Zakończono testowanie nowego urządzenia do pomiaru stężeń lotnych związków organicznych w powietrzu

 Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Krakowie w dniach od 9 do 20 września 2019 r. w Krakowie i w Skawinie testował przydatność urządzenia pomiarowego  Voice 200Ultra z Nowej Zelandii. Poza specjalistami obsługującymi urządzenie, nadzór nad metodykami badawczymi i interpretacją wyników  prowadzili pracownicy naukowi Fundacji Akademii Ekonomicznej w Krakowie.

Celem przedsięwzięcia było testowanie nowej techniki pomiarowej umożliwiającej dokonywanie szybkich pomiarów w terenie, w zakresie niskich stężeń lotnych związków organicznych. Urządzenie wykonuje analizy ilościowe ustalonej przed pomiarem grupy substancji. Istnieje duże zapotrzebowanie na tego typu metody pomiarowe, gdyż w porównaniu do obecnie dostępnych metod, wykorzystywanych w analizie odorów, czas pomiaru jest znacząco skrócony. Pomiary oparte na stosowanej dotychczas metodyce wymagają poboru próbki (około 1 godzina), transportu próbek do laboratorium, analizy w zestawie chromatograf gazowy – spektrometr mas (1 godzina), interpretacji wyników (identyfikacja i obliczanie stężeń 2 godziny). W przypadku pomiarów wykonywanych in situ urządzeniem Voice 200Ultra czas pomiaru wraz z uzyskaniem wyniku może wynieść nie więcej niż 5 minut.

Urządzenie pomiarowe Voice 200Ultra można w uproszczeniu nazwać spektrometrem mas. Zastosowana w nim technika pomiarowa SIFT-MS (Selected Ion Flow Tube Mass Spectrometer) to spektrometria mas oparta na selektywnej analizie wybranych jonów utworzonych z wprowadzonych do urządzenia lotnych związków organicznych i nieorganicznych.

Testowane urządzenie zostało dostarczone wraz z metodami pomiarowymi, pozwalającymi na analizę ilościową określonych lotnych związków organicznych, które zostały wcześniej zdefiniowane przez Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Krakowie. Uwzględniając listę wyszczególnionych lokalizacji, w których stwierdzano uciążliwość odorową, opracowano trzy różne metody analizy określonych grup lotnych związków organicznych i nieorganicznych.

Próbki powietrza do badań na obecność lotnych związków organicznych i nieorganicznych wyspecyfikowanych w poszczególnych metodach pomiarowych pobierano dwoma metodami: bezpośrednio, gdy analizowane powietrze było wprost pompowane do urządzenia i poddawane analizie, oraz pośrednio za pomocą worków tedlarowych (Supelko, Restek), które napełniano powietrzem w miejscu poboru, po czym worki dostarczano i podłączano do urządzenia, w celu przeprowadzenia analizy.

W Krakowie wytypowano 5 punktów pomiarowych, w których prowadzono pomiar bezpośredni w sposób ciągły (29 trzygodzinnych sesji pomiarowych). Punkty te były zlokalizowane na terenie Płaszowa, w miejscach w których często zgłaszana jest uciążliwość zapachowa. Kolejne 43 punkty pomiarowe obejmowały pobór prób powietrza do worków tedlarowych, które były następnie analizowane w urządzeniu Voice 200Ultra. Wytypowane punkty pomiarowe zlokalizowane były głównie na terenie Płaszowa, w tym w miejscach takich jak: Osiedle Bagry Park, przedsiębiorstwa utylizacji odpadów, garbarnia czy oczyszczalnia ścieków.

Wyniki pomiarów uzyskane z analiz ciągłych pozwoliły wykazać, że urządzenie Voice200Ultra wykrywa nie tylko związki typu: benzen, toluen, ksyleny – uznawane za tzw. zanieczyszczenia komunikacyjne, ale również siarkowodór, metylaminę, metanotiol, etanotiol, 3 –propenotiol, pentanotiol, tiofenol, indol i skatol, które są powodem uciążliwości zapachowej (por. rys. 1). Związki te były wykrywane w miejscach, w których stwierdzano występowanie uciążliwości zapachowej, np. w pobliżu zakładów garbarskich.

Obrazują to poniższe wykresy:

 

W Skawinie pomiary bezpośrednie stacjonarne przeprowadzono w trzech punktach, w pobliżu: Valeo, Vesuvius’a oraz na terenie byłej Huty Aluminium (15 trzygodzinnych sesji pomiarowych). Dodatkowo analizie poddano próbki powietrza pobrane do worków tedlarowych w 41 punktach pomiarowych. Urządzenie posiadało duży stopień czułości na odory komunalne i komunikacyjne. Wykazały to pomiary w rejonie ulicy Piłsudskiego i w pobliżu zakładu Vesuvius, gdzie  odnotowano wyraźnie skok stężenia siarkowodoru na niskim poziomie 1,15 ppb. Dodatkowo w trakcie tego pomiaru na ul. Piłsudskiego w badanym powietrzu wykryto metanotiol, indol, metyloaminę, tiofenol, etanotiol. Pokazują to wykresy:

 

Jednakże przy badaniach związków alifatycznych, jakie dominują w strefie zakładu Valeo spektrometr Voice 200Ultra nie wykazał takiej dokładności, jak przy oznaczaniu stężeń odorów komunalnych. Praktycznie nie wykazywał obecności palmitynianu izopropylu a stężenia innych takich jak: akroleina, krezole, formaldehyd, fenol, terachloroetan  czy  kwas octowy wykazywał na granicy oznaczalności, pomimo iż przy urządzeniu pomiarowym wyczuwalny był intensywny przykry zapach. W tej sytuacji zespół naukowy Akademii Ekonomicznej zastosował alternatywną metodę porównawczą. Wykazał, że substancją odorową charakterystyczną dla firmy Valeo jest palmitynian izopropylu, a ponadto występują tam także w ilości wyższej niż 1 ppb inne związki alifatyczne (akroleina, undekan, dodekan, tridekan, teradekan).

Reasumując można stwierdzić że:

uzyskane wyniki wskazują, iż testowane urządzenie jest bardzo czułe i wykrywa czasami niskie stężenia związków lotnych, ale wymaga dopracowania, szczególnie w zakresie właściwej kalibracji badanych związków. Powinna być ona przeprowadzona z zastosowaniem związków wzorcowych, dla każdego, zdefiniowanego w metodach pomiarowych związku. Na dzień dzisiejszy brak jest pełnej rekomendacji do stosowania urządzenia Voice 200Ultra do pomiarów uciążliwości zapachowej w terenie. Brak jest również rekomendacji do stosowania worków tedlarowych do poboru prób powietrza. Być może dalsza współpraca z firmą Syft Technologies przyniesie rozwiązanie napotkanych problemów.