1

ANALITIKA ORGANSKIH

POLUTANATA

Doc.dr.Amira Copra-Janicijevic

Asistent: Lejla Klepo

2

Organski polutanti, generalno:

Vrste organskih polutanata.

Izvori zaganenja

.

3

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

4

Supstance koje se javljaju u zraku:

1. Prirodne

2. Antropogene

(vjestacki napravljene)

5

U atmosferi postoje kao:

• Gasovi

• Kapi (liqiud drops)

• Cvrste cestice

6

Izvor emisije Atmosfera Receptori

Polutanti Mijesanje i

hemijska transformacija

7

Glavni Izvori Zagadjenja u Zraku

• Transport

• Industrijska i kucna izgaranja goriva

• Industrijski procesi

8

Receptori

• Ljudki organizam

• Zivotinje

• Biljke

• Materijali

9

Atmosfera

Djeluje kao medij za:

• Transport i disperziju (sirenje)

• Fizikalne i

• Hemijske transformacije

10

Klasifikacija Zagadjenja Zraka

• Prema hemijskom sastavu

• Prema fizickom stanju

• Prema nacinu na koji dolaze u

atmosferu

• Prema velicini prostora na koji djeluju

11

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.

12

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).

13

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.

14

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)

15

Metan, CH4

Najzastupljeniji hidrokarbon u atmosferi

Pojavljuje se u:

• Izduvnim gasovima automobila

• Izgaranjem biomase

• Aktivnostima u agrikulturi

16

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.)

17

Prirodni Izvori Metana

• Raspad organske materije

• Nalazi se u mnogim gasovima koji izbijaju izzemlje (prirodni gasovi), obicno u bliziniizvora nafte.

• Nastaje truljenjem, bakterijskim raspadomceluloze,”anaerobnom” (bez vazduha) razgradnjom, po barama, (na njihovom dnu)-zove se i barski gas.

• Ima ga i u rudnicima uglja-opasnost odeksplozije

18

Uticaj metana na zdravlje

• Nije toksican

• Zapaljiv, sa zrakom eksplozivan

19

„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

20

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.

21

• 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).

22

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)

23

• 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).

24

• 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

25

Efekti CFCs

• Oni su kljucna „greenhouse“ jedinjenja

• Dovode do smanjenja „dobrog“ ozona u

stratosferi

26

Applications and replacements for CFCs

None CFC-11 (CCl3F); CFC-113

(CCl2FCClF2)

Solvents, degreasing

agents, cleaning agents

HFC-245fa

(CF3CH2CHF2); HFC-365

mfc (CF3CH2CF2CH3)

CFC-11 (CCl3F); CFC 113

(Cl2FCCClF2); HCFC-141b

(CCl2FCH3) Blowing agents for foams

HFC-134a (CF3CFH2);

HFC-227ea (CF3CHFCF3)

CFC-114 (CClF2CClF2) Propellants in medicinal

aerosols

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-12 (CCl2F2); CFC-

11(CCl3F); CFC-

13(CClF3); HCFC-22

(CHClF2); CFC-113

(Cl2FCCClF2); CFC-114

(CCl

F2CClF2); CFC-

115(CF3CClF2);

Refrigeration & air-

conditioning

ReplacementPreviously used CFCApplication

27

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.

28

• 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)

29

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

30

Efekti

• Unistavanje zdravlja (pogotovo respiratorni

sistem)

• Stvaranje magle u urbanim podrucjima,

smanjenje vidljivosti

• Uticaj na globalne promjene

31

Primarna Emisija Polutanata u SAD

32

Odredjivanje gasovitih organskih

polutanata u zraku

33

Gasna Hromatografija

• Oficijelni metod:

Mjerenje emisije gasovitih organskih

jedinjenja pomocu gasne

hromatografije

34

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.

35

• 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.

36

• 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.

37

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.

38

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.

39

Koncentraciono Podrucje

Odredjivanja Analita

• < 1ppm pa sve do gornje granice

instrumenta

40

Interference

A) „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.

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.

41

(D) Vodena para (Isparavanje vode). Da bi se osiguraodobar odziv detektora, gasovi za kalibraciju se cuvaju u suhom zraku (bez vlage).Da bi se podesila koncentracijagasovitih organskih supstanci kada je u uzorku prisutnavodena 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.

42

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

43

Rukovanje Uzorkom

Sample Handling

• Detaljna procedura o sakupljanju i rukovanju

uzorkom, ukljucujuci „sampling train diagrams“.

44

„Sampling Train Diagrams“.

Analiza Toksicne VOCs

komponenti u prostoriji sa

duhanskim dimom

45

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“.