Изображение на обложке

Использование поликапиллярных колонок для быстрого выделения ароматических углеводородов «BTEX» из проб атмосферного воздуха

A. P. Efimenko, I. I. Naumenko, V. K. Soboleva, M. N. Baldin

Аннотация


Загрязнения воздуха влияют на здоровье населения и окружающую среду и их необходимо контролировать. Измерение пространственного распределения загрязнений передвижной лабораторией требует быстродействия используемых аналитических приборов. Оптические методы обнаружения в воздухе оксидов азота, взвешенных частиц, озона, диоксида серы и оксида углерода позволяют осуществлять до 10 измерений в секунду. Определение содержания ароматических углеводородов (бензол, толуол, этилбензол и ксилолы, вместе обозначаемые как BTEX) проводят методами масс-спектрометрии и газовой хроматографии. Однако масс-спектрометр редко используют из-за высокой стоимости анализа, а существующие автоматические газовые хроматографы проводят измерения BTEX за ~15 мин, что не приемлемо для передвижных постов. Такое время анализа обусловлено использованием для хроматографического разделения капиллярных или наполненных колонок. В настоящей работе исследована возможность сокращения времени разделения применением поликапиллярных колонок (ПКК). Высокая емкость ПКК по объему пробы отменяет необходимость многостадийного концентрирования пробы или программирования температуры колонки. Использована схема разделения с полуобратной продувкой из двух последовательных колонок - короткой с неполярной и длинной с полярной неподвижными фазами. Это позволило исключить из области выхода пиков BTEX пики неполярных веществ, что упростило вид хроматограммы и снизило требования к эффективности колонки. В качестве детектора применяли фотоионизационный детектор с криптоновой лампой. Экспериментально показано, что предложенная схема с двумя ПКК позволяет выделять углеводороды BTEX при анализе реальных проб воздуха в течение ~1.5 мин. Рекомендовано использовать ПКК при измерении BTEX в атмосферном воздухе в составе автоматического газового хроматографа для передвижной лаборатории.

Ключевые слова: определение ВТЕХ, загрязнение атмосферного воздуха, передвижная лаборатория, газовая хроматография, поликапиллярные колонки.


Полный текст:

PDF

Литература


REFERENCES

State of Global Air Report 2024. Available at: https://www.stateofglobalair.org/resources/report/state-global-air-report-2024 (ac-cessed 15 January 2025).

[UN report: Air pollution threatens people and nature in Europe and North America]. Available at: https://news.un.org/ru/story/2022/12/1435912 (accessed 15 January 2025) (in Russian).

Targa J., Ripoll A., Banyuls L., González Ortiz A., Soares J. ETC-HE Report 2023/1: Status report of air quality in Europe for year 2021, using validated data. Available at: https://www.eionet.europa.eu/etcs/all-etc-reports (accessed 15 January 2025).

Boanini C., Mecca D., Pognant F., Bo M., Clerico M. Integrated Mobile Laboratory for Air Pollution Assessment: Literature Review and cc-TrAIRer Design. Atmosphere, 2021, vol. 12, no. 8, article 1004. doi: org/10.3390/atmos12081004.

Lei Tao L., Sun K., Miller D.J., Pan D., Golston L.M., Zondlo M.A. Low-power, open-path mobile sensing platform for high-resolution measurements of greenhouse gases and air pollutants. Appl. Phys. B., 2015, vol. 119, pp. 153–164. doi: org /10.1007/s00340-015-6069-1.

Chen Y., Gu P., Schulte N., Zhou X., Mara S., Croes B.E., Herner J. D., Vijayan A. A new mobile monitoring approach to characterize community-scale air pollution patterns and identify local high pollution zones. Atmospheric Environment, 2022, vol. 272, article 118936. doi: org /10.1016/j.atmosenv.2022.118936.

Xiong Y., Du K., Huang Y. One-third of global population at cancer risk due to elevated volatile organic compounds levels. Clim. Atmos. Sci., 2024, vol. 7, no. 54, pp. 1–11. doi:10.21203/rs.3.rs-3320416/v1.

Miller L., Xu X., Grgicak-Mannion A., Brook J., Wheeler A. Multi-season, multi-year concentrations and correlations amongst the BTEX group of VOCs in an urbanized industrial city. Atmospheric Environment, 2012, vol. 61, no. 12, pp. 305-315. doi: org/10.1016/j.atmosenv.2012.07.041.

Wang M., Zhu T., Zheng J., Zhang R. Y., Zhang S. Q., Xie X. X., Han Y. Q., and Li Y. Use of a mobile laboratory to evaluate changes in on-road air pollutants during the Beijing 2008 Summer Olympics. Atmos. Chem. Phys., 2009, vol. 9, no. 21, pp. 8247–8263. doi: org/10.5194/acp-9-8247-2009.

Skorokhod A.I., Berezina E.V., Moiseenko K.B., Elansky N.F., Belikov I.B., Benzene and Toluene in the surface air of North Eurasia from TROICA-12 campaign along the Trans-Siberian railway. Atmos. Chem. Phys., 2017, vol. 17, no. 8, pp. 5501-5514. doi: org/10.5194/acp-17-5501-2017.

Perez Ballesta P., Bau A., Lagler F., Borowiak A., Barbieri M. Fifth EC-JRC aromatic compounds inter-laboratory comparison with automatic analysers. EUR 30239 EN, Luxembourg, Publ. Office of the EU, 2020. pp. 1-84. Available at: https://doi.org/10.2760/70810 (accessed 15 January 2025).

Sidel'nikov V.N., Patrushev Yu.V., [Multicapillary Chromatography], Rossiiskii khim. zh. [Russian Chem. J.], 2003, vol. 47, no. 1, pp. 23-34 (in Russian).

Gruznov V.M., Filonenko V.G., Baldin M.N., Shishmarev A.T. [Portable express gas analyzers for determination of trace amounts of substances]. Rossiiskii khim. zh. [Russian Chem. J.], 2002, vol. 46, no. 4, pp. 100-108 (in Russian).

Gruznov V.M., Baldin M.N., Naumenko I.I., Kartashov E.V., Pryamov M.V., [Portable gas chromatography with passive concentrators for express geochemical survey of aromatic hydrocarbons]. in the book: Himicheskij analiz v geologii i geohimii [Chemical analysis in geology and geochemistry]. Edit. G.N. Anoshin, Novosibirsk, Geo Publ., 2016. pp. 555-564 (in Russian).

ASTM D3606-96. Standard Test Method for Determination of Benzene and Toluene in Finished Motor and Aviation Gasoline by Gas Chromatography. Available at: https://www.astm.org/d3606-24.html (accessed 15 January 2025).

Castello G., Vezzani S., Gerbino T. Gas chromatographic separation and automatic identification of complex mixtures of organic solvents in industrial wastes. J. Chromatogr., 1991, vol. 585, no. 2, pp. 273-280. doi: org/10.1016/0021-9673(91)85088-W.

Montero-Montoya R., López-Vargas R., Arellano-Aguilar O. Volatile Organic Compounds in Air: Sources, Distribution, Exposure and Associated Illnesses in Children. Annals Global Health., 2018, vol. 84, no. 2, pp. 225–238. doi: org/10.29024/aogh.910.

GOST R 16017-1-2007. Vozdukh atmosfernyi, rabochei zony i zamknutykh po-meshchenii. Otbor prob letuchikh organicheskikh soedinenii pri pomoshchi sorbtsi-onnoi trubki s posleduiushchei termodesorbtsiei i gazokhromatograficheskim analizom na kapilliarnykh kolonkakh. Chast' 1. Otbor prob metodom prokachki [State Standard R 16017-1-2007. Atmospheric air, working area air and confined spaces. Sampling of volatile organic compounds using a sorption tube with subsequent thermal desorption and gas chromatographic analysis on capillary columns. Part 1. Sampling by the pumping method]. Moscow, Standardinform Publ., 2007. 14 p. (in Russian).

Budovich V.L., Shlyakhov A.F., Fotoionizatsionnoe detektirovanie v gazovoi khromatografii [Photoionization detection in gas chromatography]. Russ. Chem. Rev., 1989, vol. 58, no. 8, pp. 1354–1383 (in Russian). doi: org/10.1070/RC1989v058n08ABEH003477.




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2025.29.1.005

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.