Ing. Borošová, D. Školiteľ: Doc. Ing. Ernest Beinrohr, CSc.

Transcript

1 Optimalizácia a zabezpečenie kvality stanovenia stopových koncentrácií Cd, Cr, Hg, Ni, Pb vo vzorkách vlasov metódou atómovej absorpčnej spektrometrie. Ing. Borošová, D. Školiteľ: Doc. Ing. Ernest Beinrohr, CSc.

2 Ministerstvo hospodárstva Monitorovací systém životného prostredia a integrovaný informačný systém o životnom prostredí územia SR Ministerstvo zdravotníctva Zdravotná záťaž obyvateľstva faktormi prostredia

3 Cieľ projektu Prostredníctvom monitorovania indikátorov expozície človeka a stupňa znečistenia vonkajšieho prostredia získať vzájomnou kofrontáciou údajov poznatky o ich vzťahu, a tým o reálnej záťaži obyvateľstva faktormi prostredia.

4 Toxické prvky v životnom prostredí Cu Zn Cd Hg Pb Cr Ni Mn Fe Se As Pri určitých koncentráciách pôsobia škodlivo na človeka a ostatné biotické zložky ekosystému Lit: Kafka, Z., Punčochářová, J.: Chem. Listy, 2002, 96,

5 Výskyt: Zdroje: čisté, vo forme solí, súčasť zemskej kôry priemysel, poľnohospodárska výroba, spracovanie rúd, spaľovanie fosílnych palív, priemyselné hnojivá

6 Prienik ťažkých kovov do organizmu Dýchacie ústroje Tráviace ústroje Koža Ióny sa vstrebajú do krvi a sú transportované na rôzne miesta v organizme cieľové orgány

7 Morfológia, rastové fázy Vlas je druh kožného rohovatejúceho (keratinizovaného andexu kože). Vyrastá z vlasového mieška (folikulu), do ktorého vyúsťuje mazová žľaza, a na ktorý sa upína drobný hladký (pilomotorický) sval, ktorý svojim zmršťovaním môže vlas vzpriamiť (husia koža). anagénna fáza rastová 2-6 rokov (85 %) katagénna fáza prechodná 1-2 týždňov (1 %) telogénna fáza pokojová 1-6 mesiacov (14 %)

8 Chemická štruktúra vlasu a-keratín makromolekulový proteínový reťazec skrutkovitého tvaru Disulfidické väzby Izodipeptidické väzby

9 Štruktúra vlasového folikulu Kutikula (4-8 vrstiev) tvrdý keratín ploché doštičky amorfného keratínu vyššie hladiny aminokyselín s obsahom síry: cysteín a cystín, disulfidické väzby - počet a rozloženie disulfidických väzieb vo vlase hrá kritickú úlohu v určovaní ich chemických a fyzikálnych vlastností Stav kutikuly je zodpovedný za vonkajší vzhľad lesk a pocit na dotyk. Kortex vláknitý keratín Kortikálne bunky sú spojené bunkovým membránovým komplexom a určujú mechanické vlastnosti vlasov Medula dreň mäkký keratín obsahuje bielkovinu citrulín (bielkovina s vysokým obsahom glutámovej kyseliny a malou časťou cysteínu), isodipeptidickémi väzby, ktoré sú zodpovedné za nerozpustnosť medulárnej bielkoviny a zvyšuje chemickú odolnosť meduly. Swift, J., Smith, J.: Atomic Force Microscopy of Human Hair, Scanning, vol. 22, (2000)

10 Odber vzorky Vývojový diagram analýzy prvkov vo vzorke vlasov Čistenie umývanie vlasov (IAEA) Homogenizácia Vyžaduje sa rozklad? áno Mineralizácia rozklad (Suchý APION) (Mokrý MLS) nie Analytické stanovenie Hg (AMA 254) Analytické stanovenie Pb, Cd, Cr, Ni (ETA AAS) Vyhodnotenie

11 AAS Metódy atómovej absorpčnej spektrometrie vychádzajú zo základných princípov výstavby atómu a súvisia s prechodom elektrónu zo základného stavu na prvý excitovaný stav účinkom žiarenia s vhodnou vlnovou dĺžkou, pričom sa selektívne absorbuje časť žiarenia atómami vzorky. Atómová absorpčná spektrometria je založená na meraní selektívnej absorpcie monochromatického žiarenia voľnými atómami prvkov v základnom elektrónovom stave. Lambert-Beerov zákon A = log(i 0 /I) = abc Množstvo pohlteného žiarenia je úmerné koncentrácii atómov v roztoku VARIAN Spectr AA 300P PerkinElmer, AA-Analyst700 Hg AMA 254,Altec, Praha

12 absorbancia absorbancia absorbancia absorbancia Spaľovacie a atomizačné krivky: Pb, Cb, Cr, Ni Pb-absorbancia Cd-absorbancia teplota, o C teplota, o C Cr-absorbancia Ni-absorbancia teplota, o C teplota, o C - bez modifikátora, - Rh+kys. Citrónová, - Pd+Mg(NO3)2, - Mg(NO3)2

13 Relatívna citlivosť Pb, Cd, Cr, Ni 100 bez modifikátora s modifikátorom Pd+Mg(NO 3 ) 2, 20 0 Mg(NO3)2 Pd+Mg(NO3)2 no mod Mg(NO 3 ) 2 Rh Pb Cd Cr Ni Rh

14 Prehľad použitých modifikátorov a dosiahnutých teplôt Analyt spaľovacia teplota, ºC atomizačná teplota, ºC Modifikátor Olovo bez modifikátora Rh+kys. citrónová Pd + Mg(NO 3 ) 2 (NH4) 2 HPO 4 +Mg(NO 3 ) 2 Kadmium Chróm bez modifikátora Rh+kys. citrónová Pd + Mg(NO 3 ) 2 bez modifikátora Rh+kys. citrónová Mg(NO 3 ) 2 Nikel bez modifikátora Rh+kys. citrónová Mg(NO 3 ) 2

15 Funkcia hodnotenia metódy (Method Evaluation Function, MEF) definuje vzťah medzi zistenými hodnotami (m Y ) a očakávanými hodnotami (m T ) v intervale rozsahu štatistickej kontroly metódy MEF(m Y )=a+b m T Ideálny prípad: a = 0 b = 1 m Y = m T

16 Funkcia hodnotenia metód (Method Evaluation Function, MEF)

17 Dizajn experimentu Analyt Pb Cd Cr Ni Hg Označenie vzorky Štandardný referenčný materiál daný ku vzorke vlasov Hmotnostná koncentrácia mg/l Hmotnostný zlomok mg/kg A 0,025 0,004 0,01 0,02 0,06 B 0,050 0,008 0,02 0,04 0,12 C 0,075 0,012 0,03 0,06 0,18 D 0,100 0,016 0,04 0,08 0,24 E 0,125 0,020 0,05 0,10 0,30 1.deň 2.deň 3.deň 4.deň 5.deň A B C D E B C D E A

18 MEF parametre metód parameter a SD a b SD b P SD MEF Pb 0,0642 0,2599 0,9866 0,0966 0,9615 0,3508 Cd 0,0126 0,0231 1,0311 0,0652 0,9619 0,0267 Cr -0,0117 0,0331 0,9904 0,0655 0,9670 0,0328 Ni -0,1148 0,2003 1,0533 0,1449 0,9967 0,4208 Hg -0,0037 0,0034 1,0344 0,0054 0,9551 0,0027

19 w namerané, g/g w namerané, g/g w namerané, g/g w namerané, g/g w namerané, g/g Namerané hodnoty hmotnostných zlomkov m Y MEF vzoriek vo vzťahu voči daným hodnotám m T 5 MEF 0.8 MEF Pb w dané, mg/g Cd w dané, mg/g 2 MEF 4 MEF 0.4 MEF Cr w dané, mg/g Ni w dané, mg/g Hg w dané, mg/g

20 Systém zabezpečenia kvality (Quality Assurance QA) riadenie kvality (Quality Control - QC) operačné postupy a aktivity, ktoré sa používajú na dosiahnutie požadovanej kvality. sledovania všetkých vplyvov a faktorov, ktoré prispievajú k neurčitosti výsledkov analýz, kompetentný personál, vhodné zariadenie a vybavenie, pracovné prostredie, metodológia, kalibrácia, uplatňovanie SLP, používanie ŠOP odborné riadenie a kontrola, dôsledná dokumentácia. kontrola kvality (Quality Assessment - QAS) Sleduje presnosť a správnosť analytického systému, ktorý je v stave štatistickej regulácie. činnosti, ktoré umožňujú vyhodnotiť riadenie kvality a kvalitu dosahovaných výsledkov analýz, overiť prijateľnosť výsledkov na základe informácii získaných v rámci riadenia kvality. Uskutočňuje sa internou a externou kontrolou kvality.

21 Zabezpečenie kvality séria vzoriek vlasov n = 5 analyzovaná a vyhodnotená spoločne kalibrácia s 5 bodmi vzorka slepého stanovenia duplikátne navážky matricový prídavok analytický prídavok vzorka interného riadenia kvality prekročenie absorbancie najvyššieho štandardu kalibračnej krivky o viac ako 10 %, vyhodnotenie koncentrácie pomocou OVER

22 Hodnotenie správnosti Vzorky IRK analytický prídavok matricový prídavok CRM-očakávaná správna hodnota VÚVH BA prijatá vzťažná hodnota odhaľuje vplyv matrice vzorky na odozvu analytu Uskutočňuje sa automaticky softvérovo prídavkom známeho množstva analytu k mineralizátu vzorky vplyv matrice sa prejaví vysokými interferenciami a slabou výťažnosťou pridaného analytu. prídavok známeho množstva analytu štandardný roztok k matrici vzorky pred začiatkom mineralizačného kroku kontrolu vplyvu matrice na odozvu analytu a účinnosť rozkladného kroku.

23 Parameter Matricový prídavok, r mg/l Výťažnosť, % priemer medián SD n a b P Pb 0,020 98,0 97,0 14, , ,0109 0,9914 Cd 0, ,5 102,5 13, , ,9834 0,9656 Analyt Cr 0,010 0,020 97,8 94,9 13, , ,0023 0,9871 Ni 0,010 0,020 99,7 99,4 12, , ,0171 0,9652 Hg 0,5 1,0 110,6 11,7 10,9 58 0, ,0189 0,9972

24 Výťažnosť, % Parameter Analytický prídavok, r mg/l priemer medián SD n a b P Pb 0,005 0,010 0,025 99,8 98,0 9, ,0008 1,0049 0,9936 Analyt Cd 0,005 99,5 99,8 7, ,0002 1,0301 0,9576 Cr 0, ,0 104,8 7, ,0011 0,9748 0,9820 Ni 0,010 0,020 99,83 100,0 7, ,0001 0,9942 0,9861

25 hmotnostná konc. r získané, mg/l hmotnstná konc.r získané, mg/l hmotnostná konc. r získané, mg/l hmotnostná konc. hmotnostná konc. hmotnostná konc. r získané, mg/l hmotnostná koncṙ získané, mg/l hmotnostná koncṙ získané, mg/l Štatistické závislosti medzi zistenými a danými koncentráciami Pb - matricový prídavok Cd - matricový prídavok Cr - matricový prídavok Ni - matricový prídavok 0,35 0,05 0,1 r získané, mg 0,3 0,25 0,2 0,04 0,03 0,06 0,04 0,08 0,06 0,15 0,02 0,04 0,1 0,05 0,01 0,02 0, ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 hmotnostná konc. r dané, mg/l 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 hmotnostná. konc.r dané, mg/l 0 0 0,02 0,04 0,06 hmotnostná konc.r dané, mg/l 0 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 hmotnostná konc. r dané, mg/l Pb - analytický prídavok Cd - analytický prídavok Cr - analytický prídavok Ni - analytický prídavok 0,6 0,04 0,05 0,2 0,5 0,4 0,3 0,03 0,02 0,04 0,03 r získané, mg/l 0,15 0,1 0,2 0,1 0,01 0,02 0,01 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 hmotnostná konc. r dané, mg/l 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 hmotnostná. konc.r dané, mg/l 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 hmotnostná konc.r dané, mg/l 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 hmotnostná konc. r dané, mg/l

26 Analýza duplikátnych vzoriek indikátor medzivzorkovej variability spôsobenej analytickou úpravou vzorky vznikajú oddeleným spracovaním tej istej vzorky v dvoch nezávislých navážkach do spracovania je zahrnutý celý analytický postup

27 Analýza duplikátnych vzoriek s R =k n.r R je rozpätie k n je koeficient RSD=(s.100)/x Horwitzova závislosť CV = 2 (1-0,5*loq c) kde CV je variačné rozpätie v % c je obsah analytu v kg/kg s = (CV/100).x CV = (s.100)/x Lit: Eckschlager, K. Horsák, I., Kodejš, Z.: Vyhodnocování analytických výsledku a metod, SNTL, Praha, 1980, s. 25. Lit: Horwitz, W.: Anal. Chem., 54, 1982, 1, 67A-76A

28 CV, % CV, % CV, % CV, % CV, % Grafické znázornenie závislosti variačného koeficienta CV (%), od hmotnostného zlomku analytu vo vzorke. Prerušovaná čiara - ( ) predstavuje hranice 2/3 CV pre Pb, Cd, Cr, Ni a ½ pre Hg Pb Cd hmotnostný zlomok w, kg/kg -35 hmotnostný zlomok w, kg/kg 35 Cr hmotnostný zlomok w, kg/kg 35 Ni hmotnostný zlomok w, kg/kg Hg hmotnostný zlomok w, kg/kg

29 Metrologické vlastnosti metód AAS Analyt LOD LOQ LOD LOQ Opak. Reprod. Správnosť mg/l mg/kg 1) % materiál % % Pb 0,005 0,015 0,017 0,55 2,4 1643d 14,0 4,5 CRM397 9,4 0,2 Cd 0,0004 0,0013 0,013 0,043 7,2 1643d 5,7 3,5 CRM397 7,8 0,5 Cr 0,001 0,003 0,033 0,108 6,9 1643d 4,5 0,8 1643c 4,1 4,8 Ni 0,004 0,013 0,13 0,44 4,9 1643d 7,5 2,7 CRM397 4,1 4,3 Hg 0, , ,0001 0, BCR 151 7,9 7,2 1) Návažok 0,3 g, objem 10 ml

30 Elektrochemické metódy Schopnosť vo vodnom roztoku sa oxidovať alebo redukovať na fázovom rozhraní elektróda/roztok. veľká hodnota Faradayovej konštanty schopnosť spoľahlivo merať malé prúdy, príp. elektrické množstvá, čo umožňuje znižovať hodnotu medze stanoviteľnosti

31 Prietoková coulometria Elektrický náboj spotrebovaný na elektrochemickú konverziu integrácia elektrického prúdu v čase Q t 0 i ( t dt zfn( t Q(t) elektrický náboj n(t) látkové množstvo i(t) prúd v čase t z nábojové číslo F Faradayova konštanta, ,5±0,5 C/mol

32 Faradayov zákon m Q F M z r n. M i.. M V r. z. F. V r je hmotnostná koncentrácia kovu v analyzovanom roztoku vzorky g/l, n je látkové množstvo analytu mol, M je mólová hmotnosť kovu g/mol, V je dávkovaný objem vzorky l, i je rozpúšťací prúd A, je prechodový čas s, z je nábojové číslo vyplývajúce z elektródovej reakcie: M z e - = M z+, F = 96484,5 0,5 C/mol je Faradayova konštanta r je elektrochemický výťažok, zohľadňujúci, že k elektrolýze nedochádza v celom objeme vzorky, ale len v efektívnom objeme elektródy V el, kde došlo aj k nahromadeniu analytu.

33 ERA elektrochemická rozpúšťacia analýza Galvanostatická rozpúšťacia (stripping) chronopotenciometria SCP dt/de Nahromadenie analytu E= konšt, I= konšt Rozpustenie depozitu I = konšt E

34 Galvanostatická rozpúšťacia (stripping) chronopotenciometria SCP Chronopotentiometry Fe 2+ - e - Þ Fe 3+

35 Eca Flow Beinrohr, E., Dzurov, J.: Prietoková coulometria. In: Elektroanalytické metódy, 2THETA, Český Tešín, 2001, s.171.

36 Prietoková cela ECA CELL 1- pracovná elektróda, 2 referenčná elektróda, 3 pomocná elektróda, 4 ionovýmenná membrána, 5 tesnenie, 6 silikónový uzáver, 7 plexisklový blok, 8 priestor referenčnej elektródy. Jurica, Ľ.: Stanovenie stopových koncentrácii arzénu prietokovou coulometriou a technikou elektrochemického generovania hydridov spojenú s AAS, Dizertačná práca, Bratislava 2001

37 Analýza prvkov galvanostatickou rozpúšťacou chronopotenciometriou Nahromadenie M 2+ z roztoku vzorky konštantným prúdom alebo konštantným potenciálom na povrch poréznej uhlíkovej pracovnej elektródy Ni 2+ = Ni 0 2e - Hg 2+ = Hg 0 2e - Pb 2+ = Pb 0 2e - Cd 2+ = Cd 0 2e - Vylúčenie látky depozitu, galvanostaticky t.j. konštantným prúdom, pričom sa registruje signál - rozpúšťací chronopotenciogram

38 Analýza Ni 1. Nahromadenie Ni 2+ zo zásaditého prostredia zmesi 0,1mol/l NH 4 Cl + 0,1 mol/l NH 3 pri ph roztoku 9-10 konštantným prúdom -4mA, na povrch poréznej uhlíkovej pracovnej elektródy. Ni 2+ Ni 0 2e- 2. Rozpúšťanie depozitu sa uskutočňuje galvanostaticky, konštantným prúdom 50 μa po dobu 60 s. Registruje sa rozpúšťací chronopotenciogram.

39 Chronopotenciogram Ni v modelovej vzorke signál E, mv 1) štandardný roztok Ni o koncentrácii 50 mg/l 2) modelová vzorka s obsahom 50 mg/l Ni, 200 mg/l Cu, 1 mg/l Zn

40 Výber elektrolytu Elektrolyt Potenciál maxím Rozdiel, mv Ni, mv Cu, mv 0,1 mol/l HCl ,1 mol/l H 2 SO 4 + 0,001 mol/l HCl ,1 mol/l NaCl + 0,002 mol/l HCl

41 nájdené Ni, mg/l odozva Cu nájdené Ni, mg/l odozva Cu nájdené Ni, mg/l odozva Cu 0,1 mol/l HCl hmotnostná koncentrácia Cu, mg/l 0,1 mol/l H 2 SO 4 + 0,001 mol/l HCl ,1 mol/l NaCl+0,002 mol/l HCl hmotnostná koncentrácia Cu, mg/l Ni:Cu (~1:1) hmotnostná koncentrácia Cu, mg/l Ni 50 mg/l Cu (10, 20, 25, 50, 80, 100, 200, 1000) mg/l

42 Výťažnosť sorpcie prvkov na Iontosorb Oxin 100 v závislosti od ph Lit: Beinrohr, E., et al.: Analytica Chimica Acta, 230, 1990,

43 nájdené Ni, mg/l odozva Cu Vplyv koncentrácie HCl na sorpčné vlastnosti Ni a Cu na Iontosorb Oxin Ni, dané 200 mg/l ,001 0,01 0,1 látková koncentrácia HCl, mol/l

44 Spracovanie vzorky na stanovenie Ni 1. Spálený zvyšok získaný mineralizáciou suchým spôsobom - 0,1 mol/l HCl a doplnil na objem 50 ml čerstvo prevarenou deionizovanou vodou. 2. Roztok sa prelial cez kolónu tak, že sa stĺpec premyl 10 ml roztoku a z následne zachyteného eluátu sa odpipetovalo 10 ml do odmernej banky. Iontosorb Oxin 100 frita 3. Doplnil sa roztokom 0,1 mol/l NH 4 Cl a 0,1 mol/l NH 3 do objemu 50 ml - elektrochemické meranie.

45 Chronopotenciogram Ni v modelovej vzorke signál E, mv a) štandardný roztok Ni o koncentrácii 50 mg/l b) modelovej vzorke s obsahom 50 mg/l Ni, 200 mg/l Cu, 1 mg/l Zn v 0,1 mol/l HCl c) v roztoku po sorpcii Cu na Iontosorb Oxin100 pri 5-násobnom zriedení, signál Ni vyznačený kurzormi, výťažnosť Ni (50 mg/l ) 98,3%.

46 Chronopotenciogram Ni vo vlasoch signál E, mv a) štandardný roztok Ni o koncentrácii 100 mg/l b) reálna vzorka vlasov, signál Ni splýva so signálom Cu c) vzorka vlasov po sorpcii Cu na Iontosorb Oxin 100, signál Ni vyznačený kurzormi, obsah Ni 0,438 mg/g (ETA AAS, Ni 0,470 mg/g)

47 Analýza Hg Hg 2+ ióny sa z prúdiaceho roztoku vzorky nahromadia pri vhodnom potenciáli na povrchu pozlátenej uhlíkovej elektródy (E53 Au) Hg 2+ = Hg 0 2e- Depozit sa v ďalšom kroku rozpustí konštantným prúdom, pričom sa zaregistruje chronopotenciogram a) vzorka vlasov b) vzorka vlasov s prídavkom Hg 20 mg/l c) štandardný roztok o koncentrácii Hg 100 mg/l signál c b a E, E, mv

48 Analýza Cd a Pb nahromadenie pri konštantnom prúde 4 ma na povrchu pracovnej elektródy, pričom ako nosný elektrolyt bol použitý 0,1 mol/l síran sodný. Na úplné ukončenie nahromadenia bolo prúdenie prietoku na krátky čas zastavené za účelom ukončenia redukcie kyslíka prítomného v póroch pracovnej elektródy: Pb 2+ = Pb 0 2e- Cd 2+ = Cd 0 2e- Depozit sa v ďalšom kroku rozpustí konštantným prúdom, pričom sa zaregistruje chronopotenciogram. signál Zn Cd Pb c b a Cu a) vzorka vlasov b) vzorka vlasov s prídavkom Cd 20 mg/l Pb 20 mg/l c) štandardný roztok o hmotnostnej koncentrácii Cd 100 mg/l Pb 100 mg/l E, mv

49 1. Porézna pracovná elektróda sa naplní vzorkou a pri vhodnom potenciáli sa prítomné ióny zredukujú. CrO H + = Cr H 2 O 3e - Analýza Cr vnútroelektródová coulometrická titrácia 2. Pri tomto kroku sa zaregistruje signál rozpúšťací chronopotenciogram, z ktorého sa vypočíta množstvo a koncentrácia chrómu vo vzorke. signál a) vzorka vlasov c b a b) štandardný roztok Cr(VI) o koncentrácii 10 mg/l c) vzorka vlasov s prídavkom chrómu 15 mg/l E, mv

50 Označenie vzoriek vlasov Hmotnostný zlomok Ni, mg/g Prietoková coulometria GF AAS ,434±0,040 <0, ,639±0,031 1,003±0, ,352±0,004 <0, ,783±0,134 1,500±0, ,403±0,030 0,542±0, ,556±0,117 1,650±0, ,633±0,047 0,614±0, ND ND Neistota merania pre prietokovú coulometriu zodpovedá smerodajnej odchýlke pre n=3 odčítania Neistota merania pre ETA AAS zodpovedá odhadu smerodajnej odchýlky na úrovni hodnoty 1- násobku variačného koeficienta získaného na základe výpočtu podľa Horwitzovej rovnice. ND nezistené použitou metódou 2,0 w - Prietoková coulometria, konc. mg.g -1 1,6 1,2 0,8 0,4 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 w - AAS, konc. mg.g

51 w - prietoková coulometria, mg/g Označenie vzoriek vlasov Hmotnostný zlomok Hg, mg/g Prietoková coulometria CV AAS 36 0,642 ± 0,178 0,602 ± 0, ,446 ± 0,039 0,407 ± 0, ,195 ± 0,039 0,183 ± 0, ,815 ± 0,163 0,689 ± 0, ,339 ± 0,068 0,394 ± 0, ,282 ± 0,056 0,290 ± 0, ,345 ± 0,052 0,311 ± 0, ,174 ± 0,835 4,135 ± 0,041 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 w - AAS, mg/g

52 w - prietoková coulometria, mg/g w - prietoková coulometria, mg/g Označenie vzoriek Hmotnostný zlomok Pb, mg/g Hmotnostný zlomok Cd, mg/g Prietoková coulometria GF AAS Prietoková coulometria GF AAS ,273±0,216 2,009±0,193 0,056±0,003 0,089±0, ,338±0,271 3,623±0,318 0,385±0,062 0,403±0, ,482±0,188 2,616±0,241 0,355±0,026 0,415±0, ,761±0,127 0,752±0,084 0,118±0,026 0,138±0, ,754±0,378 2,353±0,221 0,244±0,048 0,336±0, ,424±0,339 2,593±0,240 0,113±0,015 0,178±0, ,347±0,330 2,473±0,230 0,132±0,039 0,172±0, ,281±0,334 11,418±0,844 0,297±0,062 0,305±0,039 Human hair 29,7±1,9 33±1,2 0,548±0,195 0,521±0,024 0,5 12,0 0,4 10,0 0,3 8,0 6,0 0,2 4,0 0,1 2,0 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 w - AAS, mg/g 0,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 w - AAS, mg/g

53 w - prietoková coulometria, mg/g Označenie vzoriek vlasov Hmotnostný zlomok Cr, mg/g Prietoková coulometria GF AAS 7740 <0,19 <0, ,782 ± 0,215 0,786 ± 0, ,227 ± 0,050 0,211 ± 0, ,756 ± 0,075 0,500 ± 0, ,370 ± 0,102 0,357 ± 0, ,255 ± 0,036 0,220 ± 0, <0,19 0,135 ± 0, ,8 0,6 0,4 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 w - AAS, mg/g

54 Súhrn Bol navrhnutý optimalizovaný postup pri analýze vlasov metódou AAS so zabezpečením dostatočného a účinného čistenia exogénnej kontaminácie vlasov a dokonalého rozkladu organickej osnovy vzoriek vlasov pre potreby biologického monitoringu v Slovenskej republike. Bola uskutočnená analýza prvkov Cd, Cr, Hg, Ni, Pb metódou AAS spolu so štúdiom interferencií pri stanovení uvedených prvkov, sledovaním účinnosti korekcie pozadia deutériovou lampou a optimalizáciou analytického postupu, využijúc modifikátory na potlačenie vplyvu matrice pri optimálnych teplotách spaľovania a atomizácie. Efektívne využitie prvkov Interného riadenia kvality umožnilo zabezpečiť riadenie a kontrolu kvality merania na zabezpečenie správnosti dosahovaných výsledkov. Využitím štatistických nástrojov boli definované pracovné charakteristiky sledovaných metód v zmysle platných noriem, uskutočnené hodnotenie malých výberov (n=2) aplikáciou Horwitzovej rovnice, využitie funkcie hodnotenia metódy, MEF. V rámci biologického monitoringu bolo v n=785 analyzovaných vzorkách vlasov uskutočnených 3925 analýz prvkov Pb, Cd, Cr, Ni, Hg rozčlenených podľa znečistenia životného prostredia do 3 oblastí z 12 okresov. silne znečistená oblasť: Bratislava, Prievidza, Žiar nad Hronom, Spišská Nová Ves stredne znečistená oblasť: Galanta, Nitra, Trnava, Rimavská Sobota, Trebišov relatívne čisté oblasti: okresy Trenčín, Dolný Kubín, Poprad Hodnotenie obsahu analytov v biologickom materiáli v závislosti od stupňa znečistenia prostredia nebolo cieľom tejto práce.

55 Ako kontrolná, nezávislá metóda pri analýze sledovaných prvkov vo vlasoch bola použitá metóda elektrochemickej rozpúšťacej analýzy. Bol vyvinutý postup stanovenia Ni vo vlasoch s vysokým depresívnym účinkom medi prítomnej vo vlasoch a spôsob jeho eliminácie sorpciou na vhodný iontomennič Iontosorb Oxin za definovaných podmienok. Boli nájdené optimálne podmienky analytického stanovenia niklu. Boli modifikované postupy stanovenia Pb, Cd v matrici biologického materiálu po suchom rozklade a Hg po rozklade v mikrovlnom zariadení, využijúc doteraz popísané poznatky elektrochemickej rozpúšťacej analýzy. Na stanovenie Cr bola použitá prietoková coulometria ako coulometrická titrácia založená na elektrochemickej redukcii Cr(VI) na Cr(III). Pre všetky prvky analyzované elektrochemickou rozpúšťacou analýzou boli určené validačné charakteristiky (LOD, LOQ, presnosť, správnosť) z analýz reálnych vzoriek vlasov. Na vybranom súbore vzoriek bolo uskutočnené porovnanie metód AAS a ERA pre sledované analyty párovými testami na zhodu. Bola nájdená dobrá zhoda oboch metód.

56 Záver Predkladaná práca rozširuje problematiku ERA o stanovenie vybraných toxických prvkov v biologickom materiáli, čím môže poslúžiť k objektivizácii faktorov ovplyvňujúcich zdravé životné a pracovné podmienky.