Analysis of Volatile Organic Compounds in Air by Online TD-GC

Význam tématu

Volatile Organic Compounds (VOCs) představují klíčový faktor znečištění ovzduší, podílejí se na tvorbě fotochemického smogu a představují riziko pro lidské zdraví. Regulace dle U.S. EPA a čínských nařízení vyžaduje spolehlivý monitoring širokého spektra VOC za účelem dodržení legislativních limitů a ochrany kvality ovzduší.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo ověřit provozní parametry online TD-GC systému PerkinElmer (TurboMatrix 300 TD v kombinaci s Clarus 580 GC) pro simultánní analýzu 57 PAMS a doplňujících TO-15 VOC, včetně 13 aldehydů, ketonů a 47 halogenovaných a kyslíkatých sloučenin.

Metodika a postup

Vzorky okolního vzduchu byly odebírány online do sorpční pasti během 40 min při průtoku 15 mL/min. Při desorpci se trap přehřál a analyty byly separovány na kapalinou potahovaných kolónách (BP-1 a Alumina PLOT) s heartcuttingovou technikou pro rozdělení lehkých (C2–C12) a těžších sloučenin. Identifikace a kvantifikace probíhala detektorem FID podle nastavených teplotních programů a tlakových parametrů.

Použitá instrumentace

• PerkinElmer TurboMatrix 300 TD online termální desorber
• PerkinElmer Clarus 580 GC s detektorem FID a D-Swafer
• Kolony BP-1 (50 m × 0,22 mm × 1,0 μm) a Alumina PLOT
• Dynamický ředicí systém (Besser Technology)

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační křivky v rozsahu 1–40 ppbc vykázaly koeficient determinace r2 > 0,996 u všech sloučenin. Signál-šum (S/N) při hranici stanovitelnosti byl obvykle nad 6 pro lehké sloučeniny a nad 12 pro těžší VOC. Retenční časy se stabilně pohybovaly v rámci nízké rozptyl (RSD < 1 % pro RT, < 4 % pro plochu). Heartcutting v čase 9,8 min umožnil selektivní přepojení lehkých komponent na PLOT kolonu a zajištění optimální separace.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizované online TD-GC řešení nabízí:

• Vysokou opakovatelnost a nízké meze stanovitelnosti
• Splnění požadavků PAMS a TO-15 metodik
• Široké spektrum analyzovaných VOC v reálném čase

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry zahrnují integraci s hmotnostní spektrometrií pro neznámé komponenty, rozšíření na kontinuální a vysokofrekvenční měření, miniaturizaci detekčního systému a využití umělé inteligence pro zpracování dat a prediktivní modelování kvality ovzduší.

Závěr

Prokázaná metoda s TurboMatrix 300 TD a Clarus 580 GC nabízí robustní a citlivou analýzu širokého spektra VOC v souladu s mezinárodními regulacemi. Systém dosahuje vynikající linearity, stability a nízkých kvantitativních limitů, což ho činí vhodným pro profesionální monitoring kvality ovzduší.

Reference

1. EPA: Technical Assistance Document for Sampling and Analysis of Ozone Precursors, EPA/600-R-98/161 (1998).
2. EPA: PAMS Required Quality Assurance Implementation Plan, Version 4.0 (2017).
3. EPA: Target List for Ozone Precursors, EPA/TTN/AMTIC.
4. National EPA Policy: VOC Monitoring in Key Cities (2018).
5. Snow M.: Improvements to Ambient Air Monitoring Using a Clarus 690 GC, PerkinElmer Application Note (2018).