Análisis químico con especiación

El análisis químico (con especiación) es una forma de separar, identificar y medir los diferentes compuestos que están presentes en una muestra de aire con olor. Es difícil utilizar este método para medir la molestia por olor, ya que la presencia de diferentes compuestos químicos puede tener efectos diferentes cuando se combinan con otros, algunas combinaciones pueden intensificar el olor, mientras que otras pueden contrarrestarlo.

¿Qué es?

El análisis químico (con especiación) de las emisiones de olor consiste en la identificación y cuantificación completa de los compuestos químicos olorosos en una muestra de olor. Se trata de un "análisis instrumental" ya que investiga el olor mediante instrumentos. Para el análisis de olor se requieren herramientas sensibles y potentes.

Se pueden aplicar diferentes instrumentos para este propósito: la técnica principal es la cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas (GC-MS). La GC-MS es una técnica que combina la capacidad de separación de la cromatografía de gases (GC) con la espectrometría de masas (MS), lo que permite la identificación de los compuestos separados (Figura 1).

Figura 1. Animación de espectrometría de masas obtenidos de eLearn.Punjab on Vimeo.

La cromatografía de gases puede separar moléculas en función de sus propiedades físico-químicas: como una carrera a pie, las moléculas corren a lo largo de la columna GC y alcanzan el detector MS en un tiempo diferente (llamado tiempo de retención), según sus características químicas. Esta separación permite a la MS analizar moléculas por separado: de hecho, el espectrómetro de masas rompe cada molécula en fragmentos ionizados, obteniendo un espectro de masas. Un espectro de masas es la "huella dactilar" de una molécula, que es característica y permite identificar de manera única una sustancia.

Entonces obtenemos un cromatograma, un diagrama donde podemos observar diferentes picos, cada uno de ellos atribuible a las diferentes moléculas separadas por la columna GC en función del tiempo (Figura 2). Debajo de cada pico cromatográfico es posible analizar el espectro de masas e identificar cada sustancia.

Antecedentes

El análisis químico con GC-MS es una técnica "antigua" y consolidada e históricamente es el primer método aplicado para el análisis de olores. Sin embargo, no puede considerarse como un método desarrollado específicamente para la medición de olores. Aunque el tipo de información obtenida con este tipo de análisis puede ser muy preciso, no está directamente relacionado con la percepción del olor.

¿Para qué se puede usar?

A nivel de emisión, se puede aplicar GC-MS para obtener información sobre la composición química de las emisiones de olor. La GC-MS permite la identificación y cuantificación de emisiones de olores complejos. La identificación y cuantificación de los compuestos químicos que están presentes en una emisión de olor son fundamentales para evaluar el impacto de los compuestos emitidos en el medio ambiente y en la salud humana.

La caracterización química también permite evaluar el cumplimiento de las emisiones con los límites de concentración o flujo reglamentarios que fijan las autoridades competentes a fin de proteger a trabajadores y a la ciudadanía de la exposición a compuestos peligrosos o tóxicos.

Figura 2. Cromatograma (arriba) y espectro de masas (abajo)

¿Para qué NO se puede usar?

El análisis químico puede resultar muy difícil y no siempre es eficaz, especialmente en la caracterización de olores complejos. Los olores no son aditivos: en las mezclas de olores pueden producirse efectos sinérgicos y de enmascaramiento entre los distintos odorantes, lo que hace que la composición química de una muestra olorosa no pueda relacionarse con su concentración de olor.

Una forma de relacionar la composición química de una mezcla olorosa con su concentración de olor es evaluar el llamado "Valor de actividad de olor" (VAO), que se calcula como la suma de la relación entre la concentración química de cada compuesto en la mezcla y la concentración del umbral de detección del olor:

VAO = Valor de Actividad del Olor (ouE m-XNUMX)
Ci = Concentración del compuesto i (mg m-XNUMX)
OTi = Umbral de detección del olor del compuesto i (mg ouE-XNUMX)

Sin embargo, la concentración de olor calculada a través del VAO puede ser muy imprecisa. Una razón para esta imprecisión es la dificultad de encontrar valores de OT confiables, dado que los valores que se encuentran en la literatura para un solo compuesto oloroso a menudo difieren en varios órdenes de magnitud. Además, si hay efectos sinérgicos de los compuestos olorosos, ese cálculo subestimaría la concentración de olor de la mezcla olorosa.

Por último, las técnicas analíticas no son tan sensibles como la nariz humana para detectar todos los compuestos malolientes. De hecho, hay algunos compuestos olorosos que tienen concentraciones del umbral de detección de olor del orden de ppb (partes por billón) o incluso ppt (partes por billón), que son niveles que difícilmente se detectan por métodos instrumentales.