Automatizado, de alta resolución Sistema de Recolección móvil para el análisis isotópico de nitrógeno NO _x

El objetivo general de este método es capturar cuantitativamente óxidos de nitrógeno gaseosos en solución para medir la composición isotópica de nitrógeno de este gas de importancia ambiental. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en los campos de la química atmosférica y la química ambiental, ya que los óxidos de nitrógeno llamados NOx contribuyen a la formación de smog y la deposición de ácidos en el medio ambiente. Los isótopos de NOx nos permiten rastrear potencialmente las fuentes y el impacto de NOx en el medio ambiente.

La ventaja de nuestra técnica es que puede capturar NOx de manera eficiente en una variedad de condiciones. En comparación con las técnicas utilizadas anteriormente, nuestro método ha sido validado exhaustivamente tanto en el laboratorio como en el campo por su capacidad para capturar NOx cuantitativamente para el análisis isotópico. La demostración visual de este método es fundamental para comprender este novedoso sistema.

Su implementación en el campo requiere un paquete compacto alimentado por batería para permitir la portabilidad en una variedad de aplicaciones de campo. En primer lugar, prepare las soluciones de muestreo utilizando una solución madre de permanganato de potasio molar e hidróxido de sodio 10 molar. A continuación, diluya cada solución con agua ultrapura hasta el volumen correcto.

Retire 25 mililitros de una de las soluciones como blanco de laboratorio y transfiérala a una botella de vidrio ámbar de 60 mililitros. Registre de qué frasco de solución provino el blanco del laboratorio. A continuación, cambie todos los filtros del sistema de recogida de NOx antes de tomar muestras para asegurarse de que funcionan de la forma más eficaz y eficiente.

Configure el laboratorio estacionario que consta del sistema de recolección de NOx y un analizador de concentración de NOx por quimioluminiscencia. Cree una entrada al sistema con tubería de PTFE que en un extremo apunte en la dirección del aire a recoger y en el otro extremo se fije a un accesorio en T para conectar la entrada tanto al analizador de NOx como al sistema de recolección automatizado. Encienda el sistema para que el aire burbujee a través de la solución y las burbujas sean visibles.

Una vez que se haya realizado el muestreo y la muestra haya terminado de recolectar NOx, recoja la solución en una botella de vidrio ámbar de 60 mililitros y retire manualmente la botella del sistema. Limpie automáticamente la botella de lavado de vidrio con una bomba de jeringa. Tome los espacios en blanco de campo durante la recolección para cada botella de solución que se utilice enviando 25 mililitros de solución a través del sistema sin encender la bomba de vacío para recolectar aire.

Recoja la solución inmediatamente después de inyectarla en el sistema. Vierta la solución de una muestra en un vaso de precipitados y una solución en blanco en un vaso de precipitados en blanco. Agitando enérgicamente, introduzca lentamente cinco mililitros de peróxido de hidrógeno por encima del vaso de precipitados de muestra para que la punta no toque el vaso de precipitados, la varilla de agitación o la solución.

Agregue la segunda alícuota de cinco mililitros alrededor del costado del vaso de precipitados, asegurándose de que se reduzca toda la solución de muestra. Vierta todo el contenido de cada vaso de precipitados, tanto el líquido como el precipitado marrón, en tubos de centrífuga de 50 mililitros que hayan sido etiquetados de acuerdo con el número o letra de la muestra o en blanco. A continuación, centrifugar cada lote de muestras a 3.220 veces G durante 15 minutos.

Después de la centrifugación, vierta cada sobrenadante en una botella de plástico ámbar y deseche adecuadamente el tubo de centrífuga. Sumerja la punta de la jeringa que se está utilizando para la inyección en un vaso de precipitados con agua ultrapura y séquela. Enjuague todo el volumen de la jeringa con agua ultrapura de un segundo vaso de precipitados y deseche el agua como residuo.

Después de esto, llene la jeringa con una pequeña cantidad de muestra para enjuagar previamente la jeringa. Después de desechar la muestra, vuelva a llenar la jeringa con la muestra. Y golpéelo suavemente para eliminar las burbujas de aire y así se mida un volumen preciso.

En función de la concentración determinada para cada muestra, inyecte el volumen adecuado en un vial con tapa preparado previamente con bacterias. Después de almacenar los viales durante la noche en un área cálida, inyecte de 0,1 a 0,2 mililitros de hidróxido de sodio 10 molar en cada muestra para lisar las bacterias. Una comparación directa de las concentraciones medias de NOx del analizador de NOx y las concentraciones calculadas a partir de las mediciones de solución y flujo indica que las concentraciones de solución concuerdan bien con las concentraciones de NOx NC2.

De hecho, el examen de los percentiles de la distribución de los datos de concentración de NOx en un minuto muestra que las concentraciones de NOx basadas en la solución están dentro de la distribución para cada intervalo de recolección. La concentración de NOx de las muestras recogidas en entornos urbanos, cercanos a las carreteras y en carreteras abarca tres órdenes de magnitud. Y las proporciones de isótopos oscilan entre menos uno y menos 13 por mil.

Esto muestra que el rango de proporciones de isótopos en el medio ambiente es mucho mayor que la incertidumbre del método, que es de solo 1,5 por mil. La comparación de dos sistemas de recolección implementados al mismo tiempo muestra una excelente concordancia para los datos isotópicos cuantificados como la desviación absoluta entre los dos puntos de datos para cada período de recolección. En las zonas urbanas, la recolección de NOx se puede realizar en menos de una hora, y las muestras se pueden reducir en unos cinco minutos por muestra.

Este método único facilita la caracterización de la composición isotópica de la floración de fuentes de NOx en una variedad de entornos de campo, con una resolución de tiempo relativamente alta. Hemos recogido penachos de emisiones de vehículos de carretera y estamos comparando su composición isotópica con otras fuentes importantes de NOx. En última instancia, el propósito de este método es recolectar con precisión NOx en el campo y usar los isótopos de NOx para rastrear su influencia en la química atmosférica y la deposición ácida.