Automatisé, haute résolution mobile Système de collecte pour l'analyse d'azote isotopique du NO x

L’objectif global de cette méthode est de capturer quantitativement les oxydes d’azote gazeux en solution afin de mesurer la composition isotopique de l’azote de ce gaz important pour l’environnement. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans les domaines de la chimie atmosphérique et de la chimie environnementale, car les oxydes d’azote, appelés NOx, contribuent à la formation de smog et aux dépôts acides dans l’environnement. Les isotopes des NOx nous permettent de suivre les sources et l’impact des NOx dans l’environnement.

L’avantage de notre technique est qu’elle peut capturer efficacement les NOx dans diverses conditions. Par rapport aux techniques utilisées précédemment, notre méthode a été validée de manière approfondie en laboratoire et sur le terrain pour sa capacité à capturer quantitativement les NOx pour l’analyse isotopique. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle pour comprendre ce nouveau système.

Son déploiement sur le terrain nécessite un ensemble compact alimenté par batterie pour permettre la portabilité dans une variété d’applications sur le terrain. Tout d’abord, préparez des solutions d’échantillonnage en utilisant une solution mère molaire de permanganate de potassium et 10 molaires d’hydroxyde de sodium. Ensuite, diluez chaque solution avec de l’eau ultra-pure au bon volume.

Prélever 25 millilitres de l’une des solutions en tant qu’ébauche de laboratoire et la transférer dans une bouteille en verre ambré de 60 millilitres. Noter de quel flacon de solution provient le blanc de laboratoire. Ensuite, changez tous les filtres du système de collecte des NOx avant l’échantillonnage pour vous assurer qu’ils fonctionnent le plus efficacement possible.

Mettre en place le laboratoire stationnaire composé du système de collecte des NOx et d’un analyseur de concentration de NOx par chimiluminescence. Créez une entrée dans le système avec un tube en PTFE qui, à une extrémité, pointe dans la direction de l’air à collecter et à l’autre extrémité, est fixé à un raccord en T pour connecter l’entrée à la fois à l’analyseur de NOx et au système de collecte automatisé. Allumez le système de manière à ce que l’air bouillonne à travers la solution et que des bulles soient visibles.

Une fois que l’échantillonnage a été effectué et que l’échantillon a terminé de recueillir les NOx, prélever la solution dans une bouteille en verre ambré de 60 millilitres et retirer manuellement la bouteille du système. Nettoyez automatiquement la bouteille de lavage du verre à l’aide d’une pompe à seringue. Prenez des blancs de terrain lors de la collecte pour chaque flacon de solution utilisé en envoyant 25 millilitres de solution dans le système sans allumer la pompe à vide pour recueillir l’air.

Récupérez la solution immédiatement après son injection dans le système. Versez la solution d’un échantillon dans un bécher d’échantillon et une solution vierge dans un bécher vierge. En agitant vigoureusement, introduisez lentement cinq millilitres de peroxyde d’hydrogène au-dessus du bécher d’échantillon afin que la pointe ne touche pas le bécher, le bâtonnet ou la solution.

Ajoutez la deuxième aliquote de cinq millilitres sur le côté du bécher en veillant à ce que toute la solution de l’échantillon soit réduite. Versez tout le contenu de chaque bécher, à la fois le liquide et le précipité brun dans des tubes à centrifuger de 50 millilitres qui ont été étiquetés selon l’échantillon ou le numéro ou la lettre vierge. Ensuite, centrifugez chaque lot d’échantillons à 3 220 fois G pendant 15 minutes.

Après la centrifugation, versez chaque surnageant dans une bouteille en plastique ambrée et jetez correctement le tube de centrifugation. Trempez l’extrémité de la seringue utilisée pour l’injection dans un bécher d’eau ultra-pure et séchez-la. Rincez tout le volume de la seringue avec de l’eau ultra-pure d’un deuxième bécher et jetez l’eau comme déchet.

Ensuite, remplissez la seringue avec une petite quantité d’échantillon pour pré-rincer la seringue. Après avoir jeté l’échantillon, remplissez à nouveau la seringue avec l’échantillon. Et frappez-le doucement pour éliminer toutes les bulles d’air afin qu’un volume précis soit mesuré.

En fonction de la concentration déterminée pour chaque échantillon, injecter le volume approprié dans un flacon bouché pré-préparé contenant des bactéries. Après avoir stocké les flacons pendant la nuit dans un endroit chaud, injectez 0,1 à 0,2 millilitre d’hydroxyde de sodium 10 molaires dans chaque échantillon pour lyser les bactéries. Une comparaison directe des concentrations médianes de NOx de l’analyseur de NOx et des concentrations calculées à partir des mesures de la solution et du débit indique que les concentrations de la solution correspondent bien aux concentrations de NOx NC2.

En fait, l’examen des percentiles de la distribution des données de concentration de NOx d’une minute montre que les concentrations de NOx basées sur la solution se situent à l’intérieur de la distribution pour chaque intervalle de collecte. La concentration de NOx des échantillons prélevés en milieu urbain à proximité des routes et sur les routes s’étend sur trois ordres de grandeur. Et les rapports isotopiques vont de moins un à moins 13 par mil.

Cela montre que la gamme des rapports isotopiques dans l’environnement est beaucoup plus grande que l’incertitude de la méthode qui n’est que de 1,5 par mil. La comparaison de deux systèmes de collecte déployés en même temps montre une excellente concordance pour les données isotopiques quantifiées comme l’écart absolu entre les deux points de données pour chaque période de collecte. Dans les zones urbaines, la collecte des NOx peut être effectuée en moins d’une heure, et les échantillons peuvent être réduits en cinq minutes environ par échantillon.

Cette méthode unique facilite la caractérisation de la composition isotopique des efflorescences de NOx dans une variété d’environnements de terrain, avec une résolution temporelle relativement élevée. Nous avons recueilli des panaches d’émissions de véhicules routiers et comparé leur composition isotopique avec d’autres sources importantes de NOx. En fin de compte, le but de cette méthode est de collecter avec précision les NOx sur le terrain et d’utiliser les isotopes des NOx pour suivre leur influence sur la chimie atmosphérique et les dépôts acides.