Name: אוטומטיות, מערכת איסוף ניידת ברזולוציה גבוהה עבור ניתוח איזוטופי החנקן של NO x (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: למד שיטה אוטומטית וניידת לאיסוף NOx לאנליזה איזוטופית ברזולוציה גבוהה. השיטה מאומתת במעבדה ובשטח ומאפשרת מעקב אחר מקורות פליטות תחמוצות החנקן ותרומתן לכימיה אטמוספירית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

PKW רוצה להודות למלגת Voss Environmental Fellowship באוניברסיטת בראון על המימון והתמיכה. מחקר זה מומן על ידי פרס הקריירה של הקרן הלאומית למדע (AGS-1351932) ל-MGH. המחברים מודים לרובי הו על תמיכתה בפרויקט זה. המחברים רוצים להודות גם לרבקה ריאלס; ג'ים טאנג וקבוצת המחקר שלו במעבדה הביולוגית הימית, במיוחד אליזבת דה לה רגוארה, לגישה למנתחי LMA-3d ו-Li-COR 7000; ברברה מורין מהמחלקה לניהול סביבתי של רוד איילנד; רוי היטון ופול ת'רו ממחלקת הבריאות של רוד איילנד; אדם מקגוורן מבית הספר לרפואה וורן אלפרט; וצ'רלי ויקרס וטום קייפר על עיבוד שבבי מערכות גבייה. אנו מודים גם לצוות המערכת ולשני סוקרים אנונימיים על העריכות המצוינות ששיפרו את כתב היד.

<ol><li>Galloway, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Nitrogen+Cascade%5BTitle%5D)+AND+%22BioScience%22%5BJournal%5D)">The Nitrogen Cascade.</a> BioScience. 53 (4), 341-356 (2003).</li>
<li>Levy, H. II, Moxim, W. J., Klonecki, A. A., Kasibhatla, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulated+tropospheric+NOx%3A+Its+evaluation%2C+global+distribution+and+individual+source+contributions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Geophysical+Research%22%5BJournal%5D)">Simulated tropospheric NOx: Its evaluation, global distribution and individual source contributions.</a> J. Geophysical Research. 104 (D21), 26279-26306 (1999).</li>
<li>Hastings, M. G., Casciotti, K. L., Elliott, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stable+Isotopes+as+Tracers+of+Anthropogenic+Nitrogen+Sources%2C+Deposition%2C+and+Impacts%5BTitle%5D)+AND+%22Elements%22%5BJournal%5D)">Stable Isotopes as Tracers of Anthropogenic Nitrogen Sources, Deposition, and Impacts.</a> Elements. 9 (5), 339-344 (2013).</li>
<li>Fibiger, D. L., Hastings, M. G., Lew, A. F., Peltier, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collection+of+NO+and+NO2+for+Isotopic+Analysis+of+NOx+Emissions%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Collection of NO and NO2 for Isotopic Analysis of NOx Emissions.</a> Anal. Chem. 86 (24), 12115-12121 (2014).</li>
<li>Ammann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimating+the+uptake+of+traffic-derived+NO2+from+15N+abundance+in+Norway+spruce+needles%5BTitle%5D)+AND+%22Oecologia%22%5BJournal%5D)">Estimating the uptake of traffic-derived NO2 from 15N abundance in Norway spruce needles.</a> Oecologia. 118 (2), 124-131 (1999).</li>
<li>Felix, J. D., Elliott, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isotopic+composition+of+passively+collected+nitrogen+dioxide+emissions%3A+Vehicle%2C+soil+and+livestock+source+signatures%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Environment%22%5BJournal%5D)">Isotopic composition of passively collected nitrogen dioxide emissions: Vehicle, soil and livestock source signatures.</a> Atmospheric Environment. 92, 359-366 (2014).</li>
<li>Heaton, T. H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((15N%2F14N+ratios+of+NOx+from+vehicle+engines+and+coal-fired+power+stations%5BTitle%5D)+AND+%22Tellus%22%5BJournal%5D)">15N/14N ratios of NOx from vehicle engines and coal-fired power stations.</a> Tellus. 42 (3), 304-307 (1990).</li>
<li>Walters, W. W., Goodwin, S. R., Michalski, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrogen+Stable+Isotope+Composition+%28%CE%B415N%29+of+Vehicle-Emitted+NOx%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Nitrogen Stable Isotope Composition (δ15N) of Vehicle-Emitted NOx.</a> Environ. Sci. Technol. 49 (4), 2278-2285 (2015).</li>
<li>Zaveri, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ozone+production+efficiency+and+NOx+depletion+in+an+urban+plume%3A+Interpretation+of+field+observations+and+implications+for+evaluating+O3-NOxVOC+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Geophys.+Res%22%5BJournal%5D)">Ozone production efficiency and NOx depletion in an urban plume: Interpretation of field observations and implications for evaluating O3-NOxVOC sensitivity.</a> J. Geophys. Res. 108 (D14), 4436(2003).</li>
<li>Margeson, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+integrated+method+for+determining+nitrogen+oxide+%28NOx%29+emissions+at+nitric+acid+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">An integrated method for determining nitrogen oxide (NOx) emissions at nitric acid plants.</a> Anal. Chem. 56 (13), 2607-2610 (1984).</li>
<li>Drummond, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDrummond%2C+JW+%22New+Technologies+for+Use+in+Acid+Deposition+Networks%2C+ASTM+STD.+1052%22">New Technologies for Use in Acid Deposition Networks, ASTM STD. 1052</a>. , 133-149 (1990).</li>
<li>Sigman, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Bacterial+Method+for+the+Nitrogen+Isotopic+Analysis+of+Nitrate+in+Seawater+and+Freshwater%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">A Bacterial Method for the Nitrogen Isotopic Analysis of Nitrate in Seawater and Freshwater.</a> Anal. Chem. 73 (17), 4145-4153 (2001).</li>
<li>Casciotti, K. L., Sigman, D. M., Hastings, M. G., Böhlke, J. K., Hilkert, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+oxygen+isotopic+composition+of+nitrate+in+seawater+and+freshwater+using+the+denitrifier+method%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Measurement of the oxygen isotopic composition of nitrate in seawater and freshwater using the denitrifier method.</a> Anal Chem. 74 (19), 4905-4912 (2002).</li>
<li>Böhkle, J. K., Mroczkowski, S. J., Coplen, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+isotopes+in+nitrate%3A+new+reference+materials+for+18O%3A17O%3A16O+measurements+and+observations+on+nitrate-water+equilibrium%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Commun.+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Oxygen isotopes in nitrate: new reference materials for 18O:17O:16O measurements and observations on nitrate-water equilibrium.</a> Rapid Commun. Mass Spectrom. 17 (16), 1835-1846 (2003).</li>
<li>Kaiser, J., Hastings, M. G., Houlton, B. Z., Röckmann, T., Sigman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tripe+oxygen+isotope+analysis+of+nitrate+using+the+denitrifier+method+and+thermal+decomposition+of+N2O%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Tripe oxygen isotope analysis of nitrate using the denitrifier method and thermal decomposition of N2O.</a> Anal Chem. 79 (2), 599-607 (2007).</li>
<li>Sun, K., Tao, L., Miller, D. J., Khan, M. A., Zondlo, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-Road+Ammonia+Emissions+Characterized+by+Mobile%2C+Open-Path+Measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">On-Road Ammonia Emissions Characterized by Mobile, Open-Path Measurements.</a> Environ. Sci. Technol. 48 (7), 3943-3950 (2014).</li>
<li>Dahal, B., Hastings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technical+considerations+for+the+use+of+passive+samplers+to+quantify+the+isotopic+composition+of+NOx+and+NO2+using+the+denitrifier+method%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Environment%22%5BJournal%5D)">Technical considerations for the use of passive samplers to quantify the isotopic composition of NOx and NO2 using the denitrifier method.</a> Atmospheric Environment. , (2016).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

בפרוטוקול לעיל מפרט את השלבים כרוכים, מאוסף בתחום דגימות אוויר פתרון העיבוד במעבדה של פתרונות אלה, להניב ריכוז תוצאות איזוטופי. השלבים הקריטיים בפרוטוקול זה כוללים השוואת NO x מדידות מנתח, מזעור זמן לפני ההפחתה של פתרונות. ושמירת ספיקות יציבות. אם להשוואת פתרונות ישירות עם במדידות באתרו של NO ריכוזי x, זה מאוד חשוב כי מנתח NO x הוא מכויל לטווחים רלוונטיים לסביבה נבחרה וכי השתנות לטווח קצר אין ריכוזי x להיות מובן בהקשר של הזמן הארוך יותר קולקציות הפתרונות. הקביעה המדויקת של פתרון מס &#39;3 - ריכוזי היא גם חשובה, הוא לצורך חישוב ריכוזי x NO מוטסים לקביעת כרכי הזרקה מדויקות עבור denitrifie איזוטופישיטת r. תקופת הזמן של יציבות פתרון לפני הפחתת מדגם חשובה לוודא יחסי איזוטופ עקביים. כתוצאת פוטנציאל החמצון של הפתרון, אפשר לחמצן במיני חנקן פתרון תגובתי אחרים, בעיקר NH 3, כפי שהוא יכול להיות בריכוזים גבוהים מספיק באזורים מסוימים להשפיע באופן פוטנציאלי ריכוז NO 3 - בתמיסה . החמצון של NH 4 + ל NO 3 - צפוי להימשך זמן רב יותר מאשר החמצון של NO x ל NO 3 -, כך שהיא הונחה מומלצת להפחית את הדגימות (ובכך לעצור את התגובה) בתוך 1 מיום גביית מדגם. בהתחשב בכך בתנאי שטח עלול לגרום לדרישה של פעמים אחסון פתרון ארוך, את היציבות של פתרונות נבדק על ידי בחינת פתרונות עם ובלי אמוניום הוסיף. עם ובלי התוספת של אמוניום כלוריד, ערכי ריכוז האיזוטופ היו יציבים בתוך 1 &amp; #963; טווח אי הוודאות (1.5 ‰) עבור עד שבוע (איור 3). בשעה שבועית לאחר דגימה, פתרונות עם או בלי להוסיף NH 4 + היו לא ברי קיימא, כי NO 3 - יורד ריכוז נצפו בחלק מהמקרים ותיקונים ריקים כבר לא היו חזקים. למרות שזה היה צפוי כי NO 3 - עשוי להגדיל לאורך זמן בשל NH 4 + חמצון, פוחתת בריכוז נצפו בפועל בתיקים מסוימים, דבר המצביע על כך גם לאחר שבועיים, NH 4 + התערבות אינה גורמת לחוסר היציבות. ככזה, צריך להיות מופחת פתרונות בתוך שבוע, במיוחד אם הדגימה נעשית בסביבה עם ריכוזים גבוהים NH 3 (למשל&gt; 200 ppbv). לבסוף, הוא גם קריטי כדי להקליט את קצב הזרימה במהלך אוספי שדה. קצב הזרימה נמדד על הכניסה נמצא להשתנות במידה ניכרת והוא קשה לשלוט, אפילו עם orif קריטיקרח במערכת, שכן הוא יכול להיות מושפע סתימת המסננים הידרופובי ו / או frit. מומלץ להקליט את קצב הזרימה מעת לעת (למשל, ב 5 מרווחי דקות) לאורך תקופות אוספות, כך נפח האוויר שנאסף במשך זמן לכל מדגם ניתן לקבוע במדויק (ראה שלב 5). ישנן מספר חלופות או שינויים אפשריים של הפרוטוקולים שהוצגו. לדוגמא, יתרון חשוב של שיטת denitrifier הוא 12,13 דרישת גודל מדגם הנמוך. עם זאת, שיטות איזוטופים אחרות עשויות לשמש. בדומה לכך, אנו משתמשים נחישות colorimetric של ריכוז, אבל שיטות אחרות יכולות להניב 3 NO מדויק - תוצאות ריכוז. יעילות אוסף בתחום, כמפורט באיור 2, היא 92 ± 10%. דבר זה הוא קריטי על מנת להבטיח כי אין חלוקה בזמן תהליך איסוף. עם יעילות אוסף less מ -100%, חלוקה בתהליך האיסוף יכול להתרחש, הטיית יחסי איזוטופים וכתוצאה הנמדדות. יעילותה של שיטת אוסף חדשה זה על פני מגוון של תנאי אוויר עירוני-השפיע הוכח. טבלת 1 מתארת את הבדיקות המרובות שנעשו תחת הסביבה-אוויר, כמעט דרך, ותנאי דגימת ערפיח קאמרית כדי לקבוע את השחזור של השיטה. כל הפרשי יחס איזוטופ בין המערכות &lt;1.57 ‰. זה מדגים את השחזור של שיטה זו על פני מגוון של תנאי דגימה שונים. השיטה מבוססת בשטח יש דיוק שחזור טוב יותר באופן משמעותי מאשר ~ 12 ‰ וריאציות יחס איזוטופי שנצפו הסביבה (איור 4). המגבלה המשמעותית ביותר של השיטה היא NO 3 - ריק או רקע הקשורים הפתרון 4 KMnO. מגוון של סוגי 4 KMnO נבדקו (למשל, קריסטלים, אבקות, ופתרונות המניות) 4, וכל הכלול NO 3 - לפני שנחשף NO x באוויר. כתוצאה מכך, יש צורך לאסוף מספיק NO x כפי NO 3 - בתמיסה כדי להשיג ריכוז מעל ריק. מחקרים נוספים נערכים כיום לכמת את הרמה שבה המדגם תעלה את הריכוז הריק לקבל את התוצאות המדויקות ביותר. תחת הסביבה נמוכה מאוד אין ריכוזי x, ייתכן שיהיה צורך לשנות את תנאי האוסף כדי למקסם את ריכוז המדגם. למשל, את קצב הזרימה יכול להיות מוגבר לאסוף אוויר יותר בתוך פרק זמן קצר יותר או נפח הפתרון יצומצם להגדיל את נפח האוויר-הפתרון ולרכז את אוסף האוויר. בכל מקרה, הפתרון חייב להישאר מעל frit בתוך כלי האוסף לשמור על המבעבע של אוויר דרך הפתרון. שיטה זו של NO xאוסף לניתוח איזוטופי הוא ייחודי בין שיטות קיימות (למשל, סמפלרים פסיבי 6,17 פתרון חמצן חומצה גופרתי ומימן 8) בכך שהיא כבר laboratory- ושדה מאומת ביחס לתחולת שדה, שחזור, יציבות פתרון מדגם, יעילות של אוסף תחת מגוון של תנאי שטח. שיטה חדשה זו היא ייחודית ביכולות שלה לאסוף NO x פעיל בסביבות שדה לניתוח איזוטופי בריכוזי הסביבה ברזולוצית זמן 30-120 דקות. היא אוספת NO x ביעילות ליד 100% ו הודגמה שוב ושוב להיות לשחזור בתוך טווח חוסר הוודאות של השיטה. פתרונות לדוגמא שנאספו בשטח להישאר במצב יציב למשך עד 1 שבוע לפני צורך להיות מופחת. השיטה יכולה לאסוף דגימות פני טווח של ריכוזי ויחסי איזוטופ, וזה מוצג להיות לשחזור מאוסף לאוסף. טכניקה זו יכולה לשמש fאו דגימה תחת מגוון של תנאים שונים, כולל על כביש, בגישת המעבדה הניידת המפורטת בפרוטוקול. הפרשנות של השתנות spatiotemporal בפליטות כלי רכב של NO x היא הנושא של כתב יד נפרד, כהכנה (מילר, DJ, et al. 2016. ג&#39;יי Geophys. Atmos. הוגש). דגימת עתיד כוללת את היישום של שיטה זו על סוגים אחרים של NO פליטת x (למשל, microbially המיוצר פליטה בקרקעות ושריפות ביומסה). ניתן לכמת והבינו איזוטופים הוא דרך אפשרית כדי לעקוב NO מקורות x, אבל רק אם חתימות מקור אחרות. השיטה החדשה שלנו מאפשרת לכמת את ההרכב האיזוטופי של NO x ממגוון NO מקורות פליטת x וכדי לבדוק ישירות אם את ההשפעות של פליטה בסביבה יכולות להיות ישיר ובאופן כמוני במעקב.

An erratum was issued for: <a href="https://www.jove.com/video/54962/automated-high-resolution-mobile-collection-system-for-nitrogen">Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx</a>. An author name was updated.
One of the authors&#39; names was corrected from:
Mary O&#39;Conner
to:
Mary O&#39;Connor

An erratum was issued for: <a href="https://www.jove.com/video/54962/automated-high-resolution-mobile-collection-system-for-nitrogen">Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx</a>. An author name was updated.

Erratum: Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

תחמוצות חנקן אטמוספרי (NO x = NO + NO 2) הם מינים חשובים 1,2 מחזור החנקן תגובתי העולמי. NO x באטמוספירה הוא מאוד תגובתי ותורם ישירות קיבולת חמצון של האטמוספירה דרך אינטראקציות עם אוזון (O 3) ורדיקלי הידרוקסיל (OH). NO x יוסר באווירה בקנה מידה של שעות עד ימים בחלק התחתון של הטרופוספירה באמצעות חמצון חומצה חנקתית (HNO 3) או ניטראט (NO 3 -), אשר שניהם הם מסיסים מאוד יכול להיות יבש שהופקדו על משטחים גזי וצורות אירוסול חלקיקים או רטוב שהופקדו על ידי משקעים (למשל, גשם חומצי) 2. NO x נפלט מתוך מגוון של מקורות, כולל שריפת דלקים מאובנים, שריפת ביומסה, תהליכים מיקרוביאליים בקרקעות, וברקים. ייחוס מקור חיוני להבנת ההשפעות של מקורות בודדים, אך מגוון של מקורות, השתנות במרחב ובזמן שלהם, ואת תוחלת החיים קצרה יחסית של NO x וריכוז לעשות 3 HNO מנתח לבד על ערך לקוי. איזוטופים יציבים עשויים להיות שימושיים כדרך עדיף לעקוב אחר התבניות המרחביות ומגמות זמניות של מקורות ואת הכימיה של NO x ו NO 3 - בסביבה וכדי להוסיף מגבלות חדשות על מודלים אטמוספריים 3. נכון להיום, החתימות איזוטופי הקשורים מקורות x אינו שונים להישאר מגובשות, במיוחד בשל חוסר ודאות גדולה הקשורים שיטות קודמות 4. מחקרים קודמים מייצגים מספר שיטות איסוף אקטיבי ופסיבי שונים להניב טווחים גדולים בערכים איזוטופי דיווח, אפילו עבור מקור פליטה זהה. Fibiger et al. נמצא כי השתמש בשיטות בעבר לעתים קרובות שונות גדול מבחינת יעילותם בלכידת NO x, עם שינויים בתנאים מאוד influencing אוסף שדה (למשל, טמפרטורה, לחות, ספיקות, בגיל פתרון) 4. הספיגה היעילה של 2 שיטות לכידות קודמות לא ולא יכולה להוביל לחלוקות. לדוגמא, שיעור גבוה יותר של חמצון במשך 14 N ביחס 15 N יכול להניב הטיות נמוכות δ 15 N-NO x שאינם נציגי ערכים אטמוספרי. בנוסף לסוגיות מתודולוגיות 4,17, מגוון של סוגים שונים של דגימות אוויר עשוי גם לתרום הבדלים בטווחים ודווחו ערכים איזוטופ הקשורים לאותו המקור. לדוגמה, חתימות איזוטופי הקשורים פליטת הרכב של NO x הוצעו מבוסס על אוספי אתרים סמוכים לכביש 5, במנהרות תעבורה 6, וישירות מן המפלט של כלי רכב 7,8. יתר על כן, שיטות קודמות יש החלטות בזמן של 24 שעות במקרה הטוב, ושינויים מהותיים NO סביבת x ריכוזים הםשנצפו על שעה (או קצר) לוחות זמנים 9, עם פוטנציאל להגביל את היישום של גילוי איזוטופים עבור מקורות שונים. רב מהשיטות האוספות NO x דורשים פתרונות חמצון חזקים מאוד מסוגלים חמצון NO x, אלא גם מיני חנקן תגובתי אחר שנאספו (למשל, אמוניום), כדי חנק לאורך זמן, פוטנציאל לתרום התערבות מדידת איזוטופי. חלק מהשיטות קודמות גם מוגבלות איסוף NO 2 בתמיסה, המספקת הבנה מוגבלת בלבד של NO איזוטופים x, כפי שהוא אינו אוסף NO (הפליטה העיקרית). לפיכך, יש צורך ללכוד NO x ממקורות פליטה שונה באמצעות שיטה עקבית, תוקפת כדי להגביל בצורה טובה יותר אם ההשתנות איזוטופים של NO x (ו NO 3 -) בסביבה ניתן להשתמש כדי לעקוב אחר מקורות ישירות וכימיה. מאמר זה מדווח על x NO מבוסס בשטח </sUB&gt; טכניקה אוסף לניתוח איזוטופי עם רזולוציה הזמן המותר, יעילות איסוף (100%), ואת שחזור (≤1.5 ‰) עבור יישומים בסביבות שדה מרובים. השיטה, תיאר במקור על ידי ואח Fibiger. 4, הוא תוקף עוד יותר באמצעות הפגנת יעילות גבייתו תחת שינוי NO x ותנאים מטאורולוגיים בתחום, במבחן יציבות פתרון והפרעות אמוניה, ואת ההוכחה של השחזור שלה בסביבה עירונית. הבדלים במרחב ובזמן בערכים איזוטופי נחקרים בשיטה laboratory- ושדה מאומת אחת שיכול לקלוט NO x בתמיסה ביעילות גבוהה. מסמך זה מדגים את היישום של השיטה עבור לכביש קרוב, על כביש, ואוספי אוויר עירוניים סביבה ברזולוציות זמן של 30 עד 120 דקות. בקיצור, NO x (ולא ולא 2) נאסף מן האווירהפתרון מאוד חמצון כמו NO 3 -. במקביל, אמביינט NO x, NO 2, ו- CO 2 ריכוזים ונתונים רלוונטיים אחרים, כגון מיקום GPS ושעת האיסוף, נרשמים. אחרי המדגם נאסף, הפתרון מעובד במעבדה, אשר כרוך בהפחתת פתרון כדי לעצור את התגובה, אז נטרול pH פתרון NO לאחר 3 - ריכוז וניתוחים איזוטופי. ה&quot;אין 3 - הריכוז נקבע כאן על ידי spectrophotometric אוטומטי (כלומר, colorimetric) תהליך. הרכב האיזוטופי החנקן נקבע לפי שיטת denitrifier, אשר כמותית ממירה את NO 3 - בתמיסה כדי גזי N 2 O הנמדד לאחר מכן על ספקטרומטר מסת יחס איזוטופ. חסר מעבדה והשדה נאסף גם ומדד כחלק האוספים כדי להבטיח את שלמות המדגם. להלן detaiפרוטוקול צעד אחר צעד הוביל.

<table><tbody><tr>בקבוק <td></td><td></td><td>שטיפת גז</td><td>בעיצוב מותאם אישית בשימוש, חברות רבות מוכרות בקבוקי שטיפת גז אחרים. הבקבוק צריך להכיל פריט בתוכו.</td></tr><tr><td>משאבת מזרק</td><td>Kloehn</td><td>Kloehn Versa משאבה 6, 55 סדרה</td><td></td></tr><tr><td>PTFE בידוד שסתומים</td><td>פרקר</td><td>002-00170-900</td><td>שניהם 2 תלת כיווני וכפול דו כיווני סגור בדרך כלל, שסתומים המופעלים אלקטרונית</td></tr><tr><td>טיפול בגז צינורות טפלון</td><td>מקמאסטר קאר</td><td>5033K31</td><td>רבע אינץ' קוטר חיצוני, קוטר פנימי של אינץ ', צינורות PTFE</td></tr><tr><td>טיפול בנוזלים צינורות טיגון</td><td>מקמאסטר קאר</td><td>5103K32</td><td>קוטר חיצוני של רבע אינץ', קוטר פנימי של אינץ ', צינורות PTFE</td></tr><tr><td>אביזרי גז דחיסה ושסתומי כדור (מגוונים)</td> כיול זרימת <td>נירוסטה</td><td>מגוון</td> <td>של Swagelok</td></tr><tr><td></td><td>MesaLabs</td><td>Defender 520</td><td></td></tr><tr><td>אביזרי PFA דחיסה</td><td>Cole Parmer</td><td></td><td>מגוון גז ונוזלים</td></tr><tr><td>מועצת רכישת נתונים</td><td>מכשירים לאומיים</td><td>NI USB-6001</td><td>משמש למיתוג שסתומים</td></tr><tr><td>ממסר מצב מוצק</td><td>Crydom</td><td>DC60S5</td><td>משמש להחלפת שסתומים</td></tr><tr><td>מכלול מסנן חד-שלבי</td><td>Savillex</td><td>401-21-21-25-50-21-2</td><td>השתמש במחזיקים בקוטר 25 מ"מ ו-47 מ"מ מסנן</td></tr><tr><td>ממברנה ניילון</td><td>Pall Corporation</td><td>66509</td><td>1 &mu; מסנן m, מסננים בקוטר 25 מ"מ ו-47 מ"מ</td></tr><tr><td>מסנן ממברנה הידרופובית</td><td>Millipore</td><td>LCWP04700</td><td>10.0 &mu; מסננים בקוטר m, 25 מ"מ ו-47 מ"מ</td></tr><tr><td>מסנני ממברנת חלקיקים</td><td>Millipore</td><td>FALP04700</td><td>1 &mu; מסנן m, מסננים בקוטר 25 מ"מ ו-47 מ"מ</td></tr><tr><td>משאבת דיאפרגמה</td><td>מיני KNF</td><td>UN 816.1.2 KTP</td><td>משמש למעבדה נייחת</td></tr><tr><td>משאבת מיני דיאפרגמה</td><td>KNF</td><td>PJ 26078-811</td><td>משמש למעבדה ניידת</td></tr><tr><td>אלומיניום</td><td>Onlinemetals.com</td><td>6061-T6</td><td>חתוך לגודל כדי לבנות מערכת</td></tr><tr><td>סוללת כוח מחזור עמוק</td><td>EverStart</td><td>24DC</td><td></td></tr><tr><td>MilliQ מים</td><td>Millipore</td><td>ZMQSP0DE1</td><td></td></tr><tr><td>אשלגן פרמנגנט 1 N תמיסת</td><td>Fischer Scientific</td><td>SP282-1</td><td></td></tr><tr><td>כדורי נתרן הידרוקסיד</td><td>Fischer</td><td>Scientific S318-1</td><td></td></tr><tr><td>Ohaus בקנה מידה שולחני</td><td>פיוניר</td><td>EX224N</td><td></td></tr><tr><td>4 אונקיות בקבוקי זכוכית ענבר</td><td>בקבוקי Qorpak</td><td>GLC-01926</td> <td>(בקבוקי 60 מ"ל ו-WM 125 מ"ל)</td></tr> <tr><td>בקבוקי HDPE ענבר</td><td>מספר חלק של Fischerbrand</td><td>300751</td><td>ניתן לבקבוקי פה צר של 125 מ"ל, שני זנים (125 פה רחב ופה צר בנפח מסוים)</td></tr> <tr><td>בקבוק EPA ענבר רחב פה מנוקה מראש, 500 מ"ל</td><td>Cole Parmer</td><td>EW-99540-55</td><td></td></tr><tr><td>מי חמצן 30%</td> <td>Fischer Chemical</td><td>H325-500</td> צנטריפוגה <td>קורוזיבית</td></tr><tr><td>5810 R</td><td>Eppendorf</td><td>5821020010</td><td></td></tr><tr><td>50 מ"ל צינור חרוטי פוליפרופילן</td><td>פלקון</td><td>14-432-22</td><td></td></tr><tr><td>12 N חומצה הידרוכלורית</td><td></td><td>פישר A114SI212 מנתח</td><td></td></tr><tr><td>נוטריאנטים קולורימטרי</td> קורוזיבי <td>Westco Scientific Instruments</td><td>SmartChem 170</td><td>ברכישת מנתח התזונה הקולורימטרי, זה מגיע עם חוצצים, פתרונות ניקוי, פתרונות שטיפה ופתרונות להפעלת המכשיר, כולל הפתרונות כדי להיות מסוגל הפעל את עמודת הקדמיום במכשיר לניתוח חנקות.</td></tr><tr><td>טיטרטור אוטומטי</td><td>Hanna Instruments</td><td>HI 901</td><td></td></tr><tr><td>20 מ"ל Clr Headspace בקבוקון</td><td>Microleter, חברת WHEATON</td><td>W225283</td><td>מידע רשום&nbsp; מיועד לבקבוקונים של 20 מ"ל. ניתן לרכוש בקבוקונים של 50 מ"ל גם מהספק הרשום.</td></tr><tr><td>מחיצה, 20 מ"מ אפור בוטיל פקק</td><td>מיקרולטר, חברת WHEATON</td><td>20-0025</td><td></td></tr><tr><td>חותם, 20 מ"מ אלומיניום</td><td>מיקרולטר סטנדרטי, חברת WHEATON</td><td>20-0000AS</td><td></td></tr><tr><td>25 גרם x 1 1/2 BD מחט PrecisionGlide</td><td>BD</td><td>305127</td><td></td></tr><tr><td>26 גרם x 1/2 BD מחט PrecisionGlide BD</td><td></td><td>305111</td><td></td></tr><tr><td>הליום</td><td></td><td>05078-536</td><td>יכול להזמין מרבים ושונים soures</td></tr><tr><td>Crimper/Uncrimper</td><td>WHEATON</td><td>61010-1</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Fischer Chemical</td><td>A459-1</td><td></td></tr><tr><td>מזרקים בגדלים משתנים להזרקת מפרט המוני</td><td>BD</td><td>משתנה בהתאם לגודל</td><td></td></tr><tr><td>Antifoam B תחליב</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>A5757-500ML</td><td></td></tr><tr><td>IRMS</td><td>ThermoFischer מדעי</td><td>IQLAAMGAATFADEMBHW</td><td>ספקטרומטר המסה של יחס האיזוטופים בפועל מופיע כאן. ההתקנה שלנו כוללת גם ספסל גז ודגימה אוטומטית.</td></tr><tr><td>Gass Bench II</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>IQLAAEGAATFAETMAGD</td><td></td></tr><tr><td>TriPlus RSH&trade; דגימה אוטומטית</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>1R77010-0200</td><td>בחר מוצר להזרקת מרווח ראש</td></tr><tr><td>42i מנתח ריכוז NOx</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>101350-00</td><td></td></tr><tr><td>NOx Box</td><td>Drummond Technologies</td><td>LMA-3D/LNC-3D</td><td></td></tr><tr><td>CO2 מנתח</td><td>Licor 7000</td><td>7000</td><td></td></tr><tr><td>GPS</td><td>Garmin</td><td>010-00321-31</td><td></td></tr><tr><td>דגם 146i כיול גז דינמי</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>102482-00</td><td></td></tr><tr><td>דגם 111 אספקת אוויר אפס</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>7734</td><td></td></tr><tr><td>50.2 עמודים לדקה NO ב<תת>2 תקן</td><td>גז Praxis Air</td><td>ישתנה עם כל מיכל אוויר סטנדרטי שנרכש</td><td></td></tr></tbody></table>

אוטומטיות, מערכת איסוף ניידת ברזולוציה גבוהה עבור ניתוח איזוטופי החנקן של no<sub&gt; x</sub

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

תחמוצות חנקן (NO x = NO + NO 2) הם משפחה של עקבות גזים אטמוספריים שיש השפעה רבה על הסביבה. אין ריכוזי x משפיעים ישירות על יכולת החמצון של האטמוספרה דרך אינטראקציות עם רדיקלים אוזון הידרוקסיל. הכיור העיקרי של NO x הוא ההיווצרות בתצהיר של חומצה חנקתית, מרכיב של גשם חומצי מזין ביולוגי. NO x נפלט מתערובת של מקורות טבעיים אנתרופוגניים, המשתנים במרחב ובזמן. צרוף נסבות של מקורות מרובים ואת חייו הקצרים של NO x להקשות כדי להגביל את ההשפעה כמותית של מקורות פליטה שונים ואת ההשפעות שלהם על הסביבה. איזוטופים חנקן של x NO הוצעו לגוון בין מקורות שונים, מייצגי כלי רב עצמה פוטנציאלית להבין את המקורות והובלה של NO x. עם זאת, שיטות קודמות של איסוף אטמוספריNO x לשלב נגמר מזמן (שבוע עד חודש) בפרקי זמן ואינו תוקף לאיסוף היעיל של NO x ב רלוונטי, בתנאי שטח מגוון. אנו מדווחים על מערכת שדה מבוסס באנרגיה חדשה, מאוד שאוסף x NO אטמוספרי לניתוח איזוטופ ברזולוצית זמן בין 30 דקות ו -2 שעות. שיטה זו אוספת x NO גזים בתמיסה כמו חנקתי עם יעילות 100% תחת מגוון רחב של מצבים. הפרוטוקולים מוצגים לאיסוף אוויר באזורים עירוניים תחת שני תנאים נייחים וניידים. נפרטו את היתרונות והמגבלות של השיטה ולהפגין ויישומה בתחום. נתונים מכמה פריסות מוצגות 1) להעריך את היעילות אוספת מבוסס בשטח על ידי השוואתם באתרו NO מדידות ריכוז x, 2) לבדוק את היציבות של פתרונות מאוחסנים לפני העיבוד, 3) לכמת ב שחזור באתרו במגוון בסביבה עירונית, ו 4) הממחיש את מגוון Nאיזוטופים של NO x זוהו אוויר עירוני סביבה בכבישים נסעו בכבדות.

בעבודת פיתוח שיטה המקורית ידי Fibiger et al. , את שיטת גביית NO x נבדקה בקפדנות במעבדה תחת מגוון רחב של תנאי 4. כאן, הדגש הוא על עדכונים ליישומי השיטה ושדה תחת מגוון רחב של תנאים סביבתיים. תוצאות מדווחות על (1) יעיל אוסף שדה, (2) מדגם יציבות פתרון במונחים של זמן עד מדגם הפחתה ורגיש לריכוזים גבוהים של אמוניום (NH 4 +) בתמיסה, ו (3) שחזור בתחום. הרבגוניות של השיטה הוא הוכיח בבקשתו לאוויר הסביבה, ליד הכביש, ומדידות על הכביש. הריכוזים הממוצעים שנאספו פתרון הושוו לאלה מ 1 דקים &#39;אין ריכוזי x מן chemiluminescence NO מנתח x מעל מחקר יומי של ימים ambient אוויר עירוני בפרובידנס, רוד איילנד. איור 2 מפרט את היעילות האוספת בתקופה שבה ריכוזי מגוונות על פני טווח גדול, מ ~ 2.5-18 ppbv NO x. איור 2 א מציג השוואה ישירה של ריכוזי x NO החציוני מן המנתח NO x לעומת ריכוזים שנמדדים מדידות הפתרון וזרימה, המציין כי, בממוצע, ריכוזי פתרון הם 92% של חציון בריכוזים באתרו. זה נופל בטווח הוודאות הצפוי של ± 10%, אבל ההבדל סביר משקף ריכוזים שונים בתקופות האוספות (איור 2 ב). בהתבסס על בחינה של העשירונים של ההתפלגות של נתוני הריכוז 1-דק x NO, ריכוזי x NO הפתרון מבוסס הם בתוך ההפצה עבור כל מרווח אוסף (איור 2 ב). יש לו להיותen מומלץ להשלים את הפחתת הדגימות שנאספו בשטח בתוך 1 יום לאחר האיסוף יושלם (כלומר, להשלים את כל השלב 3). יעד זה הוצע להפחית את הסיכון להפרעת מאוסף מיני חנקן מסיסים אחרים, כגון NH 3, שיכול להיות מומר חנק בפתרון KMnO 4 / NaOH מאוד חמצון לאורך זמן. כדי לבחון זאת באופן ספציפי יותר, דגימות נאספו מאי ויולי 2015 פרובידנס, רוד איילנד בקמפוס של אוניברסיטת בראון, בכל ההטענה כי הוא סמוך לכביש המקומי נסע באופן קבוע שבו משאיות דיזל פועלות בקביעות התבטלות מצב לפרוק. דגימות נאספו, ולאחר מכן aliquots של הדגימות הופרד והקטין בזמנים שונים (1 יום, 4-7 ימים, 13-15 ימים) לאחר איסוף הדגימה (איור 3 א). דוגמאות באיור 3 ב נאספו גם במהלך מאי ויולי אבל הוכנו על ידי הוספת 5 מ&quot;ל של 10 מ&quot;מ ammoniuמ כלוריד עד 450 מיליליטר של תמיסה. זה הניב ריכוז של 111 מיקרומטר NH 4 + בתמיסה, מתאים איסוף 220 ppbv של NH 3 באוויר, אם רק NH 3 נאסף. ריכוזים אלה הם מרביים צפויים במהלך מדידות על כביש בסמוך למשאית NH 3 מקורות 16. עם או בלי להוסיף NH 4 +, מדגמים המצומצמים בתוך 7 ימים ממועד היה אוסף יחסי איזוטופ עקביים בהשוואת ההפחתה הראשונה (בתוך 1 מיום הגבייה), כל נפילה בטווח הוודאות הצפויה של ± 1.5% (איור 3 א ו 3B ). ראוי לציין, כי אי ודאות ± 1.5% הוא נציג של קביעות איזוטופי של אוספים חוזרים ונשנים של טנק 4 NO x. חוסר הוודאות קשור מדידות חוזרות של חומרי עזר איזוטופי לבד היא בדרך כלל 0.3%. לאחר שבועיים, עם זאת, דגימות עם או בלי להוסיף NH 4 + היולא בהכרח יציב. בעוד שבמקרים מסוימים ערכי איזוטופ עדיין מופיעים להיות עקבי (למשל, איור 3 א), דגימות הציגו NO הקטן 3 - שעולה ריכוז (&lt;1 מיקרומטר) בהשוואה לירידה הראשונה, ובמקרים מסוימים, ירידות NO 3 - ריכוזית . עם הוסיף NH 4 +, זה היה צפוי כי NO 3 - ריכוז יגדילו לאורך זמן מעל טווח אי הוודאות הצפוי (~ 0.8 מיקרומטר) למדידות ריכוז, דבר המצביע על כך גם לאחר שבועיים, NH 4 + לא היה המקור של הפרעה. ניסויים נוספים נדרשים כדי להבין טוב יותר את המקור של חוסר יציבות זה, אם כי הוא ציין כי פתרונות ריקים אינם מטופל לאורך אותה כמובן הזמן לא חלו שינוי באופן עקבי או עליות קלות בריכוזים, ולכן, חוסר היציבות חייבת להיוצר על ידי הנוכחות של אחרים המינים found באוויר עירוני הסביבה. עד שזה ייפתר, מומלץ כי פתרונות מדגמים להיות מופחתים תוך 7 ימים מרגע איסוף. איור 4 מפרט את איסוף דגימות עם ההתקנה הניידת על קמפייני שדה שונים עירוניות, ליד הכביש, והגדרות על הכביש. טווח ריכוז NO x חובק שלושה סדרי גודל, ואת יחסי איזוטופ נעו מ -1 עד -13 ‰. סט דגימה זו כולל 51 דגימות על הכביש השתלטו 52 שעות, המשתרעות על פני 4,000 קילומטר, ו מספר עצום של תנאי נהיגה (למשל, כבד stop-and-Go תנועת תנועה קלה מאוד במהירויות גבוהות על הכביש). הדגימה נערכה על כבישים ובין 6 ערים גדולות, כוללים פרובידנס, רוד איילנד, פילדלפיה פיטסבורג, פנסילבניה, וקליבלנד, קולומבוס, סינסינטי, אוהיו. במהירויות רכב ממוצע נע בין 12.4 ק&quot;מ / שעה כדי 119.7 ק&quot;מ / hr. הדגימות כמעט הדרך (N = 27) התקבלו בכל לבקרהאתר טבעת ב- I-95 בפרובידנס, רוד איילנד. דגימות האוויר העירוניות הסביבה (N = 44 דגימות שנלקחו במשך 117.5 שעות) נלקחו משני מקומות גג בפרובידנס, רוד איילנד, אחד ליד I-95, I-195 מחלף ואחד 775 מטרים מהאתר הצולב. זה מייצג את הצעדים הראשונים לקראת בניית יכולות חדשות כדי לפתור את הטווחים של חתימות איזוטופי ממקורות NOx, במקרה זה, את פליטת הרכב ומקורות עירוני הסביבה. הווריאציות היום על-וכביש בצד δ 15 N-NOx (איור 4) לא היו בקורלציה עם וריאציות תנאי נהיגה והתרחשו על פני הרכב קבועה יחסית ספירות תנועת דלק בינונית. דיון מפורט יותר של הווריאציות של חתימות איזוטופי בשל סוגי דלק רכב נשוא כתב יד אחר (מילר, DJ, et al. 2016. ג&#39;יי Geophys. Atmos. הוגש). לבסוף, טבלה 1 פרטים השדה laboratoאוספים ר&quot;י שבו שתי מערכות איסוף נפרסו בעת ובעונה אחת כדי לבדוק שחזור. ההשוואות להראות הסכם מצוין עבור הנתונים איזוטופי, לכמת כאן כסטייה המוחלטת בין שתי נקודות הנתונים לפי תקופות אוספות. הנתונים מוצגים מאוספי אוויר עירוניים בבאתר גג בפרובידנס, רוד איילנד; אוסף כמעט דרך בפרובידנס, רוד איילנד; ו מאוספים בתא ערפיח מעבדה מבוססי באוניברסיטת מסצ&#39;וסטס, אמהרסט. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54962/54962fig1.jpg" /> איור 1: אוסף סכמטי תמונה. (א) תרשים של אוטומטי NO x מערכת איסוף. גריי הוא זרימת אוויר, כחול מים / זרימה פתרון, ירוק הוא חיבורי אלקטרוניקה, צהוב הוא frit, וסגול הוא הפתרון permanganate. משאבת המזרק משמשת להוסיף ולהסיר שטיפת פתרון (ultrapureמים) ולהוסיף פתרון חדש עבור לתחילת איסוף מדגם (משאבת המזרק היא משאבת מזרק מנוע צעד זמינה מסחרי עם מזרק 50 מיליליטר, שסתום הפצה 5 יציאות, ולוחות נהג / שליטה מצויד RS-232 טורים מִמְשָׁק). המדגם מוסר באופן ידני באמצעות המגוף השחור בתחתית בקבוק שטיפת גזים. (ב) תמונה של מערכת NO x איסוף NO תיבת x ב המעבדה הניידת. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54962/54962fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54962/54962fig2.jpg" /> איור 2: יעילות אוסף של מערכת האיסוף האוטומטית. (א) מחושבים אין ריכוזי x מן NO 3 - הריכוזיים נמדד פתרון<html> ואת הנתונים על תזרים מושווה הריכוז החציוני נמדד על ידי מכשיר בדיקת ריכוז chemiluminescent NO X באתר גג בפרובידנס, רוד איילנד. ברי השגיאה הם סטיית ההתקן (± 1σ) של אומדני יחס ערבוב NOx הפתרון מבוסס נגזרים השגיאות המופצות של סטיות התקן והנקווה של בקרת האיכות (0.4 מיקרומטר) על פני ריצות מדידת ריכוז colorimetric וחוסר ודאות קצב זרימה (± 1%). מנתח NO x ודאות הריכוז היא ± 5%. (ב) סדרה עתית של NO הפצות ריכוז x במהלך המדידות יומי באתר הגג בפרובידנס, רוד איילנד. התיבות לייצג את ה -25, ה -50, ו -75 עשירונים ה. הזיפים לייצג את הקצוות ללא חריגים. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54962/54962fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> ילדה = &quot;jove_content&quot; FO: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54962/54962fig3.jpg" /> איור 3: השוואה של פעמים הפחתה עבור NO דגימות x שנאספו באוניברסיטת בראון מאי ויולי 2015. (א) תוצאות נרשמות חריגות ההפחתה הראשונה, שבוצעה בתוך 1 יום של הדגימה. דגימות מי ייתן מוצגים משולשים ודוגמאות ביולי עיגולים, עם צבעים המציין תקופות אוסף שונות. דוגמאות (ב &#39;) היו טרום שטופלו אמוניום כלוריד לפני לאוסף אוויר כדי לבדוק את ההפרעה של NH 4 + בתמיסה לאורך זמן. הקווים המקווקוים מייצגים את הדיוק הכולל הצפוי של שיטת איסוף איזוטופי, כפי שבא לידי הביטוי בסטיית תקן של ± 1.5%. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54962/54962fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/54962/54962fig4.jpg" /> איור 4: δ 15 N-NO x (‰) ו NO ריכוז x של דגימות שנאספו אוויר עירוני סביבה, על כביש, ואתרים ליד הכביש. סוגי דגימות המסומנים בצבעים שונים, ומייצגים מגוון של תנאים (ראה טקסט) אין ריכוזי x. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54962/54962fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <table fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם לדוגמא </td><td> מספר מערכת </td><td> תאריך איסוף </td><td> שעות של אוסף </td> &lt;td&gt; טמפרטורה (ºC) </td><td> [NO 3 -] (מיקרומטר) </td><td> בלנק / סה&quot;כ N </td><td> δ 15 N (‰) </td><td> סטיית δ 15 N (%) </td></tr><tr><td rowspan="2"> עירוני מיזוג PVD 1 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2013/10/08 - 2013/10/09 </td><td rowspan="2"> 6.75 </td><td rowspan="2"> 15.8 </td><td> 14.43 </td><td> 0.3 </td><td> -0.6 </td><td rowspan="2"> 0.7 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 16.78 </td><td> 0.26 </td><td> -1.3 </td></tr><tr><td rowspan="2"> עירוני מיזוג PVD 2 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2013/11/06 - 2013/11/07 </td><td> 2.5 * </td><td rowspan="2"> 17.1 </td><td> 30.86 </td><td> 0.2 </td><td> -7.7 </td><td rowspan="2"> 1 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 5.25 </td><td> 37.05 </td><td> 0.17 </td><td> -6.7 </td></tr><tr><td rowspan="2"> עירוני מיזוג PVD 3 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2013/11/20 - 2013/11/21 </td><td rowתוחלת = &quot;2&quot;&gt; 8.9 </td><td rowspan="2"> 3.28 </td><td> 44.29 </td><td> 0.14 </td><td> -7.1 </td><td rowspan="2"> 0.4 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 29.66 </td><td> 0.21 </td><td> -6.7 </td></tr><tr><td rowspan="2"> כביש ליד 1 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2014/08/14 - 2014/08/15 </td><td rowspan="2"> 29 </td><td rowspan="2"> 19.2 </td><td> 13.3 </td><td> 0.37 </td><td> -9.47 </td><td rowspan="2"> 0.69 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 16.4 </td><td> 0.3 </td><td> -10.16 </td></tr><tr><td rowspan="2"> כביש ליד 2 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2014/08/17 - 2014/08/18 </td><td rowspan="2"> 30 </td><td rowspan="2"> 21.85 </td><td> 9.4 </td><td> 0.68 </td><td> -8.95 </td><td rowspan="2"> 1.56 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 11.6 </td><td> 0.55 </td><td> -7.39 </td></tr><tr><td rowspan="2"> כביש ליד 3 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2015/05/25 </td><td rowspan="2"> 3.5 &lt;/ Td&gt; <td rowspan="2"> 20 </td><td> 6.86 </td><td> 0.51 </td><td> -7.67 </td><td rowspan="2"> 0.86 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 9.49 </td><td> 0.42 </td><td> -8.53 </td></tr><tr><td rowspan="2"> כביש ליד 4 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2015/05/26 </td><td rowspan="2"> 2.75 </td><td rowspan="2"> 25.56 </td><td> 6.07 </td><td> .656 </td><td> -8.7 </td><td rowspan="2"> 1.57 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 6.49 </td><td> 0.61 </td><td> -7.13 </td></tr><tr><td rowspan="2"> ערפיח קאמרית 1 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2014/08/26 - 2014/08/27 </td><td rowspan="2"> 24.4 </td><td rowspan="2"> 21 </td><td> 24.392 </td><td> 0.27 </td><td> -12.28 </td><td rowspan="2"> 0.33 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 33.2 </td><td> 0.2 </td><td> -12.61 </td></tr><tr><td rowspan="2"> ערפיח חדר 2 </td><td> 1 </td><td rowspan="2"> 2014/08/27 - 2014/08/28 </td><td rowspan="2"> 19.8 </td> &lt;td rowspan = &quot;2&quot;&gt; 21 </td><td> 10.96 </td><td> 0.54 </td><td> -10.22 </td><td rowspan="2"> 1.25 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 14.245 </td><td> 0.41 </td><td> -11.47 </td></tr><tr><td> ערפיח לשכת 3 </td><td> 1 </td><td> 2014/08/28 - 2014/08/29 </td><td> 24.2 </td><td> 21 </td><td> 7.476 </td><td> 0.8 </td><td> -5.86 </td><td> 1.27 </td></tr></tbody></table> טבלה 1: שחזור של דגימות שנאספו בעת ובעונה אחת באמצעות שתי מערכות איסוף זהות. * האוסף נאלץ להיפסק בשל מסנן סתום. עירוני מיזוג PVD (PVD = פרובידנס, רוד איילנד) 1-3 פורסמו 4 בעבר. כביש קרוב מייצג אוספי דרך בפרובידנס, רוד איילנד; תא ערפיח מייצג דגימות שנאספו האוויר בתוך תא ערפיח באוניברסיטת מסצ&#39;וסטס, אמהרסט 4.

עבודות קודמות מצביעות על כך שההרכב האיזוטופי של חנקן של תחמוצות חנקן אטמוספריות עשוי להבחין בהשפעה של מקורות שונים בסביבה. אנו מדווחים על שיטה אוטומטית, ניידת ומבוססת שדה ליעילות איסוף גבוהה של NOx אטמוספרי לניתוח איזוטופי N ברזולוציית זמן שעתית.

אוטומטיות, מערכת איסוף ניידת ברזולוציה גבוהה עבור ניתוח איזוטופי החנקן של NO<sub&gt; x</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

המטרה הכוללת של שיטה זו היא ללכוד באופן כמותי תחמוצות חנקן גזיות בתמיסה, במטרה למדוד את הרכב איזוטופי החנקן של גז זה, החשוב מבחינה סביבתית. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחומי הכימיה האטמוספרית והכימיה הסביבתית, שכן תחמוצות חנקן, המכונות NOx, תורמות להיווצרות ערפילים (smog) ולהסמכה חומצית בסביבה. האיזוטופים של NOx מאפשרים לנו פוטנציאלית לעקוב אחר המקורות וההשפעה של NOx בסביבה.היתרון של הטכניקה שלנו הוא שהיא יכולה ללכוד NOx ביעילות תחת מגוון של תנאים. בהשוואה לטכניקות ששימשו בעבר, השיטה שלנו תוקפה באופן יסודי הן במעבדה והן בשטח לגבי יכולתה ללכוד NOx באופן כמותי לצורך אנליזה איזוטופית. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית להבנת המערכת החדשנית הזו.הפריסה שלו בשטח דורשת מארז קומפקטי המופעל על ידי סוללה כדי לאפשר ניידות במגוון יישומים שטח. ראשית, הכין תמיסות דגימה באמצעות תמיסת סטוק של potassium permanganate בריכוז one molar ו-sodium hydroxide בריכוז 10 molar. לאחר מכן, דלל כל תמיסה במים אולטרה-טהורים לנפח הנכון.הסר 25 milliliters מאחד התמיסות כדי לשמש כבנקר מעבדה (laboratory blank) והעבר אותם לבקבוק זכוכית ענברי בנפח 60 milliliters. רשום מאיזה בקבוק תמיסה נלקח בנקר המעבדה. לאחר מכן, החלף את כל המסננים במערכת איסוף ה-NOx לפני הדגימה כדי להבטיח שהם פועלים באופן היעיל והאפקטיבי ביותר.הקימו את המעבדה הנייחת המורכבת ממערכת איסוף NOx ומנתח ריכוז NOx המבוסס על כימולומינצנציה. צרו כניסה למערכת באמצעות צינור PTFE שקצהו אחד פונה לכיוון האוויר המיועד לאיסוף, וקצהו השני מקובע למחבר T כדי לחבר את הכניסה הן למנתח ה-NOx והן למערכת האיסוף האוטומטית. הפעילו את המערכת כך שהאוויר יבעבע דרך התמיסה, ושהבועות יהיו נראות לעין.לאחר ביצוע הדגימה והשלמת איסוף ה-NOx מהדגימה, אספו את התמיסה לבקבוק זכוכית ענברי בנפח 60 milliliter והוציאו את הבקבוק מהמערכת באופן ידני. נקו את בקבוק שטיפת הזכוכית באופן אוטומטי באמצעות משאבת מזרק. בצעו בקרות שטח (field blanks) במהלך האיסוף עבור כל בקבוק תמיסה שנעשה בו שימוש, על ידי העברת 25 milliliters של תמיסה דרך המערכת ללא הפעלת משאבת הוואקום לאיסוף אוויר.אספו את התמיסה מיד לאחר הזרקתה למערכת. שפכו תמיסה מדגם אחד לכוס כימית לדגימה ותמיסת בנק אחת לכוס כימית לבנק. תוך כדי ערבוב נמרץ, הוסיפו לאט חמישה מיליליטר של hydrogen peroxide מעל כוס הדגימה, כך שהקצה לא ייגע בכוס, במוט הערבוב או בתמיסה.הוסיפו את המנה השנייה של 5 milliliter דרך דופן הכוס, תוך וידוא שכל תמיסת הדגימה עברה חיזור. שפכו את כל תכולת כל כוס, הן את הנוזל והן את המשקע החום, לתוך מבחנות צנטריפוגה של 50 milliliter שסומנו בהתאם למספר או לאות של הדגימה או של הבלנק. לאחר מכן, צנטריפוגו כל קבוצת דגימות ב-3,220 ×g למשך 15 דקות.לאחר הצנטריפוגציה, שפכו כל אחד מהנוזלים העליונים (supernatant) לבקבוק פלסטיק חום, והשליכו את מבחנת הצנטריפוגה בהתאם להנחיות. טבלו את קצה המזרק המשמש להזרקה בכלי עם מים אולטרה-טהורים וייבשו אותו. שטפו את מלוא נפח המזרק במים אולטרה-טהורים מכלי שני והשליכו את המים כפסולת.לאחר מכן, מלאו את המזרק בכמות קטנה של דגימה כדי לשטוף אותו מראש. לאחר השלכת הדגימה, מלאו שוב את המזרק בדגימה. דפקו עליו בעדינות כדי להוציא בועות אוויר, כך שיימדד נפח מדויק.על בסיס הריכוז שנקבע עבור כל דגימה, הזרקו את הנפח המתאים לבקבוקון עם פקק שהוכן מראש ומכיל חיידקים. לאחר אחסון הבקבוקונים למשך לילה באזור חם, הזרקו 0.1 עד 0.2 milliliters של sodium hydroxide בריכוז 10 molar לכל דגימה כדי ללוות את החיידקים. השוואה ישירה של ריכוזי NOx חציוניים ממנתח ה-NOx ושל ריכוזים שחושבו ממדידות התמיסה והזרימה מעידה כי ריכוזי התמיסה תואמים היטב לריכוזי ה-NC2 NOx.למעשה, בחינה של האחוזונים של התפלגות נתוני ריכוזי ה-NOx בדקה אחת מראה כי ריכוזי ה-NOx מבוססי התמיסה נמצאים בתוך ההתפלגות עבור כל מרווח איסוף. ריכוז ה-NOx של דגימות שנאספו בסביבות עירוניות בקרבת כבישים ועל הכביש משתרע על פני שלושה סדרי גודל. ויחסי האיזוטופים נעים בין מינוס 1 למינוס 13 per mil.זה מראה כי טווח יחסי האיזוטופים בסביבה גדול בהרבה מהאי-ודאות של השיטה, העומדת על 1.5 per mil בלבד. השוואה בין שתי מערכות איסוף שהופעלו בו-זמנית מראה התאמה מצוינת עבור הנתונים האיזוטופיים, שנמדדה כסטייה המוחלטת בין שתי נקודות הנתונים עבור כל תקופת איסוף. באזורים עירוניים, ניתן לבצע איסוף של NOx בפחות משעה, וניתן לבצע רדוקציה לדגימות תוך כחמש דקות לדגימה.שיטה ייחודית זו מקלה על אפיון ההרכב האיזוטופי של פלומי מקורות NOx במגוון סביבות שטח, ברזולוציית זמן גבוהה יחסית. אספנו פלומי פליטות מרכבים בכביש ואנו משווים את הרכבם האיזוטופי למקורות NOx מרכזיים אחרים. בסופו של דבר, מטרתה של שיטה זו היא איסוף מדויק של NOx בשטח ושימוש באיזוטופים של NOx כדי לעקוב אחר השפעתו על הכימיה האטמוספרית ועל שיקוע חומצי.

automated-high-resolution-mobile-collection-system-for-nitrogen

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

אנו להדגים את יישום 1 H (15 N, αγ) 12 C ניתוח תגובה גרעיני תהודה (NRA) כדי להעריך את צפיפות כמותית של אטומי מימן על פני השטח, בהיקף, ותמורת שכבת interfacial של חומרים מוצקים. פרופיל עומק מימן משטח כמעט של Pd (110) גביש יחיד ושל SiO 2 / Si (100) ערימות מתואר.

כימות של ריכוזי מימן שכבות חיצוניות ואת ממשק חומרים בתפזורת באמצעות פרופיל עומק עם ניתוח תגובה גרעיני

שיטה המשלבת כרומטוגרפיה גז דו-מימדי מקיף עם זיהוי chemiluminescence חנקן פותחה ויושמה ניתוח on-line של תרכובות המכילות חנקן במטריצה ​​פחמימנים מורכבים.

ניתוח אונליין של חנקן המכיל תרכובות ב מטריצות פחמימן Complex

אנו מתארים הליך איתור אלמנטים כימיים נוכח באתרו בתוך התאים של האדם, כמו גם שלהם כימות במבחנה . השיטה הוא מתאים היטב לכל סוג התא, שימושי במיוחד עבור בדיקות כימיות כמותית של תאים בודדים בעקבות במבחנה חשיפה חלקיקי תחמוצת מתכת.

בחיי עיר זיהוי, כימות תא בודד של תחמוצת מתכת חלקיקים באמצעות ניתוח Microprobe גרעיני

כאן, אנו מציגים את הפלטפורמה autoRAD נייד מהיר ההפרדה רדיומטרי והנחישות של 90Sr, מוצר ביקוע חשוב מאוד הקשורה פסולת גרעינית.

ההפרדה Sr אוטומטי 90ו- Preconcentration במערכת המעבדה-על-שסתום ברמה Ppq

אנו מציגים שיטה כדי לזהות שינויים כימיים 3-nitrotyrosine של חלבונים אטמוספרי עם 6 מ מ קוטר סבבים של אוויר סמפלר prefilters באמצעות ביצועים גבוהים נוזלי כרומטוגרפיה-אלקטרוכימיות גלאי (HPLC-ECD).

זיהוי של 3-Nitrotyrosine סביבות אטמוספרי דרך ביצועים גבוהים מערכת גלאי אלקטרוכימי-כרומטוגרפיה נוזלית

פרוטוקול זה מתאר תפוקת יחיד של שיטות אנליטיות, טכנולוגיות משלימים לשיאה אפיון מלא-זוגי של חומר אורגני טבעי, פרוטאומיקס מיקרוביאלית של מערכות אקולוגיות. גישה זו מאפשרת השוואות חזקים לזיהוי מסלולים מטבוליים והעתקות חשוב המתאר הפקת גז חממה, חיזוי תגובות השינוי הסביבתי.

יחיד-תפוקה משלימים שיטות אנליטיות ברזולוציה גבוהה עבור אפיון תערובות מורכבות חומר אורגני טבעי

סדרה של שיטות כדי לקבוע את שיעור DNRA פוטנציאלי מבוסס על 14NH4+/15NH4+ ניתוחים מסופק בפירוט. NH4+ מומר N2O באמצעות מספר שלבים וניתח באמצעות ספקטרומטריה גז quadrupole כרומטוגרפיה-מסה.

מדידה של שיעורי חנקה דיספילציה הפחתת אמוניום מבוסס על 14NH4+/15NH4+ ניתוחים באמצעות המרה רציפים N2O

עיצוב מיקרועלילה למשך 15N מחקר המחקר מתואר כדי להכיל מספר רב של העונה באירועים המפעל הקרקע. הליכי איסוף ועיבוד של הקרקע והצומח, כולל פרוטוקולים לטחינת ושקילה, עבור הניתוח של 15N מושם.

מיקרועלילה עיצוב וצמח הכנה לדגימת קרקע עבור 15ניתוח חנקן

כתב יד זה מתאר פרוטוקול לרדיוגרפיה של נייטרונים וטומוגרפיה ממוחשבת של דגימות ביולוגיות באמצעות אלומת CG-1D של כור איזוטופים בשטף גבוה (HFIR) כדי למדוד שתל מתכת בעצם הירך של חולדה, ריאה של עכבר ומערכת שורשים/קרקע עשבונית של צמחים.

רדיוגרפיה של נייטרונים וטומוגרפיה ממוחשבת של מערכות ביולוגיות בכור איזוטופ השטף הגבוה של המעבדה הלאומית אוק רידג'

פרוטוקול זה נועד לשמר מטבוליטים של תאים עבור ספקטרומטריית מסה של תא בודד (SCMS) על ידי שילוב של שטיפת תמיסת מלח נדיפה, מרווה חנקן נוזלי מהיר, ייבוש בהקפאה ואחסון של -8 מעלות צלזיוס. הוא מדגים כי כיבוי חנקן נוזלי חיוני לשמירה על פרופילי מטבוליטים, בעוד שיש למזער אחסון קר ממושך כדי למנוע שינויים מטבוליים.

הכנת מדגם למחקרי מטבולומיקה של ספקטרומטריית מסה של תא בודד: שטיפת תאים משולבת, מרווה, ייבוש ואחסון

למד שיטה אוטומטית וניידת לאיסוף NOx לאנליזה איזוטופית ברזולוציה גבוהה. השיטה מאומתת במעבדה ובשטח ומאפשרת מעקב אחר מקורות פליטות תחמוצות החנקן ותרומתן לכימיה אטמוספירית.

אוטומטיות, מערכת איסוף ניידת ברזולוציה גבוהה עבור ניתוח איזוטופי החנקן של NO

גלה סרטונים נוספים