Koncentrace látek v ovzduší a jednotky měření

Znečištěné ovzduší má prokazatelně nepříznivé účinky na lidské zdraví, znečišťující látky mohou způsobit širokou škálu zdravotních problémů od méně závažných až po vážná onemocnění a zvyšují zátěž imunitního systému, což může vést k předčasné úmrtnosti. Znečišťující látky nepříznivě působí i na vegetaci, mohou ovlivnit její růst a způsobit snížení výnosů zemědělských plodin a lesů.

Nutné je zmínit i poškozování materiálů a budov často historického významu působením znečišťujících látek v ovzduší. Míra znečištění ovzduší je objektivně zjišťována pomocí sítě měřicích stanic, které monitorují koncentrace znečišťujících látek venkovního ovzduší (imise) v přízemní vrstvě atmosféry.

Při hodnocení kvality ovzduší jsou především porovnávány zjištěné úrovně koncentrací s příslušnými imisními limity, případně s přípustnými četnostmi překročení těchto limitů, což jsou úrovně koncentrací, které by podle platné legislativy neměly být překračovány.

Základní právní normou v ČR je zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší, v platném znění (dále „zákon o ochraně ovzduší“), který mimo jiné vymezuje zóny a aglomerace, na jejichž úrovni se hodnotí kvalita ovzduší. Podrobnosti pak dále specifikuje vyhláška č. 330/2012 Sb., o způsobu posuzování a vyhodnocení úrovně znečištění, rozsahu informování veřejnosti o úrovni znečištění a při smogových situacích.

Chemická laboratoř Institutu ochrany obyvatelstva má pro uvedené účely k dispozici mobilní plynový chromatograf s hmotnostním detektorem EM 640. Obecně jsou postupy analýzy systémem GC/MS známy, ale pro každý přístroj i účel použití je třeba optimalizovat a ověřit známé obecné metodiky.

Čtěte také: Imise a kvalita ovzduší

Metodika analýzy látek v ovzduší metodou GC/MS se sorpčními trubičkami Tenax

I. Metodika analýzy látek v ovzduší metodou GC/MS se sorpčními trubičkami Tenax je určena pro identifikaci a stanovení těkavých organických látek v ovzduší (1). Látky v proudu vzduchu procházejí adsorpčními trubičkami a adsorbují se na sorbentu Tenax. V termodesorpčním modulu přístroje dochází k desorpci analyzovaných látek a dále k jejich separaci na chromatografické koloně.

Software mobilního plynového chromatografu s hmotnostním detektorem EM 640 Bruker DataAnalysis porovnává naměřená hmotnostní spektra analyzovaných látek se spektry uloženými v knihovnách a provede identifikaci neznámých organických látek ve vzorku.

Tenax patří mezi syntetické sorbenty, které jsou v současné době hojně používány. Hlavní jejich předností je skutečnost, že jejich cílenou přípravou lze dosáhnout požadovaných vlastností. Tenax je chemicky poly-2,6-difenyl-pfenylenoxid (2) se specifickým povrchem 19 až 30 m²/g.

Studiem jeho vlastností (3,4) bylo zjištěno, že se jedná o mimořádně vhodný sorbent na nejvýznamnější těkavé organické látky typu alkanů, aromatických uhlovodíků a chlorovaných uhlovodíků, a to jak z hlediska sorpce ze vzduchu tak z hlediska následné tepelné desorpce. trubičkou se prosává pouze takové množství vzduchu, aby nedošlo k eluci nejtěkavější složky ze sorbentu.

Pro analýzu zcela neznámých látek je pak třeba volit určitý kompromis, aby výtěžnost adsorpce byla co největší a metodika pro různé analyty tak co nejcitlivější. Tato problematika je aktuální právě v případě sorbentu Tenax, jehož specifický povrch není např.

Čtěte také: Koncentrace mikroorganismů v ovzduší

Optimalizace metodiky odběru vzorků vzduchu

II. 1. Přesné koncentrace uvedených látek byly připraveny v proudu filtrovaného vzduchu pomocí Dynamické kalibrační jednotky SYCOS K-DPG (Ansyco, SRN) s regulovatelným průtokem vzduchu. Takto byla připravena vzdušná směs látek o koncentraci 2 až 4 ppm a potom směs o koncentraci cca 2,5krát vyšší.

Analýza látek byla provedena pomocí termodesorpčního zařízení plynového chromatografu s hmotnostním detektorem EM 640.

2. Časové závislosti množství látek, které se při průtoku vzduchu 0,5 l/min zachytí na adsorbentu trubičky, jsou uvedeny na obr. 1 a 2. Pro ilustraci vlivu doby prosávání byly zvoleny různé výchozí koncentrace látek, a to 2 až 4 ppm (obr. 1) a dále pak koncentrace cca 2,5krát vyšší (obr.

Množství zachyceného n-heptanu, jako nepolární málo těkavé látky, s dobou prosávání roste s relativně nízkou strmostí až do doby 15 až 20 minut. Zcela jiná je časová závislost množství zachyceného 1-butanolu, tj. polární málo těkavé látky.

U nejtěkavější ze studovaných látek - methylethylketonu - roste množství zachycené látky s dobou prosávání do času 5 až 10 minut, kdy je maximální. Množství adsorbovaného chlorbenzenu, jako zástupce středně polární a středně těkavých látek, s časem strmě roste až do doby prosávání 5 minut.

Čtěte také: České normy pro plísně

3. Vliv rychlosti průtoku vzduchu (Q) na množství látky zachycené na adsorbentu byl studován při době prosávání vzduchu 20 minut a koncentracích analyzovaných látek ve vzduchu 2 až 4 ppm. Průtok vzduchu byl regulován v rozmezí 0,1 až 5,0 l/min. S rostoucím průtokem vzduchu se v trubičce Tenax podobně chovají chlorbenzen a 1-butanol.

Podobné jsou rovněž závislosti množství zachycených n-heptanu, jako nepolární netěkavé látky, a methylethylketonu, tj. těkavé látky. S rostoucím průtokem vzduchu roste výtěžnost adsorpce až do rychlosti prosávání 0,5 l/min.

4. Studiem záchytu par látek různých vlastností (polárních, nepolárních, těkavých a málo těkavých) na trubičkách Tenax za účelem následné analýzy mobilním plynovým chromatografem s hmotnostním detektorem EM 640 s využitím termodesorpčního zařízení bylo zjištěno, že z hlediska dosažení maximální citlivosti analýzy představuje optimální postup adsorpce prosávání vzduchu trubičkou po dobu 20 minut při průtoku vzduchu 0,5 l/min.

Hlavním konečným cílem studia bylo stanovení optimální metodiky odběru vzorků vzduchu, a to jak pro jednotky PO tak pro chemické laboratoře HZS krajů. Některé tyto jednotky - avšak nikoliv všechny - jsou vybaveny plynovým odběrovým čerpadlem PCXR4, kde se průtok 0,5 l/min nastaví.

Všechny jednotky, jichž se odběr vzorků vzduchu týká, jsou však vybaveny chemickým průkazníkem CHP-71. V praxi výjezdové skupiny Institutu ochrany obyvatelstva a chemických laboratoří HZS krajů je optimalizovaný postup běžně používán pro identifikaci látek.

Velice často však žadatel požaduje po výjezdové skupině odhadnout na základě získaných výsledků koncentrace identifikovaných látek. K tomu však chemická laboratoř dosud nemá potřebné podklady.

Stanovení koncentrací látek ve vzduchu

III. 1. Přesné koncentrace uvedených látek byly připraveny v proudu filtrovaného vzduchu pomocí Dynamické kalibrační jednotky SYCOS K-DPG (Ansyco, SRN) popsané u optimalizace metodiky. Průtok vzduchu byl nastaven na 0,5 l/min. Stanovení látek bylo provedeno pomocí termodesorpčního zařízení plynového chromatografu s hmotnostním detektorem EM 640. Pro každou látku a koncentraci byla provedena 2 paralelní měření.

2. Pro jednotlivé látky byla sestrojena závislost plochy píku v jednotkách cnts na koncentraci látky ve vzdušné směsi a zpracována pomocí statistického software (8). Bylo zjištěno, že v rozmezí koncentrací podle tabulky 1 jsou tyto závislosti lineární.

A [cnts] = k .

3. Zjištěné kalibrační závislosti popsané v tabulce 2 umožňují odhadnout koncentrace látek ve vzduchu. Vzorek vzduchu byl odebrán jednotným předepsaným postupem (6), tj. K desorpci a analýze vzdušné směsi je použit systém EM 640 a podmínky separace a analýzy podle kapitoly II.1.

K ověření spolehlivosti a reprodukovatelnosti uvedených koeficientů k odhadu koncentrace látek v ovzduší se nabízí srovnání s výsledky dosaženými při optimalizaci metodiky odběru vzorků vzduchu na trubičku Tenax (1), kdy práce byly prováděny v květnu 2006 za identických podmínek.

Jak je výše uvedeno, optimalizace byla studována na následujících 4 testovacích látkách, přičemž u konečného postupu byly stanoveny tyto koeficienty: pro n-heptan plocha píku 1.106 cnts odpovídala koncentraci 0,0007 ppm, pro n-butanol 0,013 ppm, pro 2-butanon 0,02 ppm a pro chlorbenzen 0,0008 ppm.

Vzhledem k tomu, že butanol leží přibližně mezi skupinami 1 a 2 a heptan s chlorbenzenem mezi skupinami 3 a 4, je patrná velmi dobrá shoda výsledků, které byly dosaženy ve dvouletém časovém intervalu.

Závěry

IV. Studium závislostí plochy píku na koncentraci 10 látek rozdílných vlastností ve vzdušné směsi odebrané prosáváním trubičkou Tenax a jejich zpracování pomocí statistického software ukázalo, že reprodukovatelnost naměřených výsledků umožňuje využít chromatografická data k odhadu koncentrací látek v ovzduší.

Podmínkou je, aby vzorek vzduchu byl odebrán výše uvedeným jednotným předepsaným postupem, aby k desorpci a analýze vzdušné směsi byly použity systém EM 640 a dané podmínky separace a analýzy a aby alespoň přibližně byla zajištěna konstantní koncentrace látky ve vzduchu po dobu odběru.

tags: #koncentrace #latek #v #ovzduší #jednotky #měření

Oblíbené příspěvky:

• Vitalita s přírodními produkty
• Řešení Starých Ekologických Zátěží
• Proces recyklace ve stavebnictví
• Důležitá kupní smlouva na auto
• Přehled znečišťujících látek