Forskare från flera ledande vetenskapliga institutioner i Warszawa har samarbetat för att utveckla en ny, extremt exakt metod för kemisk analys av suspenderat partikelformigt material som omfattar rök. Metoden, lätt anpassningsbar i moderna laboratorier, bestämmer inte bara föreningarnas kemiska sammansättning, men känner även till förändringar i den rumsliga fördelningen av atomer i molekyler.

Atmosfäriskt partikelformigt material, populärt kallad smog, blir allt mer besvärligt. Smog angriper lungorna hos invånarna i storstäder, och i industrialiserade länder, det är bokstavligen överallt, även i skogsområden som till synes är avlägsna från tätorter. Smog kännetecknas av en enorm rikedom av kemiska föreningar, många av dem förekommer i isomera former, olika i fördelningen av atomer i molekylen, och följaktligen också i deras kemiska egenskaper. Upptäckten av dessa isomerer var tidigare svagheten i moderna analytiska tekniker - fram till nu.

På sidorna i Analytisk kemi , Warszawa-baserade forskare från Institute of Physical Chemistry of the Polish Academy of Sciences (IPC PAS), Institutet för organisk kemi vid PAS och Institutet för miljöskydd vid National Research Institute presenterar en metod för extremt exakt analys av smogpartiklar. Den nya analytiska tekniken kan användas av alla relativt modernt utrustade kemiska laboratorier.

"Vad når verkligen våra lungor? När vi tittar noga på luftprover, det visar sig att de innehåller mycket aerosoler. I de flesta fallen, dessa partiklar, med storlekar i storleksordningen mikro- eller till och med nanometer, är av naturligt ursprung. Dessa är främst partiklar som produceras i gigantiska mängder genom komplexa atmosfäriska processer, vars främsta drivkrafter är växter, särskilt skogar, "säger Dr Rafal Szmigielski, professor vid IPC PAS, chef för forskargruppen som i åratal har arbetat med atmosfärisk kemi, inklusive mekanismerna för suspenderad partikelbildning och smogens utveckling.

Förbränning av olika ämnen - inklusive i hushållsugnar, bilmotorer och industrianläggningar - introducerar en hel rad kemiska föreningar i atmosfären. Antropogen förorening, inklusive kväveoxider, är inte bara i sig skadligt för hälsan, dess påverkan förstärks av det faktum att det ändrar sammansättningen av den naturliga atmosfären, som leder till dess permanenta kontaminering. I dag, korrelationen mellan långvarig exponering för smog och förekomsten av hjärt- eller lungsjukdom är mycket tydlig.

Molekylernas kemiska egenskaper, speciellt ekologiska, bestäms inte bara av själva kemiska sammansättningen, men också av molekylernas rumsliga struktur. "En enda kemisk förening, detekteras i en aerosol med befintliga metoder, kan faktiskt vara en hel grupp stereoisomerer. De kommer alla att ha samma kemiska sammansättning, men på grund av den olika fördelningen av atomer i molekylen, de kan ha helt olika affiniteter, till exempel, till proteiner eller cellreceptorer. Funktionellt, sedan, de kommer att vara olika ämnen med olika effekter på vår hälsa. Hela den isomera zoo har hittills gillat kemisters ögon, "förklarar prof. Szmigielski.

De Warszawa-baserade forskarna har visat att en mycket exakt kemisk sammansättning av atmosfäriska aerosoler kan erhållas utan några stora ekonomiska utgifter, använder utrustning som redan finns i många moderna laboratorier. Under analysen olika analytiska kemiverktyg kombineras. I denna tandemanalytiska teknik, nyckelrollen spelas av den specifika kombinationen av kromatografi och masspektrometri.

"Partiklar samlas in för forskning med hjälp av speciella provtagare. De suger in luft, som passerar genom ett system av munstycken som möjliggör uppdelning av aerosolpartikelfraktionerna beroende på deras storlek. Det som kommer in i instrumentet når en ren kvartsfiberskiva på vilken den deponeras. Sedan, med hjälp av lösningsmedelsextraktion, de uppsamlade aerosolpartiklarna överförs till lösningen och koncentreras där. Som en del av vår metod, vi väljer, bland andra, mer effektiva lösningsmedel för överföring av partiklar till lösningen, vilket signifikant förbättrade resultaten från masspektrometri, "förklarar prof. Szmigielski.

Den nya metoden för att analysera smogpartiklar är korrekt och fullt reproducerbar. Prover tagna från samma ställe, analyseras i olika laboratorier, leda till samma resultat. Detta innebär att forskare kommer att kunna ge allmänheten verkligt tillförlitlig information om den aktuella koncentrationen av föroreningar i luften.

Kunskap om smogpartiklarnas kemiska sammansättning och isomererna för dess enskilda komponenter är av praktisk betydelse. Med sådan exakt kunskap, scientists are able to more precisely identify the sources responsible for the emission of individual compounds and recreate the migration of pollutants in the atmosphere.