Semicontinuous determination of anions, cations, and heavy metals in aerosols using PILS-IC-VA

Význam tématu

Aerosolové částice ovlivňují veřejné zdraví i klima. Tradiční filtrační metody poskytují pouze denní průměry a nedokážou zachytit krátkodobé změny. Semikontinuální sledování složení částic za pomoci PILS-IC-VA umožňuje měření ve vysokém časovém rozlišení, což je nezbytné pro analýzu náhlých znečištění a dynamiky atmosférických aerosolů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo ověřit online systém PILS-IC-VA pro simultánní určení aniontů, kationtů a těžkých kovů v aerosolových vzorcích na základě terénního měření v Herisau (Švýcarsko). Krátkodobé znečištění bylo simulováno spalováním olověných a kadmiových fontán.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorkování cíleně zachycených vzorků PM10 se provádí cyklonou a kondenzací v supersaturované páře. Vzorek se poté rozdělí do tří proudů pro paralelní analýzy:

• ADI 2081 Particle-Into-Liquid-Sampler (PILS)
• 940 Professional IC Vario TWO/SeS/PP pro anionty a kationty
• 797 VA Computrace pro těžké kovy

Pro anionty a kationty se používají kolony Metrosep A Supp 5 a Metrosep C 4 s alkalickým respektive kyselým eluentem. Voltametrické stanovení Cu, Pb, Cd, Zn probíhá metodou anodické stripping voltametrie.

Hlavní výsledky a diskuse

Časové řady ukázaly výrazné špičky nitrátu, amonia a olova po simulované emisi. Sulfát, chlorid, sodík a draslík rovněž vykázaly krátkodobé nárůsty. Detekční limity pro těžké kovy dosahují hodnot ng/m3, což vyhovuje požadavkům evropské směrnice 2004/107/EG.

Přínosy a praktické využití metody

Systém PILS-IC-VA umožňuje kontinuální sledování rychlých změn složení aerosolů, poskytuje vysoké časové rozlišení a nevyžaduje ruční odběry. Díky nízkým detekčním limitům je vhodný pro dlouhodobá monitorování a instalace v odlehlých lokalitách.

Budoucí trendy a možnosti využití

Plánuje se rozšíření metodiky o menší částice, integrace do mobilních monitorovacích jednotek, kombinace s modelováním kvality ovzduší a rozšíření spektra stanovených analytů.

Závěr

Semi­kontinuální systém PILS-IC-VA prokazuje vysokou citlivost a rychlost reakce na změny v aerosolovém složení. Nabízí klíčový nástroj pro vědecký výzkum i regulační monitoring atmosférických částic.

Reference

1. R.J. Weber, D.A. Orsini, Y. Daun, Y.-N. Lee, P.J. Klotz, F. Brechtel, A Particle-Into-Liquid Collector for rapid measurement of aerosol bulk chemical composition. Aerosol Sci. Technol. 35 (2001) 718–727.
2. C. Emmenegger, R. Jansen, M. Laeubli, Determination of anions and cations in aerosols. Pittcon 2008.
3. J. Gandhi, P. Jones, Analysis of airborne particulate matter by PILC-IC. Pittcon 2010.