High-Speed Isothermal Analysis of Atmospheric Isoprene and DMS Using On-Line Two-Dimensional Gas Chromatography
Aplikace | 1997 | GL SciencesInstrumentace
Volné organické sloučeniny jako isopren a dimethylsulfid hrají klíčovou roli v atmosférické chemii, ovlivňují oxidační kapacitu ovzduší a tvorbu oblaku. Vysoká reaktivita isoprenu a biogenní původ DMS zajišťují jejich význam pro modelování složení troposféry a předpovědi klimatu. Rychlá a citlivá měření těchto sloučenin v reálném čase jsou proto nezbytná pro pochopení krátkodobých procesů a prostorových variací v čistém mořském i lesním prostředí.
Autoři navrhli instrument pro dvoudimenzionální plynovou chromatografii (2D-GC) s vysokorychlostní izotermální analýzou, který dovoluje simultánní stanovení isoprenu a DMS na úrovni ppt. Hlavním cílem bylo zvýšit rychlost analýzy bez ztráty kapacity vzorku, snížit spotřebu energie a dosáhnout krátké doby cyklu (~10–12 minut), vhodné pro terénní měření a dálková pracoviště.
Pro separaci analyzovaných látek autoři použili:
Metoda umožňuje odchyt a desorpci 2 l vzorku vzduchu během ~6 minut při průtoku až 400 ml/min, detekční limity 5 ppt pro isopren a 25 ppt pro DMS. Celkový cyklus analýzy (~10 minut) obsahuje:
Metoda kombinuje vysokou rychlost, nízkou spotřebu energie (~400 W) a citlivost na úrovni ppt. Díky izotermické provozu a kompaktní konstrukci je vhodná pro:
Dvoupásmová vysokorychlostní izotermická 2D-GC s online PTV-trapem poskytuje výrazné zvýšení časového rozlišení a citlivosti pro klíčové atmosférické analyty isopren a DMS. Metoda s nízkou energetickou náročností a robustním provozem je perspektivní pro rozšířenou aplikaci v monitoringu ovzduší a výzkumu atmosférických procesů.
GC, GCxGC, Termální desorpce
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceThermo Fisher Scientific, GL Sciences
Souhrn
Význam tématu
Volné organické sloučeniny jako isopren a dimethylsulfid hrají klíčovou roli v atmosférické chemii, ovlivňují oxidační kapacitu ovzduší a tvorbu oblaku. Vysoká reaktivita isoprenu a biogenní původ DMS zajišťují jejich význam pro modelování složení troposféry a předpovědi klimatu. Rychlá a citlivá měření těchto sloučenin v reálném čase jsou proto nezbytná pro pochopení krátkodobých procesů a prostorových variací v čistém mořském i lesním prostředí.
Cíle a přehled studie / článku
Autoři navrhli instrument pro dvoudimenzionální plynovou chromatografii (2D-GC) s vysokorychlostní izotermální analýzou, který dovoluje simultánní stanovení isoprenu a DMS na úrovni ppt. Hlavním cílem bylo zvýšit rychlost analýzy bez ztráty kapacity vzorku, snížit spotřebu energie a dosáhnout krátké doby cyklu (~10–12 minut), vhodné pro terénní měření a dálková pracoviště.
Použitá metodika a instrumentace
Pro separaci analyzovaných látek autoři použili:
- Programovanou parciální teploty odpařovač (PTV injector) s vloženým pastilkovým adsorbentem z aktivního uhlí.
- Dvě izotermické kolony: primární kapilární kolona 16 m × 0,32 mm (5 μm) methylsiloxan pro dělení podle varného bodu a sekundární aluminosilikátová PLOT-kolona 15 m × 0,53 mm pro selektivní separaci podle chemické funkce.
- Nosný plyn helium s programovatelným tlakem pro zrychlení eluce.
- Chlazený PTV blok s Peltierovým článkem nebo cirkulací chladicí kapaliny pro zachycení a pozdější desorpci vzorku.
- Řízení ventilových přepínačů (Valco VICI) a masové průtokové regulátory pro přesné rozdělení vzorku a zpětný flush.
- Flame ionization detector (FID) s ohřevem na 250 °C.
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda umožňuje odchyt a desorpci 2 l vzorku vzduchu během ~6 minut při průtoku až 400 ml/min, detekční limity 5 ppt pro isopren a 25 ppt pro DMS. Celkový cyklus analýzy (~10 minut) obsahuje:
- Fázi akvizice vzorku a primární nízkotlakou separaci isoprenu.
- Heart-cut přenos analyzovaných látek na sekundární kolonu a paralelní backflush primární kolony.
- Rychlou izotermickou eluci při zvýšeném tlaku.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda kombinuje vysokou rychlost, nízkou spotřebu energie (~400 W) a citlivost na úrovni ppt. Díky izotermické provozu a kompaktní konstrukci je vhodná pro:
- Terénní měření v odlehlých oblastech.
- Integrované monitorovací programy kvality ovzduší.
- Studium krátkodobých procesů v troposféře, např. rádiální emise isoprenu z lesních porostů nebo sezónní variace DMS nad oceánem.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření 2D-GC o třetí dimenzi pro selektivní analýzu dalších skupin organických sloučenin.
- Integrace s hmotnostní detekcí (GC×GC–MS) pro identifikaci stopových komponent.
- Vývoj miniaturizovaných izotermických GC jednotek poháněných bateriemi pro dlouhodobou automatizaci v terénu.
- Využití v leteckém průzkumu pro profilování emisí nad městy, lesy a oceány.
Závěr
Dvoupásmová vysokorychlostní izotermická 2D-GC s online PTV-trapem poskytuje výrazné zvýšení časového rozlišení a citlivosti pro klíčové atmosférické analyty isopren a DMS. Metoda s nízkou energetickou náročností a robustním provozem je perspektivní pro rozšířenou aplikaci v monitoringu ovzduší a výzkumu atmosférických procesů.
Reference
- Lewis A.C., Bartle K.D., Rattner L. Environ. Sci. Technol. 1997, 31, 3209–3217.
- Davis J.M., Giddings J.C. Labor Praxis 1983, 10, 328.
- Giddings J.C. J. High Resol. Chromatogr. 1987, 10, 319–323.
- Kelly G.A., Bartle K.D. J. High Resol. Chromatogr. 1994, 17, 390–397.
- Schrimpf W. et al. J. Atmos. Chem. 1995, 22, 303–317.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Atmospheric Monitoring of Volatile Organic Compounds Using Programmed Temperature Vaporization Injection
|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Atmospheric Monitoring of Volatile Organic Compounds Using Programmed Temperature Vaporization Injection Alastair C. Lewis*, Keith D. Bartle, James B. McQuaid, Michael J. Pilling, and Paul W. Seakins School of Chemistry, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK Peter Ridgeon Ai…
Klíčová slova
vocs, vocssorbent, sorbenttube, tubeatmospheric, atmospherictrap, trapptv, ptvvaporization, vaporizationready, readydesorbing, desorbingonto, ontomonitoring, monitoringforest, forestprogrammed, programmedisoprene, isopreneinjector
In-Situ Field Measurements of Isoprene, Its Oxidation Products and Selected Monoterpenes in a Eucalyptus Forest
|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note No. 021 In-Situ Field Measurements of Isoprene, Its Oxidation Products and Selected Monoterpenes in a Eucalyptus Forest AC Lewis, P.W Seakins, A.M Denha, K.D Bartle, M.J Pilling School of Chemistry, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, U.K. Abstract…
Klíčová slova
forest, forestisoprene, isoprenecanopy, canopyeucalyptus, eucalyptusbiogenic, biogenicambient, ambientsite, sitemonoterpenes, monoterpenessorbent, sorbentsampling, samplingtree, treevolatile, volatileanthrpogenic, anthrpogenichimalaya, himalayamacr
Sub-ppt Atmospheric Measurements Using PTV-GC-FID and Real-Time Digital Signal Processing
|GL Sciences|Aplikace
Sub-ppt Atmospheric Measurements Using PTV-GC-FID and Real-Time Digital Signal Processing Application Note No. 036 J.B McQuaid1, A.C Lewis1, K.D Bartle1 and S.J Walton2 1 School of Chemistry, University of Leeds, Woodhouse Lane, Leeds LS2 9JT, UK; [email protected], [email protected], [email protected] 2…
Klíčová slova
fid, fidsignal, signalatmospheric, atmosphericatmosphere, atmosphereoverestimation, overestimationnoise, noisedigital, digitalmeasurements, measurementsraw, rawheight, heightintegration, integrationhowever, howeverdetectable, detectableair, airtrace
GC×GC Handbook Fundamental Principles of Comprehensive 2D GC
2012|Shimadzu|Příručky
C146-E177 GC×GC Handbook Fundamental Principles of Comprehensive 2D GC GCxGC Handbook Fundamental Principles of Comprehensive 2D GC Prof. Luigi Mondello Università degli Studi di Messina 1 Principle of GCxGC [P.2-3] 2 Basic Design of GCxGC Instrumentation [P.4-10] 3 Detectors for…
Klíčová slova
gcxgc, gcxgchandbook, handbookmodulator, modulatorcoeluent, coeluentmodulation, modulationtwo, twofirst, firstdimension, dimensionmodulators, modulatorsretention, retentionstage, stagerotating, rotatingmodula, moduladifferent, differentdetector