Analiza specjacyjna talu w materiale roślinnym

W przedstawionej pracy opisano wyniki badań nad szeroko rozumianą specjacją talu w tkankach gorczycy białej (Sinapis alba L.), gatunku wykazującego zdolność akumulacji różnych pierwiastków o toksycznych właściwościach. Rośliny były uprawiane w warunkach laboratoryjnych, w kulturach hydroponicznych oraz na stałym podłożu, wzbogaconym w związki talu oraz kadmu dostarczane w postaci roztworów wzorcowych bądź jako osady denne, zawierające odpady przeróbki rud siarczkowych i stanowiące realnie występujące w Polsce źródło skażenia talem, kadmem oraz innymi metalami (np. Pb, Zn). Tolerancję gorczycy na obecność talu określono na podstawie wizualnej oceny morfologii roślin uprawianych w obecności różnych stężeń tego pierwiastka oraz wytworzonej biomasy. Rozmieszczenie talu w tkankach roślinnych zbadano wykorzystując LA ICP MS. Całkowitą zawartość talu oraz innych pierwiastków (Cd, Pb, Zn) w glebie i w poszczególnych organach roślin oznaczono metodą ICP MS i na tej podstawie wyznaczono współczynniki zatężania (AF) oraz w przypadku uprawy hydroponicznej współczynniki transportu (TF). W przypadku upraw na podłożu stałym uwzględniono także biodostępność badanych pierwiastków, określoną na podstawie wydajności ekstrakcji gleby roztworem EDTA. Specjację chemiczną talu w próbkach gorczycy białej określono na podstawie chromatogramów ekstraktów roślinnych, zarejestrowanych metodą LC ICP MS z kolumną anionowymienną oraz wykluczenia. Zbadano także stabilność wzorców talu (III) przygotowanych w obecności różnych związków chemicznych oraz wpływ sposobu przygotowania próbki (suszenie, mrożenie, materiał świeży) na zmianę specjacji. Zaproponowano również metodę alternatywną do chromatograficznego rozdzielenia obu form talu, opartą na ekstrakcji do fazy stałej i różnicach w chemicznych właściwościach kompleksów tworzonych przez Tl(I) i Tl(III) z dietyloditiokarbaminianem (DDTC). Opracowaną procedurę SPE zoptymalizowano do rozdzielenia Tl(I) i Tl(III) w obecności matrycy nieorganicznej (woda morska) oraz organicznej (ekstrakt roślinny).

This work presents the results of research on thallium speciation in tissues of white mustard (Sinapis alba L.), which is capable to accumulate various elements showing toxic properties. The plants were grown in laboratory conditions: in hydroponics and in solid media enriched in thallium and cadmium compounds added as standard solutions or as bottom sediments containing post-flotation wastes of sulfide ores, which are a source of contamination with thallium, cadmium and other metals such as zinc and lead. White mustard’s tolerance to thallium was assessed on the basis of produced biomass and visible morphological changes observed in the presence of various thallium concentrations. The distribution of thallium in plant tissues was investigated by means of LA ICP MS. Total concentration of thallium and other elements (Cd, Pb, Zn) in soil and plant organs was determined using ICP MS. On this basis the accumulation factors (AF) and in case of hydroponics also translocation factors (TF) were calculated. For cultivation in solid media the bioavailability of investigated compounds, meant as the efficiency of extraction of soil with EDTA solution, was taken into consideration. Chemical speciation of thallium in white mustard was investigated after extraction of plant tissues, by means of LC ICP MS with anion-exchange and size exclusion columns. The stability of standard solutions of thallium (III) prepared in the presence of various chemical compounds and the influence of sample preparation (drying, freezing, fresh material) on thallium speciation were checked as well. There was also proposed a method alternative to chromatographic separation of Tl(I) and Tl(III), which is based on solid phase extraction and the differences in chemical properties of complexes formed by Tl(I) and Tl(III) with diethyldithiocarbamate (DDTC). This SPE procedure was optimized for separation of thallium compounds in the presence of inorganic (seawater) and organic (plant extract) matrix.