REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Onesnaženje zraka je neizogiben problem, s katerim se sooča sodobna družba, saj so lebdeči delci v ozračju (PM) najnevarnejša komponenta onesnaževanja, ki ogroža zdravje ljudi in okolje. Antropogene emisije, kot so promet, izgorevanje biomase in fosilnih goriv ter industrija, so še vedno najbolj problematični viri onesnaževanja okolja z lebdečimi delci.
Nevarni vpliv, ki ga imajo lebdeči delci na zdravje in okolje, je odvisen od njihove velikosti in kemične sestave, ki se lahko znatno razlikuje glede na vire emisij. Da bi učinkovito omejili onesnaževanje z delci, je treba najprej opredeliti sestavo delcev in spremljati njihovo pojavnost v zraku, za kar potrebujemo točne in natančne analizne metode. Ker je PM kompleksna mešanica različnih spojin, je raziskava celotne sestave preobsežna, da bi jo lahko dokončali v enem projektu, zato sem se v svoji disertaciji osredotočila na razvoj dveh novih metod za določanje pomembnih komponent v PM: elementov v sledovih in enostavnih fenolov.
V Evropi so regulirani štirje problematični elementi v sledovih (As, Cd, Ni, Pb) (direktivi 2004/107/ES in 2008/50/ES), ki jih redno spremljamo z zagotovljeno standardno metodo (EN14902:2005). Ta standardna metoda ima številne pomanjkljivosti, ki večinoma izvirajo iz predpisane predobdelave vzorcev z mikrovalovnim razklopom (MW). Dve glavni pomanjkljivosti sta nepopoln razklop PM različnih sestav in proizvajanje nevarnih odpadkov. Zato smo razvili novo metodo z uporabo laserske ablacije in masne spektrometrije z induktivno sklopljeno plazmo (LA-ICPMS), ki zaobide vse pomanjkljivosti, ki izvirajo iz MW. Med razvojem metode smo posebno pozornost namenili homogenosti vzorca in protokolu vzorčenja z LA ter postopku kalibracije. Razvita metoda je občutljiva, hitra, omogoča večelementno analizo in je prijazna okolju. Za razvoj metode smo uporabili LA 193 nm sistem, kasneje pa smo testirali tudi LA 213 nm sistem kot cenovno ugodnejšo različico, ki bi lahko olajšala prehod na zelene analitske metode, predvsem v laboratorijih, ki redno spremljajo onesnaženost zraka. Ugotovili smo, da bi v bodoče LA-ICPMS metoda (za oba LA sistema) lahko nadomestila trenutno standardno metodo, saj je edina zelena metoda, ki omogoča analizo PM vzorčenega na najširše uporabljenih kvarčnih filtrih, kar je pri drugih površinskih tehnikah problematično zaradi debeline in neravne površine filtra.
Enostavni fenoli (tj. fenol, katehol, gvajakol, kresoli) v ozračju so škodljivi, a v PM niso dobro raziskani, saj je zaradi nizkih koncentracij in odsotnosti funkcionalnih skupin, ki dobro ionizirajo, njihovo določanje težavno, zlasti brez predkoncentriranja. Poleg tega so fenoli v zraku lahko tudi predhodniki mnogo bolj škodljivih nitrofenolov. Dodatni koraki predkoncentriranja lahko povzročijo izgubo analitov, posebno teh s pol-hlapnimi lastnostmi. Pokazali smo, da derivatizacija z danzil kloridom (DnsCl) omogoča določanje fenolov s tekočinsko kromatografijo-masno spektrometrijo (LA-MS) brez predhodnega koncentriranja ekstrakta. Derivatizacija izboljša učinkovitost ionizacije in z optimizacijo instrumentalnih parametrov dosega zelo nizke LODs, zaradi česar smo lahko določili fenole v realnih vzorcih. Razvita metoda je analitično učinkovita, natančna in jo odlikujejo nizke meje zaznave.
Meritve realnih vzorcev so razkrile sezonske trende, pri čemer so bile koncentracije elementov v sledovih in enostavnih fenolov v Ljubljani višje v hladnejših mesecih v primerjavi s toplejšim delom leta, kar je skladno s prevalenco virov emisij, kot je izgorevanje biomase za ogrevanje pozimi, in značilnih meteoroloških pojavov, npr. prisotnost temperaturnih inverzij pozimi.
Ta disertacija ponuja dve novi metodi za določanje elementov v sledovih in enostavnih fenolov v PM, ki ju odlikuje dobra zmogljivost in sta skladni z dobro analitično prakso. Skupnost za raziskave atmosfere je z njima pridobila alternativno večelementno metodo za analizo PM brez dodatnega obremenjevanja okolja in možnost bolj poglobljenih raziskav fenolov v lebdečih delcih ozračja, ki so bile do danes omejene.