Nowa metoda analizy smogu

Atmosferyczny pył zawieszony - popularnie zwany smogiem - charakteryzuje się ogromnym bogactwem związków chemicznych. Wiele z tych związków występuje w odmianach izomerycznych, różniących się rozmieszczeniem atomów w cząsteczce, a w konsekwencji także właściwościami chemicznymi. Detekcja tych izomerów stanowi słabą stronę współczesnych technik analitycznych.

Na łamach czasopisma "Analytical Chemistry" warszawscy naukowcy z IChF PAN, Instytutu Chemii Organicznej PAN i Instytutu Ochrony Środowiska Państwowego Instytutu Badawczego zaprezentowali sposób na poprawę tego stanu rzeczy: metodę wyjątkowo precyzyjnej analizy drobin smogu. Jak zapewniają, nową techniką analityczną będzie mogło się posługiwać każde w miarę nowocześnie wyposażone laboratorium chemiczne.

Choć w czasach szkolnych w celu określenia właściwości związku chemicznego wystarczyło podać liczbę atomów poszczególnych pierwiastków w cząsteczce, to rzeczywistość jest bardziej skomplikowana. O cechach chemicznych cząsteczek - zwłaszcza organicznych - decyduje bowiem nie tylko sam skład chemiczny, lecz także przestrzenna budowa cząsteczek.

Pojedynczy związek chemiczny, wykryty w aerozolu dotychczasowymi metodami, może w rzeczywistości obejmować całą grupę stereoizomerów, tłumaczy dr hab. inż. Rafał Szmigielski, profesor IChF PAN. Kieruje on zespołem badawczym, który od lat zajmuje się badaniem tajników chemii atmosfery, w tym mechanizmów powstawania pyłów zawieszonych i ewolucji smogu.

Wszystkie będą miały ten sam skład chemiczny, ale z powodu innego rozmieszczenia atomów w cząsteczce mogą wykazywać zupełnie odmienne powinowactwo - na przykład do białek czy receptorów komórkowych. Funkcjonalnie będą to więc różne substancje, o różnym wpływie na nasze zdrowie. Całe to izomerowe zoo dotychczas umykało oczom chemików, podkreśla badacz.

Warszawscy naukowcy wykazali, że bardzo dokładny skład chemiczny aerozolu atmosferycznego można otrzymać bez wielkich nakładów finansowych, za pomocą aparatury już dziś pracującej w wielu współczesnych laboratoriach. Warunek jest jeden: podczas analizy należy umiejętnie połączyć różne narzędzia chemii analitycznej. W omawianej, tandemowej technice analitycznej podstawową rolę odgrywa specyficzne połączenie możliwości oferowanych przez dwie dość popularne techniki analityczne: chromatografię i spektrometrię mas.

Pył zawieszony jest zbierany do badań za pomocą specjalnych poborników, opowiada prof. Szmigielski. Zasysają one powietrze, które przechodzi przez system dysz pozwalających na podział frakcji drobin aerozolu w zależności od ich wielkości. To, co przechodzi do wnętrza przyrządu, trafia na czysty krążek z włókien kwarcowych, na których się osadza. Następnie za pomocą ekstrakcji rozpuszczalnikowej zebrane drobiny aerozolu są przenoszone do roztworu i tu zagęszczane. W ramach naszej metody dobraliśmy m.in. efektywniejsze rozpuszczalniki do przenoszenia drobin do roztworu, co znacząco poprawiło wyniki otrzymywane dzięki spektrometrii mas, dodaje.

Nowa metoda analizy drobin smogu jest dokładna, jak również - co podkreślają badacze - w pełni powtarzalna. Próbki pobrane z tego samego miejsca, analizowane w różnych laboratoriach, prowadzą do tych samych wyników. Oznacza to, że osoby zawodowo odpowiedzialne za monitorowanie środowiska będą mogły dostarczać społeczeństwu rzeczywiście wiarygodne informacje o aktualnym stężeniu zanieczyszczeń w powietrzu. Z kolei naukowcy - dysponując tak dokładną wiedzą - będą w stanie znacznie precyzyjniej wskazać źródła odpowiedzialne za emisję poszczególnych związków oraz odtworzyć wędrówkę zanieczyszczeń w atmosferze.

źródło: PAP Nauka w Polsce
zdjęcie: Pixaby