Browsing by Subject "VOC"

Interest towards indoor air quality has increased for several decades from human health perspective. In order to evaluate the quality of indoor air in terms of volatile organic compound (VOC) levels, robust analytical procedures and techniques must be used for indoor air VOC measurements. Since indoor building materials are the greatest source of indoor VOC emissions, same kind of procedures must be used for analysis of emission rates from building materials and their surfaces. Theory part of this thesis reviews background of VOCs and human health, legislation and guideline values, common building materials with emissions and used sampling techniques/approaches for indoor air sampling and surface material emission rate sampling & analysis. Discussed sampling techniques include, for example, material emission test chambers, field and laboratory test emission cells, solid phase microextraction (SPME) fibre applications and Radiello passive samplers. Also new innovative approaches are discussed. Used common analysis instruments are Gas Chromatography (GC) with Mass Spectrometer (MS) or Flame Ionization Detector (FID) for VOCs and High-Performance Liquid Chromatography-Ultraviolet/Visible light detector (HPLC-UV/VIS) for carbonyl VOCs (e.g. formaldehyde) after suitable derivatization. Analytical procedures remain highly ISO 16000 standard series orientated even in recent studies. In addition, potential usage of new modern miniaturized sample collection devices SPME Arrow and In-tube extraction (ITEX) used in experimental part of this thesis are discussed as an addition to indoor air and VOC emission studies. The aim of the experimental part of this thesis was to develop calibrations for selected organic nitrogen compounds with SPME Arrow and ITEX sampling techniques and test the calibration with indoor and outdoor samples. A calibration was successfully carried out with SPME Arrow (MCM-41 sorbent), ITEX (MCM-TP sorbent) and ITEX (Polyacrylonitrile (PAN) 10 % sorbent) with permeation system combined with GC-MS for the following selected organic nitrogen compounds: triethylamine, pyridine, isobutyl amine, allylamine, trimethylamine, ethylenediamine, dipropyl amine, hexylamine, 1,3-diaminopropane, 1-methyl-imidazole, N, N-dimethylformamide, 1,2-diaminocyclohexane, 1-nitropropane and formamide. The overall quality of the calibration curves was evaluated, and the calibrations were compared in terms of linear range, relative standard deviation (RSD) % for accepted calibration levels and obtained Limits of Detection (LOD) values. Also, ways to improve the calibrations were discussed. The calibration curves were tested with real indoor and outdoor samples and quantitative, as well as semi-quantitative, results were obtained.

Haihtuvia yhdisteitä, mukaan lukien haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, tuottavat sekä ihmiset että mikrobit osana niiden normaalia aineenvaihduntaa. Ihmiskehossa joko normaalisti tai esimerkiksi bakteeri-infektion johdosta syntyneet haihtuvat yhdisteet pystyvät kulkeutumaan veren mukana läpi ihmiskehon, ja päätyä esimerkiksi verestä keuhkorakkuloiden kautta uloshengitettävään ilmaan tai munuaisten kautta virtsaan, jolloin niiden läsnäolo on mahdollista havaita näistä näytematriiseista. Myös bakteerit voivat päätyä esimerkiksi verenkiertoon tai virtsateihin, jolloin niiden muodostamia haihtuvia yhdisteitä voidaan mahdollisesti havaita näistä näytematriiseista ja yhdisteitä voitaisiin käyttää indikaattorina esimerkiksi tietyn taudinaiheuttajan läsnäolosta. Tämän tutkielman kirjallisuusosuudessa tutustutaan mikrobiperäisten haihtuvien yhdisteiden potentiaaliin ja haasteisiin diagnostiikassa. Bakteerien tuottamia yhdisteitä voidaan tutkia erilaisilla in vitro-malleilla, jolla tarkoitetaan bakteerien kasvattamista ihmiskehon ulkopuolella esimerkiksi kasvatusliuoksessa tai kliinisissä matriiseissa. Tämän avulla bakteerien tuottamia yhdisteitä voidaan tutkia ilman mahdollisia ihmiskehon aikaansaamia isäntävasteita bakteereille ja näin tutkia tietyn taudinaiheuttajan eli patogeenin tuottamia merkkiaineyhdisteitä. Toinen lähestymistapa on tutkia esimerkiksi tiettyä sairautta potevan ihmisen uloshengitysilmaa ja pyrkiä erottamaan tiettyä sairautta potevat terveistä henkilöistä. Kirjallisuusosassa käydään läpi haihtuvien yhdisteiden analytiikassa käytettyjä analyysimenetelmiä sekä niiden etuja ja rajoituksia verrattuna kaasukromatografia-massaspektrometriaan (GC-MS). Tässä tutkielmassa käydään myös läpi suun patogeenisten bakteerien, tarkemmin sanottuna hampaiden kiinnityskudoksia tuhoavaan parodontiittiin liitettyjen bakteerien roolia taudinaiheuttajina, bakteerien tuottamia haihtuvia yhdisteitä sekä yhdisteiden mahdollista biologista alkuperää. Suun patogeeniset bakteerit ja parodontiitti voivat aiheuttaa myös lukuisia muita sairauksia, joten suun patogeenien tunnistaminen on yksi haihtuvien yhdisteiden analytiikan potentiaalinen sovellutusalue. Sen lisäksi, että näillä haihtuvilla yhdisteillä on potentiaali diagnostiikassa olla tiettyä patogeenia indikoivia merkkiaineyhdisteitä, ne ovat myös osallisena parodontiitin syntymisessä sekä etenemisessä. Tutkielman kokeellisessa osassa identifioitiin suun patogeenisten anaerobisten bakteerien tuottamia haihtuvia yhdisteitä in vitro käyttämällä kiinteäfaasimikrouutto-kaasukromatografi-massaspektrometriä (SPME-GC-MS). Mittauksia varten rakennettiin näytteenottosysteemi, jonka avulla yhdistettiin bakteeriviljely, SPME-näytteenotto sekä yhdisteiden reaaliaikainen analyysi protonisiirtoreaktio-massaspektrometrillä (PTR-MS). Työn tarkoituksena oli tutkia, millaisia haihtuvia yhdisteitä suun bakteerit tuottavat ja tuottavatko bakteerit sellaisia yhdisteitä, joita voidaan mahdollisesti käyttää kyseisiä bakteereja indikoivina merkkiaineyhdisteinä tulevaisuudessa. Tutkimuksessa identifioitiin kahden patogeenin, jotka olivat Porphyromonas gingivalis ja Prevotella nigrescens, tuottamat haihtuvat yhdisteet ja molemmille bakteereille löydettiin kaksi potentiaalista merkkiaineyhdistettä, joiden avulla bakteerit voidaan erottaa toisistaan sekä mahdollisesti muista suun patogeeneista. P.gingivalis tuotti kaksi spesifistä esteriä, isoamyyli asetaattia ja isoamyyli propionaattia, ja P.nigrescens 3-(metyylitioli)propionaalia sekä 2-metyylibutaanihappoa. Tutkimuksen perusteella ei voida kuitenkaan tehdä laajoja johtopäätöksiä, koska kyseisissä analyysi- ja bakteeriviljelyolosuhteissa on analysoitu vain kahden patogeenisen bakteerin tuottamat yhdisteet, sillä kahden muun tutkimukseen valitun bakteerin viljely ei onnistunut.