Methodology for testing concentrations of volatile organic compounds using the TD-GC-MS technique

An adult spends approximately 80% of the time indoors. Building materials and the furnishings that are in the room emit volatile organic compounds (VOC – Volatile Organic Compounds). Many of the emitted VOC might adversely affect the human body, especially when their concentration in the air exceeds certain critical thresholds. For this reason, it is desirable and often necessary to monitor their concentrations in the air. For many VOC, the highest permitted air concentrations are set at extremely low levels. Therefore, their detection and quantitative determination requires the use of sophisticated analytical tools. Qualitative and quantitative methodology was developed for measuring VOC concentrations in the air at very low levels, which is necessary for the quality control of the equipment used in VOC testing from any source. For this purpose, gas chromatography (GC) in conjunction with mass spectrometer (MS) was used, supported by thermal desorption (TD). Using this methodology, the volume of emissions was studied for several different VOC derived from common materials in enclosed work areas. The key aspects of the applied methodology are discussed, from the preparation stage of the apparatus through the collection and preparation of the sample for analysis, ending with the appropriate analysis with the TD-GC-MS technique and the interpretation of the result analysis. This methodology is used for testing for the presence of VOC in the membrane station and for verifying the purity of the test chambers for VOC emission form various materials.

Dorosły człowiek spędza ok. 80% czasu w pomieszczeniach zamkniętych. Zarówno materiały budowlane, jak i sprzęty znajdujące się w pomieszczeniu, emitują lotne związki organiczne (VOC – Volatile Organic Compounds). Wiele z emitowanych VOC może negatywnie oddziaływać na organizm ludzki, szczególnie gdy ich stężenie w powietrzu przekroczy pewne krytyczne progi. Z tego powodu zasadne, a często nawet konieczne, jest monitorowanie ich stężenia w powietrzu. Dla wielu VOC najniższe dopuszczalne stężenia w powietrzu są ustalone na skrajnie niskim poziomie. Dlatego też wykrywanie ich i ilościowe oznaczanie wymaga zastosowania wyrafinowanych technik analitycznych. Opracowano metodykę jakościowego i ilościowego oznaczania VOC w powietrzu na bardzo niskich poziomach stężeń, niezbędnych do kontroli jakości pracy urządzeń do badania emisji VOC z dowolnego źródła. Do tego celu zastosowano chromatografię gazową (GC) w sprzężeniu ze spektrometrem mas (MS), wspomaganą termiczną desorpcją (TD). Przy zastosowaniu opracowanej metodyki zbadano wielkość emisji do otoczenia kilkudziesięciu różnych VOC, pochodzących z materiałów powszechnie występujących w zamkniętych pomieszczeniach pracy. Omówiono kluczowe aspekty realizowanej metodyki, od etapu przygotowania aparatury, poprzez pobieranie i przygotowanie próbki do analizy, właściwą analizę techniką TD-GC-MS, do interpretacji wyników analizy. Opracowana metodyka stosowana jest do badania obecności VOC na stanowisku membranowym oraz do weryfikacji czystości komór, służących do badania emisji VOC z różnych materiałów użytkowych.