Determination of Volatile Organic Compounds (VOCs) present in the interiors of car by using GCMS/MS with static and dynamic headspace

Význam tématu

Volatile Organic Compounds (VOC) jsou organické látky s vysokým parním tlakem, které v interiéru vozidel dosahují koncentrací až 3–4krát vyšších než venkovní vzduch. Expozice VOC zvyšuje riziko vzniku nádorových onemocnění a poškození jater, ledvin či centrální nervové soustavy. Hlavními zdroji VOC v interiéru automobilů jsou:

• osvěžovače vzduchu
• barvy a lepidla
• plastové a kožené díly
• klimatizační a ventilační systémy

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a validovat citlivou a selektivní metodu pro stanovení 17 klíčových VOC v interiéru automobilu. Hlavní body studie:

• Optimalizace extrakce VOC pomocí statického i dynamického headspace.
• Vytvoření kalibračních křivek v rozsahu 5–500 ppb.
• Zhodnocení limitu detekce (LOD), limitu kvantifikace (LOQ), linearity a přesnosti metody.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava standardních roztoků 17 VOC v metanolu (2000 ppm stock, 5–500 ppb na jednotlivých úrovních).
• Vzorkování: RSC18 monotrapy (GL Sciences) umístěné ve 20ml vialu uvnitř vozidla po dobu 24 hodin.
• Headspace extrakce pomocí autosampleru HS-20 (statický Loop a dynamický Trap režim).
• Rozdělovací GCMS/MS: Shimadzu GCMS-TQ8040, ionizace EI, režim MRM, kolizní energie (CE) optimalizované pro každý analyte.
• Chromatografické podmínky: kolona Rxi-VMS 60 m × 0,45 mm × 2,55 µm, teplotní program 40 °C (2 min) → 230 °C (10 °C/min).
• Validace: linearita (r2 > 0,965), LOD 0,2–2,1 ppb, LOQ 0,6–6,2 ppb, systémová přesnost (RSD <5 %), vzorková přesnost (RSD <15 %).

Hlavní výsledky a diskuse

• Linearity pro všechny složky potvrděna s koeficienty r2 nad 0,96.
• Dynamický headspace přinesl 4–5× vyšší citlivost oproti statickému režimu.
• LOD v rozsahu 0,2–2,1 ppb, LOQ 0,6–6,2 ppb, systematické RSD <5 %, vzorkové RSD <15 %.
• V reálných vzorcích z interiéru auta detekovány toluen, xyleny, ethylbenzen a dichlorbenzeny v desítkách ppb.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlé, reprodukovatelné a vysoce citlivé stanovení VOC v kabinách vozidel. Uplatnění v:

• kontrole kvality v automobilovém průmyslu
• posuzování vnitřního ovzduší pro zdraví cestujících
• laboratorních a terénních měřeních expozice VOC

Budoucí trendy a možnosti využití

• automatizované časové vzorkování pro sledování dynamiky expozice
• rozšíření metody o semi-volatilní a polaritní sloučeniny
• integrace online monitorovacích systémů kvality vzduchu
• vývoj mobilních přenosných řešení pro terénní analýzy

Závěr

Vyvinutá HS-GCMS/MS metoda splňuje požadavky na citlivost, selektivitu i přesnost při stanovení VOC v interiéru automobilů. Dynamický headspace významně zvyšuje citlivost detekce a metoda je připravena pro rutinní QA/QC aplikace.

Reference

1. A Study of Indoor Air Quality Certified IAQ in Automobile Cabin Interiors, GREENGUARD Environmental Institute, 2006.
2. GL Science Inc. Easy Enrichment of the VOC in a New Car with MonoTrap GC, Technical Note 33.