NOの窒素同位体分析のための自動化、高解像度モバイル収集システム X

この方法の全体的な目標は、この環境的に重要なガスの窒素同位体組成を測定するために、溶液中のガス状窒素酸化物を定量的に捕捉することです。この方法は、NOxと呼ばれる窒素酸化物が環境中のスモッグ形成と酸性沈着に寄与するため、大気化学および環境化学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。NOxの同位体により、環境中のNOxの発生源と影響を追跡できる可能性があります。

当社の技術の利点は、様々な条件下で効率的にNOxを捕捉できることです。以前に使用されていた技術と比較して、当社の方法は、同位体分析のためにNOxを定量的に捕捉する能力について、実験室と現場の両方で徹底的に検証されています。この手法を視覚的に示せることは、この新しいシステムを理解するために重要です。

現場での展開には、さまざまなフィールドアプリケーションでの携帯性を可能にするために、コンパクトなバッテリー駆動パッケージが必要です。まず、1モルの過マンガン酸カリウムストック溶液と10モルの水酸化ナトリウムを使用してサンプリング溶液を調製します。次に、各溶液を超純水で適切な量に希釈します。

溶液の1つを実験室用ブランクとして25ミリリットル取り出し、60ミリリットルの琥珀色のガラス瓶に移します。実験室のブランクがどの溶液ボトルから来たかを記録します。次に、サンプリング前にNOx収集システムのすべてのフィルターを交換して、最も効果的かつ効率的に機能していることを確認します。

NOx収集システムと化学発光NOx濃度分析装置からなる固定実験室を設置します。PTFEチューブを使用してシステムへの入口を作成し、一方の端が収集される空気の方向を指し、もう一方の端がTフィッティングに固定され、入口をNOx分析装置と自動収集システムの両方に接続します。システムの電源を入れて、空気が溶液を通って泡立ち、気泡が見えるようにします。

サンプリングが行われ、サンプルがNOxの収集が完了したら、溶液を60ミリリットルの琥珀色のガラス瓶に回収し、ボトルをシステムから手動で取り外します。シリンジポンプを使用してガラス洗浄ボトルを自動的に清掃します。真空ポンプをオンにして空気を収集せずに、システムを介して25ミリリットルの溶液を送ることにより、使用される各溶液ボトルの収集中にフィールドブランクを取ります。

溶液をシステムに注入した直後に溶液を回収します。1つのサンプルから溶液をサンプルビーカーに注ぎ、1つのブランク溶液をブランクビーカーに注ぎます。激しく攪拌しながら、先端がビーカー、攪拌棒、または溶液に触れないように、サンプルビーカーの上に5ミリリットルの過酸化水素をゆっくりと導入します。

ビーカーの側面の周りに2番目の5ミリリットルのアリコートを追加し、すべてのサンプル溶液が減少するようにします。各ビーカーの内容物全体を注ぎ、液体と茶色の沈殿物の両方を、サンプルまたは空白の番号または文字に従ってラベル付けされた50ミリリットルの遠心分離管に注ぎます。これに続いて、サンプルの各バッチを3、220倍Gで15分間遠心分離します。

遠心分離後、各上清を琥珀色のプラスチックボトルに注ぎ、遠心分離チューブを適切に廃棄します。注射に使用した注射器の先端を超純水のビーカーに浸し、乾燥させます。シリンジの全容量を2番目のビーカーからの超純水ですすぎ、水を廃棄物として捨てます。

これに続いて、シリンジに少量のサンプルを充填して、シリンジを事前にすすぎます。サンプルを廃棄した後、シリンジにサンプルを補充します。そして、そっとノックして気泡を取り除き、正確な体積が測定されるようにします。

各サンプルで決定された濃度に基づいて、バクテリアと一緒に事前に調製されたキャップ付きバイアルに適切な量を注入します。バイアルを暖かい場所に一晩保管した後、0.1〜0.2ミリリットルの10モル水酸化ナトリウムを各サンプルに注入して、細菌を溶解します。NOx分析装置からのNOx濃度の中央値と、溶液および流量測定値から計算された濃度を直接比較すると、溶液の濃度がNC2 NOx濃度とよく一致していることが示されています。

実際、1分間のNOx濃度データの分布のパーセンタイルを調べると、溶液ベースのNOx濃度は各収集間隔の分布内にあることが示されています。都市部の道路近くや道路で採取されたサンプルのNOx濃度は、3桁に及びます。そして、同位体比は、ミルあたりマイナス1からマイナス13

これは、環境中の同位体比の範囲が、1ミルあたりわずか1.5という方法の不確かさよりもはるかに大きいことを示しています。同時に展開された2つの収集システムの比較は、各収集期間の2つのデータポイント間の絶対偏差として定量化された同位体データについて優れた一致を示しています。都市部では、NOxの回収は1時間未満で行え、サンプル1個あたり約5分でサンプルを減らすことができます。

この独自の方法は、さまざまなフィールド環境でのNOx発生源ブルーム同位体組成の特性評価を容易にし、比較的高い時間分解能を実現します。私たちは、オンロードビークルからの排出プルームを収集し、その同位体組成を他の主要なNOx源と比較しています。この方法の最終的な目的は、野外でNOxを正確に収集し、NOxの同位体を使用して、大気化学と酸性沈着への影響を追跡することです。