Chemische Analyse mit Speziation Geruchsobservatorium

Chemische Analyse mit Speziation

Die chemische Analyse (mit Speziation) ist eine Methode zur Trennung, Identifizierung und Messung der verschiedenen Verbindungen, die in einer Geruchsluftprobe vorhanden sind. Es ist schwierig, diese Methode zur Messung der Geruchsbelästigung zu verwenden, da das Vorhandensein verschiedener chemischer Verbindungen in Kombination mit anderen unterschiedliche Auswirkungen haben kann. Einige Kombinationen können den Geruch verstärken, während andere das Gleichgewicht ausgleichen können.

Was ist das?

Die chemische Analyse (mit Speziation) von Geruchsemissionen besteht in der vollständigen Identifizierung und Quantifizierung von geruchsintensiven chemischen Verbindungen in einer Geruchsprobe. Es ist eine „instrumentelle Analyse“, da sie den Geruch mit Instrumenten untersucht. Für die Geruchsanalyse werden empfindliche und leistungsstarke Werkzeuge benötigt.

Zu diesem Zweck können verschiedene Instrumente angewendet werden: die Haupttechnik Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (GC-MS). GC-MS ist eine Technik, die die Trennfähigkeit der Gaschromatographie (GC) mit der Massenspektrometrie (MS) kombiniert und die Identifizierung der getrennten Verbindungen ermöglicht (Abbildung 1).

Abbildung 1. Animation der Massenspektrometrie für eLearn.Punjab on Vimeo.

Die Gaschromatographie kann Moleküle in Abhängigkeit von ihren chemisch-physikalischen Eigenschaften trennen: Wie bei einem Fußrennen laufen Moleküle entlang der GC-Säule und erreichen den MS-Detektor je nach ihren chemischen Eigenschaften zu unterschiedlichen Zeiten (sogenannte Retentionszeit). Diese Trennung ermöglicht es der MS, Moleküle separat zu analysieren: In der Tat zerlegt das Massenspektrometer jedes Molekül in ionisierte Fragmente, wodurch ein Massenspektrum erhalten wird. Ein Massenspektrum ist ein Molekülfingerabdruck, der charakteristisch ist und die eindeutige Identifizierung einer Substanz ermöglicht.

So erhalten wir ein Chromatogramm, ein Diagramm, in dem wir verschiedene Peaks beobachten können, wobei jeder Peak auf die verschiedenen Moleküle zurückzuführen ist, die in Abhängigkeit von der Zeit durch die GC-Säule getrennt sind (Abbildung 2). Unter jedem chromatographischen Peak ist es möglich, das Massenspektrum zu analysieren und jede Substanz zu identifizieren.

Hintergrund

Die chemische Analyse mit GC-MS ist eine „alte“ und konsolidierte Technik und historisch die erste Methode zur Geruchsanalyse. Es kann jedoch nicht als eine speziell für die Geruchsmessung entwickelte Methode angesehen werden. Obwohl die Art der mit dieser Art der Analyse erhaltenen Informationen sehr genau sein kann, hängt sie nicht direkt mit der Geruchswahrnehmung zusammen.

Wofür kann es verwendet werden?

Auf Emissionsniveau kann GC-MS angewendet werden, um Informationen über die chemische Zusammensetzung von Geruchsemissionen zu erhalten. GC-MS ermöglicht die Identifizierung und Quantifizierung komplexer Geruchsemissionen. Die Identifizierung und Quantifizierung der chemischen Verbindungen, die in einer Geruchsemission enthalten sind, ist von grundlegender Bedeutung, um die Auswirkungen der emittierten Verbindungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu bewerten

Die chemische Charakterisierung ermöglicht es auch, die Einhaltung der von den zuständigen Behörden festgelegten gesetzlichen Konzentrations- oder Flussmittelgrenzwerte zu bewerten, um Arbeitnehmer und Bürger vor der Exposition gegenüber gefährlichen oder toxischen Verbindungen zu schützen.

Abbildung 2. Chromatogramm (oben) und Massenspektrum (unten)

Wofür kann es NICHT verwendet werden?

Die chemische Analyse kann sich als sehr schwierig und nicht immer effektiv herausstellen, insbesondere bei der Charakterisierung komplexer Gerüche. Gerüche sind nicht additiv: In Geruchsmischungen können synergistische und maskierende Effekte zwischen verschiedenen Geruchsstoffen auftreten, so dass die chemische Zusammensetzung einer Geruchsprobe nicht mit ihrer Geruchskonzentration in Beziehung gesetzt werden kann.

Eine Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung eines Geruchsgemisches mit seiner Geruchskonzentration in Beziehung zu setzen, besteht darin, den sogenannten "Geruchsaktivitätswert" (OAV) zu bewerten, der als Summe des Verhältnisses zwischen der chemischen Konzentration jeder Verbindung im Gemisch und berechnet wird seine Geruchsschwellenkonzentration:

OAV = Geruchsaktivitätswert (ouE m-3)
Ci = Konzentration der Verbindung i (mg m & supmin; ³)
OTi = Geruchsschwelle der Verbindung i (mg ouE-1)

Die durch das OAV berechnete Geruchskonzentration kann jedoch sehr ungenau sein. Ein Grund für diese Ungenauigkeit ist die Schwierigkeit, zuverlässige OT-Werte zu finden, da sich die Werte, die in der Literatur für eine einzelne Geruchsverbindung gefunden werden, häufig um mehrere Größenordnungen unterscheiden. Wenn darüber hinaus synergistische Wirkungen von Geruchsverbindungen vorliegen, wird bei einer solchen Berechnung die Geruchskonzentration der Geruchsmischung unterschätzt.

Schließlich sind Analysetechniken nicht so empfindlich wie die menschliche Nase, um alle übelriechenden Verbindungen nachzuweisen. In der Tat gibt es einige Geruchsverbindungen mit Geruchsschwellenkonzentrationen im Bereich von ppb (Teile pro Milliarde) bis ppt (Teile pro Billion), die mit instrumentellen Methoden kaum nachgewiesen werden können.