ANALITIKA ORGANSKIH
POLUTANATA
Doc.dr.Amira Copra-Janicijevic
Asistent: Lejla Klepo
1
Organski polutanti, generalno:
Vrste organskih polutanata.
Izvori zaganenja
.
2
Organski Polutanti u Zraku
• Definicija:
Predstavljaju prisustvu supstanci u bilo kojim
atmosferskim uslovima, cija je
koncentracija veca od normalne
(ambijentalne), koje prouzrokuju
odgovarajucu efekte na covjeka, zivotinje,
vegetaciju ili materijale
3
Supstance koje se javljaju u zraku:
1. Prirodne
2. Antropogene
(vjestacki napravljene)
4
U atmosferi postoje kao:
• Gasovi
• Kapi (liqiud drops)
• Cvrste cestice
5
Polutanti
Izvor emisije
Mijesanje i
hemijska transformacija
Atmosfera
Receptori
6
Glavni Izvori Zagadjenja u Zraku
• Transport
• Industrijska i kucna izgaranja goriva
• Industrijski procesi
7
Receptori
•
•
•
•
Ljudki organizam
Zivotinje
Biljke
Materijali
8
Atmosfera
Djeluje kao medij za:
• Transport i disperziju (sirenje)
• Fizikalne i
• Hemijske transformacije
9
Klasifikacija Zagadjenja Zraka
• Prema hemijskom sastavu
• Prema fizickom stanju
• Prema nacinu na koji dolaze u
atmosferu
• Prema velicini prostora na koji djeluju
10
EPA
(Environmental Protection Agency)
• Sest je glavnih polutanata zraka koji su
definirani od strane EPA, cije prisustvo
treba strogo kontrolirati da bi se zastitilo
ljudsko zdravlje i materijalna sredsta.
11
1. Ozon, O3.
2. Karbon monoxksid, CO.
3. Sumpor dioksid, SO2.
4. Nitrogenovi oksidi, NOx.
5. Olovo, Pb.
6. Cestice, PM10 (dijametar cestica < 10
mikrometara (µm).
12
Efekat Staklene Baste
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Smatra se da najviše posledica na globalno zagrevanje imaju:
1) Ugljendioksid (CO2) – smatra se da ovaj gas učestvuje sa oko
50 – 55% u globalnom zagrijavanju. Osnovni razlog povećanja
koncentracije ovog gasa u atmosferi je sve veće korišćenje
fosilnih goriva (ugalj, nafta, gas) i sječa šuma.
2) Hlorofluorokarboni (CFC) – učestvuju sa oko 25% u
globalnom zagrijvanju. CFC jedinjenja se koriste za pravljenje
plastičnih masa i u rashladnim ureñajima.
3) Metan (CH4) – oko 12% učešća, nastaje raspadanjem
organskih jedinjenja ali najveća količina metana u atosferi
potiče iz industrijskih postrojenja
4) Azot (I) oksid – učestvuje sa 6% u globalnom zagrijavanju.
Najvećim dijelom se oslobaña u industriji, ali velike količine
ovog gasa se oslobode i u vulkanskim erupcijama.
13
VOCs
(karbohidrogeni i volatilni organski karboni)
• Organski gasovi su oni koji u svom sastavu
sadrze hidrogen (H) i karbon (C), ali takodjer
mogu sardzavati i druge atome
• VOCs su nemetanski hidrokarboni (NMHC
non-methane hydrocarbons) i oksigenizirani
hidrokarboni (hidrokarboni koji sadrze
oksigeniziranu funkcionalnu grupu)
14
Metan, CH4
Najzastupljeniji hidrokarbon u atmosferi
Pojavljuje se u:
• Izduvnim gasovima automobila
• Izgaranjem biomase
• Aktivnostima u agrikulturi
15
Antropogeni Izvori Metana
• Zagadjenja u zatvorenim prostorima,
domacinstva (npr. emisija formaldehida)
• Izgaranje fosilnih goriva
• Isparavanje iz gasnih (benzinskih) stanica
(rafinerije nafte, za vrijeme tocenja goriva
u vozila itd.)
16
Prirodni Izvori Metana
• Raspad organske materije
• Nalazi se u mnogim gasovima koji izbijaju iz
zemlje (prirodni gasovi), obicno u blizini
izvora nafte.
• Nastaje truljenjem, bakterijskim raspadom
celuloze,”anaerobnom” (bez vazduha)
razgradnjom, po barama, (na njihovom dnu)zove se i barski gas.
• Ima ga i u rudnicima uglja-opasnost od
eksplozije
17
Uticaj metana na zdravlje
• Nije toksican
• Zapaljiv, sa zrakom eksplozivan
18
„INDOOR POLLUTANTI“
Dijele se u dvije grupe:
• Bioloski
(bakterije, virusi,plijesan,
slina macaka), prasina,
polen itd.)
• Hemijski
(CO, dim cigarete,VOCs
u sredstvima za pranje,
ciscenje,
kozmetici,sredstvima za
dezinfekciju, boje,
voskovi itd.)
• Mogu izazvati ozbiljne
zdravstvene probleme
19
Formaldehid
• Neki HCs su polutanti koji se javljaju u
domacinstvu npr. Formaldehid.
Formaldehid u kuci se pojavljuje :
• u namjestaju od drveta (presovanom
drvetu); fenol-formaldehidne smole, ljepak
• Konzervansi u bojama
• Zastitnim premazima,kozmetici i teksitilu
priredjeno industrijski
• Kao zavrsni sloj papirnih proizvoda itd.
20
• Neki HCs i VOCs u kombinaciji sa ozonom
tvore smog
• Drvo bora produkuje VOCs koje sadrzi
terpene odgovorne za miris borovine, ali
nazalost ovi ugodni VOCs-ovi u
kombinaciji sa ozonom unistavaju drveca
(bora).
21
Najcesce Komponente koje Sadrze
Halogene
• Hlorfluorokarboni, CFCs
(Chlorofluorocarbons), su vjestacki gasovi
koji se koriste kao sredstva za rashladjivanje
u friziderima i klima uredjajima. Oni nisu
toksicni niti zapaljivi.
• Najrasprostranjeniji CFCs su CFC-11 (ili
CFCl3) i CFC-12 (ili CF2Cl2)
22
• CFCs nisu biorazgradivi
• Nisu rastvorivi u vodi, tako da se ne ispiraju
iz atmosfere pomocu kise.
• U stratosferi, UV radijacija unistava CFCs
cijepajuci ih u nekoliko supstanci
(ukljucujuci atome hlora i broma koji
uspjesno unistavaju ozon).
23
• Kolicina hlora koja nastaje raspadanjem
freona ne mijenja se tokom procesa, a tz. Da
se on ovdej ponasa kao katalizator. Jedan Cl
atom moze da katalizira razgradnju milion
molekula O3 u sekundi.
CFCl3 + foton
CFCl2 + Cl2
CF2Cl2 + foton
CF2Cl + Cl
Cl + O3 = ClO + O2
ClO + O = Cl + O2
O3 + O = 2O2
24
Efekti CFCs
• Oni su kljucna „greenhouse“ jedinjenja
• Dovode do smanjenja „dobrog“ ozona u
stratosferi
25
Applications and replacements for CFCs
Application
Previously used CFC
Replacement
CFC-12 (CCl2F2); CFC11(CCl3F); CFC13(CClF3); HCFC-22
(CHClF2); CFC-113
(Cl2FCCClF2); CFC-114
(CCl
F2CClF2); CFC115(CF3CClF2);
HFC-23 (CHF3); HFC-134a
(CF3CFH2); HFC-507 (a
1:1 azeotropic mixture of
HFC 125 (CF3 CHF2) and
HFC-143a (CF3CH3)); HFC
410 (a 1:1 azeotropic
mixture of HFC-32
(CF2H2) and HFC-125
(CF3CF2H))
CFC-114 (CClF2CClF2)
HFC-134a (CF3CFH2);
HFC-227ea (CF3CHFCF3)
Blowing agents for foams
CFC-11 (CCl3F); CFC 113
(Cl2FCCClF2); HCFC-141b
(CCl2FCH3)
HFC-245fa
(CF3CH2CHF2); HFC-365
mfc (CF3CH2CF2CH3)
Solvents, degreasing
agents, cleaning agents
CFC-11 (CCl3F); CFC-113
(CCl2FCClF2)
None
Refrigeration & airconditioning
Propellants in medicinal
aerosols
26
Efekat CFCs na zdravlje ?
• CFCs i HCFCs su relativno netoksicni, ali vise
koncentracije izazivaju asphyxiation , dovodi do
prestanka nemogucnosti disanja i rada pulsa;
hipoksije koja utice na tkiva i organe idr.
27
• Aerosoli, prasina, cadj, dim, sulfati,
nitrati, azbest, pesticidi, bioaerosoli
(npr. Polen, spore, bakterijske celije,
dijelovi insekata itd.
• Cestice koje imaju dijamerar manji od
10 µm( PM(10)
28
Antropogeni Izvori
• Razlicita izgaranja u prirodi, konverzije
gasova, industrijski procesi, aktivnosti u
oblasti agrikulture
Prirodni Izvori
• Morska so, olujne prasine , izgaranje
biomase, vulkani, konverzija gasova
29
Efekti
• Unistavanje zdravlja (pogotovo respiratorni
sistem)
• Stvaranje magle u urbanim podrucjima,
smanjenje vidljivosti
• Uticaj na globalne promjene
30
Primarna Emisija Polutanata u SAD
31
Odredjivanje gasovitih organskih
polutanata u zraku
32
Gasna Hromatografija
• Oficijelni metod:
Mjerenje emisije gasovitih organskih
jedinjenja pomocu gasne
hromatografije
33
Kratki Sazetak Metode
• Vecina organskih jedinjenja koja se nalaze
u smjesi se razdvajaju pomocu gasne
hromatografije (GC) i pojedinacno
kvantificiraju pomocu plamenog jonizatora,
fotojonizatora, „elektron capture“ ili drugih
nacina detekcije.
34
• Retencionona vremena svake odvojene
komponente se uporedjuje sa retencionim
vremenima poznatih (standardnih)
jedinjenja snimljenim pod identicnim
uslovima.
• Analiticar potvrdjuje identitet i
koncentraciju emisije organskih
komponenata.
35
• Sa ovim informacijama, analiticar priprema
ili nabavlja komercijalno dostupne
standardne smjese da bi se kalibrirao GC
pod uslovima identicnim onih sa uzorkom.
• Analiticar takodjer ispituje omjer
razblazivanja uzorka da bi se izbjeglo
zasicenje (zacepljenje) detektora, filtriranje
gasova da bi se eliminisalo zagadjenje i
prevencija kondenzacije vlage.
36
Scope (domet) i Aplikacija
• Ovaj metod je dizajniran da odredjuje
organska jedinjenja u zraku iz stacionarnih
industrijskih izvora.
• Detekori su dizajnirani za ppm podrucje,
mada neki detektori su prilicno osposobljeni
za detekciju jedinjenja na ambijentalnom
nivou, kao npr. ECD, ELCD (Electrolytic
Conductivity Detector) i helijum jonizirajuci
detektori.
• Neki drugi tipovi detektora su se razvili tako
da se povecala senzitivnost i moguca je
primjena u ppb podrucju.
37
Ovom metodom se ne mogu
odredjivati komponente koje su
1. Polimerne (visoke molekularne tezine)
2. Koje se mogu polimezirati prije analize
3. Koje imaju veoma niski pritisak (pare)
uobicajeno ili pod odredjenim uslovima
instrumenta.
38
Koncentraciono Podrucje
Odredjivanja Analita
• < 1ppm pa sve do gornje granice
instrumenta
39
Interference
Co-elution“ Interference koje se mogu javiti mogu biti eliminirane
pravilnim odabirom GC kolone i detektora ili pomjeranjem
retencionih vremena podesavajuci (mjenjajuci )uslove brzine
protoka kroz kolonu i podesavajuci uslove temperature.
A)
„
B)
Kontaminacija. Da bi bili sigurni da sistem nije kontaminiran,
periodicno je neohodno analizirati „blank“ koji ´sadrzi zrak
oslobodjen od hidrokarbona ili nitrogena.
C)
„Cross-Contamination“. Pojavljuje se kada se analiziraju visoke i
niske koncentracije uzoraka ili standarda. Najbolje je dobro isprati
kolonu izmedju odredjivanja takvih uzoraka, da bi se isprala
oneciscenja.
40
(D) Vodena para (Isparavanje vode). Da bi se osigurao
dobar odziv detektora, gasovi za kalibraciju se cuvaju u
suhom zraku (bez vlage).Da bi se podesila koncentracija
gasovitih organskih supstanci kada je u uzorku prisutna
vodena para, odredjuje se koncentracija vodene pare u
tim uzorcima i onda se primjeni faktor za korekciju.
(E) Run
- time. Run time (vrijeme analize) mora biti
zadovoljavajuce (dovoljno dugo)da bi izasli (eluirali) svi
pikovi iz kolone, prije slijedeceg mjerenja.
41
QC Requirements
(quality control requirements)
Zahtjevi kontrole kvalitete)
•
•
•
(A)Treba osigurati da nema
signifikantnog curenja u sistemu
za apliciranje uzoraka (Recovery
study for direct interface or dilution
interface sampling).
(B) Treba osigurati da je dobro,
ispravno uzimanje uzoraka i da je
dobra procedura analize koja je
odabrana. (Recovery study for
bag sampling).
(C) Treba osigurati da je dobro,
ispravno uzimanje uzoraka i da je
dobra procedura analize koja je
odabrana (Recovery study for
adsorption tube sampling)
•
Gas Sample Bags
•
Quick Gas Bag Sampling
Without a Pump
42
Rukovanje Uzorkom
Sample Handling
• Detaljna procedura o sakupljanju i rukovanju
uzorkom, ukljucujuci „sampling train diagrams“.
43
„Sampling Train Diagrams“.
Analiza Toksicne VOCs
komponenti u prostoriji sa
duhanskim dimom
44
Detection Level Note
Nivo Detekcije
• „The sensitivity limit“ , limit osjetljivosti za
odredjivanu komponentu se definise kao
minimalna koncentracija te komponente koja
se moze detektovati.
• Adsorbet se moze koristiti da se koncentrira
uzorak tako da se smanji nivo detekcije
ispod 1 ppm, tipicno
dostupno sa „direct interface or bag
sampling“.
45
Download

Organski polutanti