Chromatografické stanovenie zvyškov po horľavých kvapalinách

Požiare spôsobujú značné škody na majetku a zdraví, často pri nich dochádza k stratám na ľudských životoch. V prípade úmyselného podpaľačstva sa jedná o trestné činy a preto metódy na zisťovanie príčin požiarov musia byť dostatočne citlivé, presné a spoľahlivé. Horľavé kvapaliny predstavujú z analytického hľadiska komplikovaný systém pozostávajúci z veľkého množstva jednotlivých zložiek, ktoré treba vo zvyškoch po požiari separovať a identifikovať. Vysokorozlišovacia kapilárna plynová chromatografia v spojení s hmotnostným detektorom (GC-MS) poskytuje množstvo cenných informácií, výsledky v niektorých prípadoch nemusia byť jednoznačné. Komplikované zmesi chemických zlúčenín, ktoré sa nachádzajú v horľavých kvapalinách je však možné analyzovať pomocou tzv. komprehenzívnej (dvojrozmernej) plynovej chromatografie (GC×GC).

Komprehenzívna (dvojrozmerná) plynová chromatografia (GC×GC)
Komprehenzívna (dvojrozmerná) plynová chromatografia (GC×GC) je veľmi výhodná pri analýze komplexných vzoriek, napríklad benzínu, respektíve ropy, látok znečisťujúcich životné prostredie, parfumov, aromatických látok, vzoriek tabaku a vzoriek pri vyšetrovaní podpaľačstva, ak sa nedá použiť bežná plynová chromatografia. Umožňuje separáciu látok, ktoré sa v bežnej plynovej chromatografii nedajú rozlíšiť a ich signály na chromatograme sa prekrývajú. Pôvodná horľavá kvapalina sa dá pomerne ľahko identifikovať aj jednorozmernou plynovou chromatografiou. Situácia je podstatne zložitejšia v prípade, keď sa analyzujú zvyšky horľavých kvapalín vo zvyškoch po požiaroch. Analýzu komplikuje prítomnosť matrice (pôda, textilné látky apod.), prítomnosť nečistôt, čiastočné odparenie zápalnej látky, nízka koncentrácia zvyškov, atď. V takýchto prípadoch poskytuje GC×GC chromatografia ďalšie cenné informácie.
Plynový chromatograf pre GC×GC analýzu je schematicky znázornený na obr. 1. V hlavnom termostate sa nachádzajú dve kolóny s rôznou separačnou selektivitou. Prvá kolóna je zvyčajne dlhšia a nepolárna (rozdeľuje látky podľa bodu varu), druhá kolóna je krátka a polárna (rozdeľuje látky na základe polarity). Obidve kolóny sú spojené tzv. modulátorom, ktorý striedavo ochladzuje kvapalným dusíkom kolónu a tým najskôr zachytáva eluent v prvej kolóne a potom ho púšťa do druhej kolóny, kde dochádza k veľmi rýchlej separácii. Na detekciu látok sa používa buď kvadrupólový hmotnostný detektor (MS) alebo prieletový analyzátor (TOF - Time of Flight) (Adahchour 2006, Pert a kol. 2006 a Wang a kol. 2010).

Obrázok 1 Schematické znázornenie (GC×GC) chromatografu

Obrázok 2 Znázornenie separácie nerozdelených píkov pomocou (GC×GC) chromatografie
(Kallio 2008)

Obrázok 3 Detailný záznam vybranej časti (GC×GC) analýzy benzínu a jej porovnanie s jednorozmernou plynovou chromatografiou (Stauffer a kol. 2008)

Na obr. 4 sú porovnané (GC×GC) záznamy rôznych horľavých kvapalín (Taylor a kol. 2012).

Obrázok 4 (GC×GC) záznamy rôznych horľavých kvapalín (Taylor a kol. 2012)

Dvojrozmerná plynová chromatografia je v súčasnosti najvhodnejšia metóda na analýzu komplikovaných zmesí organických rozpúšťadiel a je ideálna pre zisťovanie príčin vzniku požiarov. Umožňuje získať "otlačok prsta" zápalnej látky vo forme GC×GC vrstevnicového grafu a v spojení s TOF-MS detekciou poskytuje široké možnosti identifikácie neznámych látok.