TD-GC-MS system for monitoring VOCs in ambient air

Význam tématu

Analýza těkavých organických sloučenin (VOC) v životním prostředí je klíčová pro řízení kvality ovzduší a prevenci tvorby ozonu v troposféře. Nepřetržité sledování VOC umožňuje včasnou detekci znečišťujících látek, identifikaci nových kontaminantů a poskytuje data pro regulátory i výzkumníky.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem prezentovaného systému je nabídnout plně automatizované, dálkově ovladatelné řešení pro monitorování směsí VOC na velmi nízkých koncentracích. Hlavní zaměření spočívá v integraci sorpčního soustředění vzorku bez nutnosti kapalného kryogenu, následné separaci v plynové chromatografii a detekci ve čtvercovém hmotnostním selektoru (GC–MS).

Použitá metodika a instrumentace

Systém využívá následující komponenty:

• Vzorkování: Air Server-xr™ (Markes International) pro řízený odtah vzduchu a regulaci průtoku pomocí MFC.
• Sorpční soustředění: UNITY-xr™ trap s elektro-chlazeným zaměřovacím „cold trap“, schopný zadržet až 1,5 L vzorku bez průniku.
• Odvlhčování: Kori-xr™ dehydration trap pro odstranění vodní páry fázovým přechodem.
• Separační část: TRACE™ 1300 Series GC (Thermo Scientific) se sloupci TraceGOLD™ Bond Q pro analýzu C2–C6 a dalších VOC bez nutnosti vícenásobného kolonu.
• Detekce: ISQ™ Single Quadrupole GC-MS (Thermo Scientific) poskytující jak cílenou kvantifikaci, tak spektrální identifikaci neznámých látek.
• Softwarové řízení: Chromeleon™ CDS pro kontinuální sběr dat, automatizovanou kontrolu všech modulů a vyhledávání v knihovnách spekter.

Hlavní výsledky a diskuse

Systém prokázal vysokou citlivost a selektivitu při detekci klíčových VOC za podmínek dálkového provozu bez nutnosti pravidelné údržby kryogeniky. Flexibilní kombinace sorpčních materiálů zachytila jak polární, tak vysoce těkavé sloučeniny. GC-MS detekce dovolila jednoznačné potvrzení známých i dosud neidentifikovaných látek díky full-scan režimu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Nepřetržité on-line monitorování bez obsluhy v terénu.
• Vysokou spolehlivost výsledků s minimem matice vzorku.
• Rychlou identifikaci neznámých znečišťujících látek díky spektrální bibliografii.
• Snížení nákladů a rizik spojených s kapalným dusíkem či jinými kryogeny.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj se bude soustředit na:

• Implementaci umělé inteligence pro automatizované rozpoznávání nových emisních profilů.
• Miniaturizaci periferních modulů pro snadnější instalaci v odlehlých lokalitách.
• Rozšíření detekční kapacity o semivolatilní a polutanty na bázi pevných částic.
• Integraci s IoT platformami pro vzdálené vyhodnocování a předpovědi kvality ovzduší v reálném čase.

Závěr

Zavedení kryogen-free TD-GC-MS systému kombinuje výhody vysoké citlivosti, selektivity a automatizovaného provozu. Výsledkem je robustní řešení pro nepřetržité sledování VOC, které reaguje na rostoucí požadavky regulací i výzkumu v oblasti kvality ovzduší.