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The metabolism of moulds results in the formation of various microbial volatile organic compounds (MVOCs). These substances can be used as an indicator for the presence of moulds in the indoor environment. Three different mould strains were cultivated on culture media and IMS spectra of gaseous mould metabolites were recorded using a portable mini system with a tritium source and a 5 cm drift cell. The headspace spectra are characteristic for mould species and their age. Typical gaseous components of the metabolites were identified and compared with results obtained from gas chromatography using a mass spectrometer detector. It was observed that the MVOCs formation depends on mould species and their growing stage with a maximum of MVOCs emission occurring during the first 10 days. These preliminary results show that IMS can be applied to detect MVOCs in indoor environment and indicate hidden mould growth.
During their growth on wood many fungi produce characteristic volatile organic compounds as secondary metabolites. These microbial volatile organic compounds (MVOCs) can be used as indicators of fungal growth even when such growth is concealed. In order to investigate the formation of these volatile metabolites on building materials, specimens of pine sapwood on agar media colonized by the dry-rot fungus Serpula lacrymans and a mixture of six moulds were examined. MVOCs from this fungal growth were studied over a period of up to half a year by ion mobility spectrometry (IMS) headspace analysis using a sensitive, portable IMS mini-device. The IMS headspace spectra from the growing fungal specimens obtained during this time span are differed from non-incubated wood specimens and indicate the presence of a mixture of MVOCs. The composition and amount of volatile metabolites of the fungi changed during cultivation. This was confirmed by a principal component analysis (PCA). Identification of different MVOCs in the headspace according to drift time and the mobility of ionized gaseous species in reference to GC-MS investigations were proposed. It was concluded that IMS can be used as a rapid and sensitive on-site method to indicate actively growing fungi concealed within wood.
IMS trägt zur Luftfrachtsicherheit bei Luftsicherheitsgesetze verpflichten Luftsicherheitsbehörden, Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften umfassende Sicherheitsmaßnahmen auf den Flughäfen zu ergreifen, um Gefahren z. B. durch potenziell gefährliche Frachtgüter zu erkennen. Von der Europäische Zivilluftfahrt-Konferenz (ECAC) zertifizierte IMS-Geräte werden vor Ort an den Kontrollpunkten orthogonal zur Radiologie eingesetzt, um chemische Informationen von verdächtiger Fracht über Gefahrstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen vor dem Verladen zu erhalten.
Vor der Detektion von Sprengstoffen beginnt die Untersuchung eines verdächtigen Objekts mit der Probenahme mittels Wischprobensammlern. Eine Luftsicherheitskontrollkraft wischt dabei Oberflächen des Objekts mit einem Probensammler ab, um Partikel von Gefahrstoffen zu sammeln. Der beladene Probensammler wird anschließend in einen Probeneinlass eingeführt. Nach thermischer Desorption der gesammelten Stoffe erhält der Bediener (z. B. Luftsicherheitskontrollkraft) ein boolesches Ergebnis - "Alarm" oder "Kein Alarm".
Verfahren und Ergebnisse
In dieser Studie wurden drei Verfahren mit vier ECAC-zertifizierten ETD-Geräten zur Identifizierung und Beurteilung der Probenahme (PN) entwickelt:
I) direkte PN durch lösemittelbasierten Auftrag einer bekannten Sprengstoffmenge auf einem Probensammler,
II) Auftrag einer bekannten Menge eines gelösten Sprengstoffs auf einem 10 cm × 10 cm Substrat (Aluminium, Papier, Eisen und Polyvinylchlorid) und manuelle PN nach Lösemittelverdampfung,
III) lösemittelbasierter Sprengstoffauftrag auf eine PTFE- oder PTFE-beschichtete Glasfaseroberfläche, nach Lösemittelverdunstung trockene Übertragung auf das zu beprobende Substrat zur PN.
Der Zusammenhang zwischen vorgelegter Sprengstoffmenge und der Detektionswahrscheinlichkeit (POD) erfolgt durch Anwendung des binären Regressionsverfahrens mit einer Logit-Funktion:
POD=1/(1+exp(-A(m-B)) )·100%
Dabei entspricht m der vorgelegten Sprengstoffmasse bis 1000 ng, Parameter A / ng-1 der logistischen Wachstumsrate der Kurve und Parameter B / ng dem m-Wert des Mittelpunktes des Sigmoids. Die Bestimmung der Parameter wurde nach der Methode der kleinsten Quadrate berechnet.
Das entwickelte Messunsicherheitsmodell kombiniert quantitative Ergebnisse aus Stammlösung und deren Verdünnungen sowie Stoffauftrag und qualitative Ergebnisse nach Anzeige "Alarm" oder "Kein Alarm". Dieses Auswerteverfahren wurde auf die Probenahme angewandt. Identifizierte Unsicherheitsursachen sind die Durchführung der Wischprobenahme, Staub, Lösemitteleffekte und die Unsicherheit bei der Herstellung von Testlösungen.
This article describes the application of the ion mobility spectrometry (IMS) as a technical link in the screening within the airfreight transport chain. Air freight is of very important also for German foreign trade. Every year around 4.3 Mt of freight are loaded at German airports and transported by air planes. The average value of a transported metric ton freight was approximately 81,000 € in 2015. Nearly 50 percent of the total air freight is transported in passenger planes as belly freight. Measures are necessary to detect illegal, dangerous items such as weapons, ammunition or improvised explosive devices (IED) to protect against attacks on air traffic security. The aim is to increase security in air traffic and at the same time contemporary increasing or at least unchanged efficiency in the airfreight transport chain.
IMS is a suitable instrumental technology for the trace detection of explosives (ETD) and their precursors orthogonal to radiological x-ray measurements on suspicious freight within 30 seconds and per EU regulation 2015/1998, section 6.2. The ECAC* certified ETD system QS-B220 was used. The IMS performance is demonstrated on three target compounds, TNT, RDX and PETN. The results’ evaluation of this semi-quantitative screening is carried out by using statistical methods for reliability assessment, such as probability of detection (POD) and receiver operating characteristic (ROC). Their detection limits with a POD = 0.90 are determined after swab sampling on various surfaces. These screening results provide an objective decision-making aid to responsible control personnel in addition to x-ray measurements, whether there are or are no dangerous substances or objects in the cargo.
*) ECAC = European Civil Aviation Conference