Analytical Science and Technology (분석과학)

The Korean Society of Analytical Sciences (한국분석과학회)
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A comparative analysis of volatile organic compound levels in field samples between different gas chromatographic approaches

분석기법의 차이에 따른 현장시료의 VOC 분석결과 비교연구: 분석오차의 발생 양상과 원인

  • Ahn, Ji-Won (Department of Environment and Energy, Sejong University) ;
  • Pandey, Sudhir Kumar (Department of Environment and Energy, Sejong University) ;
  • Kim, Ki-Hyun (Department of Environment and Energy, Sejong University)
  • 안지원 (세종대학교 환경에너지융합학과) ;
  • 수딜 팬디 (세종대학교 환경에너지융합학과) ;
  • 김기현 (세종대학교 환경에너지융합학과)
  • Received : 2010.06.14
  • Accepted : 2010.10.08
  • Published : 2010.10.25
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Abstract

In this study, a number of volatile organic compounds (VOCs) including benzene, toluene, p-xylene, styrene, and methyl ethyl ketone were analyzed from samples collected in ambient air and under the field conditions. These samples were analyzed independently by two different set-ups for VOC analyses, i.e., between [1] gas chromatography/flame ionization detector with tube sampling - (F-T system) and [2] gas chromatography/mass spectrometer with bag sampling (M-B system). The analytical results derived by both systems showed fairly similar patterns in relative sense but with moderately large differences in absolute sense. The results of M-B system were high relative to F-T system with the F-T/M-B ratio below 1. If the relative biases of the two measurement techniques are derived in terms of percent difference (PD) in concentration values, the results were generally above 35% on average. A student t-test was applied to investigate the statistical significance of those differences between the systems. The results of both analytical systems were different at 95% confidence level for toluene, p-xylene, styrene, and methyl ethyl ketone (P < 0.043). However, F-T and M-B systems showed strong correlations for toluene and p-xylene. The observed bias is explained in large part by such factors as the differences in standard phases used for each system and the chemical loss inside the bag sampler.

본 연구에서는 대기환경시료 및 현장조건에서 채취한 현장시료들 중, 악취성분 및 주요 VOC 성분들 중에서 여러 유형의 관리대상으로 지정 중인 benzene, toluene, p-xylene, styrene, methyl ethyl ketone의 농도분석 방식들을 비교하였다. 이때, GC/FID와 튜브를 연계한 F-T 분석방식과 GC/MS와 백(bag)을 연계한 M-B방식으로 같은 시료를 각각 분석하고 이들 결과 값을 비교하였다. 상관분석결과, toluene과 pxylene에서 F-T와 M-B방법간의 결과에서 큰 상관성을 보이는 것으로 나타났다(P < 1.4E-08). 양 기기간의 오차를 percent difference (PD)와 같이 산술적으로 구하여 평가한 결과, benzene과 toluene의 농도는 상대적으로 비슷한 경향을 보였다. 그러나 분석대상 성분들 간에 양 방식의 차이는 평균적으로 35%가 넘으면서 F-T와 M-B간의 오차가 일정 수준이상으로 존재하였다. 그리고 F-T/M-B ratio가 대부분 1 이하로 나타나면서, M-B의 결과 값이 F-T에 비해 상대적으로 크게 나타나는 경향을 보였다. 양 분석기기로부터 산출한 결과 값을 통계적으로 판단하기 위해, t-test를 실시하였다. 그 결과, 95% 신뢰수준에서 toluene, pxylene, styrene, methyl ethyl ketone 성분에서는 두 시스템간의 결과 값에 차이가 유의한 것으로 나타났다(P < 0.043). 그러나 전반적으로 양 분석기법의 차이에 따른 오차는 상당 부분 선택한 표준시료의 성상 및 백내부의 시료손실 등과 같은 요인에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

Keywords

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