Automatizzato, ad alta risoluzione mobile sistema di raccolta per l'analisi isotopica di azoto di NO _x

L'obiettivo generale di questo metodo è quello di catturare quantitativamente gli ossidi di azoto gassosi in soluzione al fine di misurare la composizione isotopica dell'azoto di questo gas importante per l'ambiente. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nei campi della chimica atmosferica e della chimica ambientale poiché gli ossidi di azoto chiamati NOx contribuiscono alla formazione di smog e alla deposizione di acidi nell'ambiente. Gli isotopi degli NOx ci consentono di tracciare potenzialmente le fonti e l'impatto degli NOx nell'ambiente.

Il vantaggio della nostra tecnica è che può catturare in modo efficiente gli NOx in una varietà di condizioni. Rispetto alle tecniche utilizzate in precedenza, il nostro metodo è stato accuratamente convalidato sia in laboratorio che sul campo per la sua capacità di catturare quantitativamente gli NOx per l'analisi isotopica. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale per comprendere questo nuovo sistema.

L'implementazione sul campo richiede un pacchetto compatto alimentato a batteria per consentire la portabilità in una varietà di applicazioni sul campo. Innanzitutto, preparare le soluzioni di campionamento utilizzando una soluzione madre molare di permanganato di potassio e 10 molari di idrossido di sodio. Quindi, diluire ogni soluzione con acqua ultrapura al volume corretto.

Rimuovere 25 millilitri di una delle soluzioni come bianco di laboratorio e trasferirlo in una bottiglia di vetro ambrato da 60 millilitri. Registra da quale bottiglia di soluzione è venuto il bianco di laboratorio. Quindi, sostituire tutti i filtri nel sistema di raccolta degli NOx prima del campionamento per assicurarsi che funzionino nel modo più efficace ed efficiente.

Allestire il laboratorio fisso costituito dal sistema di raccolta degli NOx e da un analizzatore di concentrazione di NOx in chemiluminescenza. Creare un ingresso al sistema con un tubo in PTFE che a un'estremità punta nella direzione dell'aria da raccogliere e all'altra estremità è fissato a un raccordo a T per collegare l'ingresso sia all'analizzatore di NOx che al sistema di raccolta automatizzato. Accendere il sistema in modo che l'aria gorgogli attraverso la soluzione e siano visibili le bolle.

Una volta eseguito il campionamento e terminata la raccolta degli NOx da parte del campione, raccogliere la soluzione in un flacone di vetro ambrato da 60 millilitri e rimuovere manualmente il flacone dal sistema. Pulire automaticamente il flacone di lavaggio del vetro utilizzando una pompa a siringa. Prelevare gli spazi vuoti durante la raccolta per ogni flacone di soluzione utilizzato inviando 25 millilitri di soluzione attraverso il sistema senza accendere la pompa del vuoto per raccogliere l'aria.

Raccogliere la soluzione immediatamente dopo essere stata iniettata nel sistema. Versare la soluzione di un campione in un becher per campioni e una soluzione in bianco in un becher per campioni in bianco. Con un'agitazione vigorosa, introdurre lentamente cinque millilitri di perossido di idrogeno sopra il becher del campione in modo che la punta non tocchi il becher, l'asta di agitazione o la soluzione.

Aggiungere la seconda aliquota da cinque millilitri intorno al lato del becher assicurandosi che tutta la soluzione del campione si riduca. Versare l'intero contenuto di ciascun becher, sia il liquido che il precipitato marrone, in provette da centrifuga da 50 millilitri etichettate in base al campione o al numero o alla lettera in bianco. Successivamente, centrifugare ogni lotto di campioni a 3, 220 volte G per 15 minuti.

Dopo la centrifugazione, versare ciascun surnatante in una bottiglia di plastica ambrata e smaltire correttamente la provetta da centrifuga. Immergere la punta della siringa utilizzata per l'iniezione in un becher di acqua ultrapura e asciugarla. Sciacquare l'intero volume della siringa con acqua ultrapura da un secondo becher e gettare l'acqua come rifiuto.

Successivamente, riempire la siringa con una piccola quantità di campione per pre-risciacquare la siringa. Dopo aver scartato il campione, riempire nuovamente la siringa con il campione. E picchiarlo delicatamente per rimuovere eventuali bolle d'aria in modo da misurare un volume accurato.

In base alla concentrazione determinata per ciascun campione, iniettare il volume appropriato in una fiala con tappo pre-preparata con batteri. Dopo aver conservato le fiale per una notte in un'area calda, iniettare da 0,1 a 0,2 millilitri di idrossido di sodio molare da 10 molari in ciascun campione per lisare i batteri. Un confronto diretto tra le concentrazioni mediane di NOx dell'analizzatore di NOx e le concentrazioni calcolate dalle misure di soluzione e flusso indica che le concentrazioni della soluzione concordano bene con le concentrazioni di NOx di NC2.

Infatti, l'esame dei percentili della distribuzione dei dati di concentrazione di NOx al minuto mostra che le concentrazioni di NOx basate sulla soluzione rientrano nella distribuzione per ogni intervallo di raccolta. La concentrazione di NOx dei campioni raccolti in ambienti urbani vicino alla strada e su strada abbraccia tre ordini di grandezza. E i rapporti isotopici vanno da meno uno a meno 13 per mil.

Ciò dimostra che la gamma dei rapporti isotopici nell'ambiente è molto più ampia dell'incertezza del metodo che è solo di 1,5 per mil. Il confronto tra due sistemi di raccolta utilizzati contemporaneamente mostra un'eccellente concordanza per i dati isotopici quantificati come deviazione assoluta tra i due punti dati per ciascun periodo di raccolta. Nelle aree urbane, la raccolta degli NOx può essere effettuata in meno di un'ora e i campioni possono essere ridotti in circa cinque minuti per campione.

Questo metodo unico facilita la caratterizzazione della composizione isotopica della sorgente di NOx in una varietà di ambienti di campo, con una risoluzione temporale relativamente elevata. Abbiamo raccolto pennacchi di emissioni dai veicoli stradali e stiamo confrontando la loro composizione isotopica con altre importanti fonti di NOx. In definitiva, lo scopo di questo metodo è quello di raccogliere accuratamente gli NOx sul campo e utilizzare gli isotopi degli NOx per tracciare la sua influenza sulla chimica atmosferica e sulla deposizione acida.