Air Monitoring

Význam tématu

Emise aerosolových částic vznikající spalováním fosilních paliv a dalšími antropogenními i přírodními zdroji mají významný dopad na kvalitu ovzduší, lidské zdraví a klima. Pro detailní pochopení dynamiky těchto částic je potřeba měření s vysokým časovým rozlišením a spolehlivou kvantifikací jejich složek.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem textu je představit techniku Particle Into Liquid Sampler (PILS) a její modifikace pro semi-kontinuální stanovení vodou rozpustných iontů a stopových kovů v atmosférických aerosolech, dále automatizovaný 920 Absorber Module pro plynné složky a možnost synchronního provozu s iontovou chromatografií (IC) a voltametrií (VA).

Použitá metodika a instrumentace

Metoda PILS spočívá ve vtahování aerosolů do proudu nasycené vodní páry, kde částice rostou v kapičky, oddělují se inerciální separací (cyklon nebo impactor) a dopravují se nosným roztokem obsahujícím interní standard. Následuje odstranění vzduchu v debubbleru a kontinuální přenos do analytického přístroje. Pro stanovení iontů se používá iontová chromatografie, pro těžké kovy voltametrická stanice 884 Professional VA, pro plyny pak 920 Absorber Module a případně MARGA systém. Celé uspořádání je řízeno softwarem MagIC Net, umožňujícím automatizaci vzorkování, kalibrace pomocí MiPT a řízení objemů injekce (4–200 µl).

Hlavní výsledky a diskuse

Systém PILS-IC umožňuje detekci aniontů (např. nitrát, sulfát) i kationtů (ammonium, sodík, draslík) v aerosolových částečkách s velikostí PM1, PM2.5 nebo PM10 v časovém rozlišení až 1 hodiny. Voltametrická verze PILS-VA dokáže v semi-kontinuálním režimu sledovat změny koncentrací kovů (Cd, Pb, Zn, Cu, Ni a další) v reálném čase, včetně náhlých kontaminačních událostí. Ukázková data zvenčí ukazují postupné zvyšování Cu a Cd až do mokrého depozitu způsobeného srážkami.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoké časové rozlišení namísto tradičních filtrů.
• Okamžitá on-site analýza bez potřeby skladování vzorků.
• Minimální riziko kontaminace díky uzavřenému sběru aerosolů.
• Mnohoparametrické měření – současná stanovení aniontů, kationtů i stopových kovů.
• Flexibilita propojení s ICP, TOC analyzátory nebo offline autosamplery.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda PILS se dále rozšiřuje o integraci s hmotnostní spektrometrií, analýzou organického uhlíku či mobilní aplikace na palubách dopravních prostředků. Rozvoj softwarových nástrojů pro automatizaci a online publikaci dat umožní širší využití v urbanistickém i průmyslovém monitoringu.

Závěr

PILS a související systémy představují efektivní řešení pro semi-kontinuální sledování složení aerosolů a plynné fáze s vysokou časovou a analytickou přesností. Díky modularitě a automatizaci nacházejí široké uplatnění v environmentálním i pracovně-zdravotním měření.

Reference