Χημική ανάλυση με ειδικότητα Παρατηρητήριο Οσμών

Ειδική χημική ανάλυση

Η ειδική χημική ανάλυση είναι ένας τρόπος διαχωρισμού, ταυτοποίησης και μέτρησης των διαφορετικών ενώσεων που υπάρχουν σε ένα δείγμα αέρα με οσμές. Είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί αυτή η μέθοδος για τη μέτρηση της ενόχλησης των οσμών, καθώς η παρουσία διαφορετικών χημικών ενώσεων μπορεί να έχει διαφορετικά αποτελέσματα όταν συνδυάζεται με άλλες - ορισμένοι συνδυασμοί μπορεί να εντείνουν την οσμή ενώ άλλοι μπορεί να την αντισταθμίσουν.

Τι είναι;

Η ειδική χημική ανάλυση των οσμηρών εκπομπών συνίσταται στην πλήρη ταυτοποίηση και ποσοτικοποίηση των οσμηρών χημικών ενώσεων σε δείγμα οσμής. Πρόκειται για μια «ανάλυση οργάνων» διότι διερευνά οσμές με τη χρήση οργάνων. Για την ανάλυση οσμής απαιτούνται τόσο ευαίσθητα όσο και ισχυρά εργαλεία.

Διαφορετικά όργανα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το σκοπό αυτό: η κύρια τεχνική αέριας χρωματογραφίας συζευγμένη με φασματομετρία μάζας (GC-MS). Η GC - MS είναι μια τεχνική που συνδυάζει την ικανότητα διαχωρισμού της αεριοχρωματογραφίας (GC) με φασματομετρία μάζας (MS), η οποία επιτρέπει την αναγνώριση των διαχωρισμένων ενώσεων (Σχήμα 1).

Εικόνα 1. Κινούμενη εικόνα φασματομετρίας μάζας από eLearn.Punjab on Vimeo.

Η αέρια χρωματογραφία μπορεί να διαχωρίσει τα μόρια ανάλογα με τις χημικές-φυσικές τους ιδιότητες: όπως σε μια κούρσα, τα μόρια τρέχουν κατά μήκος της στήλης GC και φτάνουν στον ανιχνευτή MS σε διαφορετικό χρόνο (ονομάζεται χρόνος συγκράτησης), ανάλογα με τα χημικά χαρακτηριστικά τους. Αυτός ο διαχωρισμός επιτρέπει στην MS να αναλύει μόρια χωριστά: πράγματι, το φασματόμετρο μάζας σπάει κάθε μόριο σε ιονισμένα θραύσματα, λαμβάνοντας ένα φάσμα μάζας. Ένα φάσμα μάζας είναι ένα δακτυλικό αποτύπωμα μορίου, το οποίο είναι χαρακτηριστικό και επιτρέπει να αναγνωρίζεται μοναδικά μια ουσία.

Έτσι, έχουμε ένα χρωματογράφημα, ένα διάγραμμα όπου μπορούμε να παρατηρήσουμε διαφορετικές κορυφές, κάθε κορυφή που αποδίδεται στα διαφορετικά μόρια που διαχωρίζονται από τη στήλη GC σε συνάρτηση με το χρόνο (Σχήμα 2). Κάτω από κάθε χρωματογραφική κορυφή είναι δυνατό να αναλυθεί το φάσμα μάζας και να προσδιοριστεί κάθε ουσία.

Ιστορικό

Η χημική ανάλυση με GC-MS είναι μια "παλιά" και ενοποιημένη τεχνική και είναι ιστορικά η πρώτη μέθοδος που εφαρμόζεται για την ανάλυση οσμής. Ωστόσο, δεν μπορεί να θεωρηθεί ως μέθοδος που αναπτύχθηκε ειδικά για τη μέτρηση της οσμής. Αν και ο τύπος των πληροφοριών που λαμβάνονται με αυτό το είδος της ανάλυσης μπορεί να είναι πολύ ακριβής, δεν σχετίζεται άμεσα με την αντίληψη της οσμής.

Που μπορεί να χρησιμοποιηθεί;

Στο επίπεδο εκπομπών, το GC-MS μπορεί να εφαρμοστεί για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τη χημική σύνθεση των εκπομπών οσμών. Το GC-MS επιτρέπει την αναγνώριση και τον ποσοτικό προσδιορισμό σύνθετων εκπομπών οσμής. Η ταυτοποίηση και η ποσοτικοποίηση των χημικών ενώσεων που υπάρχουν σε εκπομπές οσμών είναι θεμελιώδεις για την αξιολόγηση της επίπτωσης των εκπεμπόμενων ενώσεων στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία

Ο χημικός χαρακτηρισμός επιτρέπει επίσης την αξιολόγηση της συμμόρφωσης των εκπομπών με τα ρυθμιστικά όρια συγκέντρωσης ή ροής που καθορίζονται από τις αρμόδιες αρχές για την προστασία των εργαζομένων και των πολιτών από την έκθεση σε επικίνδυνες ή τοξικές ενώσεις.

Εικόνα 2. Χρωματογράφημα (κορυφή) και φάσμα μάζας (κάτω μέρος)

Που δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί;

Η χημική ανάλυση μπορεί να αποδειχθεί πολύ δύσκολη και όχι πάντα αποτελεσματική, ιδιαίτερα στον χαρακτηρισμό πολύπλοκων οσμών. Οι οσμές δεν είναι προσθετικές: σε μείγματα οσμών μπορεί να εμφανιστούν επιδράσεις συνέργειας και συγκάλυψης μεταξύ διαφορετικών οσμών, δεδομένου ότι η χημική σύνθεση ενός δείγματος οσμής δεν μπορεί να σχετίζεται με τη συγκέντρωση οσμών.

Ένας τρόπος για τη συσχέτιση της χημικής σύνθεσης ενός μίγματος οσμών με τη συγκέντρωση των οσμών του είναι η αξιολόγηση της λεγόμενης "Τιμής Δραστηριότητας Οσμής" (Odour Activity Value - OAV), η οποία υπολογίζεται ως το άθροισμα της σχέσης μεταξύ της χημικής συγκέντρωσης κάθε ένωσης στο μείγμα και της συγκέντρωσης του ορίου οσμής στο μείγμα:

OAV = τιμή δραστηριότητας οσμής (ouE m-3)
Ci = Συγκέντρωση της ένωσης (mg m-3)
OTi = Οριακή τιμή οσμής της ένωσης (mg ouE-1)

Ωστόσο, η συγκέντρωση οσμής που υπολογίζεται μέσω του OAV μπορεί να είναι πολύ ασαφής. Ένας λόγος για αυτή την αβεβαιότητα είναι η δυσκολία εύρεσης αξιόπιστων τιμών ΟΤ, δεδομένου ότι οι τιμές που υπάρχουν στη βιβλιογραφία για μια απλή οσμηρή ένωση συχνά διαφέρουν κατά διάφορες τάξεις μεγέθους. Επιπλέον, εάν υπάρχουν συνέργειες επιδράσεις των οσμηρών ενώσεων, ένας τέτοιος υπολογισμός θα υποτιμήσει τη συγκέντρωση οσμής του οσμηρού μίγματος.

Τέλος, οι αναλυτικές τεχνικές δεν είναι τόσο ευαίσθητες όσο η ανθρώπινη μύτη για την ανίχνευση όλων των δύσοσμων ενώσεων. Πράγματι, υπάρχουν κάποιες οσμηρές ενώσεις που έχουν συγκεντρώσεις οριακής τιμής οσμής στην περιοχή ppb (μέρη ανά δισεκατομμύριο) ή ακόμη και ppt (μέρη ανά τρισεκατομμύριο), τα οποία είναι επίπεδα που δύσκολα ανιχνεύονται με όργανα μεθόδους.