Gaschromatografie/Massaspectrometrie (GC/MS)
Beschrijving
Het gaschromatografie-massaspectrometrie-instrument (GC/MS) scheidt chemische mengsels (de GC-component) en identificeert de componenten op moleculair niveau (de MS-component). Het is een van de meest nauwkeurige instrumenten voor de analyse van milieumonsters. GC werkt volgens het principe dat een mengsel zich bij verhitting in afzonderlijke stoffen scheidt. De verhitte gassen worden door een kolom met een inert gas (zoals helium) gevoerd. Wanneer de gescheiden stoffen uit de opening van de kolom komen, stromen zij naar de MS. Massaspectrometrie identificeert verbindingen aan de hand van de massa van de analytmolecule. EenÒbibliotheekÓ van bekende massaspectra, die enkele duizenden verbindingen bestrijkt, wordt opgeslagen op een computer.Massaspectrometrie wordt beschouwd als de enige definitieve analytische detector.
Beperkingen en zorgen
De analyse van monsters is vaak tijdrovend. Nieuw ontwikkelde draagbare GC/MS-modellen kunnen dit probleem verhelpen.
Toepasbaarheid
GC/MS is een techniek die kan worden gebruikt om vluchtige organische stoffen (VOC’s) en pesticiden te scheiden. Draagbare GC-eenheden kunnen worden gebruikt om verontreinigende stoffen in de lucht op te sporen, en zij worden momenteel gebruikt voor onderzoek naar dampintrusie. Andere toepassingen van GC of MS, gecombineerd met andere scheidings- en analysetechnieken, zijn ontwikkeld voor radionucliden, explosieve verbindingen zoals Royal-Demolition Explosive (RDX) en trinitrotolueen (TNT), en metalen. Enkele daarvan worden hieronder beschreven.
Een soort spectrometrie kan ook worden gebruikt om de verbrandingsemissies continu te controleren, in plaats van een standaardmethode waarbij monsters uit een stroom worden genomen voor laboratoriumanalyse. Die standaardmethode heeft een betrekkelijk lange doorlooptijd en geeft geen informatie over catastrofale emissies of systeemstoringen. Met real-time, continue monitoring worden alle vrijkomingen in het oog gehouden, en als er een systeemstoring optreedt, kan het systeem worden uitgeschakeld en/of kan de omwonenden worden gewaarschuwd.
TechnologyDevelopment Status
De eerste algemene toepassing van moleculaire massaspectrometrie vond plaats in het begin van de jaren veertig in de aardolie-industrie voor de kwantitatieve analyse van koolwaterstofmengsels in katalytische kraakinstallaties.Onlangs hebben fabrikanten van GC/MS-instrumenten de totale omvang aanzienlijk teruggebracht en de duurzaamheid vergroot. Hierdoor kan wat ooit een laboratoriumbench-top instrument was, nu veldanalyses uitvoeren.
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
Andere bronnen en demonstraties
Ziehttp://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). Dit rapport beschrijft het gebruik van een veld GC/MS om trichloorethyleen te meten op een real-time basis.
Zie http://minerals.cr.usgs.gov/icpms/intro.htmlfor voor een beschrijving van inductief gekoppeld plasma-massaspectrometrie (ICP-MS), een techniek ontwikkeld in het Ames Laboratorium in de jaren 1970. Het is een instrument dat zeer gevoelig en selectief is voor multi-elementanalyse. Voor deze methode zijn slechts zeer kleine monsters nodig, van een nanoliter tot een microliter in volume. Naar verluidt kunnen hiermee radioactieve monsters worden geanalyseerd met weinig of geen inperkingsproblemen.
Het Ministerie van Energie (DOE) gebruikt spectrometrie als onderdeel van eenContinuous Emissions Monitor (CEM). Hiermee wordt het licht geanalyseerd en gemeten dat vrijkomt bij de emissie van gassen die vrijkomen bij de thermische behandeling van gemengd afval. De belangrijkste toepassing op DOE-locaties is de monitoring van het vluchtige metaal kwik (Hg), twee halfvluchtige metalen cadmium (Cd) en lood (Pb), en drie weinig vluchtige metalen arseen (As), beryllium (Be) en chroom (Cr). Het U.S. Environmental Protection Agency heeft deze metalen ingedeeld als gevaarlijke luchtverontreinigende stoffen (HAP’s). DOE-verbrandingsovens die gemengd afval verwerken, moeten ook toezicht houden op de uitstoot van alfastralers, waaronder uranium (U) en plutonium (Pu). Momenteel gebruikt DOE filters om deeltjesemissies onder controle te houden en gebruikt het grote hoeveelheden luchtmonsternemers en laboratoriumanalyses van de filters van die monsternemers om emissies te controleren.
DOE heeft ook een Direct Sampling Ion Trap Mass Spectrometry (DSITMS) ontwikkeld. Deze technologie wordt gebruikt voor de bepaling van de aanwezigheid van vluchtige organische stoffen (VOS) en halfvluchtige organische stoffen (SVOS) in grondwater en bodem, en in gasvormige saneringsprocesstromen op gevaarlijke-afvalstoffenterreinen. Het systeem maakt gebruik van een in de handel verkrijgbare ionenval-massaspectrometer. Met enkele aanpassingen kan de massaspectrometer veldtransportabel worden gemaakt.
Zie http://clu-in.org/characterization/technologies/exp.cfm#86 voor een technische beschrijving van explosieven in verschillende media en het gebruik van enkele analysetechnieken.
