Gas cromatografia/spettrometria di massa (GC/MS)
Descrizione
Lo strumento GC/MS separa le miscele chimiche (la componente GC) e identifica i componenti a livello amolecolare (la componente MS). È uno degli strumenti più accurati per l’analisi di campioni ambientali. La GC funziona sul principio che una miscela si separa in singole sostanze quando viene riscaldata. I gas riscaldati sono trasportati attraverso una colonna con un gas inerte (come l’elio). Quando le sostanze separate emergono dall’apertura della colonna, fluiscono nella MS. La massspettrometria identifica i composti in base alla massa della molecola dell’analita. La spettrometria di massa è considerata l’unico rivelatore analitico definitivo.
Limitazioni e preoccupazioni
L’analisi del campione richiede spesso molto tempo. I modelli GC/MS portatili di nuova concezione possono ovviare a questa preoccupazione.
Applicabilità
GC/MS è una tecnica che può essere usata per separare i composti organici volatili (VOC) e i pesticidi. Le unità GC portatili possono essere utilizzate per rilevare gli inquinanti nell’aria, e sono attualmente utilizzate per le indagini sull’intrusione di vapore. Tuttavia altri usi di GC o MS, combinati con tecniche analitiche othereparationand, sono stati sviluppati per radionuclidi, composti esplosivi come RoyalDemolition Explosive (RDX) e Trinitrotoluene (TNT), e metalli. Alcuni di questi sono descritti di seguito.
Un tipo di spettrometria può anche essere usato per monitorare continuamente le emissioni di inceneritore, al posto di un metodo standard che raccoglie campioni da un flusso per l’analisi di laboratorio. Questo metodo standard ha un tempo di risposta relativamente lungo, e non fornisce informazioni sul fatto che si sono verificati rilasci catastrofici o che c’è un guasto al sistema. Con il monitoraggio continuo in tempo reale, tutti i rilasci sono monitorati, e se c’è un guasto al sistema, il sistema può essere spento e/o la comunità vicina può essere avvisata.
Stato di sviluppo della tecnologia
La prima applicazione generale della spettrometria di massa molecolare è avvenuta nei primi anni ’40 nell’industria petrolifera per l’analisi quantitativa delle miscele di idrocarburi nei cracker catalitici.Recentemente, i produttori di strumenti GC/MS hanno ridotto notevolmente le dimensioni complessive e aumentato la durata. Questo permette a quello che una volta era uno strumento da laboratorio di eseguire analisi sul campo.
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
Altre risorse e dimostrazioni
Vedi 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). Questo rapporto descrive l’uso di un GC/MS da campo per misurare il tricloroetilene in tempo reale.
Vedi http://minerals.cr.usgs.gov/icpms/intro.htmlfor una descrizione della spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS), una tecnica sviluppata al laboratorio Ames negli anni ’70. Si tratta di uno strumento molto sensibile e selettivo per l’analisi di più elementi. Questo metodo ha bisogno solo di campioni molto piccoli, da un nanolitro a un microlitro di volume. Si dice che può analizzare campioni radioattivi con poche o nessuna considerazione per il contenimento.
Il Dipartimento dell’Energia (DOE) usa la spettrometria come componente di un monitor continuo di emissioni (CEM). Analizza e misura la luce prodotta dalle emissioni di gas di scarico del trattamento termico dei rifiuti misti. La sua applicazione principale nei siti DOE è il monitoraggio del metallo volatile, mercurio (Hg), due metalli semi-volatili, cadmio (Cd) e piombo (Pb), e tre metalli poco volatili, arsenico (As), berillio (Be), e cromo (Cr). La U. S. Environmental Protection Agency ha classificato i cimiteri come inquinanti atmosferici pericolosi (HAP). Gli inceneritori del DOE che trattano rifiuti misti devono anche monitorare eventuali emissioni di materiali emettitori di alfa, compresi l’uranio (U) e il plutonio (Pu). Attualmente, il DOE usa filtri per controllare le emissioni di particolato e utilizza campionatori d’aria ad alto volume e analisi di laboratorio dei filtri di quei campionatori per monitorare le emissioni.
Il DOE ha anche sviluppato una spettrometria di massa a trappola ionica a campionamento diretto (DSITMS). Questa tecnologia è usata per determinare la presenza di composti organici volatili (VOCs) e semi-volatili (SVOCs) nelle acque sotterranee e nel suolo, e nei flussi di processo di bonifica gassosa nei siti di rifiuti pericolosi. Il sistema utilizza uno spettrometro di massa a trappola ionica disponibile in commercio. Con alcune modifiche, lo spettrometro di massa è reso trasportabile sul campo.
Vedi http://clu-in.org/characterization/technologies/exp.cfm#86 per una descrizione tecnica degli esplosivi in diversi mezzi e l’uso di alcune tecniche analitiche.
