Monitoring VOCs in Stationary Source Emissions Using Sorbent Tubes with Analysis by TD-GC/MS in Accordance with Chinese EPA Method HJ 734-2014

Význam tématu

Volatilní organické sloučeniny (VOC) hrají klíčovou roli v atmosférických reakcích vedoucích k tvorbě ozónu a částicového znečištění, mají toxické účinky a podléhají přísným emisním limitům. Monitoring VOC ve stacionárních zdrojích je tedy pro regulaci kvality ovzduší a ochranu zdraví zásadní.

Cíle a přehled studie / článku

Studie hodnotí výkon automatizovaného kryogenem nevyžadujícího systému termické desorpce (TD) v kombinaci s GC/MS značky Markes International pro analýzu VOC ve stacionárních emisích podle čínské metody MEP HJ 734-2014. Cílem je ověřit citlivost, linearitu, opakovatelnost a možnosti kvantitativního zpětného sběru vzorku.

Použitá metodika

Vzorky byly odebírány nasáváním 300 mL vzduchu přes sorpční trubice naplněné vícevrstvým sorbentem. Po kondicionaci trubic byly standardy aplikovány v rozmezí 5–100 ng na trubici, odpovídající 4–83 ppbv. Termická desorpce probíhala ve dvou stupních: zahřívání sorpčních trubic na 300 °C, převedení analyzátů do chladicí pasti při –30 °C, následné rychlé nahřátí pasti a transfekce do GC kolony. Separace probíhala na Agilent DB-1 (30 m×0,25 mm, 1 µm) nebo DB-624 (60 m×0,32 mm, 1,4 µm) při optimalizovaných rampách teplot. Detekce byla zajištěna hmotnostním spektrometrem v režimu celkového skenu (full scan). Vysoké dělicí poměry a zpětný sběr splitu umožňují opakovanou analýzu téhož vzorku a validaci výsledků.

Použitá instrumentace

• Termický desorber TD100-xr (Markes International)
• Kondicionační jednotka TC-20 (Markes International)
• Aktivní pumpa ACTI-VOC pro vzorkování vzduchu (Markes International)
• GC/MS Agilent s kolonkami DB-1 a DB-624
• Volumetrické nástroje pro přípravu standardů a interních standardů

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza 100 ng standardů prokázala ostré a dobře separované piky pro 22 cílových sloučenin včetně polárního isopropanolu a vyšších n-alkenů. Linearita v rozsahu 4,2–83,3 ppbv dosáhla R2 > 0,99 pro většinu sloučenin. Mez detekce se pohybovaly 0,002–0,016 µg/m3. Opakovatelnost retence měla RSD < 0,1 %, RSD ploch < 8 %. Při vysoce koncentrovaných vzorcích (833 ppbv) byl použit split až 33:1 a prokázáno minimální carry-over (< 0,5 %). Kvantitativní zpětný sběr rozděleného proudu ukázal shodu se skupinou sloučenin v rámci teoretických hodnot při více analýzách.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší citlivost a nízké meze detekce v souladu s legislativními požadavky
• Automatizace přípravy a analýzy, zvýšení propustnosti laboratoře
• Možnost opakovaných analýz téhož vzorku díky zpětnému sběru splitu
• Flexibilita separace použitím různých GC kolonek
• Současná analýza širokého spektra polárních i nepolárních VOC

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření automatizace a integrace TD-GC/MS systémů s on-line detekcí, miniaturizace sorpčních modulů, pokročilá datová analýza v reálném čase a rozšíření spektra cílových látek včetně toxických a polutantů nové generace.

Závěr

Automatizovaný termodesorpční systém TD100-xr v kombinaci s GC/MS splňuje požadavky čínské metody HJ 734-2014 a nabízí vysokou citlivost, přesnost i spolehlivost pro monitorování VOC ve stacionárních zdrojích. Funkce kvantitativního zpětného sběru splitu významně usnadňuje validaci metod a opakování analýz bez nutnosti dodatečného odběru.

Reference

• Chinese EPA Method HJ 734-2014: Determination of volatile organic compounds in stationary source emissions
• Chinese EPA Method HJ 644-2013: Ambient air – Determination of VOC by sorbent adsorption and TD-GC/MS
• US EPA Method TO-15: Determination of VOCs in ambient air using canisters and GC/MS
• US EPA Method TO-17: Determination of VOCs using sorbent tubes and TD-GC/MS