurate Quantification of Selenium in Serum Selenoalbumin by HPLC-ICP-MS, Anal. Chim. Acta, 657, 100 (2010). [73] J. Kota, Z. Stasicka, Chromium Occurrence in the Environment and Methods of its Speciation, Environ. Poll., 107, 263 (2000). [74] Michalski R., Trace Level Determination of Cr(III)/Cr(VI) in Water Samples Using Ion Chromatography with UV Detection, Journal of Liquid Chromatography and Related Technologies, 28, 2849 (2005). [75] S. Hirata, K. Honda, O. Shikino, N. Maekawa, M. Aihara, Determination of Chromium (III) and Total Chromium in Seawter by On-line Column Preconcentration Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, Spectrochim. Acta B, 55, 1089 (2000). [76] M. Pantsar-Kallio, P. K. G. Manninen, Speciation of Chromium in Waste Waters by Coupled Column Ion Chromatography-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, J. Chromatogr. A, 750, 89 (1996). [77] J. Prokisch, S. A. Katz, B. Kovacs, Speciation of Chromium From Industrial Wastes and Incinerated Sludges, J. Chromatogr. A, 774, 363 (1997). [78] N. Unceta, F. Séby, J. Malherbe, O. F. X. Donard, Chromium Speciation in Solid Matrices and Regulation: A Review, Anal. Bioanal. Chem., 397, 1097 (2010). [79] E.H. Boari, E.A. El-Sofany, A.S. Abdel-Halim, Speciation of Hexavalent Chromium in Atmospheric Particulate Samples by Selective Extraction and Ion Chromatography Determination, Trends Anal. Chem., 21, 741 (2002). [80] H. Ding, L.K. Olson, J.A. Caruso, Elemental Speciation of Chromium in Chromium in Picolinate Products, Spectrochim.Acta B, 51, 1801 (1996). [81] R.D. Oliveira, R.E. Santelli, Occurrence and Chemical Speciation Analysis of Organotin Compounds in the Environment: A Review, Talanta, 82, 9 (2010). [82] I.R. Pereiro, A.C. Diaz, Speciation of Mercury, Tin, and Lead Compounds by Gas Chromatography with Microwave-Induced Plasma and Atomic-Emission Detection (GC-MIP-AED), Anal. Bioanal. Chem., 372, 74 (2002). [83] J. Shi, G. Jiang, Application of Gas Chromatography-Atomic Fluorescence Spectrometry Hyphenated System for Speciation of Butyltin Compounds in Water Samples, Spectr. Lett., 44, 393 (2011). [84] S. Tutschku, S. Mothes, K. Dittrich, Determination and Speciation of Organotin Compounds by Gas- Chromatography Microwave-Induced Plasma-Atomic Emission-Spectrometry, J. Chromatogr. A, 683, 269 (1994). [85] A. Astruc, X. Dauchy; F. Pannier, Determination of Butylin Compounds in the Environment by HPLC Coupled To ETAAS, Analysis, 22, 257 (1994). [86] T. L. Jones-Lepp, G.M. Momplaisir, New Applications of LC-MS and LC-MS2 Toward Understanding the Environmental Fate of Organometallics, Trends Anal. Chem., 24, 590 (2005). [87] Z. Yu, J. Sun, J. Jun-qing, M. Jing, Determination of Total Tin and Organotin Compounds in Shellfish by ICP-MS, Food Chem., 119, 364 (2010). [88] M. Ceulemans, F. C. Adams, Evaluation of Sample Preparation Methods for Organotin Speciation Analysis in Sediments - Focus on Monobutyltin Extraction, Anal. Chim. Acta, 317, 161 (1995). [89] Z. Yu, M. Jing, X. Wang Xiao-ru; et al. Simultaneous Determination of Multi-Organotin Compounds in Seawater by Liquid-Liquid Extraction-High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, Spectr. Spectral Anal., 29, 2855 (2009). [90] Z. Qunfang, J. Guibin, L. Zhongyang, et al., Survey of Butyltin Compounds in 12 Types of Foods Collected in China, Food Add. Contamin., 21, 1162 (2004) [91] R. Wahlen, C. Wolff-Briche, Comparison of GC-ICP-MS and HPLC-ICP-MS for Species-Specific Isotope Dilution Analysis of Tributyltin in Sediment After Accelerated Solvent Extraction, Anal. Bioanal. Chem., 377, 140 (2003). [92] K. Chen, I. Hsu, Y. Sun, Determination of Methylmercury and Inorganic Mercury by Coupling Short- Column Ion Chromatographic Separation, On-line Photocatalyst-Assisted Vapor Generation, and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, J. Chromatogr. A, 1216, 8933 (2009). [93] J. Shi, W. Feng, M. Wang, Investigation of Mercury-Containing Proteins by Enriched Stable Isotopic Tracer and Size-Exclusion Chromatography Hyphenated to Inductively Coupled Plasma-Isotope Dilution Mass Spectrometry, Anal. Chim. Acta, 583, 84 (2007). [94] P. Kuban, H. Petr; P. Houserova, P. Kuban, Mercury Speciation by CE: A Review, Electrophoresis, 28, 58 (2007) 14

15 [95] D. D. Wang, F. Li, X. P. Yan, On-line Hphenation of Fow Ijection, Mniaturized Cpillary Eectrophoresis and Aomic Fuorescence Sectrometry for Hgh-Troughput Seciation Aalysis, J. Chromatogr. A, 1117, 246 (2006). [96] Q. He, Z. Zhu, S. Hu, et al. Solution Cathode Grow Discharge Induced Vapor Generation of Mercury and Its Application to Mercury Speciation by High Performance Liquid Chromatography - Atomic Fluorescence Spectrometry, J. Chromatogr. A, 1218, 4462 (2011). [97] P. Jitaru, H. G. Infante, F. C. Adams, Simultaneous Multi-Elemental Speciation Analysis of Organometallic Compounds by Solid-phase Microextraction and Multicapillary Gas Chromatography Hyphenated to Inductively Coupled Plasma-Time-of-Flight-Mass Spectrometry, J. Anal. Atom. Spectr., 19, 867 (2004). [98] P. Jitaru, C. Adams, Speciation Analysis of Mercury by Solid-Phase Microextraction and Multicapillary Gas Chromatography Hyphenated to Inductively Coupled Plasma-Time-of-Flight-Mass Spectrometry, J. Chromatogr. A, 1055, 197 (2004). [99] Y. Cai; S. Monsalud, R. Jaffe, et al, Gas Chromatographic Determination of Organomercury Following Aqueous Derivatization with Sodium Tetraethylborate and Sodium Tetraphenylborate - Comparative Study of Gas Chromatography Coupled with Atomic Fluorescence Spectrometry, Atomic Emission Spectrometry and Mass Spectrometry, J. Chromatogr. A, 876, 147 (2000). [100] T. Stoichev, D. Amouroux, R Martin-Doimeadios, R. C. Rodriguez; et al., Speciation Analysis of Mercury in Aquatic Environment, Appl. Spectr. Rev., 41, 591 (2006). [101] X. Jia, D. Gong, Y. Han, Yi; et al., Fast Speciation of Mercury in Seawater by Short-Column High- Performance Liquid Chromatography Hyphenated to Inductively Coupled Plasma Spectrometry After On-line Cation Exchange Column Preconcentration, Talanta, 88, 724 (2012). [102] J. Margetinova, P. Houserova-Pelcova, V. Kuban, Speciation Analysis of Mercury in Sediments, Zoobenthos and River Water Samples by High-Performance Liquid Chromatography Hyphenated to Atomic Fluorescence Spectrometry Following Preconcentration by Solid Phase Extraction, Anal. Chim. Acta, 615, 115, (2008). [103] J. J. Berzas Nevado, R. C. Rodriguez Martin-Doimeadios,F.J. Guzman Bernardo, F. J.; et al., Mercury Speciation Analysis in Terrestrial Animal Tissues, Talanta, 99, 859 (2012). [104] C. M. Tseng, A. DeDiego, F. M. Martin, et al. Rapid Determination of Inorganic Mercury and Methylmercury in Biological Reference Materials by Hydride Generation, Cryofocusing, Atomic Absorption Spectrometry After Open Focused Microwave-Assisted Alkaline Digestion, J. Anal. Atom. Spectr., 12, 743 (1997). [105] X. Jia, D. Gong, Y. Han, Yi; et al. Fast Speciation of Mercury in Eeawater by Short-Column High Performance Liquid Chromatography Hyphenated to Inductively Coupled Plasma Spectrometry After On-line Cation Exchange Column Preconcentration, Talanta, 88, 724 (2012). [106] C. Ibanez-Palomino, J. Fermin Lopez-Sanchez, A. Sahuquillo, Inorganic Mercury and Methylmercury Determination in Polluted Waters by HPLC Coupled to Cold Vapour Atomic Fluorescence Spectroscopy, Inter. J. Environ. Anal. Chem., 92, 909 (2012). [107] J. L. Guzman-Mar, L. Hinojosa-Reyes, A. M. Serra, Applicability of Multisyringe Chromatography Coupled to Cold-Vapor Atomic Fluorescence Spectrometry for Mercury Speciation Analysis, Anal. Chim. Acta, 708, 11 (2011). [108] V. Angeli, S. Biagi, S. Ghimenti, et al., Flow Injection-Chemical Vapor Generation Atomic Fluorescence Spectrometry Hyphenated System for Organic Mercury Determination: A Step Forward, Spectr. Acta Part B, 66, 799 (2011). [109] N. Urlich, Speciation of Antimony(III), Antimony(V) and Trimethylstiboxide by Ion Chromatography with Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry and Mass Spectrometric Detection, Anal. Chim. Acta, 359, 245 (1998). [110] J. Zheng, M. Ohata, N. Furuta, Antimony Speciation in Environmental Samples by Using High Performance Liquid Chromatography Coupled to Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, Anal. Sci., 16, 75 (2000). [111] I. De Gregori, W. Quiroz, H. Pinochet, F. Pannier, M. Potin-Gautier, Simultaneous Speciation Analysis of Sb(III), Sb(V) and (CH 3 ) 3 SbCl 2 by High Performance Liquid Chromatography Hydride Generation Atomic Fuorescence Spectrometry Detection (HPLC-HG-AFS): Application to Antimony Speciation in Seawater, J. Chromatogr. A, 1091, 94 (2005). [112] P. Vinas, I. Lopez-Garcıa, B. Merino-Merono, M. Hernandez-Cordoba, Liquid Chromatography Hydride Generation Atomic Fuorescence Spectrometry Hybridation for Antimony Speciation in Environmental Samples, Talanta, 68, 1401 (2006). [113] S. Amereih, T. Meisel, E. Kahr, W. Wegscheider, Speciation Analysis of Inorganic Antimony in Soil Using HPLC-ID-ICP-MS, Anal. Bioanal. Chem., 383, 1052 (2005). [114] R. Miravet, E. Bonilla, J. F. Lopez-Sanchez, R. Rubio, Antimony Speciation in Terrestrial Plants. Comparative Studies on Extraction Methods, J. Environ. Mon. 7, 1207 (2005). 15

16 [115] I. De Gregori, W. Quiroz, H. Pinochet, F. Pannier, M. Potin-Gautier, Speciation Analysis of Antimony in Marine Biota by HPLC-(UV)-HG-AFS: Extraction Procedures and Stability of Antimony Species, Talanta, 73, 458 (2007). [116] R. Miravet, J. F. Lopez-Sanchez, R. Rubio, Leachability and Analytical Speciation of Antimony in Coal Fy Ash, Anal. Chim. Acta, 576, 200 (2006). [117] A. Iijima, K. Sato, T. Ikeda, H. Sato, K. Kozawaa, N. Furuta, Concentration Distributions of Dissolved Sb(III) and Sb(V) Species in Size-Classified Inhalable Airborne Particulate Matter, J. Anal. Atom. Spectr., 25, 356 (2010). [118] R. Miravet, J. F. López-Sánchez, R. Rubio, P. Smichowski, G. Polla, Speciation Analysis of Antimony in Extracts of Size-Classified Volcanic Ash by HPLC ICP-MS, Anal. Bioanal. Chem., 387, 1949 (2007). [119] H. R. Hansen, S. A. Pergantis, Identification of Sb(V)-Complexes in Biological and Food Matrices and Their Stibine Formation Efficiency During Hydride Generation with ICP-MS Detection, Anal. Chem., 79, 5304 (2007). [120] M. Potin-Gautier, F. Pannier, W. Quiroz, H. Pinochet, I. de Gregori, Antimony Speciation Analysis in Sediment Reference Materials Using High Performance Liquid Chromatography Coupled to Hydride Generation Atomic Fuorescence Spectrometry, Anal. Chim. Acta, 553, 214 (2005). [121] Michalski R., Szopa S., Jabłońska M., Łyko A., Application of Hyphenated Techniques in Speciation Analysis of Arsenic, Antimony, and Thallium, The ScientificWorld Journal, Volume 2012, Article ID , 17 pages, doi: /2012/ [122] T. Guerin, Astruc M., Batel A., Borsier M., Multielemental Speciation of As, Se, Sb, and Te by HPLC- ICP-MS, Talanta, 44, 2201 (1997). [123] Y. Petit de Pen, O. Vielma, J. L. Burguera, M. Burguera, C. Rondo, P. Carrero, Online Determination of Antimony(III) and Antimony(V) in Liver Tissue and Whole Blood by Fow Injection Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry, Talanta, 55, 743 (2001). [124] M. Frankowski, A. Ziola-Frankowska, J. Siepak, New Method for Speciation Analysis of Aluminium Fluoride Complexes by HPLC-FAAS Hyphenated Technique, Talanta, 80, 2120 (2010). [125] A. Ziola-Frankowska, M. Frankowski, J. Siepak, Development of a New Analytical Method for Online Simultaneous Qualitative Determination of Aluminium (Free Aluminium Ion, Aluminium-Fluoride Complexes) by HPLC-FAAS, Talanta, 78, 623 (2009). [126] P. S. Fedotov, E. Y. Savonina, R. Wennrich, et al. A Hyphenated Flow-Through Analytical System for the Study of the Mobility and Fractionation of Trace and Major Elements in Environmental Solid Samples, Analyst, 131, 509 (2006). [127] L. L. Sombra, M. O. Luconi, L. P. Fernandez, et al., Assessment of Trace Aluminium Content in Parenteral Solutions by Combined Cloud Point Preconcentration - Flow Injection Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry, J. Pharm. Biomed. Anal., 30, 1451 (2003). [128] M. Frankowski, A. Zioła-Frankowska, J. Siepak, New Method for Speciation Analysis of Aluminium Fluoride Complexes by HPLC FAAS Hyphenated Technique, Talanta, 80, 2120 (2010). [129] B. Krasnodebska-Ostrega, M. Sadowska, S. Ostrowska, Thallium Speciation in Plant Tissues-Tl(III) Found in Sinapis Alba L. Grown in Soil Polluted with Tailing Sediment Containing Thallium Minerals, Talanta, 93, 326 (2012). [130] S. Arpadjan, P. Petrova, J. Knutsson, Speciation Analysis of Thallium in Water Samples After Separation/Preconcentration with the Empore (TM) Chelating Disk, Inter. J. Environ. Anal. Chem., 91, 1088 (2011). [131] R. A. Gil, P. H. Pacheco, P. Smichowski, R. A. Olsina, L. D. Martinez, Speciation Analysis of Thallium Using Electrothermal AAS Following On-line Preconcentration in a Microcolumn Filled with Multiwalled Carbon Nanotubes, Microchim. Acta, 167, 187 (2009). [132] C. Casiot, M. Egal, O. Bruneel, Predominance of Aqueous Tl(I) Species in the River System Downstream from the Abandoned Carnoules Mine (Southern France), Environ. Sci. Technol., 45, 2056 (2011). [133] T. Lin, J. Nriagu, Thallium Speciation in the Great Lakes, Environ. Sci. Technol., 33, 3394 (1999). [134] I. R. Pereiro, A. C. Diaz, Speciation of Mercury, Tin, and Lead Compounds by Gas Chromatography with Microwave-Induced Plasma and Atomic-Emission Detection (GC-MIP-AED), Anal. Bioanal. Chem., 372, 74 (2002). [135] L. Dunemann, H. Hajimiragha, J. Begerow, Simultaneous Determination of Hg(II) and Alkylated Hg, Pb, and Sn Species in Human Body Fluids Using SPME-GC/MS-MS, Fresenius J. Anal. Chem., 363, 466 (1998). [136] A.Alemasova, E. A. Belova, The Use of Ultrasonic Treatment for Improvement of Metrological Performance of Sorption Atomic Absorption Determination of Lead(II) and Cadmium(II) Traces, Centr. Europ. J. Chem., 8, 58 (2010). [137] D. Baralkiewicz, M. Kozka, A. Piechalak, Aneta; et al., Determination of Cadmium and Lead Species and Phytochelatins in Pea (Pisum sativum) by HPLC-ICP-MS and HPLC-ESI-MSn, Talanta, 79, 493 (2009). [138] J. L. Wolfender, C. Terreaux, K. Hostettmann, The Importance of LC-MS and LC-NMR in the Discovery of New Lead Compounds From Plants, Pharm. Biol., 38, 41 (2000). 16

17 [139] B. Li, X. Yan, Rapid Speciation of Iron by On-line Coupling of Short Column Capillary Electrophoresis and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry with the Collision Cell Technique, J. Sep. Sci., 30, 916 (2007). [140] Y. B. Liu, Y.X. Gao, C.Y. Chen, et al., Quantitative Analysis of Iron in Protein Bands Existing in Polyacrylamide Gel Matrix with Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence, High Ener. Phys. Nucl. Phys. Chin., 29, 61 (2005). [141] B. Deng, X. Li, P. Zhu, Pingchuan, et al., Speciation of Magnesium in Rat Plasma Using Capillary Electrophoresis-Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry, Electrophoresis, 29, 1534 (2008). [142] B. Michalke, Manganese Speciation Using Capillary Electrophoresis-ICP-Mass Spectrometry, J. Chromatogr. A, 1050, 69 (2004). [143] M. Balcerzak, Methods for the Determination of Platinum Group Elements in Environmental and Biological Materials: A Review. Crit. Rev. Anal. Chem., 41, 214 (2011). [144] C. C. May, P. J. Worsfold, M. J. Keith-Roach, Analytical Techniques for Speciation Analysis of Aqueous Long-Lived Radionuclides in Environmental Matrices, Trends Anal. Chem., 27, 160 (2008). [145] R. Michalski, Application of Ion Chromatography for the Determination of Inorganic Cations, Crit. Rev. Anal. Chem., 39, 230 (2009). [146] R. Michalski, Ion Chromatography Determination of Bromate - State of the Art. Trends Chromatogr., 5, 27 (2009). [147] Michalski R., Łyko A., Determination of Bromate in Water Samples Using Post Column Derivatization Method with Triiodide, Journal of Environmental Science and Health, Part A, 45, (2010), [148] Michalski R., Łyko A., Bromate Determination. State of The Art, Critical Reviews in Analytical Chemistry, 43/2, (2013), [149] L. Charles, D. Pepin, B. Casetta, Electrospray Ion Chromatography - Tandem mass Spectrosmetry of Bromate at Sub-ppb Levels in Water, Anal. Chem. 68, 2554 (1996). [150] M. W. Tikkanen, Development of a Drinking Water Regulation for Perchlorate in California, Anal. Chim. Acta, 567, 20 (2006). [151] J. E. Jackson, J. J. Evans, Determination of Perchlorate at Parts-per-billion Levels in Plants by Ion Chromatography, J. Chromatogr. A, 898, 193 (2000). [152] Michalski R., Jablonska, M., Szopa S., Lyko A., Hyphenated methods for speciation analysis, [w] Encyclopedia of Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, Ltd., New York, 2013 (w druku). [153] J. Feldmann, P. Salaun, E. Lombi, Critical Review Perspective: Elemental Speciation Analysis Methods in Environmental Chemistry - Moving Towards Methodological Integration, Environ. Chem., 6, 275, (

18 Forma specjacyjna Próbki gazowe Próbki ciekłe Substancje lotne Substancje niepolarne i polarne Metoda seperacyjna Chromatografia gazowa Chromatografia cieczowa: Chromatografia w odwróconym układzie faz Chromatografia oddziaływania hydrofilowego Chromatografia jonowa Chromatografia wykluczania jonowego Chromatografia par jonowych Elektroforeza kapilarna kapilarna elektroforeza strefowa, kapilarne ogniskowanie izoelektryczne, żelowa elektroforeza kapilarna, izotachoforeza kapilarna, micelarna elektrokinetyczna chromatografię kapilarną Metoda detekcji EI-MS FTIR AFS ESI-MS ICP-MS FAAS ETAAS ICP-OES MIP-AES Rys.1 Przykładowe techniki łączone stosowane w analizie specjacyjnej 18

19 Tabela 1 Przykłady metali i metaloidów oraz ich form specjacyjnych, które są oznaczane technikami łączonymi Pierwiastek Formy nieorganiczne Formy organiczne Arsen As(III), As(V) arsenobetaina, kwas monometyloarsenowy(iii), kwas monometyloarsenowy(v), kwas dimetyloarsenowy(iii), kwas dimetyloarsenowy(v), arsenocukry, arsenocholina, arsenolipidy Selen Se(IV), Se(VI) selenocystenia, selenometionina, selenocystyna, metyloselenocysteina, difenyloselen Chrom Cr(III), Cr(VI), hydroksykompleksy - Cyna Sn(II), Sn(IV) mono-, di- i tributylocyna, mono-, di- i trifenylocyna, metylocyna, tetrafenylocyna, tetracykloheksacyna, tripropylocyna, trimetylofenylocyna, monofenylocyna, monooctylocyna, monoetylocyna, metylobutylocyna Rtęć Hg(I), Hg(II) metylo- i dimetylortęć, etylo- i dietylortęć, wyższe alkilowe pochodne rtęci, mieszane alkilowe pochodne rtęci, fenylortęć, heptylortęć Antymon Sb(III), Sb(V), kompleksy nieorganiczne trimetylochlorek antymonu, trimetylodihydroksy antymon Aluminium Al(III), kompleksy fluorkowe i siarczanowe humusowe i fulwowe kompleksy glinu Tal Tl(I), Tl(III) - Ołów Pb(II), Pb(IV) Tetraetyloołów, tetrametyloołów, tripropyloołów, trifenyloołów Inne Fe(II), Fe(III); Mn(II), Mn(III), Mn(V), Mn(VII); V(IV), V(V); Mo(V), Mo(VI); Au(I), Au(III); Pt(II), Pt(IV); Sc(I), Sc(II), Sc(III), Sc(IV), Sc(V); Ga(III), Ga(IV), Ga(V); Np(IV), Np(V), Np(VI) - Halogenki ClO 2 -, ClO 3 -, ClO 4 -, Br -, BrO 3 -, I -, IO 3 -, IO 4 - Kwasy halogenooctowe, bromowane i jodowane pochodne organiczne 19