Geautomatiseerd, hoge-resolutie Mobile opvangsysteem voor de Stikstof isotopenanalyse van NO _x

Het algemene doel van deze methode is om gasvormige stikstofoxides kwantitatief in oplossing te vangen om de isotopische samenstelling van dit milieubelangrijke gas te meten. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van atmosferische chemie en milieuchemie, aangezien stikstofoxides, NOx genaamd, bijdragen aan smogvorming en zure depositie in het milieu. De isotopen van NOx stellen ons in staat om mogelijk de bronnen en impact van NOx in het milieu te volgen.

Het voordeel van onze techniek is dat het NOx efficiënt kan vangen onder verschillende omstandigheden. In vergelijking met eerder gebruikte technieken, is onze methode grondig gevalideerd, zowel in het laboratorium als in het veld, op zijn vermogen om NOx kwantitatief te vangen voor isotopenanalyse. Visuele demonstratie van deze methode is cruciaal om dit nieuwe systeem te begrijpen.

De inzet in het veld vereist een compacte batterijvoeding om de draagbaarheid in verschillende veldtoepassingen mogelijk te maken. Bereid eerst monsters oplossingen met behulp van een molaire kaliumpermanganaat stamoplossing en 10 molaire natriumhydroxide. Verdun vervolgens elke oplossing met ultrapuur water tot het juiste volume.

Verwijder 25 milliliter van een van de oplossingen als laboratorium blanco en breng het over naar een 60 milliliter amberglazen fles. Noteer van welke oplossingsfles de laboratorium blanco afkomstig is. Vervolgens alle filters in het NOx-verzamelsysteem vervangen voor het bemonsteren om ervoor te zorgen dat ze het meest effectief en efficiënt werken.

Stel het stationaire laboratorium in bestaande uit het NOx-verzamelsysteem en een chemiluminescentie NOx-concentratie-analysator. Maak een inlaat naar het systeem met PTFE-buis die aan de ene kant in de richting van de te verzamelen lucht wijst en aan de andere kant vastzit aan een T-fitting om de inlaat te verbinden met zowel de NOx-analysator als het geautomatiseerde verzamelingssysteem. Zet het systeem aan zodat de lucht door de oplossing borrelt en er zichtbare bubbels zijn.

Zodra het bemonsteren is uitgevoerd en het monster NOx heeft verzameld, verzamel de oplossing in een 60 milliliter amberglazen fles en verwijder de fles handmatig uit het systeem. Reinig de glazen wasfles automatisch met behulp van een spuitpomp. Neem veld blanco's tijdens het verzamelen voor elke oplossingsfles die wordt gebruikt door 25 milliliter oplossing door het systeem te sturen zonder de vacuümpomp in te schakelen om lucht te verzamelen.

Verzamel de oplossing onmiddellijk nadat deze in het systeem is geïnjecteerd. Giet de oplossing van één monster in een monsterbeker en één blanco oplossing in een blanco beker. Voeg met krachtig roeren langzaam vijf milliliter waterstofperoxide boven de monsterbeker toe zodat de punt de beker, de roerstaaf of de oplossing niet raakt.

Voeg de tweede vijf milliliter aliquot rond de zijkant van de beker toe en zorg ervoor dat alle monsterstofoplossing wordt gereduceerd. Giet de volledige inhoud van elke beker, zowel de vloeistof als het bruine precipitaat, in 50 milliliter centrifugeerbuisjes die zijn gelabeld volgens het monster- of blanco nummer of letter. Centrifugeer vervolgens elke batch monsters bij 3.220 keer G gedurende 15 minuten.

Na centrifugatie giet elk supernatant in een ambergekleurde kunststof fles en gooi de centrifugeerbuis op de juiste manier weg. Dompel het punt van de spuit dat wordt gebruikt voor injectie in een beker met ultrapuur water en droog het. Spoel het volledige volume van de spuit met ultrapuur water uit een tweede beker en gooi het water weg als afval.

Vervolgens vult u de spuit met een kleine hoeveelheid monster om de spuit voor te spoelen. Gooi het monster weg en vul de spuit opnieuw met monster. Klop er voorzichtig op om eventuele luchtbellen te verwijderen, zodat er een nauwkeurig volume wordt gemeten.

Op basis van de bepaalde concentratie voor elk monster, injecteer het juiste volume in een vooraf voorbereide afgesloten fles met bacteriën. Na het bewaren van de flesjes een nacht in een warme ruimte, injecteer 0,1 tot 0,2 milliliter 10 molaire natriumhydroxide in elk monster om de bacteriën te lyseren. Een directe vergelijking van mediane NOx-concentraties van de NOx-analysator en concentraties berekend uit de oplossing en stroomsmetingen geeft aan dat de oplossingsconcentraties goed overeenkomstig zijn met NC2 NOx-concentraties.

In feite toont onderzoek van de percentielen van de verdeling van de eenminuuts NOx-concentratiegegevens aan dat de oplossing gebaseerde NOx-concentraties binnen de verdeling voor elke verzamelingsinterval vallen. De NOx-concentratie van monsters die in stedelijke omgevingen nabij de weg en op de weg zijn verzameld, beslaat drie ordes van grootte. En de isotoopverhoudingen variëren van min één tot min 13 per duizend.

Dit toont aan dat het bereik van isotoopverhoudingen in het milieu veel groter is dan de onzekerheid van de methode, die slechts 1,5 per duizend bedraagt. Vergelijking van twee verzamelingssystemen die tegelijkertijd zijn ingezet, toont uitstekende overeenstemming voor de isotopengegevens, gekwantificeerd als de absolute afwijking tussen de twee datapunten voor elke verzamelingsperiode. In stedelijke gebieden kan NOx-verzameling in minder dan een uur worden gedaan en kunnen monsters worden verminderd in ongeveer vijf minuten per monster.

Deze unieke methode vergemakkelijkt de karakterisering van NOx-bronbloem isotopische samenstelling in verschillende veldmilieus, relatief hoge tijdresolutie. We hebben emissiepluimen van voertuigen op de weg verzameld en vergelijken hun isotopische samenstelling met andere belangrijke NOx-bronnen. Uiteindelijk is het doel van deze methode om NOx nauwkeurig in het veld te verzamelen en de isotopen van NOx te gebruiken om de invloed ervan op atmosferische chemie en zure depositie te volgen.