Проанализированы и обобщены сведения об углеродных наноструктурах, таких как фуллерены, нанотрубки, графен, наноалмаз и наноуголь, используемых для создания эффективных сорбентов органических соединений и ионов тяжелых металлов из водных растворов. Рассмотрены достижения в области синтеза гибридных углеродных наноструктур и возможности модифицирования их поверхности с целью проведения экспрессного сорбционного концентрирования. Обсуждены перспективы применения указанных материалов в сорбционных технологиях и в аналитической химии. Библиография — 364 ссылки.