شناسایی بوی پودرهای بدون دود اسپکترو متر تحرک یونی

شناسایی بوی پودرهای بدون دود اسپکترو متر تحرک یونی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

شناسایی بوی پودرهای بدون دود با استفاده از استخراج میکرویی فاز جامد جفت شده با اسپکترو متر تحرک یونی

چکیده

شناسایی مواد منفجره مخفی از طریق بوی آنها برای مؤسسات مجری قانون از اهمیت زیادی برخوردار است و برای این منظور به طور سنتی از سگهای تربیت شده استفاده شده است. این مقاله استخراج ترکیبات بودار از پودرهای بدون دود و به دنبال آن شناسایی آنها بوسیله اسپکترومترهای تحرک یونی (IMS) را گزارش می‌کند. چنین روشی شناسایی ترکیبات  بودار همراه با بهره‌گیری متعاقب و تکمیلی از سگها را امکان ‌پذیر می‌سازد و امکان کالیبراسیون جرمی ‌دستگاههای IMS را فراهم می‌کند. افزودنی‌های پودری بدون دود گزارش شده شامل دی‌فنیل‌آمین(DPA)، اتیل سنترالیت، ۲ اتیل ۱-هگزانول و ۲ و۴- دی‌نیترو‌تولوئن می‌باشند. تغلیظ اولیه این مواد شیمیایی بودار فرار از پودرهای بدون دود تجاری مختلف بر روی ابزار استخراج میکرویی یا میکرو استخراج فاز جامد (SPME) حاصل از آنالیز IMS در این مقاله نشان داده شده است. پنج نمونه از نمونه پودرهای بدون دود که نماینده پودرهای دو پایه و تک پایه حاصل از سه نشانه تجاری مطلوب هستند در این تحقیق انتخاب شده اند. این نکته مشخص شذ که در میان تمام پودرهای آزمایش شده، دی‌ فنیل ‌آمین افزودنی مشترک می‌باشد. جرم آنالیت، در فضای فوقانی، موجود برای شناسایی، از منحنی های پاسخ استانداردهای مربوطه تعیین گردید. منحنی‌های پاسخ بوسیله مقادیر دقیق چاپ استانداردها بر روی سوبستراها و آنالیز آنها حاصل شد. حدود شناسایی مطلق نیز از این منحنی های پاسخ بدست آمدند و مقادیر برای این استانداردها در محدود ۰٫۱۲ تا g1.28 مشخص شد. زمانهای استخراج نوعی بین ۵ و ۴۰ دقیقه متغیر بود و جرم دی ‌فنیل ‌آمین و اتیل سنترالیت، استخراج شده در کمترین زمان استخراج، بیشتر از LOD این ترکیبات گزارش شد.

واژگان کلیدی: اثرات بو، SPME-IMS ، اسپکترومتری تحرک یونی، دی ‌فنیل ‌آمین،  اتیل سنترالیت، چاپ ریز قطره ای

شناسایی بوی پودرهای بدون دود اسپکترو متر تحرک یونی

۱- مقدمه

اسپکترومتری تحرک یونی (IMS) یک تکنیک  نمایش دهی سریع و حساس است که در نقاط کنترل نظیر فرودگاه ها و نقاط مقابله (نقاط کنترلی) بکار برده می‌شود. دستگاه های IMS، عموماً برای جمع آوری و شناسایی ذرات ناچیز داروها و مواد منفجره از سطوح مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه ها را می‌توان، به هنگامی که با سیستم استخراج میکرویی فاز جامد (SPME) ترکیب می‌شوند، جهت استخراج و تشخیص ترکیبات فرار موجود در اتمسفر بکار برد[۱]. این جفت سازی، توانایی نمونه‌گیری بخار را به دستگاه رومیزی اضافه می‌کند و بنابراین محدوده ترکیبات قابل شناسایی را افزایش می‌دهد. تحقیقات قبلی انجام شده در آزمایشگاه، طراحی و بازده یک حد واسط SPMS-IMS  برای شناسایی مواد منفجره و برچسب های اضافه شده به مواد با قابلیت انفجاری بالا را گزارش داده است[۲]. شناسایی بوی داروهای قاچاق (ممنوعه) بوسیله این حد واسط نیز گزارش گردیده است[۳]. در SPME ، نمونه‌گیری، استخراج و تغلیظ اولیه در یک مرحله سریع با هم انجام می‌شوند و این ابزار هنگامی‌که با حساسیت بالای دستگاه های IMS  ترکیب می‌شود، یک روش تجزیه ای مکمل را برای شناسایی توسط سگها ارائه خواهد نمود. در تحقیق حاضر، با توجه به مباحث تشریح شده قبلی [۲] ما استفاده از IMS متصل شده به SPME، برای استخراج و شناسایی ترکیبات بودار پودرهای بدون دود، که بعنوان مواد منفجره با قابلیت انفجاری اندک بشمار می‌آیند و در ابزارهای انفجاری دست ساز بکار گرفته می‌شوند، را گزارش می‌کنیم. به طور سنتی، از سگها برای شناسایی بیولوژیکی داروها و مواد منجره قاچاق استفاده می‌شود. ترکیباتی که سگها وجود آنها را خبر می‌دهند به عنوان مواد شیمیایی بودار یا اثراتی از ترکیبات مد نظر گزارش می‌شوند[۴,۵]. با این وجود، بررسی بر روی سگها نشان داده است که آنها به بعضی از مولکولهای فرار شناسایی شده به وسیله تکنیکهای دستگاهی نصب شده در فضای فوقانی، برای کنترل ترکیبات هدف، بی‌توجه می‌باشند[۶]. تحقیق ما شناساییIMS  بعضی از این ترکیبات، استخراج شده از فضای فوقانی پودرهای بدون دود مختلف، را برای اولین بار گزارش می‌کند. جرم مورد انتظار از ترکیبات استخراج شده و حدود شناسایی روش نیز گزارش گردیده است.

شناسایی نیتروگلیسرین به وسیله همین ماده تأییدی بر حضور مواد منفجره محسوب نمی‌شود زیرا این ماده در سایر انواع کاربردها نظیر استفاده بعنوان رگ گشا در درمان قلب نیز بکار برده می‌شود [۱۹]. چنانچه افزودنیها به آسانی یونهای پایدار درIMS  تشکیل دهند، نمی‌توانند همراه با نیتروگلیسرین بکار برده شوند تا مقدار بیشتری را برای شناسایی پودرهای بدون دود فراهم نمایند. با این وجود، این ترکیبات همیشه در عصاره پودرهای بدون دود یا به وسیله رشته ای کردن ذرات شناسایی می‌شوند. این مقاله در ابتدا، استخراج این افزودنیها از فضای فوقانی پودرهای تجاری و شناسایی آنها با استفاده ازIMS  را گزارش می‌کند. فشار بخار بالاتر افزودنیها  نسبت به مواد منفجره یا خرج، آنها را نماینده  مواد شیمیایی فرار برای پودرهای بدون دود می‌سازد و شناسایی آنها می‌تواند نشان دهنده حضور این پودر ها یا وجود ابزاری شامل این پودرها باشد.

شناسایی بوی پودرهای بدون دود اسپکترو متر تحرک یونی

۲- بخش تجربی

۱-۲٫ مواد شیمیایی

استاندارهای سه افزودنی بررسی شده،DPA، اتیل سنترالیت و ۲-۴-DNT   از شرکت شیمیایی آلدریچ ( میل واوکی، WI) به دست آمده اند. ۲- اتیل – ۱- هگزانول از شرکت مواد آلی آکروس (موریس پلانیز، NJ) تهیه شد. برای نشان دادن انواع پودرهای موجود در بازار، پنج نوع پودر مختلف به صورت تصادفی، انتخاب گردید. این پنج پودر یعنی آلیانت یونیکیو (Alliant Unique)، آلیانت رد دات (Alliant Red dot)، هادگدون (Hodgdon) H 322، هادگدونBL C2-2  و      IMR 4198  از یک تهیه کننده  تجاری خریداری گردید.

۲-۲٫ تجهیزات

یک اسپکترومتر تحرک یونی با  Itemiser2و مسیر یونی الکتریکی عمومی(ویلمینگن ،MA) و یک اسپکترومتر تحرک یونی B400 با پویش شناسایی اسمیتس (میسی‌سیاوگا، ON، کانادا) برای شناسایی ترکیبات مورد نظر بکار برده شد. پایانه جلویی GE itemiser2  به یک حد واسط SPEM  طراحی شده در گروه تحقیقاتی ما ( در حال ثبت) و قبلاً توصیف شده متصل شد[۲]. پارامترهای عمل کننده دستگاه تجاری و حد واسط در جدول ۲ به صورت مفصل آمده‌اند. کروماتوگراف گازیCP 3800  واریان (پالو آلتو، CA) جفت شده به یک اسپکترومتر جرمی‌با تله یونی Saturn 2000 برای تعیین  ترکیبات موجود در فضای فوقانی پودرهای بی‌دود مورد استفاده قرار گرفت. یک ابزار پخش کننده با تکنولوژیهای میکروفاب (microdrop) (پلانو،TX ) و دارای کنترل کننده JetDrive^TM III به عنوان سیستم چاپ ریز قطره ای برای اندازه گیریLOD  های دستگاه‌های IMS و برای ایجاد منحنی های پاسخ دستگاهی بکار برده شد.

۳-۲٫ تعیین اجزای فضای فوقانی

 استخراج میکرویی فاز جامد – کروماتوگرافی گازی – اسپکترومتری جرمی‌ (SPME- GC – MC) برای تعین ترکیبات موجود در فضای فوقانی جهت هر یک از نمونه پودرهای بدون دود مورد استفاده قرار گرفت. نمونه پودرهای بدون دود که mg100 وزن دارد، در ظرف شیشه ای mL50 ساخت شرکت ‌فیشرساینتفیک (Pittsburgh, PA) قرار داده شد. ظرفها سپس مسدود شده و برای رسیدن به تعادل بی‌حرکت گذاشته شدند. اجزای فضای فوقانی استخراج شده و بر روی یک فیبر پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (PDMS) m100 خریداری شده از شرکت ساپلکو(Bellefonte, PA) پیش تغلیظ گردیدند. نگهدارنده‌های قابل حمل SPME که در این تحقیق بکار رفته از فیلد فارنسیکس (Field Forensics) (St, Petersburg, FL) خریداری گردید.

۴-۲٫ مطالعات SPME-IMS

محلولهای استاندارد که محتوی ppm50 ، از ترکیبات هدف DPA ، اتیل سنترالیت، ۲و۴- DNT و ۲- اتیل هگزانول می‌باشند برروی کاغذ صافی ریخته می‌شوند و پیکهای IMS مشاهده شده به شیوه شناسایی معینی(مثبت یا منفی) تأیید می‌شوند. محلولهای استاندارد در دو دستگاه IMS مختلف آنالیز شده و مقادیر تحرک پیکها با مقادیر قبلاً گزارش شده مقایسه می‌گردند]۱۵[. پلاسما گرامهای حاصله برای ترکیبات در شکل ۱ نشان داده شده‌اند. مقادیر تحرک برروی  دستگاه B400 اسمیتس محاسبه شده و با شیوه شناسایی در جدول ۲ نشان داده شده اند. به محض اینکه محل پیکها بوسیله محلول های استاندارد و استخراج SPME استانداردها تعیین شد، استخراج مقادیر مشخصی از نمونه پودرهای بدون دود، به گونه ای مشابه با مطالعات GC توصیف شده در بالا انجام می‌شود. فیبر PDMS SPME  که محتوی آنالیتهای استخراج شده می‌باشند جهت آنالیز وارد حد واسط IMS   می‌شود. پارامترهای  عمل کننده SPME-IMS در جدول ۳ فهرست  شده اند.  محنی های پاسخ برای هر یک از پودرهای بدون دود بوسیله رسم سیگنال آنالیت در برابر جرم استخراج شده ایجاد می‌شوند.

۵-۲٫ جرم استخراج شده بوسیله الیاف

مجموعه ای از محلولهای استاندارد هر یک از اجزای فضای فوقانی در استونیتریل تهیه می‌شوند و این محلولها با استفاده از نسبت ۲۰:۱ در تزریق کننده، به داخل GC –MS تزریق می‌شوند. برنامه دمایی GC-MS استفاده شده برای استانداردهای مایع با نوع استفاده شده برای آنالیز SPME مشابه است. از ۲و۴و۶- TNT(2و۴و۶- تری‌نیترو‌تولوئن) به عنوان یک استاندارد داخلی برای تمام آنالیزهای نمونه مایع استفاده می‌شود. نمودارهای کالیبراسیون بوسیله رسم جرم تزریق شده در برابر مساحت پیک برای هریک از آنالیتهای تحت بررسی ایجاد می‌شوند. معادله خط راست حاصل از این نمودار برای رسم مجدد نمودارهای SPME-GC-MS حاصل از پودرهای مختلف بکار برده  می‌شود. شدت سیگنال برای هر یک از زمانهای استخراج در معادله برای محاسبه جرم استخراج شده بکار برده می‌شوند. سپس این نمودارها به صورت زمان استخراج در برابر جرم استخراج شده رسم مجدد می‌شوند.

شناسایی بوی پودرهای بدون دود اسپکترو متر تحرک یونی

۳- نتایج و بحث

نتایج بدست آمده از آنالیزهای SPEM-GC-MS برای تشخیص ترکیبات فرار مختلف استخراج شده به وسیله الیاف از پودرهای بکار رفته در این تحقیق، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اغلب ترکیبات یافت شده در فضای فوقانی، افزودنیهای پودرهای بدون دود هستند که بین تولیدکنندگان تغییر می‌کند . ترکیبات مورد نظر یافت شده در نمونه پودرهای  بدون دود مختلف در جدول ۴ فهرست شده اند. این نکته معلوم شده که دی‌فنیل‌آمین عمومی‌ترین ماده شیمیایی بودار فرار در تمام پودرهای آزمایش شده می‌باشد. مشتقات نیتراته دی‌فنیل‌آمین نظیر دی‌نیترو‌فنیل‌ آمین نیز در فضای فوقانی بعضی پودرها یافت می‌شوند. این مشتقات بعنوان  فرآورده های تجزیه دی‌فنیل‌آمینو ۲-۴ –DNT گزارش شده اند و بنابراین در این تحقیق مورد توجه قرار نگرفته اند]۲۴[. این نکته  گزارش شده که مقادیر آنها با شرایط ذخیره سازی و عمر پودرها تغییر می‌کند]۲۴و۲۵[. هیچ فرآورده تجزیه مهمی‌از اتیل سنترالیت در مراجع گزارش نشده است. ۲و۴- دی‌‌نیتروتولوئن در فضای فوقانی پودرهای تک‌پایه آزماش شده  (IMR 4198 وهادگدون ۳۲۲) به مقادیر زیاد یافت می‌شود. اتیل سنترالیت در پودر رد دات  وجود دارد. ۲– اتیل ۱- هگزانول، که یک افزودنی عمومی‌در مواد منفجره دارای پیوند پلاستیکی می‌باشد، در پودر دو پایه هادگدون(۲)-BL C وجود دارد. دو پودر آلیانت استفاده شده در این تحقیق، رد دات و یونیکیو، ترکیباتی نظیر تولوئن و گوآنیدین به مقادیر زیاد در  فضای فوقانی دارند این ترکیبات در چندین  کاربرد دیگر نیز استفاده می‌شوند و بنابراین در این تحقیق مورد تأکید قرار نمی‌گیرند]۲۶و۲۷[ .۲- اتیل هگزانول نیز در چندین کاربرد صنعتی بکار برده می‌شود امام در این تحقیق مهم در نظر گرفته می‌شود زیرا مطالعات قبلی گزارش  داده اند که این ماده شیمیایی بودار فعال برای شناسایی توسط سگها می‌باشد]۴[.

شناسایی بوی پودرهای بدون دود اسپکترو متر تحرک یونی

۴- خلاصه و ملاحظات

خصوصیات شیمیایی ترکیبات بودار نمونه‌گیری شده از مواد قاچاق بوسیله آشکار سازهای ذرات ناچیز، محدوه ترکیبات شناسایی شده بوسیله این دستگاه ها را گسترش می‌دهد و تعداد پارامترهایی را که می‌توانند برای شناسایی حضور مواد منفجره استفاده شوند، افزایش می‌دهند. در این تحقیق، مانشان داده ایم که پودرهای بدون دود می‌توانند از طریق مواد شیمیایی بودار خود با استفاده از یک IMS شناسایی شوند. ما همچنین نشان داده ایم که حدود شناسایی دستگاه های IMS تجاری برای این مواد شیمایی بودار خیلی کم است و در فضای فوقانی پودرها جرم کافی برای استخراج بوسیله یک فیبر SPEM وجود دارد. در این تحقیق از مقادیر کمی‌(mg100) پودر بدون دود برای استخراج فضای فوقانی استفاده می‌شود اما اغلب IED ها محتوی مقادیر بیشتری از پودرهای بدون دود می‌باشند و بنابراین جرم مواد شیمیایی بودار موجود برای استخراج شناسایی بالاتر خواهد بود. یک ماده ناشناخته یا یک ماده منفجره مخفی احتمالاً بوسیله شناسایی دی‌فنیل‌آمین یا اتیل سنترالیت به شیوه مثبت و ۲و۴- DNT به شیوه منفی تشخیص داده می‌شود. دستگاه استفاده شده در این تحقیق، با توانایی شناسایی فقط یک شیوه در یک زمان، محدودیت دارد اما دستگاه های شناسایی دو شیوه ای در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس هستند و اطلاعات بیشتری را ارائه خواهند داد.

شناسایی دی‌فنیل‌آمین، بوسیله خودش، حضور مواد انفجاری پایین را به علت کاربرد گسترده آن تأیید نمی‌کند]۳۰[. حضور اتیل سنترالیت همراه  با دی‌فنیل‌آمین به تشخیص پودرهای بدون دود، اهمیت بیشتری می‌دهد. در حال حاضر، در آزمایشگاه ما، مطالعات بیشتری برای اصلاح بازده فاز استخراج انجام می‌شود. این امر، استخراج تمام چهار ترکیب بودار را از مقادیر جزیی موجود در فضای فوقانی به طور همزمان اصلاح می‌کند و بنابراین، حساسیت را افزایش می‌دهد. از میان چهار ترکیب بودار مهم در این تحقیق معلوم شده که ۲- اتیل  هگزانول و ۲-۴- DNT مواد شیمیایی بودار فعال برای سگها می‌باشند. در حالیکه دی‌فنیل‌آمین و اتیل سنترالیت برای سگها جالب توجه نیستند. بنابراین، نتایج ارائه شده در این مقاله، شناسایی این بوها توسط سگها  را با شناسایی بوسیله تکنیکهای دستگاهی تکمیل     می‌کند. تکنیک  SPEM-I MS می‌تواند بصورت بالقوه وضع نمونه پودرهای بدون دود پیش از انفجار را تغییر دهد و سایر ابزارهای دارای انفجار پایین را شناسایی می‌کند. در حال حاضر، تعداد زیادی دستگاه IMS وجود دارد که برای تشخیص مقادیر ناچیز مواد قاچاق بکار برده می‌شوند و با استفاده از تکنیک  SPEM-I MS، تعدادی از نشانه های مواد شیمیایی فرار می‌توانند در طرح شناسایی وارد شوند تا شناسایی مواد منفجره و ابزارهای محتوی مواد منفجره را اصلاح نمایند.