Gaskromatografi/Massespektrometri (GC/MS)
Beskrivelse
Gaskromatografi/Massespektrometri (GC/MS) er et instrument, der adskiller kemiske blandinger (GC-komponenten) og identificerer komponenterne på molekylært niveau (MS-komponenten). Det er et af de mest nøjagtige værktøjer til analyse af miljøprøver. GC’en fungerer efter princippet om, at en blanding adskilles i de enkelte stoffer, når den opvarmes. De opvarmede gasser transporteres gennem en kolonne med en inert gas (f.eks. helium). Når de adskilte stoffer kommer ud af kolonneåbningen, strømmer de ind i MS’en. Ved massespektrometri identificeres forbindelser ved hjælp af analysemolekylets masse. Et ÒbibliotekÓ af kendte massespektrer, der omfatter flere tusinde forbindelser, lagres på en computer.Massespektrometri anses for at være den eneste endelige analytiske detektor.
Begrænsninger og problemer
Proveanalysen er ofte tidskrævende. Nyudviklede bærbare GC/MS-modeller kan måske afhjælpe dette problem.
Anvendelighed
GC/MS er en teknik, der kan anvendes til at adskille flygtige organiske forbindelser (VOC’er)og pesticider. Bærbare GC-enheder kan anvendes til at påvise forurenende stoffer i luften, og de anvendes i øjeblikket til dampintrusionsundersøgelser. Der er imidlertid blevet udviklet andre anvendelser af GC eller MS kombineret med andre separations- og analyseteknikker til radionuklider, eksplosive forbindelser såsom RoyalDemolition Explosive (RDX) og Trinitrotoluen (TNT) samt metaller. Nogle af disse er beskrevet nedenfor.
En type spektrometri kan også anvendes til kontinuerlig overvågning af forbrændingsemissioner i stedet for en standardmetode, hvor der indsamles prøver fra en gasstrøm til laboratorieanalyse. Denne standardmetode har en forholdsvis lang gennemløbstid, og den giver ikke oplysninger om, at der er sket katastrofale udslip, eller at der er tale om en systemfejl. Med kontinuerlig overvågning i realtid overvåges alle udslip, og hvis der sker et systemnedbrud, kan systemet slukkes og/eller det nærliggende samfund kan underrettes.
Status for teknologiens udvikling
Den første generelle anvendelse af molekylær massespektrometri fandt sted i begyndelsen af 1940’erne i olieindustrien til kvantitativ analyse af kulbrinteblandinger i katalytiske krakkere.For nylig har producenterne af GC/MS-instrumenter reduceret den samlede størrelse betydeligt og øget holdbarheden. Dette gør det muligt at udføre feltanalyser med et instrument, der tidligere var et laboratoriebænkinstrument.
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
Andre ressourcer og demonstrationer
Sehttp://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). Denne rapport beskriver brugen af en GC/MS i marken til måling af trichlorethylen på areal-tidsbasis.
Sehttp://minerals.cr.usgs.gov/icpms/intro.htmlfor en beskrivelse af induktivt koblet plasma-massespektrometri (ICP-MS), en teknik, der blev udviklet på Ames Laboratory i 1970’erne. Det er et værktøj, der er meget følsomt og selektivt til analyse af flere elementer. Denne metode kræver kun meget små prøver, fra en nanoliter til en mikroliter i volumen. Efter sigende kan den analysere radioaktive prøver uden eller med få eller ingen indeslutningshensyn.
Det amerikanske energiministerium (DOE) anvender spektrometri som en del af en kontinuerlig emissionsmåler (CEM). Den analyserer og måler det lys, der produceres ved afgasemissioner fra den termiske behandling af blandet affald. Den vigtigste anvendelse på DOE’s anlæg er overvågning af det flygtige metal kviksølv (Hg), to halvflygtige metaller, cadmium (Cd) og bly (Pb), og tre svagt flygtige metaller, arsen (As), beryllium (Be) og krom (Cr). Det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur har klassificeret disse metaller som farlige luftforurenende stoffer (HAP’er). DOE’s forbrændingsanlæg, der behandler blandet affald, skal også overvåge eventuelle emissioner af alfa-emitterende materialer, herunder uran (U) og plutonium (Pu). I øjeblikket anvender DOE filtre til at kontrollere partikelemissioner og bruger luftprøvetagere med store mængder luftprøver og laboratorieanalyser af filtrene fra disse prøvetagere til at overvåge emissionerne.
DOE har også udviklet en DSITMS-massespektrometri (Direct Sampling Ion Trap Mass Spectrometry). Denne teknologi anvendes til at bestemme tilstedeværelsen af flygtige organiske forbindelser (VOC’er) og halvflygtige organiske forbindelser (SVOC’er) i grundvand og jord og i gasformige rensningsprocesstrømme på farlige affaldsdeponier. Systemet anvender et kommercielt tilgængeligt ionfælde-massespektrometer. Med nogle modifikationer kan massespektrometeret transporteres i marken.
Se http://clu-in.org/characterization/technologies/exp.cfm#86 for en teknisk beskrivelse af sprængstoffer i forskellige medier og anvendelsen af nogle analyseteknikker.
