CHEMICAL CHARACTERIZATION OF THE AIRCRAFT CABIN ENVIRONMENT UTILIZING GCxGC-TOFMS AND HARD AND SOFT IONIZATION

Význam tématu

Analýza chemického složení kabinového vzduchu v tlakových letadlech je klíčová pro zajištění bezpečnosti a zdraví cestujících a posádky. Přítomnost různých organických kontaminantů, zejména těch unikajících z pracovního média motorů (bleed air), může vést k akutním i chronickým zdravotním problémům a vzniku tzv. fume events. Podrobná charakterizace těchto látek umožňuje lepší hodnocení rizik a optimalizaci údržby a provozu leteckých systémů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo zhodnotit chemické kontaminanty přítomné v kabinovém prostředí letadel s odstředěným vzduchem z motoru (bleed air) ve srovnání s letadly bez tohoto systému. Pomocí přístrojové analýzy a statistického vyhodnocení autor sledoval rozdíly v profilu organických látek a identifikoval látky charakteristické pro bleed air systémy.

Použitá metodika a instrumentace

Bylo odebráno 98 tamponových vzorků z 62 letů různých typů a délek tras formou občanské vědecké iniciativy. Analytická část proběhla na dvourozměrné plynné chromatografii GC×GC spojené s časově-of-flight hmotnostní spektrometrií (TOFMS) a kombinovanou tandemovou ionizací při 70 eV (hard) a 16 eV (soft). Data byla zpracována softwarem AnalyzerPro XD s proprietárním algoritmem dekonvoluce a clusteringu, následně statisticky vyhodnocena pomocí vulkanových grafů a databázových dotazů v MS Access.

Hlavní výsledky a diskuse

Statistické srovnání pomocí vulkanových grafů ukázalo vyšší počet a rozmanitost 2D komponent v kabinách s bleed air oproti kabinám bez tohoto systému. Po vyfiltrování rušivých signálů bylo identifikováno 94 původních sloučenin, z nichž po aplikaci prahů důvěryhodnosti zůstalo 12 kandidátů. Některé látky, jako nonanová kyselina či různé estery a uhlovodíky, vykazovaly významné zvýšení koncentrace právě v bleed air letadlech. Soft ionizace odhalila molekulární ionty, které usnadnily spektrální identifikaci složek.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda GC×GC-TOFMS s tandemovou ionizací se ukázala jako efektivní nástroj pro nontarget screening neznámých organických kontaminantů. Lze ji využít pro sestavení cílových seznamů podezřelých látek v letových a provozních testech, monitoringu kvality vzduchu a validaci úpravních a filtračních systémů v kabinách.

Budoucí trendy a možnosti využití

V budoucnu se očekává integrace vysoce citlivých technik měření real-time, včetně mobilních GC×GC-TOFMS zařízení, a využití pokročilých algoritmů strojového učení pro rychlou identifikaci vzorků během letu. Dále je perspektivní rozšíření databází spekter specifických pro letecké materiály a vývoj standardizovaných protokolů pro hodnocení fume events.

Závěr

Prostředí kabiny letadel je ovlivněno přítomností unikajících látek z bleed air systému, což lze detailně charakterizovat pomocí GC×GC-TOFMS s tandemovou ionizací. Studie potvrdila vyšší chemickou rozmanitost v těchto kabinách a ukázala na několik klíčových sloučenin vyžadujících další cílené sledování. Metoda přináší hodnotné poznatky pro zlepšení letecké bezpečnosti a kvality ovzduší.

Použitá instrumentace

• GC×GC-TOFMS se dvěma kolonami (nonpolární 25 m a polárnější 5 m)
• Tandemová ionizace: hard 70 eV a soft 16 eV
• Modulátor s 4s frekvencí, celkový běh 54 min, teplotní program 60–310 °C
• Software AnalyzerPro XD pro dekonvoluci a clustering
• MS Access pro databázové dotazy a analýzu výsledků