Chromatografia gazowa/Spektrometria mas (GC/MS)
Opis
Urządzenie do chromatografii gazowej/spektrometrii mas (GC/MS) rozdziela mieszaniny chemiczne (składnik GC) i identyfikuje składniki na poziomie amolekularnym (składnik MS). Jest to jedno z najdokładniejszych narzędzi do analizy próbek środowiskowych. GC działa w oparciu o zasadę, że mieszanina rozdziela się na poszczególne substancje po podgrzaniu. Podgrzane gazy są przenoszone przez kolumnę z gazem obojętnym (np. helem). Kiedy rozdzielone substancje wydostają się z otworu kolumny, przepływają do MS. Spektrometria masowa identyfikuje związki na podstawie masy cząsteczki analitu. Spektrometria masowa jest uważana za jedyny ostateczny detektor analityczny.
Węższe ograniczenia i obawy
Analiza próbki jest często czasochłonna. Nowo opracowane przenośne modele GC/MS mogą zniwelować ten problem.
Zastosowanie
GC/MS jest techniką, która może być stosowana do rozdzielania lotnych związków organicznych (VOC) i pestycydów. Przenośne jednostki GC mogą być używane do wykrywania zanieczyszczeń w powietrzu i są obecnie używane do badań nad dyfuzją pary wodnej. Jednakże inne zastosowania GC lub MS, w połączeniu z innymi technikami separacji i analizy, zostały opracowane dla radionuklidów, związków wybuchowych, takich jak RoyalDemolition Explosive (RDX) i Trinitrotoluene (TNT) oraz metali. Niektóre z nich są opisane poniżej.
Typ spektrometrii może być również stosowany do ciągłego monitorowania emisji spalania, w miejsce standardowej metody, która pobiera próbki ze strumienia gazów do analizy laboratoryjnej. Ta standardowa metoda ma stosunkowo długi czas zwrotu, i nie dostarcza informacji, że nastąpiły katastrofalne uwolnienia lub że jest awaria systemu. Dzięki ciągłemu monitorowaniu w czasie rzeczywistym wszystkie uwolnienia są monitorowane, a w przypadku awarii systemu można go wyłączyć i/lub powiadomić pobliską społeczność.
Stan rozwoju technologii
Pierwsze ogólne zastosowanie molekularnej spektrometrii mas miało miejsce we wczesnych latach 40-tych w przemyśle naftowym do ilościowej analizy mieszanin węglowodorów w krakingu katalitycznym.Ostatnio producenci przyrządów GC/MS znacznie zmniejszyli całkowity rozmiar i zwiększyli trwałość. Pozwala to temu, co kiedyś było instrumentem laboratoryjnym, na wykonywanie analiz w terenie.
WebLinks
http://www.chem.vt.edu/chem-ed/sep/gc/gc.html
http://clu-in.org/char/technologies/gc.cfm
http://www.clu-in.org/char/technologies/mspec.cfm
OtherResources and Demonstrations
Zobacz http://www.clu-in.org/download/techdrct/tdmpa_gc-ms_report.pdffor ÒInnovations in Site Characterization-Technology Evaluation:Real-Time VOC Analysis Using a Field Portable GC/MSÓ (EPA542-R-01-011). Raport ten opisuje wykorzystanie terenowego GC/MS do pomiaru trichloroetylenu w czasie rzeczywistym.
Zobacz na stronie http://minerals.cr.usgs.gov/icpms/intro.htmlfor opis spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS), techniki opracowanej w Laboratorium Ames w latach 70-tych. Jest to narzędzie, które jest bardzo czułe i selektywne dla analizy wielopierwiastkowej. Metoda ta wymaga jedynie bardzo małych próbek, o objętości od nanolitra do mikrolitra. Podobno może ona analizować próbki radioaktywne z niewielkimi lub żadnymi rozważaniami na temat przechowywania.
Departament Energii (DOE) używa spektrometrii jako składnika Monitora Ciągłych Emisji (CEM). Analizuje on i mierzy światło wytwarzane podczas emisji gazów odlotowych z termicznej obróbki odpadów mieszanych. Jego główne zastosowanie w zakładach DOE to monitorowanie metali lotnych, rtęci (Hg), dwóch metali półlotnych, kadmu (Cd) i ołowiu (Pb), oraz trzech metali mało lotnych, arsenu (As), berylu (Be) i chromu (Cr). Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych sklasyfikowała te metale jako niebezpieczne zanieczyszczenia powietrza (HAPs). Spalarnie DOE przetwarzające zmieszane odpady muszą również monitorować wszelkie emisje materiałów emitujących promieniowanie alfa, w tym uranu (U) i plutonu (Pu). Obecnie DOE stosuje filtry do kontroli emisji cząstek stałych i wykorzystuje próbniki powietrza o dużej objętości oraz analizy laboratoryjne filtrów z tych próbników do monitorowania emisji.
DOE opracował również spektrometrię masową Direct Sampling Ion Trap (DSITMS). Technologia ta jest wykorzystywana do określania obecności lotnych związków organicznych (VOC) i półlotnych związków organicznych (SVOC) w wodach gruntowych i glebie oraz w gazowych strumieniach procesu remediacji na składowiskach odpadów niebezpiecznych. System wykorzystuje komercyjnie dostępny spektrometr masowy z pułapką jonową. Z pewnymi modyfikacjami spektrometr masowy jest przystosowany do transportu w terenie.
Zobacz http://clu-in.org/characterization/technologies/exp.cfm#86, aby zapoznać się z technicznym opisem materiałów wybuchowych w różnych mediach i zastosowaniem niektórych technik analitycznych.
