ANALÝZA PLYNŮ
ROZŠÍŘENÍ ANALÝZY PREKURZORŮ OZÓNU – KONTINUÁLNÍ, BEZOBSLUŽNÁ, ONLINE ANALÝZA PAMS UHLOVODÍKŮ A POLÁRNÍCH TĚKAVÝCH ORGANICKÝCH LÁTEK V OKOLNÍM VZDUCHU POMOCÍ TD–GC–MS
SANDER D. Altium International s.r.o., daniel.sander@hpst.cz
Kvalita ovzduší dnešních velkoměst je stále častěji skloňovaným problémem. Se vzrůstajícími nároky na ochranu životního prostředí se v rámci monitoringu městských klimat s každým dalším rokem uplatňují rafinovanější a rozsáhlejší metodiky analytické kontroly znečištění. V našem příspěvku bychom z těchto aplikací rádi přiblížili TD-GC-MS analýzu prekurzorů přízemního ozónu, který je jednou z hlavních složek městského smogu.
Obr. 1: Schéma TD-GC-MS systému
Světově smogem proslulými oblastmi jsou především čínská velko- města, ale tento lokální klimatický jev je pochopitelně výzvou i všude jinde po světě. V současné době tudíž roste zájem o nové techniky nepřetržitého monitorování městských ovzduší, kdy výskyt ozónu a jeho prekurzorů je jedním z klíčů k porozumění procesu vzniku smogu a následně k jeho regulaci. V právě zmíněné Číně vešel v posledních letech v platnost požadavek on-line monitoringu kvality ovzduší průmy- slových oblastí a velkoměst, který si klade za cíl do pěti let kontrolovat kvalitu vzduchu ve všech postižených lokalitách. Podobný nárůst zájmu o aplikaci sledujeme také napříč Evropou, nebo třeba v Jižní Koreji. Průkopníkem v této oblasti jsou pak Spojené státy, kde se lokálně monitoruje hladina prekurzorů ozónu v ovzduší již od roku 1993. Zde za tímto účelem před 20 lety vznikla síť lokálních laboratoří PAMS – Photochemical Assessment Monitoring Stations (PAMS). Tyto stanice dnes zase pro změnu řeší renovaci stárnoucí analytické instrumentace, která již není schopná vyhovět soudobým nárokům aplikace. Moderní metodiku, a tedy i vhodnou GC-MS instrumentaci, tak s nadsázkou hledá celý svět. Slibnou sestavou se jeví kombinace termální desorpce Markes s GC-MS Agilent. Současný PAMS seznam kritických těkavých látek se skládá z 28 prioritních sloučenin a dalších 35 volitelných sloučenin. Ve většině se jedná o alifatické či aromatické uhlovodíky, výjimky tvoří formaldehyd, acetaldehyd a aceton (prioritní) a dále pak etanol, benzaldehyd, chlorid uhličitý, tetrachlorethen, α -pinen a β -pinen (volitelné). Předpokládá se však, že do skupiny prekurzorů smogu budou brzy zařazeny i polárnější TOL (těkavé organické látky), jako jsou kyslíkaté uhlovodíky – alkoholy, aldehydy, ketony a estery nebo terpenoidy. Na vybranou TD-GC-MS sestavu byl tedy tradičně kladen i požadavek vyhovět budoucímu rozší- ření spektra monitorovaných látek a umožňovat simultánní analýzu jak méně, tak více polárních TOL. Další výzvou aplikace historicky vždy bylo zamezení ztráty polárních těkavých složek a monoterpenů během přípravy vzorku, v procesu vysoušení pomocí Nafion filtrů. Tyto vysoušeče využívají hydrofilních kopolymerů k záchytu molekul vody. Fyzikálně-chemicky vysoušecího efektu filtry docilují díky vysoce acidickým funkčním skupinám sor- bentu, vychytávajícím polární molekuly vody. Během procesu pak dochází k současnému nežádoucímu záchytu polárnějších prekurzorů ozónu. Ter- mální desorpce MARKES disponuje klíčovým konstrukčním prvkem, který dokáže nahradit vysoušecí funkci Nafion filtrů a přitom neovlivnit množství ostatních polárních analytů ve vzorku. Jedná se o fokusační past, s jejíž pomocí lze ze vzorku odstranit zbytky vlhkosti, aniž byste potřebovali kapalný kryogen. S jejím využitím tak rozšiřujete rozsah analyzovaných TOL a navíc zvyšujete citlivost analýz. Instrumentace V rámci analytické studie stanovení prekurzorů ozónu v atmosféře byl po- užit Air server-xr on-line dávkovač, Kori-xr kondenzátor vody a Unity-xr termální desorpce (MARKES) v kombinaci s GC-MS Agilent (obr. 1). Sestava nepotřebuje kapalné kryogeny a může být řízena vzdáleně, aby umožnila umístění v terénu a měření vzorků přímo v místě potřeby.
Air server-xr umožňuje on-line řízené dávkování plynných vzorků s možností automatizovaného přepínání/výběru mezi 3 nebo 8 dávko- vacími kanály. Kori-xr účinně odstraňuje vlhkost z proudu vzduchu (obr. 2 – 1), čímž zlepšuje chromatografii a umožňuje nastavení nižších teplot fokusační pasti, která vzorek následně selektivně dosušuje od vody aniž by zadržela polární analyty. (TOL, VTOL – velmi těkavé organické látky, kyslí- katé deriváty a monoterpeny). Kori-xr lze využít i k vysoušení vzorků z kanystrů či pytlů. Obr. 2: Fokusační past
16
CHEMAGAZÍN • 3 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook - Share PDF online