22.08.2013 Views

R. Michalski, A. Łyko Zastosowania nowoczesnych metod i technik ...

R. Michalski, A. Łyko Zastosowania nowoczesnych metod i technik ...

R. Michalski, A. Łyko Zastosowania nowoczesnych metod i technik ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

ZASTOSOWANIA NOWOCZESNYCH METOD I TECHNIK<br />

INSTRUMENTALNYCH W ANALITYCE ŚRODOWISKOWEJ<br />

APPLICATION OF MODERN INSTRUMENTAL METHODS AND<br />

TECHNIQUES FOR THE ENVIRONMENTAL ANALYSIS<br />

Rajmund <strong>Michalski</strong>, Aleksandra <strong>Łyko</strong><br />

Instytut Podstaw InŜynierii Środowiska PAN, ul. M.Skłodowskiej-Curie 34, 41-819 Zabrze<br />

e-mail: michalski@ipis.zabrze.pl<br />

ABSTRACT<br />

The most important problems concerns with application of modern instrumental methods and techniques<br />

used for the analysis of organic and inorganic substances present in the environment have been described.<br />

Major problems and challenges connected with application of these methods and techniques as well as<br />

trends in environmental analytics are discussed.<br />

Key words: Modern analytical methods and techniques, environmental samples, development<br />

trends<br />

WPROWADZENIE<br />

Według szacunkowych danych w XIX wieku<br />

przed gwałtownym rozwojem technologicznym<br />

i przemysłowym związanym min. z<br />

wynalezieniem maszyny parowej, w<br />

środowisku, w którym Ŝył człowiek obecnych<br />

było około 300 000 związków chemicznych.<br />

Były to najczęściej substancje pochodzenia<br />

naturalnego, których występowanie nie było<br />

związane bezpośrednio z działalnością<br />

człowieka. Niestety minione 150 lat to okres, w<br />

którym w wyniku naszej aktywności w<br />

środowisku pojawiło się wiele nowych<br />

związków chemicznych, których ilość szacuje<br />

się obecnie na 13 000 000 (Namieśnik i inni,<br />

2003).<br />

Ta gwałtowna zmiana ma istotny<br />

wpływ na stan środowiska, a tym samym na<br />

jakość naszego Ŝycia. O ile jeszcze w połowie<br />

minionego wieku do analiz chemicznych<br />

wykorzystywano przede wszystkim <strong>metod</strong>y<br />

klasyczne takie, jak <strong>metod</strong>y: miareczkowe,<br />

kolorymetryczne, grawimetryczne,<br />

turbidymetryczne, a takŜe elektrochemiczne,<br />

obecnie ze względu na konieczność wykrywania<br />

coraz mniejszych ilości pierwiastków i<br />

związków chemicznych konieczne jest<br />

stosowanie coraz bardziej wyrafinowanych<br />

analitycznych <strong>metod</strong> i <strong>technik</strong> instrumentalnych.<br />

Poza zaletami <strong>metod</strong> klasycznych<br />

takimi, jak ich dostępność oraz niskie koszty<br />

analiz, większość z nich charakteryzuje się<br />

nieodpowiednimi w stosunku do wymagań<br />

higienicznych wartościami granic<br />

wykrywalności i oznaczalności, niską czułością<br />

i selektywnością, wysoką pracochłonnością,<br />

a takŜe w wielu przypadkach stosowaniem<br />

drogich i toksycznych odczynników<br />

chemicznych, oraz brakiem moŜliwości<br />

automatyzacji oznaczeń. Metody klasyczne są<br />

ciągle stosowane przede wszystkim makro<br />

składników, a <strong>metod</strong>y instrumentalne w<br />

analityce śladów. MoŜliwości i potrzeby<br />

analityczne w zakresie analizy śladowej na<br />

przestrzeni minionych 60-ciu lat opisał<br />

Hulanicki (Hulanicki, 2001).<br />

Warto w tym miejscu przypomnieć<br />

definicje <strong>technik</strong>i, <strong>metod</strong>y i procedury<br />

(<strong>metod</strong>yki) analitycznej, które często są<br />

stosowane niewłaściwe (Bulska i Namieśnik,<br />

2008). I tak, <strong>technik</strong>a analityczna (ang.<br />

analytical technique) to zespół <strong>metod</strong><br />

analitycznych wykorzystujących to samo<br />

zjawisko fizyczne (np. atomowa spektrometria<br />

absorpcyjna). Metoda analityczna (ang.<br />

analytical method) to konkretny sposób<br />

oznaczania określonego analitu w określonej<br />

matrycy, za pomocą danej <strong>technik</strong>i,<br />

wykorzystując określone postępowanie (np.<br />

<strong>metod</strong>a potencjometryczna, <strong>metod</strong>a<br />

spektrofotometryczna).<br />

Z kolei procedura (<strong>metod</strong>yka)<br />

analityczna (ang. analytical procedure) to<br />

szczegółowy sposób postępowania,<br />

uwzględniający min. uŜywane stęŜenia<br />

i objętości odczynników, szczegółowe warunki<br />

pobierania próbek, sporządzanie wykresu<br />

analitycznego itp.<br />

Pisząc o nomenklaturze stosowanej w<br />

analityce chemicznej naleŜy podkreślić, Ŝe<br />

analiza i oznaczanie to nie synonimy.


158<br />

Oznaczanie to zazwyczaj ostatni etap analizy,<br />

która obejmuje min. pobieranie próbki, jej<br />

przechowywanie i przygotowanie.<br />

Metody analityczne moŜna podzielić na<br />

<strong>metod</strong>y manualne i <strong>metod</strong>y instrumentalne.<br />

Te ostatnie dzielimy zazwyczaj na <strong>metod</strong>y<br />

bezpośrednie i pośrednie. Schemat takiego<br />

podziału przedstawiono na rysunku 1.<br />

Rys.1 Podział <strong>metod</strong> analitycznych stosowanych w badaniach środowiskowych<br />

Z jednej strony rosnące potrzeby i moŜliwości<br />

techniczne oznaczania substancji na coraz<br />

niŜszych poziomach stęŜeń, a z drugiej koszty<br />

tych analiz oraz niepełna wiedza, co do ich<br />

szkodliwości powodują, Ŝe spośród tych<br />

kilkunastu milionów substancji chemicznych<br />

obecnych w środowisku, wybiera się „zaledwie”<br />

niewielką ich grupę do regularnego<br />

monitorowania.<br />

Codziennie w setkach tysięcy<br />

laboratoriów analitycznych na całym świecie<br />

wykonuje się miliony oznaczeń substancji, które<br />

znalazły się w róŜnego rodzaju<br />

rozporządzeniach czy wykazach substancji,<br />

których obecność naleŜy regularnie<br />

monitorować. NiezaleŜnie od tego trwają<br />

intensywne badania toksykologiczne innych<br />

substancji, które dotychczas nie znalazły się na<br />

Ŝadnych listach, ale rosnąca wiedza o ich<br />

niekorzystnym wpływie na organizmy Ŝywe<br />

powoduje, ze wkrótce mogą one być równieŜ<br />

umieszczone na liście substancji<br />

monitorowanych.<br />

Najczęściej analizowanymi rodzajem próbek są<br />

próbki róŜnego rodzaju wód, w tym próbki<br />

wody do spoŜycia. W Polsce aktualnie<br />

obowiązuje w tym zakresie Rozporządzenie<br />

Metody analityczne stosowane<br />

w analizie środowiskowej<br />

Metody manualne<br />

Metody bezpośrednie<br />

(pomiar bezpośrednio w próbce)<br />

- potencjometryczne<br />

- ICP<br />

- GF AAS<br />

- fluorescencyjne<br />

Metody<br />

instrumentalne<br />

Metody pośrednie<br />

(próbka przed analizą wymaga<br />

przygotowania)<br />

- <strong>metod</strong>y wagowe<br />

- <strong>metod</strong>y absorpcyjne<br />

- <strong>metod</strong>y izolacyjne<br />

Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 roku<br />

(Dz.U. z 2007 r. nr 61; poz. 417 str. 1).<br />

Opisano w nim szczegółowo min.<br />

wymagania, jakim powinna odpowiadać woda<br />

do spoŜycia przez ludzi, sposoby oceny jej<br />

przydatności i zakres badań. I tak, wymagania<br />

mikrobiologiczne, jakim powinna odpowiadać<br />

woda do spoŜycia przez ludzi obejmuje 2<br />

oznaczenia (Załącznik 1 Rozporządzenia),<br />

wymagania chemiczne (Załącznik 2) obejmuje<br />

26 oznaczeń, w tym 11 związków (lub grup<br />

związków) organicznych i 15 substancji<br />

nieorganicznych.<br />

W Załączniku 3 opisano dodatkowe<br />

wymagania mikrobiologiczne (4 pozycje),<br />

organoleptyczne i fizykochemiczne (15 pozycji)<br />

i radiologiczne (2 pozycje). Ponadto w<br />

Załączniku 4 zamieszczono dodatkowe<br />

wymagania chemiczne, jakim powinna<br />

odpowiadać woda do spoŜycia (14 oznaczeń, w<br />

tym 8 substancji organicznych).<br />

Północnoamerykańska Agencja<br />

Ochrony Środowiska (US EPA) w swoich<br />

zaleceniach nakazuje regularne badania 92<br />

substancji chemicznych w wodach do spoŜycia.<br />

Są to: 53 substancje organiczne, 16 substancji<br />

nieorganicznych, 11 ubocznych produktów


dezynfekcji wody, 4 radionuklidy, 7<br />

mikroorganizmów oraz mętność.<br />

Zmiany w dopuszczalnych stęŜeniach<br />

wybranych związków wprowadzane są ze<br />

względu na ewidentne dowody ich szkodliwości<br />

dla organizmów Ŝywych.<br />

I tak spośród najwaŜniejszych zmian,<br />

jakie czekają nas w najbliŜszych latach –<br />

zgodnie z sugestiami US EPA moŜemy<br />

spodziewać się obniŜenia maksymalnych<br />

dopuszczalnych stęŜeń sumy trihalometanów<br />

(chloroform, bromoform, bromodichlorometan,<br />

dibromochlorometan) z 150 µg/L na 80 µg/L;<br />

sumy kwasów halogenooctowych (monochloro-<br />

, dichloro-, trichloro-, monobromo-,<br />

dibromoooctowy) z 200 µg/L na 60 µg/L;<br />

arsenu z 50 µg/L na 10 µg/L; bromianów(V) z<br />

25 µg/L na 10 µg/L; chloranów(III) - 1000 µg/L<br />

(dotychczas była to suma chloranów(III) i<br />

chloranów(V) wynosząca 700 µg/L).<br />

W trosce o jakość uzyskiwanych<br />

wyników, ich dokładność i powtarzalność<br />

wprowadzono zalecenia stosowania <strong>metod</strong><br />

referencyjnych, spośród których zdecydowana<br />

większość to <strong>metod</strong>y instrumentalne. Metodami<br />

referencyjnymi badania wód i ścieków są<br />

<strong>metod</strong>y instrumentalne takie jak przede<br />

wszystkim: chromatografia gazowa (większość<br />

związków organicznych), atomowa<br />

spektrometria absorpcyjna (metale), strzykowa<br />

analiza przepływowa (min. azot amonowy, azot<br />

azotanowy, chlorki, indeks fenolowy) oraz<br />

chromatografia jonowa (nieorganiczne aniony i<br />

kationy).<br />

Postęp w analityce chemicznej, w tym analityce<br />

środowiskowej moŜna równieŜ mierzyć ilością<br />

publikacji, jakie ukazały się w jednych z<br />

najbardziej prestiŜowych czasopismach z tego<br />

zakresu tj. Analytical Chemistry oraz<br />

Environmental Science & Technology. I tak, o<br />

ile w roku 1990 łączna ilość stron czasopisma<br />

Analytical Chemistry wynosiła 2658, to juŜ w<br />

roku 2004 stron tych było 7401. Podobnie<br />

czasopismo Environmental Science &<br />

Technology zanotowało ponad 4 krotny wzrost<br />

ilość opublikowanych stron w tym okresie: w<br />

roku 1990 było ich 1625, a 14 lat później juŜ<br />

6904 (Koster i Molik, 2005).<br />

Biorąc pod uwagę te dane i śledząc<br />

trendy w światowej analityce chemicznej na<br />

początku XXI wieku naleŜy zauwaŜyć, Ŝe<br />

pojawiają się nowe grupy związków<br />

chemicznych lub substancje, które „cieszą się”<br />

coraz większym zainteresowaniem badaczy.<br />

Wynika ono z jednej strony z alarmujących<br />

danych toksykologicznych, a z drugiej z postępu<br />

we wprowadzaniu <strong>nowoczesnych</strong> <strong>metod</strong> i<br />

<strong>technik</strong> analitycznych pozwalających wykrywać<br />

i oznaczać pierwiastki i związki chemiczne na<br />

coraz niŜszych poziomach stęŜeń równieŜ w<br />

159<br />

próbkach o złoŜonych matrycach. Analityka<br />

tych właśnie nowych związków i grup<br />

związków przyczyniła się do szybkiego rozwoju<br />

<strong>nowoczesnych</strong> <strong>metod</strong> i <strong>technik</strong><br />

instrumentalnych.<br />

Zgodnie z danymi zawartymi w publikacji<br />

Richardsona „Water Analysis: Emerging<br />

Contaminants and Current Issues” z roku 2007<br />

(Richardson, 2007), przedmiotem intensywnych<br />

badań w minionych 8 latach były m.in.<br />

następujące substancje i grupy związków:<br />

1. Benzotriazole<br />

Substancje stosowane jako czynniki<br />

kompleksujące i antykorozyjne (chłodziwa<br />

silnikowe oraz ciecze niezamarzające).<br />

2. Kwasy naftenowe<br />

Substancje silnie toksyczne, ich obecność w<br />

środowisku związana jest z wydobyciem<br />

ropy naftowej.<br />

3. Dibromoetylen<br />

Substancja od lat 70-tych XX wieku<br />

stosowana jako dodatek do paliw. Została<br />

sklasyfikowana jako prawdopodobnie<br />

kancerogenna dla ludzi. W wodzie jest<br />

trwała, co powoduje, Ŝe pozostaje w<br />

środowisku przez wiele dziesiątków lat.<br />

4. 1,4-dioksan<br />

Stosowany powszechnie jako<br />

rozpuszczalnik i stabilizator<br />

rozpuszczalników, zaliczony do grupy<br />

substancji prawdopodobnie<br />

kancerogennych dla ludzi.<br />

5. Nanomateriały<br />

Obecnie najbardziej „modne” substancje<br />

powszechnie stosowane w róŜnego<br />

rodzaju produktach (np. kosmetyki,<br />

kremy do opalania, elektronika), o<br />

przynaleŜności do nich decyduje<br />

rozmiar cząsteczek.<br />

6. Kwasy perfluoroktanowe oraz<br />

perfluorooktanosiarczany<br />

Stosowane są min. w dodatkach do farb,<br />

smarów, opakowaniach spoŜywczych oraz<br />

jako popularny teflon.<br />

7. Farmaceutyki i hormony<br />

Powszechnie stosowane przez ludzi i tym<br />

samym rozprzestrzenione w przyrodzie.<br />

Potencjalnie toksyczne są nie tylko<br />

substancje z tej grupy, ale takŜ<br />

produkty ich przemian.<br />

8. Uboczne produkty dezynfekcji<br />

Nieorganiczne produkty uboczne, takie jak<br />

min. bromiany(V), chlorany(III) i<br />

chlorany(V) (<strong>Michalski</strong>, 2008), a takŜe<br />

kwasy halogenooctowe.<br />

9. Bromowane opóźniacze zapłonu<br />

Znajdują się min. w obudowach<br />

komputerów, tekstyliach oraz tapicerce<br />

samochodowej.


160<br />

10. Siloksany<br />

Stanowią składniki kosmetyków,<br />

dezodorantów, farb do włosów, płynów do<br />

mycia samochodów.<br />

11. Pestycydy nowej generacji<br />

stosowane w rolnictwie, niebezpieczne są<br />

takŜe produkty ich przemian.<br />

12. Chlorany(VII) (Dasgupta, 2006; <strong>Michalski</strong>,<br />

2007).<br />

Stosowane do produkcji materiałów<br />

wybuchowych, petard, rac, zapałek oraz<br />

elementów samochodowych poduszek<br />

powietrznych.<br />

Problemy i wyzwania związane<br />

z wykorzystaniem <strong>nowoczesnych</strong> <strong>metod</strong><br />

i <strong>technik</strong> instrumentalnych<br />

NajwaŜniejsze problemy i wyzwania związane z<br />

wykorzystaniem <strong>nowoczesnych</strong> <strong>metod</strong> i <strong>technik</strong><br />

analitycznych to:<br />

Przygotowanie próbek do analizy.<br />

Poprawa szybkości i selektywności<br />

rozdzielania analitów.<br />

ObniŜanie granic wykrywalności i granic<br />

oznaczalności.<br />

Rozszerzenie zakresu zastosowań <strong>technik</strong><br />

łączonych.<br />

60%<br />

50%<br />

40%<br />

30%<br />

20%<br />

10%<br />

0%<br />

30%<br />

60%<br />

Pomiar i kalibracja Pobieranie i przygotowanie<br />

próbek<br />

Opracowanie nowych <strong>metod</strong><br />

standardowych.<br />

Poszerzenie zakresu wykorzystania róŜnych<br />

<strong>metod</strong> i <strong>technik</strong> analitycznych w badaniach<br />

z zakresu biologii molekularnej i genetyki.<br />

Rozszerzenie zakresu analiz o nowe grupy<br />

substancji.<br />

Miniaturyzacja przyrządów.<br />

Podkreślanie istotności etapu pobierania<br />

i przygotowania próbek do analizy jest<br />

oczywiste dla wszystkich powaŜnie traktujących<br />

analitykę chemiczną. Informacje na ten temat<br />

zawarto w publikacjach (Namieśnik i inni,<br />

2000).<br />

Dysponując nawet najbardziej<br />

wyrafinowanym przyrządem analitycznym<br />

musimy pamiętać, Ŝe o wiarygodności<br />

uzyskanych wyników analitycznych decyduje w<br />

największym stopniu nie przyrząd, na którym<br />

wykonuje się końcowe oznaczenie, lecz etap<br />

pobierania i przygotowania próbki.<br />

Na rysunku 2 przedstawiono<br />

procentowe oszacowanie źródeł błędów podczas<br />

wykonywania analizy chemicznej, a na rysunku<br />

3 procentowe oszacowanie czasu potrzebnego<br />

na poszczególne operacje podczas<br />

wykonywania analizy chemicznej<br />

10%<br />

Obróbka danych<br />

Rys. 2 Źródła błędów podczas wykonywania analizy chemicznej (Hulanicki, 2001).


70%<br />

60%<br />

50%<br />

40%<br />

30%<br />

20%<br />

10%<br />

0%<br />

6%<br />

67%<br />

Pomiar Pobieranie i przygotowanie<br />

próbek<br />

27%<br />

Obróbka danych<br />

Rys. .3.Czas potrzebny na poszczególne operacje podczas wykonywania analizy chemicznej<br />

(Hulanicki, 2001).<br />

Do najwaŜniejszych <strong>metod</strong> separacyjnych<br />

naleŜą <strong>metod</strong>y chromatograficzne.<br />

Chromatografia gazowa, cieczowa, czy<br />

cienkowarstwowa były z powodzeniem<br />

wykorzystywane w analityce chemicznej juŜ<br />

ponad 50 lat temu, lecz ich zastosowania<br />

ograniczały się przede wszystkim do oznaczania<br />

związków organicznych.<br />

Nadzieje i prace związane z<br />

wykorzystaniem <strong>metod</strong> chromatograficznych do<br />

analizy substancji nieorganicznych długo nie<br />

przynosiły spodziewanych efektów. Przełom<br />

nastąpił dopiero na początku lat 70-tych<br />

minionego wieku, kiedy to ukazało się kilka<br />

prac dotyczących zastosowania chromatografii<br />

jonowymiennej do rozdzielania i oznaczania<br />

nieorganicznych anionów i kationów. Były to<br />

początki nowej odmiany chromatografii<br />

cieczowej, czyli chromatografii jonowej<br />

(<strong>Michalski</strong>, 2005).<br />

Poza tradycyjnie wykorzystywanymi<br />

<strong>metod</strong>ami chromatografii gazowej i cieczowej,<br />

coraz większe znaczenie mają <strong>metod</strong>y takie jak<br />

np. dwuwymiarowa chromatografia gazowa (2-<br />

D GC), chromatografia oddziaływania<br />

hydrolifowego (HILIC) czy ultra wydajna<br />

chromatografia cieczowa (UPLC). Związane<br />

jest to bezpośrednio z poprawą szybkości<br />

i selektywności rozdzielania analitów oraz<br />

obniŜaniem granic wykrywalności i granic<br />

oznaczalności.<br />

161<br />

W zakresie oznaczania metali dominują <strong>technik</strong>i<br />

spektrometryczne, przede wszystkim Atomowa<br />

Spektrometria Absorpcyjna (AAS, ang. Atomic<br />

Absorption Spektrometry) w róŜnych odmianach<br />

oraz Spektrometria Mas z Plazmą SprzęŜoną<br />

Indukcyjnie (ICP-MS, ang. High Performance<br />

Liquid Chromatography - Inductively Coupled<br />

Plasma – Mass Spectrometry). Technika ICP-<br />

MS polega na pomiarze intensywności<br />

strumienia jonów powstałych w plazmie.<br />

Jej najwaŜniejsze zalety to: bardzo<br />

niskie granice wykrywalności (rzędu ppb, ppt);<br />

wysoka selektywność pozwalającą na<br />

oznaczanie pierwiastków w złoŜonych<br />

matrycach oraz duŜa w porównaniu z innymi<br />

<strong>technik</strong>ami wydajność analityczną.<br />

Typowe zastosowanie ICP-MS to<br />

oznaczanie metali w próbkach środowiskowych<br />

(wody technologiczne, wody powierzchniowe,<br />

wody podziemne, ścieki i odcieki, osady, szlamy,<br />

gleby), próbkach geologicznych (minerały, skały),<br />

próbkach biologicznych (tkanki roślinne<br />

i zwierzęce) i w materiałach klinicznych (mocz,<br />

krew). Metodę tą stosuje się takŜe w analizach<br />

przemysłowych (przemysł farmaceutyczny,<br />

chemiczny i naftowy).<br />

Próbki analizowane <strong>technik</strong>ami AAS<br />

lub ICP-MS wymagają przeprowadzenie analitu<br />

do roztworu. Z kolei <strong>metod</strong>y<br />

spektrofotometryczne, takie jak np. EDXRF<br />

(ang. Energy Dispersive X-ray Fluorescence) są<br />

<strong>technik</strong>ami nieniszczącymi pozwalającymi


162<br />

oznaczać metale min. w próbkach pyłów, gleb i<br />

innych materiałów stałych są <strong>metod</strong>y<br />

spektrometrii rentgenowskiej.<br />

W EDXRF jakościowa ocena<br />

zawartości poszczególnych pierwiastków polega<br />

na identyfikacji pasma charakterystycznego dla<br />

danego pierwiastka, a analiza ilościowa jest, tak<br />

jak w większość <strong>metod</strong> analitycznych, <strong>metod</strong>ą<br />

porównawczą i wymaga przygotowania<br />

krzywych kalibracyjnych, a co za tym idzie<br />

wymaga zakupienia certyfikowanych<br />

materiałów referencyjnych.<br />

ObniŜanie granic wykrywalności do<br />

ekstremalnie niskich poziomów stęŜeń<br />

powodowane wiedzą na temat ich<br />

oddziaływania na środowisko spowodowało, Ŝe<br />

dotychczas stosowane <strong>metod</strong>y analityczne nie<br />

zawsze spełniały te wymagania. W związku z<br />

tym od kilkunastu lat obserwuje się tendencję<br />

do łączenia róŜnych <strong>technik</strong> i <strong>metod</strong>, co<br />

określane jest nazwą <strong>technik</strong>i łączone.<br />

Najszybciej <strong>technik</strong>i łączone<br />

wprowadzono poprzez połączenie<br />

chromatografii gazowej z róŜnymi detektorami,<br />

tworząc takie układy jak: GC-AAS (ang. Gas<br />

Chromatography – Atomic Absorption<br />

Spectrometry), GC-AES (ang. Gas<br />

Chromatography - Emission Atomic<br />

Spectrometry), GC-MS (ang. Gas<br />

Chromatography - Mass Spectrometry), czy<br />

GC-ICP-MS-TOF, (ang. Gas Chromatography–<br />

Inductively Coupled Plasma – Mass<br />

Spectrometry – Time of Flight Mass<br />

Spectrometry).<br />

Ze względów technicznych nieco<br />

później na rynku pojawiły się układy<br />

wykorzystujące do rozdzielania analizowanych<br />

substancji <strong>metod</strong>y chromatografii cieczowej,<br />

takie jak: HPLC-ICP-MS (ang. High<br />

Performance Liquid Chromatography -<br />

Inductively Coupled Plasma – Mass<br />

Spectrometry), HPLC-MS/MS (ang. High<br />

Performance Liquid Chromatography - Mass<br />

Spectrometry/Mass Spectrometry0, UPLC-TOF-<br />

MS (ang. Ultra Performance Liquid<br />

Chromatography - Time of Flight - Mass<br />

Spectrometry) czy IC-ICP-MS (ang. Ion<br />

Chromatography - Inductively Coupled Plasma<br />

– Mass Spectrometry).<br />

Techniki łączone stwarzają ogromne,<br />

nieznane dotychczas moŜliwości, a ich główne<br />

zalety to: ekstremalnie niskie granice<br />

wykrywalności i granice oznaczalności,<br />

znikomy wpływ czynników przeszkadzających<br />

w oznaczeniach oraz bardzo dobra dokładność i<br />

powtarzalność oznaczań.<br />

Tak jak wszystkie inne - <strong>technik</strong>i<br />

łączone cechują pewne ograniczenia. NaleŜą do<br />

nich: wysoka cena przyrządów oraz złoŜoność<br />

ich obsługi, co powoduje, Ŝe nie są one<br />

powszechnie dostępne i stosowane w<br />

laboratoriach. Stosowanie <strong>technik</strong> łączonych<br />

wymaga doskonałego opanowania <strong>metod</strong>yk<br />

analitycznych i szczegółowej znajomości<br />

przyrządów. Są to systemy bardzo drogie,<br />

stosowane raczej do prac naukowych niŜ do<br />

analiz rutynowych. Poszerzenie zakresu<br />

wykorzystania <strong>nowoczesnych</strong> <strong>metod</strong> i <strong>technik</strong><br />

analitycznych dotyczy przede wszystkim badań<br />

z zakresu biologii molekularnej i genetyki<br />

(genomika, protomika, metabolomika,<br />

transkryptomika).<br />

Kolejnym waŜnym zagadnieniem jest<br />

opracowanie nowych <strong>metod</strong> standardowych.<br />

Pomimo, Ŝe normy w wielu krajach (w tym w<br />

Polsce) nie są stosowane obligatoryjnie, ich rola<br />

i znaczenie rośnie, między innymi ze względu<br />

na procesy akredytacji laboratoriów.<br />

Światowym liderem w opracowywaniu<br />

i wdraŜaniu nowych <strong>metod</strong>yk badawczych jest<br />

US EPA. Później <strong>metod</strong>yki te często są<br />

adoptowane na potrzeby ISO<br />

i normalizacyjnych organizacji krajowych (w<br />

Polsce – Polski Komitet Normalizacyjny).<br />

I tak, tylko w latach 2004-2007 US<br />

EPA wprowadziła kilka nowych <strong>metod</strong><br />

dotyczących analiz wody do spoŜycia. Są to:<br />

EPA Method 331.0 Perchorate (IC/ESI-<br />

MS/MS); EPA Method 314.1 Perchlorate (IC);<br />

EPA Method 6850; Perchlorate (LC/ESI-<br />

MS/MS); EPA Method 527 Brominated Flame<br />

Retardants, pesticides; EPA Method 8260C ><br />

100 VOC; EPA Method 8330B<br />

Nitroaromatics, nitroamines, nitrate<br />

ester.<br />

W latach 2007-2011 US EPA<br />

postanowiła wprowadzić na listę substancji<br />

monitorowanych w wodach kolejne 26<br />

substancji, czego konsekwencją moŜe być ich<br />

wprowadzenie na listę substancji, które<br />

powinny być regularnie oznaczane. Substancje<br />

te to: 1,3-dinitrobenzen; eter 2,2’,4,4’tetrabromodifenylowy;<br />

eter 2,2’,4,4’,5pentabromodifenylowy;2,2’,4,4’,5,5’heksabromobifenyl;<br />

eter 2,2’,4,4’,5,5’heksabromobifenylowy;<br />

2,4,6-trinitrotoluen;<br />

heksahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazyna;<br />

chlorany(VII) oraz eter 2,2’,4,4’,6pentabromodifenylowy.<br />

Z kolei substancje monitorowane<br />

nieregularnie to: acetochlor; acetochlor ESA;<br />

acetochlor OA; alachlor; alachlor ESA; alachlor<br />

OA; metachor; metachlor OA; metachlor ESA;<br />

N-nitrozodietyloamina; Nnitrozodimetyloamina;N-nitrozodi-nbutyloamina;<br />

N-nitrozodi-n-propoyloamina; Nnitrozometyloetyloamina<br />

czy Nnitrozopirrolidyna.


PODSUMOWANIE<br />

O ile jeszcze w połowie XX wieku większość<br />

analiz chemicznych była wykonywana z<br />

wykorzystaniem <strong>metod</strong> klasycznych – obecnie<br />

<strong>metod</strong>y te są sukcesywnie zastępowane<br />

nowoczesnymi <strong>metod</strong>ami i <strong>technik</strong>ami<br />

instrumentalnymi.<br />

Wynika to z konieczności<br />

jednoczesnego oznaczania składników<br />

występujących na poziomie makro, jak i mikro-,<br />

w próbkach o złoŜonych matrycach z wysoką<br />

dokładnością i precyzją.<br />

Stąd w zakresie oznaczeń substancji<br />

organicznych dominującą <strong>technik</strong>ą analityczną<br />

jest chromatografia (gazowa, cieczowa), metali<br />

– <strong>metod</strong>y spektroskopowe (AAS, ICP-MS,<br />

XRF), a nieorganicznych i organicznych jonów<br />

– chromatografia jonowa. Coraz częściej<br />

wykorzystywane są <strong>technik</strong>i łączone.<br />

I na koniec warto wspomnieć o bardzo<br />

waŜnym zagadnieniu, którym jest<br />

miniaturyzacja przyrządów analitycznych (np.<br />

„Lab - on chip” czy “Electronic nose”). Takie<br />

podejście związane jest przede wszystkim z<br />

oszczędnością odczynników, czasu a takŜe<br />

moŜliwością badania bardzo małych próbek.<br />

LITERATURA<br />

BULSKA E., NAMIESNIK J., Terminologia –<br />

Pięta Achillesowa analityków, Analityka,<br />

2008.<br />

163<br />

DASGUPTA P. K., Perchlorate: An enigma for<br />

the new millennium, Anal. Chim. Acta, 567,<br />

(2006) 1–3.<br />

Dz.U. z 2007 r. nr 61; poz. 417 str. 1,<br />

Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie<br />

jakości wody przeznaczonej do spoŜycia przez<br />

ludzi<br />

HULANICKI A., Współczesna chemia<br />

analityczna, PWN, Warszawa, 2001.<br />

KOSTER C. J., MOLIK A., Trends in<br />

Environmental Analysis, Anal. Chem., 77,<br />

(2005), 3737–3754.<br />

MICHALSKI R., Chlorany(VII) – nowe,<br />

niedocenione zagroŜenie środowiska, LAB, 3,<br />

2007, 16–19.<br />

MICHALSKI R., Chromatografia jonowa.<br />

Podstawy i zastosowania, WN-T, Warszawa,<br />

2005.<br />

MICHALSKI R., Inorganic Oxyhalide Byproducts<br />

in Drinking Water and Ion<br />

Chromatographic Determination Methods<br />

(Review), Polish Journal of Environmental<br />

Studies, 14, (2005), 257-268.<br />

NAMIESNIK J., CHRZANOWSKI W.,<br />

SZPINEK P., Nowe horyzonty i wyzwania w<br />

analityce i monitoringu środowiskowym,<br />

Centrum Doskonałości Analityki i<br />

Monitoringu Środowiskowego, Poli<strong>technik</strong>a<br />

Gdańska, Gdańsk, 2003.<br />

NAMIESNIK J., JARMÓGIEWICZ Z.,<br />

PILARCZYK M., TORRES L., Przygotowanie<br />

próbek środowiskowych do analizy, WN-T,<br />

Warszawa, 2000.<br />

RICHARDSON S. D., Water Analysis:<br />

Emerging Contaminants and Current Issues,<br />

Anal.Chem.2007, 79, 295-4324.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!