Ympäristöön joutuneille yhdisteille tarvitaan paremmat tunnistuskeinot

24.5.2013
Globaalin vaurastumisen myötä maapallon teollinen tuotanto, maatalous ja jokapäiväi-nen arkielämä perustuvat yhä enemmän erilaisten kemikaalien käyttöön.

Globaalin vaurastumisen myötä maapallon teollinen tuotanto, maatalous ja jokapäiväi-nen arkielämä perustuvat yhä enemmän erilaisten kemikaalien käyttöön. Tämän kehi-tyksen haittapuoli on ympäristön kemikalisoituminen, jolla tarkoitetaan yhä lisääntyvää kemikaalien käyttöä ja sitä kautta tapahtuvaa ympäristön pilaantumista. Haitalliseksi tunnistettujen yhdisteiden käyttöä on rajoitettu useilla kansainvälisillä sopimuksilla ja kansallisella lainsäädännöllä, mutta uusia korvaavia yhdisteitä kehitetään ja otetaan käyttöön jatkuvasti, eikä kemikaalien käytön vähenemistä ole näköpiirissä.

Pitkään jatkuneesta tutkimuksesta huolimatta vain harvojen kemiallisten yhdisteiden päästöt ja pitoisuudet ympäristössä tunnetaan. Tyypillisesti kemikaalien määritykset ympäristöstä rajoittuvat lainsäädännössä mainittuihin haitta-aineisiin muiden yhdisteiden jäädessä huomiotta. Ympäristönäytteiden kokonaisvaltaisempi analyysi edellyttää laboratoriolta uusia menetelmiä, jotka mahdollistavat myös etukäteen määrittelemättömien yhdisteiden tunnistamisen ja mittaamisen.

Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena on ollut kehittää uusia, ensisijaisesti kvalitatiivisia, instrumenttianalyyttisiä menetelmiä vesien sisältämien orgaanisten yhdisteiden määritykseen ilman etukäteisvalintaa sekä tunnistaa antropogeenisiä haitta-aineita erityyppisistä vesinäytteistä. Tutkimuksessa kehitetyt menetelmät perustuvat kaasu- ja nestekromatografiseen erotukseen ja analyyttien tarkan massan mittaukseen lentoaikamassaspektrometrillä sekä kerätyn aineiston käsittelyyn dekonvoluutio-ohjelmistolla. Analyysimenetelmiin liittyvät tunnistusprosessit validoitiin tutkimalla tunnettuja väkevöityjä näytteitä, jonka jälkeen menetelmiä sovellettiin Päijät-Hämeen alueelta kerättyihin jätevesi-, hulevesi-, pintavesi- ja kaatopaikan suotovesinäytteisiin.

Tutkimustulokset osoittivat, että analyysi lentoaikamassapektrometrillä mahdollistaa suurten yhdistejoukkojen seulonnan ilman ennakkotietoa näytteen koostumuksesta. Kattavin tieto näytteestä saavutetaan, kun näyte analysoidaan sekä kaasu- että nestekromatografisilla menetelmillä. Useissa tapauksissa mittauksilla voidaan saavuttaa alustava tunnistus yhdisteestä, mikäli tarkan massan mittauksiin yhdistetään tietoa esimerkiksi spektrikirjastoista ja ionien isotooppisuhteista. Lopullisen tunnistuksen tulee kuitenkin aina perustua malliaineen käyttöön.

Tunnistusmenetelmien suurimmat rajoitteet johtuivat käytetyn dekonvoluutio-ohjelman puutteellisista ominaisuuksista, jonka vuoksi valtaosa työvaiheista jouduttiin suorittamaan manuaalisesti. Tulosten käsittelyn hitaus, erityisesti suurten näytemäärien yhteydessä, rajoittaakin vielä toistaiseksi menetelmien laaja-alaista sovellettavuutta. Tutkituista näytteistä tunnistettiin alustavasti kymmeniä yhdisteitä, joista osa varmistettiin myös malliaineilla. Suurimmat lukumäärät yhdisteitä tunnistettiin puhdistetusta jätevedestä, hulevedestä ja kaatopaikan suotovedestä. Tulokset osoittavat, että ihmisen toiminnasta syntyvät jätevirrat muodostavat tärkeän reitin orgaanisten yhdisteiden kulkeutumiselle ympäristöön. Kemikaalien käyttömäärien kasvaessa, näiden päästölähteiden kontrolloinnin ja asianmukaisen käsittelyn merkitys tulee entisestään korostumaan.

Lue lisää aiheesta: Luonnontieteet