Automatizado, de alta resolução Sistema de Coleta Móvel para a análise de azoto isotópica de NO _x

O objetivo geral deste método é capturar quantitativamente óxidos de nitrogênio gasosos em solução, a fim de medir a composição isotópica de nitrogênio desse gás ambientalmente importante. Este método pode ajudar a responder a questões-chave nos campos da química atmosférica e da química ambiental, uma vez que os óxidos de nitrogênio chamados NOx contribuem para a formação de poluição e deposição de ácido no meio ambiente. Os isótopos de NOx nos permitem rastrear potencialmente as fontes e o impacto do NOx no meio ambiente.

A vantagem de nossa técnica é que ela pode capturar NOx com eficiência sob uma variedade de condições. Comparado com as técnicas usadas anteriormente, nosso método foi completamente validado em laboratório e em campo por sua capacidade de capturar quantitativamente NOx para análise isotópica. A demonstração visual desse método é fundamental para entender esse novo sistema.

Sua implantação em campo requer um pacote compacto alimentado por bateria para permitir a portabilidade em uma variedade de aplicações de campo. Em primeiro lugar, preparar as soluções de amostragem utilizando uma solução-mãe molar de permanganato de potássio e hidróxido de sódio 10 molares. Em seguida, dilua cada solução com água ultrapura até o volume correto.

Remova 25 mililitros de uma das soluções como um branco de laboratório e transfira-o para um frasco de vidro âmbar de 60 mililitros. Registre de qual frasco de solução veio o branco do laboratório. Em seguida, troque todos os filtros no sistema de coleta de NOx antes da amostragem para garantir que eles estejam funcionando da maneira mais eficaz e eficiente.

Montar o laboratório estacionário composto pelo sistema de coleta de NOx e um analisador de concentração de NOx por quimioluminescência. Crie uma entrada para o sistema com tubulação de PTFE que, em uma extremidade, pontos na direção do ar a ser coletado e, na outra extremidade, seja fixada a uma conexão em T para conectar a entrada ao analisador de NOx e ao sistema de coleta automatizado. Ligue o sistema para que o ar borbulhe através da solução e as bolhas sejam visíveis.

Uma vez realizada a amostragem e terminada a recolha de NOx da amostra, recolher a solução num frasco de vidro âmbar de 60 mililitros e retirar manualmente o frasco do sistema. Limpe automaticamente o frasco de lavagem de vidro usando uma bomba de seringa. Pegue os espaços em branco durante a coleta para cada frasco de solução usado, enviando 25 mililitros de solução pelo sistema sem ligar a bomba de vácuo para coletar o ar.

Recolha a solução imediatamente após a sua injeção no sistema. Deitar a solução de uma amostra num copo de amostra e de uma solução em branco num copo em branco. Com agitação vigorosa, introduza lentamente cinco mililitros de peróxido de hidrogênio acima do copo de amostra para que a ponta não toque no copo, na haste de agitação ou na solução.

Adicionar a segunda alíquota de cinco mililitros à volta do copo para garantir que toda a solução da amostra é reduzida. Despeje todo o conteúdo de cada copo, tanto o líquido quanto o precipitado marrom em tubos de centrífuga de 50 mililitros que foram rotulados de acordo com a amostra ou número ou letra em branco. Em seguida, centrifugue cada lote de amostras a 3.220 vezes G por 15 minutos.

Após a centrifugação, despeje cada sobrenadante em uma garrafa de plástico âmbar e descarte adequadamente o tubo da centrífuga. Mergulhe a ponta da seringa que está a ser utilizada para injeção num copo de água ultrapura e seque-a. Enxágue todo o volume da seringa com água ultrapura de um segundo copo e descarte a água como resíduo.

Em seguida, encha a seringa com uma pequena quantidade de sample para pré-enxaguar a seringa. Depois de descartar a amostra, reabasteça a seringa com a amostra. E bata suavemente para remover quaisquer bolhas de ar para que um volume preciso seja medido.

Com base na concentração determinada para cada amostra, injetar o volume apropriado num frasco pré-preparado com tampa com bactérias. Depois de armazenar os frascos durante a noite em uma área quente, injete 0,1 a 0,2 mililitros de hidróxido de sódio 10 molar em cada amostra para lisar as bactérias. Uma comparação direta das concentrações médias de NOx do analisador de NOx e das concentrações calculadas a partir das medições da solução e do fluxo indica que as concentrações da solução concordam bem com as concentrações de NOx NC2.

De fato, o exame dos percentis da distribuição dos dados de concentração de NOx de um minuto mostra que as concentrações de NOx baseadas na solução estão dentro da distribuição para cada intervalo de coleta. A concentração de NOx das amostras coletadas em estradas urbanas próximas e em ambientes rodoviários abrange três ordens de magnitude. E as proporções de isótopos variam de menos um a menos 13 por mil.

Isso mostra que a faixa de proporções de isótopos no ambiente é muito maior do que a incerteza do método, que é de apenas 1,5 por mil. A comparação de dois sistemas de coleta implantados ao mesmo tempo mostra excelente concordância para os dados isotópicos quantificados como o desvio absoluto entre os dois pontos de dados para cada período de coleta. Em áreas urbanas, a coleta de NOx pode ser feita em menos de uma hora e as amostras podem ser reduzidas em cerca de cinco minutos por amostra.

Este método exclusivo facilita a caracterização da composição isotópica da fonte de NOx em uma variedade de ambientes de campo, resolução de tempo relativamente alta. Coletamos plumas de emissão de veículos rodoviários e estamos comparando sua composição isotópica com outras fontes importantes de NOx. Em última análise, o objetivo deste método é coletar com precisão o NOx no campo e usar os isótopos de NOx para rastrear sua influência na química atmosférica e na deposição de ácido.