Cromatografie în fază gazoasă/spectrometrie de masă (GC/MS)
Descriere
Instrumentul de cromatografie în fază gazoasă/spectrometrie de masă (GC/MS) separă amestecuri chimice (componenta GC) și identifică componentele la nivel molecular (componenta MS). Este unul dintre cele mai precise instrumente de analiză a probelor de mediu. GC funcționează pe principiul conform căruia un amestec se separă în substanțe individuale atunci când este încălzit. Gazele încălzite sunt transportate printr-o coloană cu un gaz inert (cum ar fi heliu). Pe măsură ce substanțele separate ies din deschiderea coloanei, ele curg în SM. Spectrometria de masă identifică compușii în funcție de masa moleculei de analit. OÒbibliotecăÓ de spectre de masă cunoscute, care acoperă câteva mii de compuși, este stocată pe un calculator.Spectrometria de masă este considerată singurul detector analitic definitiv.
Limitări și preocupări
Analiza eșantioanelor este adesea consumatoare de timp. Noile modele portabile GC/MS dezvoltate recent ar putea compensa această preocupare.
Aplicabilitate
GC/MSeste o tehnică care poate fi utilizată pentru a separa compușii organici volatili (COV)și pesticidele. Unitățile GC portabile pot fi folosite pentru a detecta poluanții din aer și sunt utilizate în prezent pentru investigații de intruziune de vapori. Cu toate acestea, alte utilizări ale GC sau MS, combinate cu alte tehnici de separare și analiză, au fost dezvoltate pentru radionuclizi, compuși explozivi, cum ar fi RoyalDemolition Explosive (RDX) și Trinitrotoluen (TNT), și metale. Unele dintre acestea sunt descrise mai jos.
Un tip de spectrometrie poate fi, de asemenea, utilizat pentru a monitoriza în mod continuu emisiile de incinerare, în locul unei metode standard care colectează eșantioane din agazdă pentru analize de laborator. Această metodă standard are un timp de răspuns relativ lung și nu oferă informații că au avut loc degajări catastrofale sau că există o defecțiune a sistemului. Cu o monitorizare continuă, în timp real, toate degajările sunt monitorizate, iar dacă există o defecțiune a sistemului, sistemul poate fi oprit și/sau comunitatea din apropiere poate fi anunțată.
Situația dezvoltării tehnologiei
Prima aplicație generală a spectrometriei de masă moleculară a avut loc la începutul anilor 1940 în industria petrolieră pentru analiza cantitativă a amestecurilor de hidrocarburi în instalațiile de cracare catalitică.Recent, producătorii de instrumente GC/MS au redus semnificativ dimensiunea totală a acestora și au crescut durabilitatea. Acest lucru permite ca ceea ce era cândva un instrument de laborator să efectueze analize pe teren.
Legături web
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
Alte resurse și demonstrații
Vezihttp://www.clu-in.org/download/techdrct/tdmpa_gc-ms_report.pdffor ÒInovations in Site Characterization-Technology Evaluation:Real-Time VOC Analysis Using a Field Portable GC/MSÓ (EPA542-R-01-01-011). Acest raport descrie utilizarea unui GC/MS de teren pentru măsurarea în timp real a tricloroetilenei.
Vezihttp://minerals.cr.usgs.gov/icpms/intro.htmlfor o descriere a spectrometriei de masă cu plasmă cuplată inductiv (ICP-MS), o tehnică dezvoltată la laboratorul Ames în anii 1970. Este un instrument care este foarte sensibil și selectiv pentru analiza multielementelor. Această metodă are nevoie doar de probe foarte mici, de la un nanolitru la un microlitru în volum. Se pare că poate analiza eșantioane radioactive cu puține sau chiar nici un fel de considerații legate de izolare.
Departamentul Energiei (DOE) utilizează spectrometria ca o componentă a unui monitor de emisii continue (CEM). Acesta analizează și măsoară lumina produsă de emisiile de gaze provenite din tratarea termică a deșeurilor mixte. Principala sa aplicație la siturile DOE este monitorizarea metalului volatil, mercurul (Hg), a două metale semivolatile, cadmiul (Cd) și plumbul (Pb) și a trei metale puțin volatile, arsenicul (As), beriliul (Be) și cromul (Cr). Agenția de Protecție a Mediului din SUA a clasificat aceste metale ca fiind poluanți atmosferici periculoși (HAP). Incineratoarele DOE care tratează deșeuri mixte trebuie, de asemenea, să monitorizeze orice emisii de materiale care emit alfa, inclusiv uraniul (U) și plutoniul (Pu). În prezent, DOE folosește filtre pentru a controla emisiile de particule și folosește prelevatoare de aer de mare volum și analiza de laborator a filtrelor de la aceste prelevatoare pentru a monitoriza emisiile.
DOE a dezvoltat, de asemenea, o Spectrometrie de masă cu eșantionare directă cu capcană de ioni (DSITMS). Această tehnologie este utilizată pentru a determina prezența compușilor organici volatili (COV) și a compușilor organici semivolatili (SVOC) în apele subterane și în sol, precum și în fluxurile gazoase din procesele de decontaminare a depozitelor de deșeuri periculoase. Sistemul utilizează un spectrometru de masă cu capcană de ioni disponibil în comerț. Cu unele modificări, spectrometrul de masă poate fi transportat pe teren.
Vezi http://clu-in.org/characterization/technologies/exp.cfm#86 pentru o descriere tehnică a explozivilor în diferite medii și a utilizării unor tehnici analitice.
