Fra NILUs årsmagasin 2011: Seniorforsker Armin Wisthaler kan med NILUs nye massespektrometer påvise flyktige forurensninger i meget høy hastighet, og stoffer som aldri tidligere er blitt påvist. Det er nå også mulig å analysere organiske forurensninger til atmosfæren fra et fly i fart, å studere ukjente kjemiske reaksjoner i luft innendørs og mye annet.
Av Bjarne Røsjø
En tradisjonell metode for å måle luftforurensning er å lede luft gjennom et filter eller en prøvetaker i en viss tid, og senere analysere stoffene i laboratoriet. Men forurensninger kan variere mye over korte tidsintervaller (sekunder), og tradisjonelle metoder gir bare et øyeblikksbilde av en periode. Armin Wisthaler er en av Europas mest erfarne eksperter på bruken av et nytt instrument med navnet PTR-TOF-MS (Proton-Transfer-Reaction- Time-of-Flight Mass Spectrometer), som eliminerer mange av svakhetene ved den gamle teknologien.
– Instrumentet kan påvise flyktige organiske forbindelser (VOC) i luft både innendørs og utendørs, forklarer Armin Wisthaler. – Tidligere har prøver blitt analysert i et laboratorium, men dette instrumentet analyserer luftkvaliteten med en gang. Dermed kan vi for eksempel plassere instrumentet om bord i et fly og analysere luften kontinuerlig fra flyet letter til det lander igjen, fra bakkenivå og helt opp til marsjhøyde, forklarer Wisthaler.
Lynraske analyser
Det nye instrumentet består kort fortalt av en liten reaktor med et undertrykk som kontinuerlig tilføres luft som skal analyseres. I reaktoren reagerer vanndampmolekyler med et ekstra proton (H3O+) lynraskt med organiske forbindelser. Den organiske forbindelsen får en positiv elektrisk ladning og kan analyseres i et massespektrometer med høy oppløsning, som øyeblikkelig beskriver atomenes sammensetning i molekylet.
– En av fordelene med denne teknologien er at analysen skjer veldig raskt, mens vi gjør feltarbeidet. En annen fordeler at vi ikke lenger trenger å behandle luftprøven før den kan analyseres. Det nye spektrometeret har allerede påvist mange molekyler som vanligvis er så reaktive at de går tapt på filtre som analyseres etter tradisjonelle metoder i laboratoriet. Jeg tror at disse stoffene er veldig viktige, fordi de på grunn av reaktiviteten kan utløse en biologisk respons hos mennesker, for eksempel i luftveiene eller i øynene. Det finnes en teori om at disse stoffene bidrar til den økende forekomsten av irritasjonssymptomer, astma og allergier i mange deler av verden, forklarer Wisthaler.
Trengte stort miljø
PTR-teknologien ble utviklet for luftprøvetaking ved Universitet i Innsbruck på 1990-tallet, der Wisthaler og en liten gruppe fysikere i mange år har jobbet med å videreutvikle teknologien slik at den også kan brukes til atmosfæreforskning. I november 2011 kom han til NILU for å utnytte potensialet i denne teknologien fullt ut ved et større luftforskningssenter, og med kolleger som kan stimulere hverandre og utvikle nye ideer. – I Innsbruck var vi en liten og eksotisk gruppe forskere ved et institutt som egentlig drev med helt andre ting, forklarer Wisthaler.
Innendørs luftkvalitet er viktigere enn du tror
Armin Wisthaler er full av ideer om hvordan PTR-teknologien kan brukes til praktisk miljøovervåking og til nye forskningsprosjekter. – Vi kan for eksempel undersøke om det finnes ukjente stoffer i eksosen fra busser som går på bioetanol, noe vi jobber med nå. Vi kan også analysere luften som pustes inn og ut av lungene dine, for å undersøke hvilke organiske molekyler som blir blir tatt opp i kroppen. Jeg er virkelig veldig interessert i å se nærmere på innendørs luftforurensning, som antakelig er viktigere enn mange tror.
Vi tilbringer mesteparten av tiden innendørs, og mange vanlige byggematerialer avgir kjemiske stoffer som vi vet veldig lite om. I tillegg gjennomgår mange av disse forurensningene kjemiske transformasjoner i innemiljøet – og danner høyreaktive arter som vi har oversett tidligere. Hvis jeg slår på instrumentet inne på kontoret mitt eller på laboratoriet, seg jeg øyeblikkelig at luften inneholder minst 100 ulike stoffer som vi ikke vet noe om. Jeg tror det er veldig viktig å utvikle mer kunnskap om luftforurensninger innendørs, fastslår Armin Wisthaler.
