Gaskromatografi/Masspektrometri (GC/MS)
Beskrivning
Gaskromatografi/Masspektrometri (GC/MS)-instrumentet separerar kemiska blandningar (GC-komponenten) och identifierar komponenterna på molekylnivå (MS-komponenten). Det är ett av de mest exakta verktygen för att analysera miljöprover. GC-tekniken bygger på principen att en blandning separeras i enskilda ämnen när den upphettas. De upphettade gaserna transporteras genom en kolonn med en inert gas (t.ex. helium). När de separerade ämnena kommer ut ur kolonnöppningen flödar de in i MS. Masspektrometri identifierar föreningar genom massan av analysmolekylen. Ett bibliotek av kända masspektrum, som omfattar flera tusen föreningar, lagras i en dator.Masspektrometri anses vara den enda definitiva analytiska detektorn.
Begränsningar och problem
Provanalysen är ofta tidskrävande. Nyutvecklade bärbara GC/MS-modeller kan avhjälpa detta problem.
Användbarhet
GC/MS är en teknik som kan användas för att separera flyktiga organiska föreningar (VOC) och bekämpningsmedel. Bärbara GC-enheter kan användas för att upptäcka föroreningar i luften, och de används för närvarande för ångintrusionsundersökningar. Andra användningsområden för GC eller MS, i kombination med andra separations- och analystekniker, har dock utvecklats för radionuklider, explosiva föreningar som Royal Demolition Explosive (RDX) och Trinitrotoluen (TNT) samt metaller. Några av dessa beskrivs nedan.
En typ av spektrometri kan också användas för att kontinuerligt övervaka utsläppen från förbränningsanläggningar, i stället för en standardmetod som samlar in prover från en ström för laboratorieanalys. Denna standardmetod har en relativt lång genomströmningstid och ger ingen information om att katastrofala utsläpp har inträffat eller att det finns ett systemfel. Med kontinuerlig övervakning i realtid övervakas alla utsläpp, och om ett systemfel inträffar kan systemet stängas av och/eller det närliggande samhället underrättas.
Status för teknikutveckling
Den första allmänna tillämpningen av molekylär masspektrometri ägde rum i början av 1940-talet inom petroleumindustrin för kvantitativ analys av kolväteblandningar i katalytiska krackningsanläggningar.På senare tid har tillverkarna av GC/MS-instrument minskat storleken på instrumentet avsevärt och ökat hållbarheten. Detta gör det möjligt att utföra fältanalyser med ett instrument som tidigare var ett laboratoriebänkinstrument.
Weblänkar
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
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). I denna rapport beskrivs användningen av en fält-GC/MS för att mäta trikloretylen i tid.
Sehttp://minerals.cr.usgs.gov/icpms/intro.htmlfor en beskrivning av induktivt kopplad plasma-masspektrometri (ICP-MS), en teknik som utvecklades vid Ames Laboratory på 1970-talet. Det är ett verktyg som är mycket känsligt och selektivt för analys av flera element. Metoden kräver endast mycket små prover, från en nanoliter till en mikroliter. Enligt uppgift kan den analysera radioaktiva prover med liten eller ingen hänsyn till inneslutning.
Det amerikanska energidepartementet (DOE) använder spektrometri som en del av en kontinuerlig utsläppsmätare (CEM). Den analyserar och mäter det ljus som produceras vid avgasutsläpp från termisk behandling av blandat avfall. Den huvudsakliga tillämpningen vid DOE:s anläggningar är övervakning av den flyktiga metallen kvicksilver (Hg), två halvflyktiga metaller, kadmium (Cd) och bly (Pb), och tre lågflyktiga metaller, arsenik (As), beryllium (Be) och krom (Cr). U.S. Environmental Protection Agency har klassificerat dessa metaller som farliga luftföroreningar (HAP). DOE:s förbränningsanläggningar som behandlar blandat avfall måste också övervaka eventuella utsläpp av alfaemitterande material, inklusive uran (U) och plutonium (Pu). För närvarande använder DOE filter för att kontrollera partikelutsläpp och använder luftprovtagare med stor volym och laboratorieanalys av filtren från dessa provtagare för att övervaka utsläppen.
DOE har också utvecklat en masspektrometer med direkt provtagning med jonfälla (DSITMS). Denna teknik används för att fastställa förekomsten av flyktiga organiska föreningar (VOC) och halvflyktiga organiska föreningar (SVOC) i grundvatten och jord samt i gasformiga saneringsprocesser på platser med farligt avfall. I systemet används en kommersiellt tillgänglig jonfälla-massaspektrometer. Med vissa modifieringar kan masspektrometern göras transportabel.
Se http://clu-in.org/characterization/technologies/exp.cfm#86 för en teknisk beskrivning av sprängämnen i olika medier och användningen av vissa analystekniker.
