Kaasukromatografia/massaspektrometria (GC/MS)
Kuvaus
Kaasukromatografia/massaspektrometria (GC/MS) -laitteella erotetaan kemialliset seokset (GC-komponentti) ja tunnistetaan komponentit molekyylitasolla (MS-komponentti). Se on yksi tarkimmista välineistä ympäristönäytteiden analysointiin. GC toimii sillä periaatteella, että seos erottuu yksittäisiksi aineiksi, kun sitä kuumennetaan. Kuumennetut kaasut kuljetetaan inerttiä kaasua (kuten heliumia) sisältävän kolonnin läpi. Kun erotetut aineet poistuvat kolonnin aukosta, ne virtaavat MS:ään. Massaspektrometriassa yhdisteet tunnistetaan analyytin molekyylin massan perusteella. Massaspektrometriaa pidetään ainoana lopullisena analyyttisenä ilmaisimena.
Limitationsand Concerns
Näytteiden analysointi on usein aikaa vievää. Vastikään kehitetyt kannettavat GC/MS-mallit voivat poistaa tämän ongelman.
Käytettävyys
GC/MS on tekniikka, jota voidaan käyttää haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) ja torjunta-aineiden erottamiseen. Kannettavia GC-laitteita voidaan käyttää epäpuhtauksien havaitsemiseen ilmasta, ja niitä käytetään tällä hetkellä höyryn tunkeutumistutkimuksissa. GC:n tai MS:n muita käyttötapoja yhdistettynä muihin erottelu- ja analyysitekniikoihin on kuitenkin kehitetty radionuklidien, räjähdysaineyhdisteiden, kuten kuninkaallisen räjähtävän räjähdysaineen (RDX) ja trinitrotolueenin (TNT), ja metallien tutkimiseen. Joitakin näistä menetelmistä kuvataan jäljempänä.
Tyyppistä spektrometriaa voidaan käyttää myös jätteenpolton päästöjen jatkuvaan seurantaan sellaisen vakiomenetelmän sijasta, jossa näytteet kerätään kaasuvirrasta laboratorioanalyysiä varten. Tämän vakiomenetelmän läpimenoaika on suhteellisen pitkä, eikä se anna tietoa siitä, että on tapahtunut katastrofaalisia päästöjä tai että järjestelmässä on vika. Reaaliaikaisessa, jatkuvassa seurannassa kaikkia päästöjä seurataan, ja jos järjestelmään tulee vika, järjestelmä voidaan kytkeä pois päältä ja/tai siitä voidaan ilmoittaa lähiympäristölle.
Teknologian kehityksen tila
Molekyylimassaspektrometriaa sovellettiin ensimmäisen kerran yleisesti 1940-luvun alussa öljyteollisuudessa katalyyttisissä krakkauslaitteissa tapahtuvaan hiilivetyjen määrälliseen analyysiin.Viime aikoina kaasukromatografian ja massaspektrometrianalyysin (GC/MS) laitevalmistajat ovat pienentäneet kokonaiskokoa huomattavasti ja lisänneet kestävyyttä. Tämä mahdollistaa sen, että kenttäanalyysejä voidaan tehdä myös laboratoriotason laitteella.
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
Seehttp://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). Tässä raportissa kuvataan kenttäkäyttöön tarkoitetun GC/MS:n käyttöä trikloorieteenin mittaamiseen reaaliaikaisesti.
Katsohttp://minerals.cr.usgs.gov/icpms/intro.htmlfor kuvaus induktiivisesti kytketystä plasma-massaspektrometriasta (ICP-MS), joka on Amesin laboratoriossa 1970-luvulla kehitetty tekniikka. Se on erittäin herkkä ja valikoiva väline monielementtianalyyseihin. Menetelmä tarvitsee vain hyvin pieniä näytteitä, joiden tilavuus on nanolitrasta mikroliteriin. Tiettävästi sillä voidaan analysoida radioaktiivisia näytteitä siten, että säilytystilaa koskevia näkökohtia ei ole juurikaan tai ei lainkaan.
Energiaministeriö (DOE) käyttää spektrometriaa osana jatkuvatoimista päästöjen valvontalaitetta (CEM). Se analysoi ja mittaa valoa, jota syntyy sekajätteen lämpökäsittelyn poistokaasupäästöjen yhteydessä. Pääsovellus DOE:n laitosalueilla on haihtuvan metallin, elohopean (Hg), kahden puolihaihtuvan metallin, kadmiumin (Cd) ja lyijyn (Pb), sekä kolmen heikosti haihtuvan metallin, arseenin (As), berylliumin (Be) ja kromin (Cr), seuranta. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto on luokitellut nämä metallit vaarallisiksi ilman epäpuhtauksiksi (HAP). Sekajätettä käsittelevien DOE:n polttolaitosten on myös tarkkailtava alfa-päästöjä aiheuttavien aineiden, kuten uraanin (U) ja plutoniumin (Pu), päästöjä. Tällä hetkellä DOE käyttää suodattimia hiukkaspäästöjen valvomiseksi ja käyttää päästöjen tarkkailuun suuria määriä ilmanäytteenottimia ja näiden näytteenottimien suodattimien laboratorioanalyysejä.
DOE on myös kehittänyt suoran näytteenoton ioniloukku-massaspektrometrian (DSITMS). Tätä tekniikkaa käytetään haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC-yhdisteiden) ja puolihaihtuvien orgaanisten yhdisteiden (SVOC-yhdisteiden) esiintymisen määrittämiseen pohjavedessä ja maaperässä sekä kaasumaisissa kunnostusprosessivirroissa vaarallisten jätteiden käsittelypaikoilla. Järjestelmässä käytetään kaupallisesti saatavilla olevaa ioniloukku-massaspektrometriä. Joillakin muutoksilla massaspektrometristä tehdään kenttäkuljetuskelpoinen.
Katso http://clu-in.org/characterization/technologies/exp.cfm#86 tekninen kuvaus räjähdysaineista eri väliaineissa ja joidenkin analyysitekniikoiden käytöstä.
