MĚŘENÍ PLYNŮ
STABILITA BTEX Z VÝFUKOVÝCH PLYNŮ PŘI SKLADOVÁNÍ VE DVOU TYPECH ODBĚROVÝCH VAKŮ
HUZLÍK J. 1 , BUCKOVÁ M. 1 , JANDOVÁ V. 1 , ŠPIČKA L. 1 , POUL A. 1 Centrum dopravního výzkumu, v. v. i., Brno, jiri.huzlik@cdv.cz
K odběru plynných vzorků (např. ovzduší, výfukových plynů, emisí) pro následnou analýzu VOC (těkavé organické látky) se používají vaky z pružných materiálů nebo pevné kanystry. Pro experiment sledující stabilitu BTEX (benzen, toluen, etylbenzen, xyleny) ve vzorcích výfukových plynů při jejich uchování v odběrových zařízeních byly vybrány dva typy vaků, a to vak z materiálu Tedlar a vak z materiálu FlexFoil Plus. Oba vaky mají uváděnou dobrou skladovací stabilitu pro VOC. K odběru výfukových plynů bylo využito mobilní odběrové zařízení zapojené za automobil, umožňující vzorkování škodlivin do testovaných vaků v reálném provozu. Stabilita BTEX byla sledována plynovou chromatografií po termodesorpci v 6 časových intervalech po dobu 7–8 dnů. Výsledky ukázaly dobrou stabilitu FlexFoil Plus vaku po dobu 7 dnů ve srovnání s vakem z materiálu Tedlar, ve kterém docházelo ke snižování koncentrací BTEX s časem, přičemž pro jednotlivé sloučeniny klesala časová stabilita jejich koncentrací v pořadí benzen – toluen – etylbenzen – meta- + paraxylen – orthoxylen.
Úvod Silniční doprava patří mezi významné zdroje znečištění ovzduší v městském prostředí, přičemž přispívá k pěti třídám hlavních látek zne- čišťujících ovzduší, a to NO x , částicím (PM), O 3 , VOC (těkavé organické látky) a CO [1]. Benzen, toluen, etylbenzen a xyleny (BTEX) patří do skupiny VOC a jsou klasifikovány jako nebezpečné sloučeniny, jejichž toxické účinky na lidské zdraví jsou dobře zdokumentovány. VOC hrají důležitou roli v chemii atmosféry, protože reagují s oxidem dusičitým za vzniku sekundárních látek znečišťujících ovzduší, jako je ozón. Dal- ším zdrojem BTEX a kromě dopravy také spalování palivového dřeva a uhlí. BTEX se uvolňují také z mnoha spotřebních produktů, jako jsou cigarety, rozpouštědla, barvy a ředidla, stavební materiály, bytové zařízení a pesticidy [2]. Mezi nejnebezpečnější organické sloučeniny patří benzen, jehož dlouhodobá expozice může vést ke genotoxicitě, hematotoxicitě, rakovině plic, leukémii, poškození jater, ledvin a cent- rálního nervového systému [3]. K odběru plynných vzorků (např. ovzduší, výfukových plynů, emisí) pro následnou analýzu VOC se používají pružné sáčky (vaky) nebo pevné kanystry. Vaky jsou vyráběny z různých materiálů a dle toho se liší svými vlastnostmi, použitím a také obchodními názvy (Tedlar, Altef, FlexFilm, FlexFoil, FluoroFilm FEP). Nejčastěji bývají používány Tedlar vaky, jejichž materiál je odolný proti pronikání plynů do vaku i ven z vaku a má tloušťku 2 mil (1 mil = 0,001 inch). Vaky z Tedlaru jsou uvedeny v několika EPA metodách a mají zajišťovat výbornou skladovací stabilitu pro širokou škálu těkavých organických látek. Pro experiment sledující stabilitu BTEX ve vzorcích výfukových plynů při uchování v odběrových nádobách byl vybrán Tedlar vak, který je běžně používaný v automobilovém průmyslu při měření emisí. Jako alternativa byl zvolen FlexFoil Plus vak, který je speciálně čištěný, s dobrou skladovací stabilitou pro VOC v rozsahu koncentrací od vyšších úrovní v ppb až po nízké úrovně v ppm, s minimální adsorpcí a absorpcí. Tento vak je ze silného, flexibilního, čtyřvrstvého materiálu o tloušťce 5 mil. Stabilita BTEX byla sledována v 6 časových intervalech po dobu 7–8 dnů. K odběru výfukových plynů bylo využito mobilní měřicí zaří- zení sestrojené ve spolupráci Centra dopravního výzkumu, v. v. i., a firmy SEKO Brno, spol. s r. o., zapojené za automobil, umožňující vzorkování škodlivin v reálném provozu. Cílem práce bylo srovnat stabilitu BTEX v obou vacích a vybrat vhodný odběrový vak pro vzorkování výfukových plynů a také časový interval, během kterého bude muset být analýza BTEX z vaku provedena, což povede k zajištění reprodukovatelných a srovnatelných výsledků. Přístroje a metody Měření emisí bylo prováděno s využitím mobilního měřicího zařízení (obr. 1), užitný vzor CZ21385 U1. Mobilní zařízení umožňuje jednak kontinuální měření koncentrací limitovaných polutantů u automobilů a zároveň unikátní řízený odběr vzorků výfukových plynů do vaků a pevných částic na filtr. Při testování v reálném provozu je připojeno za
Obr. 1: Mobilní měřicí zařízení
automobil pomocí běžného tažného zařízení. Kompletní proud výfuko- vých plynů je odváděn do měřicího úseku. V zadní části měřicího úseku je izokineticky odebírán reprezentativní vzorek výfukových plynů, který je vysušen a veden do odběrných vaků, umístěných v mobilním zařízení. Vzorky výfukových plynů, nasbírané v rámci experimentu do vaků, byly ihned po ukončení jízdy dopraveny do laboratoře. Odběr vzorků z vaků byl prováděn na termodesorpční trubičky MARC1-AAXX-5020 Cpk X z nerez oceli, náplň Carbopack X (Markes International, Velká Británie) a výsledné hodnoty koncentrací BTEX byly přepočteny na standardní podmínky (tlak 760 torr, teplota 273,15 K). Vzorky výfuko- vých plynů z vaků byly odebírány čerpadlem AirCheck 2000 s průtokem 200 ml·min –1 po dobu 5 minut. První dílčí vzorky byly odebrány ihned po předání vzorků do laboratoře. Následoval odběr po 1, 2, 24 a 48, 168 a 190 hodinách. Při každém odběru byly použity 3 termodesorpční tru- bičky, které byly plněny bezprostředně po sobě. Koncentrace BTEX byly stanoveny plynovou chromatografií s hmotnostní detekcí metodou SIM po termální desorpci na termodesorbéru Agilent 7667A Mini Thermal Desorber (G4370M) podle programu: sušení 1 min, desorpce: startovní teplota 40 °C, nárůst 500°C·min –1 na 325 °C po dobu 1 minuty. Teplota transferline byla 160 °C, teplota ventilu byla 160 °C, průtok nosného plynu helia termodesorbérem byl 50 ml·min –1 . Koncentrace jednotlivých škodlivin ve výfukových plynech byly mě- řeny plynovým chromatografem s hmotnostním detektorem Agilent 7890/7010 osazeným dvěma kolonami Select PAH, 15 m x 150 µm x 0,1 µm, který pracoval s následujícím teplotním programem: 29 °C po dobu 0,5 min; 5 °C·min –1 na 100 °C po dobu 0 min; 120 °C·min –1 na 240 °C po dobu 1,133 min. Teplota nástřiku byla 200 °C metodou split 10:1. Jako nosný plyn bylo použito helium He 6.0 (SIAD, Itálie) s konstantním průtokem 0,2 ml·min –1 . Vyhodnocení výsledků bylo provedeno s pomocí software QC.Expert 3.3 metodou lineární regrese. Součástí regresní analýzy bylo testování statistické významnosti regresních parametrů, tj. směrnice a absolut- ního členu regresní přímky, testování významnosti regresního modelu a statistické charakteristiky regrese (koeficient determinace R 2 ). Posou- zení stability koncentrací BTEX ve vacích bylo provedeno otestováním
12
CHEMAGAZÍN • 3 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook - Share PDF online