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Environment

स्वचालित, नहीं की नाइट्रोजन समस्थानिक विश्लेषण के लिए उच्च संकल्प मोबाइल संग्रह प्रणाली Published: December 20, 2016 doi: 10.3791/54962
Automatic Translation
1,2, 2,3, 1, 2,3, 2,3
1Department of Chemistry, Brown University, 2Institute at Brown for Environment and Society, Brown University, 3Department of Earth, Environmental, and Planetary Sciences, Brown University

ERRATUM NOTICE

Abstract

नाइट्रोजन आक्साइड (सं एक्स = नहीं + सं 2) वायुमंडलीय गैसों का पता लगाने के पर्यावरण पर काफी प्रभाव पड़ता है कि एक परिवार के हैं। एक्स सांद्रता सीधे ओजोन और हाइड्रॉक्सिल कण के साथ बातचीत के माध्यम से वातावरण का ऑक्सीकरण क्षमता को प्रभावित करती है। सं एक्स के मुख्य सिंक गठन और नाइट्रिक एसिड के बयान, अम्ल वर्षा का एक घटक और एक bioavailable पोषक तत्व है। एक्स प्राकृतिक और मानवजनित स्रोतों, जो अंतरिक्ष और समय में भिन्नता का एक मिश्रण से उत्सर्जित होता है। कई स्रोतों की मोरचा और कोई एक्स से कम जीवन भर यह चुनौतीपूर्ण मात्रात्मक अलग उत्सर्जन स्रोतों और पर्यावरण पर उनके प्रभावों के प्रभाव को विवश है। एक्स की नाइट्रोजन आइसोटोप विभिन्न स्रोतों के बीच भिन्न करने के सूत्रों और कोई एक्स के परिवहन को समझने के लिए एक संभावित शक्तिशाली उपकरण का प्रतिनिधित्व करने का सुझाव दिया गया है। हालांकि, वायुमंडलीय इकट्ठा करने का पिछले विधियोंसं एक्स समय तक फैला (महीने के लिए सप्ताह) लंबे समय से अधिक एकीकृत और प्रासंगिक, विविध क्षेत्र की स्थिति में कोई एक्स के कुशल संग्रह के लिए मान्य नहीं हैं। हम एक नया, अत्यधिक कुशल क्षेत्र आधारित प्रणाली है कि 30 मिनट और 2 घंटा के बीच एक समय संकल्प पर एकत्र आइसोटोप विश्लेषण के लिए वायुमंडलीय एक्स पर रिपोर्ट। इस विधि की स्थिति की एक किस्म के तहत एकत्र 100% दक्षता के साथ नाइट्रेट के रूप में समाधान में गैसीय एक्स। प्रोटोकॉल दोनों स्थिर और मोबाइल की शर्तों के तहत शहरी सेटिंग में हवा इकट्ठा करने के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं। हम विस्तार फायदे और विधि की सीमाओं और क्षेत्र में अपने आवेदन प्रदर्शित करता है। कई तैनाती से डेटा 1 को दिखाया जाता है) का मूल्यांकन बगल में एक्स एकाग्रता माप, 2) प्रसंस्करण से पहले संग्रहीत समाधान की स्थिरता परीक्षण के साथ तुलना से क्षेत्र आधारित संग्रह क्षमता, 3) शहरी सेटिंग्स की एक किस्म में सीटू reproducibility में यों, और 4) एन की रेंज का प्रदर्शनसं के आइसोटोप परिवेश शहरी हवा में है और भारी कूच किया रोडवेज पर पता चला एक्स।

Introduction

वायुमंडलीय नाइट्रोजन आक्साइड (सं एक्स = नहीं + सं 2) वैश्विक प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन चक्र 1,2 में महत्वपूर्ण प्रजातियां हैं। माहौल में सं एक्स उच्च प्रतिक्रियाशील है और सीधे ओजोन (ओ 3) और हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी (OH) के साथ अपनी बातचीत के माध्यम से वातावरण का ऑक्सीकरण क्षमता के लिए योगदान देता है। एक्स नाइट्रिक एसिड ऑक्सीकरण (HNO 3) या नाइट्रेट के माध्यम से कम क्षोभ मंडल में दिनों घंटे के पैमाने पर वातावरण से निकाल दिया जाता है (सं 3 -), जो दोनों के अत्यधिक घुलनशील होते हैं और गैसीय में सतहों पर जमा शुष्क हो सकता है और कण एयरोसोल रूपों या गीला वर्षा (जैसे, अम्ल वर्षा) द्वारा जमा 2। एक्स जीवाश्म ईंधन के दहन, बायोमास जल, मिट्टी में सूक्ष्म जैविक प्रक्रियाओं, और बिजली सहित सूत्रों की एक किस्म से उत्सर्जित होता है। स्रोत प्रभाजन व्यक्ति सूत्रों के प्रभावों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन सूत्रों की विविधता, स्थान और समय, और कोई एक्स और HNO 3 बनाना एकाग्रता की अपेक्षाकृत कम जीवन काल में उनकी परिवर्तनशीलता अकेले एक अपर्याप्त मीट्रिक विश्लेषण करती है। वातावरण में और वायुमंडलीय मॉडल 3 पर नए प्रतिबंधों जोड़ने के लिए - स्थिर आइसोटोप एक तरह से बेहतर स्थानिक पैटर्न और सूत्रों के अस्थायी प्रवृत्तियों और कोई एक्स के रसायन शास्त्र और सं 3 ट्रैक करने के लिए के रूप में उपयोगी हो सकता है। तिथि करने के लिए, समस्थानिक अलग नहीं x स्रोतों के साथ जुड़े हस्ताक्षर विशेष रूप से पिछले विधियों 4 के साथ जुड़े बड़े अनिश्चितताओं की वजह से, अत्यधिक अनिश्चित बनी हुई हैं।

पिछले अध्ययनों से अलग सक्रिय और निष्क्रिय संग्रह तरीकों की एक संख्या का प्रतिनिधित्व करते हैं और सूचना समस्थानिक मूल्यों में बड़ी पर्वतमाला उपज है, भले ही उत्सर्जन स्रोत के लिए। Fibiger एट अल। पाया गया कि पहले से इस्तेमाल अक्सर कोई एक्स पर कब्जा करने में उनकी दक्षता के मामले में बहुत विविध तरीकों, बहुत स्थितियों में बदलाव के साथ influक्षेत्र संग्रह encing (जैसे, तापमान, आर्द्रता, प्रवाह की दर, समाधान की उम्र) 4। पिछले कोई और नहीं 2 कब्जा तरीकों का अकुशल तेज fractionations करने के लिए ले जा सकता है। उदाहरण के लिए, 14 एन रिश्तेदार से 15 N के लिए ऑक्सीकरण की उच्च दर δ में कम पूर्वाग्रहों उपज सकता है 15 एन-कोई एक्स कि वायुमंडलीय मूल्यों के प्रतिनिधि नहीं हैं। Methodological मुद्दों 4,17 के अलावा, हवा के नमूने के विभिन्न प्रकार की एक किस्म भी एक ही स्रोत से जुड़े आइसोटोप मूल्यों के लिए सूचना पर्वतमाला में अंतर करने के लिए योगदान कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, कोई एक्स के वाहन उत्सर्जन के साथ जुड़े समस्थानिक हस्ताक्षर कर दिया गया सुझाव संग्रह पर निकट सड़क साइटों 5 पर आधारित है, यातायात सुरंगों 6 में, और सीधे वाहनों 7.8 की tailpipes से। इसके अलावा, पिछले विधियों पर सबसे अच्छा 24 घंटे का समय प्रस्तावों और परिवेश सं एक्स सांद्रता में महत्वपूर्ण परिवर्तन हैप्रति घंटा (या कम) पर मनाया 9 timescales, संभावित विभिन्न स्रोतों के लिए समस्थानिक का पता लगाने के आवेदन सीमित। एक्स संग्रह तरीकों में से कई लोग समय के साथ बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एक्स ऑक्सीकरण में सक्षम है, लेकिन यह भी अन्य एकत्र प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन प्रजातियों (जैसे, अमोनियम) समाधान, नाइट्रेट की आवश्यकता होती है, संभवतः एक समस्थानिक माप हस्तक्षेप योगदान दे। पिछले कुछ तरीकों में भी समाधान है, जो केवल कोई एक्स आइसोटोप की सीमित समझ प्रदान करता है, के रूप में यह नहीं (प्राथमिक उत्सर्जन) जमा नहीं करता है में सं 2 इकट्ठा करने के लिए सीमित कर रहे हैं। वातावरण में सीधे स्रोतों और रसायन विज्ञान ट्रैक करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है - इस प्रकार, वहाँ एक सुसंगत, मान्य विधि का उपयोग कर बेहतर विवश करने के लिए कोई एक्स के आइसोटोप में परिवर्तनशीलता (और कोई 3) क्या अलग उत्सर्जन स्रोतों से एक्स पर कब्जा करने की जरूरत है।

पर एक क्षेत्र के आधार पर एक्स इस पत्र की रिपोर्ट के एट अल द्वारा वर्णित है। 4, आगे क्षेत्र में कोई एक्स और मौसम की स्थिति बदलने के तहत इसकी संग्रह क्षमता के प्रदर्शन के माध्यम से मान्य है, समाधान स्थिरता और अमोनिया हस्तक्षेप का परीक्षण, और शहरी वातावरण में अपनी reproducibility की सिद्धि। समस्थानिक मूल्यों में स्थानिक और लौकिक मतभेद एक भी laboratory- और क्षेत्र सत्यापित तरीका है कि उच्च क्षमता पर समाधान में कोई एक्स कब्जा कर सकते हैं का उपयोग कर जांच कर रहे हैं। यह पत्र 30 120 मिनट के समय प्रस्तावों पर निकट सड़क, पर सड़क और परिवेश शहरी हवा संग्रह के लिए विधि के आवेदन को दर्शाता है।

में संक्षिप्त, सं एक्स (कोई और नहीं 2) में माहौल से एकत्र किया जाता हैNO 3 के रूप में एक अत्यधिक ऑक्सीकरण समाधान -। एक ही समय में, कोई एक्स, सं 2, और सीओ 2 सांद्रता और इस तरह के जीपीएस स्थान और संग्रह के समय के रूप में अन्य प्रासंगिक डेटा, परिवेश, दर्ज हैं। बाद एक नमूना एकत्र किया जाता है, समाधान प्रयोगशाला है, जो समाधान को कम करना शामिल प्रतिक्रिया को रोकने के लिए में कार्रवाई की है, तो बाद में कोई 3 के लिए समाधान पीएच को निष्क्रिय - एकाग्रता और समस्थानिक का विश्लेषण करती है। NO 3 - एकाग्रता एक स्वचालित spectrophotometric (यानी, वर्णमिति) प्रक्रिया द्वारा यहां निर्धारित किया जाता है। गैसीय एन 2 हे कि बाद में एक आइसोटोप अनुपात मास स्पेक्ट्रोमीटर पर मापा जाता है का हल में - नाइट्रोजन समस्थानिक रचना denitrifier विधि है, जो मात्रात्मक NO 3 धर्मान्तरित का उपयोग कर निर्धारित किया जाता है। प्रयोगशाला और क्षेत्र कारतूस भी एकत्र की है और संग्रह का हिस्सा नमूना अखंडता को सुनिश्चित करने के रूप में मापा जाता है। नीचे एक Detai हैकदम-दर-कदम प्रोटोकॉल का नेतृत्व किया।

Protocol

1. समाधान तैयार

  1. नमूना लेने से पहले, समाधान तैयार एक्स विश्लेषक (या तो luminol या chemiluminescence) जांचना, और जाँच करें कि सिस्टम ठीक से काम कर रहा है और उस नए फिल्टर स्थापित कर रहे हैं।
  2. 1 एम पोटेशियम परमैंगनेट (KMnO 4) शेयर समाधान और 10 एम सोडियम हाइड्रोक्साइड (NaOH) 10 का उपयोग कर नमूने समाधान बनाने, और फिर सही मात्रा के लिए ultrapure पानी के साथ समाधान पतला।
    नोट: premade समाधान खरीद क्योंकि वे कम "रिक्त" NO 3 को नियंत्रित करने के लिए करते हैं - अन्य रूपों की तुलना में सांद्रता। 4
    1. 10 एम NaOH तैयार करें।
      1. ठोस NaOH के 200 ग्राम वजन और एक 500 मिलीलीटर फ्लास्क में डालना। ultrapure पानी (18.2 MΩ · 25 डिग्री सेल्सियस पर सेमी) मे बड़ा फ्लास्क का meniscus लाइन के लिए और NaOH भंग करने के लिए अनुमति देते हैं।
    2. क्योंकि इस प्रक्रिया गर्मी exudes, एक कमरे में गुस्सा बड़ा फ्लास्क जगहature (~ 22 डिग्री सेल्सियस) पानी से स्नान और के रूप में यह हो जाती है, आम तौर पर 1-2 घंटा लेने के लिए इसे शांत करने के लिए अनुमति देते हैं। अप करने के लिए 1 महीने के लिए 500 मिलीलीटर एम्बर प्लास्टिक की बोतलों में स्टोर 10 एम NaOH।
    3. एक 500 मिलीलीटर में 0.25 एम KMnO 4 और 0.5 एम NaOH का एक नमूना समाधान तैयार सिलेंडर (450 मिलीलीटर समाधान मात्रा) स्नातक किया।
      1. 1 एम KMnO 4 के 112.5 मिलीलीटर जोड़ें और उसके बाद 405 मिलीलीटर के लिए ultrapure पानी के साथ भरें।
      2. स्नातक की उपाधि प्राप्त सिलेंडर के लिए 10 एम NaOH समाधान कदम 1.2.1 में तैयार की 22.5 मिलीलीटर जोड़ें और ultrapure पानी के साथ 450 मिलीलीटर लाइन को भरने के लिए।
    4. (प्रयोग पत्र प्रत्येक बोतल भेद करने के लिए) 500 मिलीलीटर एम्बर कांच की बोतलों में समाधान की दुकान और तारीख के साथ प्रत्येक समाधान लेबल।
    5. एक बार जब समाधान किया जाता है, एक प्रयोगशाला खाली ले। समाधान और रिकार्ड जो समाधान बोतल से यह आया की 25 मिलीलीटर निकालें। 60 मिलीलीटर एम्बर कांच की बोतलों में दुकान खाली।
      नोट: प्रत्येक समाधान बोतल के बाद 8-11 नमूने (35-50 मिलीलीटर प्रत्येक) और एक क्षेत्र को खाली (25 एमएल) उपज चाहिएप्रयोगशाला खाली लिया जाता है।

2. फील्ड सेटअप

  1. एक नमूना स्थान (जैसे कि एक छत के रूप में) का चयन और प्रणाली (यदि स्थिर प्रणाली का उपयोग करते हुए) स्थापित करें। मोबाइल प्रयोगशाला के लिए, एक ठेठ यात्री वाहन में सभी इंस्ट्रूमेंटेशन पैक। स्वचालित प्रणाली का एक चित्र के लिए चित्रा 1 देखें।
  2. सुनिश्चित करें कि वे सबसे अधिक प्रभावी ढंग से और कुशलता से काम कर रहे हैं नमूना लेने से पहले सभी फिल्टर चित्रा 1 में लेबल बदलें।
    नोट: वहाँ प्रणाली में फिल्टर के तीन प्रकार के होते हैं: एक PTFE कण फिल्टर (1.0 माइक्रोन, 47 या 25 मिमी अधिक प्रदूषित हवा में बड़ा सतह क्षेत्र का उपयोग करें) कणों कोई हो सकती है कि 3 को दूर करने के लिए - एक नायलॉन झिल्ली फिल्टर (1.0 माइक्रोन) HNO 3 गैस को हटाने के लिए, और एक हाइड्रोफोबिक फिल्टर (10.0 माइक्रोन) वैक्यूम पंप और समाधान की बूँदों से महत्वपूर्ण छिद्र की रक्षा के लिए। एक नमूना अवधि, कण फिल्टर के शुरू में नए फिल्टर के साथऔर सं 3 फिल्टर, कुछ दिनों के लिए परिवर्तित किया जाना अत्यधिक प्रदूषित या धूल भरी स्थितियों में छोड़कर जरूरत नहीं होगी। हाइड्रोफोबिक फिल्टर के रूप में लंबे समय के रूप नमूने लगातार किया जाता है के लिए हर 4-6 मानव संसाधन बदला जाना चाहिए।
  3. प्रणाली की स्थापना के लिए, सिस्टम और polytetrafluoroethylene (PTFE) टयूबिंग (1/4-इंच बाहरी व्यास) के लिए उपकरणों को जोड़ने और इनलेट भी PTFE ट्यूबिंग उद्देश्य, वांछित हवा संग्रह की दिशा में।
    नोट: मोबाइल प्रयोगशाला जबकि स्थिर प्रयोगशाला परिवेश शहरी हवा और निकट सड़क माप लेने के लिए है, पर सड़क माप लेने के लिए है।
  4. 'मोबाइल प्रयोगशाला' सेट अप, कोई एक्स संग्रह प्रणाली से मिलकर, एक कोई एक्स बॉक्स, सीओ 2 विश्लेषक, एक ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) इकाई, और एक समुद्री बैटरी।
    1. प्रणाली और कार में सब इंस्ट्रूमेंटेशन पैक। 12 घंटा, अधिकतम durat के समान के लिए एक 12 वी समुद्री गहरे चक्र बैटरी ~ साथ प्रणाली बिजलीमोबाइल माप का एक दिन का आयन। नमूना दिन के अंत में बैटरी फिर अगले दिन के लिए तैयार करने के लिए।
      नोट: एक अलग बैटरी का प्रयोग करें तो यह है कि कार बैटरी को hardwire करने के लिए और न ही कार मापन करने के लिए चालू रखने के लिए कोई जरूरत नहीं है। दो बैटरी का प्रयोग करें अगर नमूना आदेश के कुछ ही घंटों के लिए रोक बैटरी पुनर्भरण के लिए से बचने के लिए बंद करने के लिए या अधिक से अधिक 12 घंटा होगी।
    2. , संग्रह प्रणाली के लिए की तुलना में प्रवेश करने के लिए करीब PTFE इनलेट ट्यूब के लिए उपकरणों से कनेक्ट क्योंकि इस प्रणाली के लिए वैक्यूम पंप 3-5 एल / मिनट, सं एक्स बॉक्स के लिए प्रवाह दर (तुलना में बहुत बड़ा का प्रवाह दरों पर संचालित ~ 1.5 एल / मिनट) या सीओ 2 / एच 2 ओ विश्लेषक (<1 एल / मिनट)।
    3. छत पर कार के सामने से PTFE इनलेट ट्यूब को सुरक्षित, कार के सामने, एक स्थिति निकास पाइप से सबसे लंबे समय तक संभव दूरी है कि ओर इशारा करते हुए, कार निकास पाइप से आत्म उत्सर्जन पर कब्जा करने से बचने के लिए। उदाहरण के लिए, मोबाइल प्रयोगशाला मेंएक midsized खेल उपयोगिता वाहन का उपयोग कर, इनलेट कार, ड्राइवर की ओर दरवाजे से 2 फीट की छत पर स्थित था, इसे वापस बम्पर से सड़क के ऊपर 1.6 मीटर और 2.54 मीटर की दूरी पर रखकर।
      1. वैकल्पिक रूप से, एक बिजली या अन्य शून्य उत्सर्जन वाहन का उपयोग करें।
    4. रिकार्ड जियोलोकेशन और वाहन की गति डेटा हर दूसरा एक जीपीएस यूनिट का उपयोग कर (इस डेटा के लिए ब्याज की है)। लैपटॉप कंप्यूटर जीपीएस समय मापन से पहले साथ रिकॉर्डिंग सं एक्स और सीओ 2 डेटा सिंक्रनाइज़ करें।
    5. नमूना दिन की शुरुआत में इंस्ट्रूमेंटेशन पर बारी और उन्हें नमूने दिन के अंत में बंद कर देते हैं, तब भी जब संग्रह प्रणाली नहीं चल रहा है (वाद्ययंत्र वार्म अप समय की आवश्यकता होती है, तो यह दिन भर में चल रहे कई से बचने के लिए छोड़ दें वार्मअप बार)।
    6. luminol समाधान के साथ NOx बॉक्स लोड जब यह नमूना दिन की शुरुआत में चालू है, और फिर दिन के अंत में यह पानी के साथ फ्लश, instrume पहलेके रूप में निर्माता द्वारा निर्देशित NT, बंद कर दिया है। मोबाइल प्रयोगशाला में एक कूलर में luminol और समाधान नमूनों की दुकान समाधान की गिरावट से बचने के लिए। एक प्रशीतित इकाई में रात भर luminol समाधान स्टोर।
    7. जांचना सं एक्स बॉक्स-एक luminol आधारित सं 2 / नहीं विश्लेषक 11 और एक अंतर है, गैर फैलानेवाला अवरक्त (NDIR) सीओ 2 / एच 2 ओ विश्लेषक एक व्यावसायिक गैस कमजोर पड़ने अंशशोधक का उपयोग कर और निर्माता के निर्देशों का पालन। एक्स बॉक्स ~ 5 सेकंड है, जो बेहतर सं x उत्सर्जन plumes पर सड़क को हल करने के लिए सुसज्जित है की एक प्रतिक्रिया समय है।
  5. 'स्थिर प्रयोगशाला' सेट अप, कोई एक्स संग्रह प्रणाली और एक chemiluminescence एक्स एकाग्रता विश्लेषक से मिलकर।
    1. एक सतह के लिए PTFE ट्यूबिंग फिक्स और हवा की दिशा में यह बात एकत्र हो।
    2. एक टी बो कनेक्ट करने के लिए फिटिंग के साथ प्रवेश पर PTFE ट्यूबिंग विभाजितवें एक्स विश्लेषक और स्वचालित संग्रह प्रणाली।
    3. एक बिजली की दुकान (120 वी बारी वर्तमान) को स्थिर सिस्टम से कनेक्ट।
    4. नमूना अवधि के दौरान लगातार एक्स एकाग्रता विश्लेषक भागो, तब भी जब संग्रह प्रणाली बंद या नमूने स्विचन है। उस समय के दौरान यह अलग करने के लिए इतना है कि कोई एक्स विश्लेषक परिवेशी वायु नमूना है वाल्व संग्रह प्रणाली में बनी प्रयोग करें।
    5. Chemiluminescence एक्स एकाग्रता विश्लेषक जांचना। यह स्थिर माप के लिए इस्तेमाल के रूप में यह एक धीमी प्रतिक्रिया समय (> 30 सेकंड) है, जो परिवेशी वायु मापन के लिए बेहतर है है।
      1. एक गैस कमजोर पड़ने अंशशोधक का उपयोग कर निर्माता के निर्देशों के आधार पर जांचना। शून्य हवा के साथ एन 2 में कोई 25 ppmv का एक मानक पतला 0-200 ppbv सं बीच लगभग सात अंशांकन अंक प्राप्त करने के लिए। एक ओजोन titrator का प्रयोग, SA भर सं 2 सांद्रता जांचनामेरे लिए रेंज (0-200 ppbv सं 2)।
    6. मोबाइल प्रयोगशाला का उपयोग करते हैं, निर्माता के एक व्यावसायिक गैस कमजोर पड़ने अंशशोधक का उपयोग कर और निम्न जांचना सं एक्स बॉक्स-एक luminol आधारित सं 2 / नहीं विश्लेषक 11 और एक अंतर है, गैर फैलानेवाला अवरक्त (NDIR) सीओ 2 / एच 2 ओ विश्लेषक निर्देश। एक्स बॉक्स ~ 5 सेकंड है, जो बेहतर सं x उत्सर्जन plumes पर सड़क को हल करने के लिए सुसज्जित है की एक प्रतिक्रिया समय है।

3. नमूना संग्रह

  1. यह सुनिश्चित करें कि प्रवाह मीटर, सिरिंज पंप, कंप्यूटर सॉफ्टवेयर, और वैक्यूम पंप सभी काम कर रहे हैं प्रणाली पर परीक्षण का कार्य। प्रत्येक घटक चालू करें और जाँच करें कि यह ठीक से काम कर रहा है। कंप्यूटर सॉफ्टवेयर के साथ, एक या दो बार नमूना प्रोटोकॉल को पूरा यकीन है कि सब कुछ ठीक से काम कर रहा है।
  2. सिस्टम चालू करें ताकि हवा समाधान के माध्यम से बुदबुदाती है और बुलबुले visibl हैंई।
    ध्यान दें: कंप्यूटर प्रोग्राम प्रणाली भर के समाधान के आंदोलन को स्वचालित है, लेकिन डायाफ्राम पंप और वैक्यूम पंप मैन्युअल रूप से संचालित कर रहे हैं। यूजर को एक नमूने के संग्रह (30 और 120 मिनट के बीच) है कि नमूना की एकाग्रता समाधान के खाली नाइट्रेट एकाग्रता से ऊपर होने के लिए पर्याप्त नहीं x एकत्र करने के लिए समय की राशि का चयन करना होगा। वायुमंडलीय सं एक्स ऐसे वाहनों के रूप में 50-100 की सांद्रता के सूत्रों के निकट ppbv की आवश्यकता होती है केवल एक 30 मिनट के संग्रह का समय है। परिवेश शहरी एक्स सांद्रता (5-30 ppbv) के लिए, नमूने 120 मिनट तक के लिए एकत्र किया जाना चाहिए। कदम 6.5 और 6.5.1 में प्रदान समीकरणों का उपयोग करना, उपयोगकर्ता कर सकते हैं वापस गणना संग्रह समय समाधान में वांछित नमूना एकाग्रता को प्राप्त करने के लिए।
    1. स्वचालित रूप से गैस धोने की बोतल में और कचरे को बोतल गैस-धोने से जलाशयों से समाधान करने के लिए कदम एक सिरिंज पंप के साथ एक संग्रह प्रणाली का प्रयोग करें। चार इलेक्ट्रॉनिक रूप actu1) नए समाधान बांटना, 2), ट्यूबिंग साफ 3) नमूना एकत्रित करते हैं, और 4) गैस धोने साफ: पैदा वाल्व और सिरिंज पंप एक कंप्यूटर प्रोग्राम विशेष रूप से संग्रह प्रणाली के लिए लिखा है, जो चार मोड है द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं बोतल, इस प्रकार है:
    2. स्वचालित रूप से नए समाधान, समाधान की 35 मिलीलीटर (वी एस) महाप्राण समाधान जलाशय से सिरिंज पंप में बांटना और गैस धोने बोतल में बांटना। जब वैक्यूम पंप चालू है और गैस का नमूना पेश किया है गैस बोतल धोने मिलाना बुलबुले के लिए समाधान का कारण बनता है।
      नोट: कोई x सांद्रता नमूना है और संग्रह बार वांछित के आधार पर 25-35 मिलीलीटर के बीच एक समाधान मात्रा चुनें।
    3. स्वचालित रूप से वापस सिरिंज में ट्यूब में अवशिष्ट समाधान खींच रहा है और अपशिष्ट कंटेनर में जमा करके सिरिंज पंप और गैस बोतल धोने के बीच ट्यूबिंग साफ करें।
    4. एक बार नमूना समाधान गैस धोने की बोतल में है, मैन्युअल तूरपंप पर एन। जब नमूना लेने के लिए समय के वांछित राशि हासिल किया गया है, मैन्युअल पंप बंद कर देते हैं।
    5. नमूना लेने के बाद किया जाता है, गैस बोतल धोने के तहत स्वचालित वाल्व खोलने के एक संग्रह की शीशी और गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से टोपी में समाधान के निकास के लिए द्वारा समाधान इकट्ठा। जब नमूना एक्स एकत्रित किया जाता है, एक 60 मिलीलीटर एम्बर कांच की बोतल में समाधान इकट्ठा करने और मैन्युअल बोतल निकाल दें। कार्यक्रम और स्वचालित रूप से समाधान पूरी तरह से पलायन करने के लिए इंतजार कर रहा है ~ 2 मिनट तो अगले चरण पर ले जाता है।
    6. एक बार नमूना draining किया जाता है, स्वचालित रूप से वाल्व को बंद करने और सिरिंज पंप में ultrapure पानी श्वास और एक स्प्रे नोजल के माध्यम से गैस धोने की बोतल में यह वितरण गैस बोतल धोने के पक्ष साफ करने से गैस बोतल धोने साफ। सिरिंज पंप में यह श्वास द्वारा गैस बोतल धोने से इस गंदे पानी निकालें और बेकार जलाशय में यह त्यागें। nanopure पानी के 25 मिलीलीटर के साथ मिलाना स्टोर।
    7. दोहराएँ कदमएस 3.2.2 3.2.6 करने के लिए अगले समाधान नमूना बांटना।
  3. प्रत्येक समाधान बोतल (पत्र AZ संग्रह की शुरुआत से पहले के साथ लेबल) है कि हवा इकट्ठा करने के लिए वैक्यूम पंप पर बदल के बिना प्रणाली के माध्यम से समाधान के 25 मिलीलीटर भेजकर प्रयोग किया जाता है के लिए संग्रह के दौरान क्षेत्र कारतूस ले लो। समाधान के तुरंत बाद यह प्रणाली में डाल दिया है लीजिए।
  4. बड़ा प्रवाह दर रिकॉर्ड हर 5 मिनट प्रत्येक संग्रह के दौरान एक प्रवाह मीटर का उपयोग कर, प्रवाह मीटर पर हवा के तापमान (टी) और दबाव (पी) के साथ-साथ, मानक प्रवाह की दर प्राप्त करने के लिए। 3-5 एल / मिनट के प्रवाह दरों में एक डायाफ्राम पंप (30 एल / मिनट क्षमता) और एक महत्वपूर्ण छिद्र प्रवाह दर को कम करने के साथ प्राप्त कर रहे हैं।
    1. नमूने की शुरुआत में प्रवाह की दर निर्धारित प्रवाह लगभग हर 1 सेकंड मापने के लिए। 5-10 सेकंड के बाद, 5 मिनट प्रवाह माप आवृत्ति बदल जाते हैं।
    2. प्रवाह दर डेटा नमूना अवधि की अवधि के लिए हर 5 मिनट लीजिए।
      नोट: यदि चकम दर काफी, नमूना अब की तुलना में शुरू में उम्मीद के लिए एकत्र किया जाना चाहिए बूँदें। प्रारंभिक प्रवाह की दर में छोटे परिवर्तन (<25%) उम्मीद की जा रही हैं। हाइड्रोफोबिक फिल्टर करता है, तो यह कहना है कि यह भरा हुआ है के लिए लेपित है देखने के लिए जाँच की जानी चाहिए।
    3. इससे पहले नमूने बंद कर दिया है, वापस 1 सेकंड प्रवाह दर माप को बदलने के लिए और नमूना बंद करने से पहले 5-10 सेकंड के लिए प्रवाह डेटा इकट्ठा।
      नोट: समाधान (अधिकतम) के लिए सात दिन पहले चरण 4 प्रदर्शन किया जाना चाहिए के लिए भंडारित किया जा सकता है।

4. नमूना कमी

नोट: नमूने कम संग्रह के 7 दिनों के भीतर KMnO 4 हटा दें। मूल विधि 4 पता चलता है कि यह नमूना संग्रह के 24 घंटा के भीतर किया जाना चाहिए। नीचे परिणाम है कि सुझाव है कि नमूने में कमी करने से पहले सात दिनों के लिए भंडारित किया जा सकता है।

  1. समाधान में परमैंगनेट एक मजबूत आक्सीकारक है। नमूना में कमी को रोकने के लिएसाथ परिवेश सं एक्स या अन्य एन प्रजाति है कि संभावित हस्तक्षेप करने के लिए ले जा सकता है अगर वे नाइट्रेट के लिए 4 ऑक्सीकरण हो जाता है साथ परमैंगनेट के ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया।
  2. दो 400 मिलीलीटर बीकर, खाली समाधान के लिए एक और नमूने के लिए एक लेबल। दो हलचल छड़, प्रत्येक बीकर के लिए एक मोल। इसके अलावा, एक 500 से 5,000 μl पिपेट और पिपेट सुझावों का अधिग्रहण।
  3. प्रत्येक नमूना बोतल वजन जबकि यह समाधान होता है और पूर्ण कांच की बोतल की बड़े पैमाने पर रिकॉर्ड है। समाधान के बाद बीकर में डाल दिया गया है, खाली कांच की बोतल तौलना।
  4. नमूना बीकर में एक नमूना और खाली बीकर में एक खाली समाधान से समाधान डालो।
  5. नमूना बीकर के लिए, धीरे-धीरे हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच 2 ओ 2) के 10 मिलीलीटर 5 मिलीलीटर बैचों में नमूना है, जबकि प्रत्येक एच 2 ओ 2 के 5 मिलीलीटर जोड़ने परिचय सख्ती क्रियाशीलता। यह मात्रा 35 मिलीलीटर का नमूना समाधान के लिए है। नमूना लेने के समाधान के प्रत्येक 25 मिलीलीटर (या तो खाली या नमूना) के लिए, जोड़ने के 5 मिलीलीटर ओएफ एच 2 ओ 2। नमूना समाधान के कम से कम 25 मिलीलीटर के लिए पूर्ण 5 मिलीलीटर जोड़कर पूर्ण रूपांतरण सुनिश्चित करने के लिए सिफारिश की है, और अधिक एच 2 ओ 2 एकमात्र समाधान के कमजोर पड़ने का परिणाम देगा जोड़ने का है।
    1. इतना है कि टिप बीकर, हलचल रॉड, या समाधान स्पर्श नहीं करता है, बीकर ऊपर एच 2 ओ 2 के पहले 5 मिलीलीटर का परिचय।
    2. बीकर की और पक्ष के आसपास पक्ष को दूसरे बैच जोड़ें, के रूप में अधिक आदेश बीकर के पक्ष नीचे पोंछने के लिए में जोड़ा जाता है, सुनिश्चित करना है कि नमूना समाधान के सभी कम हो जाता है। यदि एक से अधिक एच 2 ओ 2 के 5 मिलीलीटर जोड़ा जाता है, एच 2 ओ 2 के अंतिम 5 मिलीलीटर परिचय पर इस कदम के प्रदर्शन और एच 2 ओ 2 के मध्यस्थ के परिचय के लिए कदम 4.5.1 का पालन करें।
    3. विंदुक टिप परिवर्तन के बाद प्रत्येक नमूना किसी भी पार संक्रमण से बचने के लिए बदल गया है।
  6. खाली समाधान बीकर के लिए, एच के केवल 5 मिलीलीटर जोड़ने 2 ओ 2। समाधान ऊपर के लगभग आधे जोड़ें और बीकर के किनारों के आसपास अन्य आधा जोड़ें। प्रत्येक खाली करने के बाद टिप बदलें।
  7. यह सुनिश्चित करने के वेग से ऊपर समाधान स्पष्ट या हल्के पीले रंग की है की जाँच करें। अगर बैंगनी या नीले रंग के बने हुए हैं, सत्यापित करने के लिए है कि यह पूरी तरह से कम हो जाता है और अधिक एच जोड़ने के 2 2 हे।
  8. दोनों तरल और भूरे रंग के वेग कि 50 मिलीलीटर अपकेंद्रित्र ट्यूब कि नमूना या खाली नंबर या पत्र के अनुसार चिह्नित किया गया है में रूपों बीकर की संपूर्ण सामग्री डालो।
  9. एक बार सभी समाधान कम कर रहे हैं (एच 2 ओ 2 जोड़ा जाता है), 20 के बैच में सेंट्रीफ्यूज लोड, यह सुनिश्चित करना है कि सेंट्रीफ्यूज संतुलित है। एक benchtop सेंट्रीफ्यूज आम तौर पर एक समय में 20 अपकेंद्रित्र ट्यूबों को समायोजित कर सकते हैं।
    1. सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों के प्रत्येक बैच के साथ 15 मिनट के लिए 3220 XG पर अपकेंद्रित्र कार्य करते हैं।
  10. सेंट्रीफ्यूज चल रहा है, खाली कांच की बोतलें वजन और जनता उनके रिकॉर्ड है। इसके अतिरिक्त, एलहाबिल 60 मिलीलीटर एम्बर प्लास्टिक की बोतलों (पहले ultrapure पानी में leaching से साफ) और खाली प्लास्टिक की बोतलों तौलना। के रूप में अच्छी तरह से उनके आम जनता रिकॉर्ड।
  11. एक बार centrifugation समाप्त हो गया है, एम्बर प्लास्टिक की बोतल में सतह पर तैरनेवाला तरल और ठीक से अपकेंद्रित्र ट्यूब के निपटान (ठोस ट्यूब में शेष के साथ) डालना।
  12. नमूना बोतलें, अब पूर्ण वजन, और उनकी जनता के रिकॉर्ड है।

5. नमूना निराकरण

नोट: नमूने और कारतूस के निराकरण (। से अद्यतन के साथ Fibiger एट अल 4 यहाँ reproduced) प्रदर्शन करना। ध्यान दें कि यह कदम समाधान में नाइट्रेट एकाग्रता की वर्णमिति मात्रा का ठहराव के लिए आवश्यक है; इस दूसरे एकाग्रता तकनीकों के साथ आवश्यक नहीं हो सकता।

  1. स्वयं या एक स्वचालित titrator साथ निराकरण प्रदर्शन करना।
  2. मैनुअल निराकरण के लिए, 12.1 एम हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एचसीएल) का उपयोग करें और यह एम्बर प्लास्टिक समाधान में परिचयएक विंदुक के साथ बोतल। जब एचसीएल हैंडलिंग, विशेष रूप से एक 12.1 एम एकाग्रता में चरम देखभाल (आईवियर, प्रयोगशाला कोट, धूआं डाकू, आदि) ले लो।
    1. 12.1 एम एचसीएल की मात्रा है कि नमूना समाधान के लिए जोड़ा जा करने के लिए निम्न समीकरण का उपयोग कर इसे बेअसर करने के लिए की गणना:
      1 समीकरण
      जहां वी एचसीएल एचसीएल की मात्रा जोड़ा है, बड़े पैमाने पर पूर्ण कांच की बोतल कांच की बोतल की बड़े पैमाने पर समाधान के समाधान के साथ में एकत्र किया गया था, और बड़े पैमाने पर खाली कांच की बोतल कांच की बड़े पैमाने पर है बोतल समाधान समाधान के बिना में एकत्र किया गया था । मान लें कि समाधान के घनत्व 1.00 ग्राम / 3 सेमी हो सकता है, के रूप में वे पतला समाधान कर रहे हैं।
      ध्यान दें: 0.20 मिलीलीटर वेतन वृद्धि में पहली बार इस मात्रा का 85% जोड़ें। हवा है कि जांचा जा रहा है पर निर्भर करता है, अन्य प्रजातियों कि एकत्र कर रहे हैं मूल समाधान पीएच कम और परिवर्तन यह कैसे एसिड के अलावा करने के लिए जवाब कर सकते हैं।
    2. जोड़ना85% एक पिपेट और 0.2 मिलीलीटर वेतन वृद्धि में एक डिस्पोजेबल टिप का उपयोग कर बोतल के लिए एचसीएल की मात्रा। कैप और प्रत्येक 0.2 मिलीग्राम अलावा बीच बोतल हिला एसिड सुनिश्चित करने के लिए समाधान के साथ मिलाया गया है। समाधान के 20 μl को दूर करने और लिटमस पेपर पर यह pipetting द्वारा पीएच लिटमस पेपर का उपयोग की जाँच करें।
    3. पीएच 4 और 10 के बीच है, नमूना के रूप में निष्प्रभावी लेबल और पीएच रिकॉर्ड है। दोहराएँ कदम 4.2.1 और अन्य सभी नमूनों के लिए 4.2.2 कार्रवाई की जा रही। वर्णमिति एकाग्रता विश्लेषण नमूने या 4 के रूप में के रूप में कम के रूप में 10 के रूप में उच्च पीएच है के साथ आगे बढ़ सकते हैं, वहीं क्रम में सबसे अच्छा परिणाम निकलेगा करने के लिए संभव के रूप में 7 के करीब के रूप में मिलता है।
    4. पीएच 10 के ऊपर अभी भी है, तो 85% मात्रा अलावा के बाद, की तुलना में 0.2 एचसीएल (0.10 या 0.05 मिलीग्राम), मिलीलीटर homogenize करने के लिए बोतल हिला छोटे वेतन वृद्धि में एचसीएल जोड़ने के लिए, और लिटमस पेपर के साथ पीएच और बाद समाधान के 20 μl जाँच एचसीएल के प्रत्येक अलावा।
    5. एक बार पीएच वांछित सीमा के भीतर है, नमूना लेबल के रूप में एस में निष्प्रभावीपहले और यह सेट अलग रूप में एएमई तरीका है।
    6. पीएच 4 से कम है, तो 10 एम NaOH का उपयोग सही श्रेणी पीएच को ऊपर लाने के लिए। NaOH के तेजी से छोटी मात्रा में जोड़ें और लिटमस पेपर और पहले की तरह ही विधि का उपयोग कर के बाद इसके अलावा पीएच की जाँच करें।
    7. एचसीएल (वी एचसीएल) और NaOH की राशि रिकॉर्ड (यदि आवश्यक) प्रत्येक नमूना बोतल के लिए, अंतिम पीएच के साथ जोड़ा।
  3. स्वत: titrator विधि के लिए, एक स्वचालित titrator का उपयोग करें।
    1. ultrapure पानी के साथ 4 एम 12.1 एम एचसीएल पतला और titrator (हाइड्रोक्लोरिक एसिड की 0-25 मिलीलीटर संभव हो रहे हैं) साधन के निर्देशों के अनुसार करने के लिए इसे लागू। 4 एम titrator नमूने लिए बड़ी मात्रा में जोड़ने के बिना पर्याप्त सटीक होना करने के लिए अनुमति देता है।
    2. 7 का पीएच को titrate करने के लिए स्वत titrator सेट करें।
    3. अंतिम पीएच रिकॉर्ड और एचसीएल की मात्रा जोड़ा। के रूप में निष्प्रभावी नमूना लेबल और अंतिम पीएच रिकॉर्ड है।
    4. प्रत्येक अनुमापन के लिए एक ही बीकर का प्रयोग करें। प्रत्येक नमूने के बीच में, टी धोनेवह बीकर, पीएच जांच, और दोषी ultrapure पानी कम से कम 3 बार और सूखे के साथ।

6. नमूना मापन

  1. नमूने (सी बी या सी एस) एक spectrophotometric पोषक तत्व विश्लेषक कि वर्णमिति रसायन विज्ञान का इस्तेमाल एकाग्रता मापन करने के लिए उपयोग कर के प्रत्येक की एकाग्रता को मापने।
  2. नमूने तैयार है और उन्हें निर्माता के निर्देशों के अनुसार साधन में डाल दिया।
  3. एक 30 माइक्रोन के शेयर KNO 3 समाधान से 0-15 माइक्रोन के नाइट्रेट (7 अंशांकन अंक) से एक मानक अंशांकन वक्र उत्पन्न करता है।
  4. तैयार है और नमूने के साथ 8 और 10 माइक्रोन के नाइट्रेट की गुणवत्ता नियंत्रण चलाते हैं। एकाग्रता अनिश्चितता अनुमान लगाने के लिए कई रन के पार QCs की जमा मानक विचलन की गणना। ± 0.4 सुक्ष्ममापी की विशिष्ट जमा मानक विचलन (7 रन, एन = 27 डेटा अंक के पार) मनाया जाता है।
    1. कन्वर्ट एक्स एकाग्रता निर्धारित ख Y सुक्ष्ममापी से वर्णमिति एकाग्रता विश्लेषक मिश्रण निम्नलिखित अनुपात समीकरण का उपयोग करने के लिए ppbv:
      2 समीकरण
      जहां श्री NOx सं एक्स के मिश्रण अनुपात (मूल्य ppbv में सूचना दी है), एन NOx एकत्र सं एक्स के nmol की संख्या है, अनुसंधान में आदर्श गैस स्थिर है 3 समीकरण , टी तापमान (केल्विन में), पी वायुमंडलीय दबाव (एटीएम) में है, और वी हवा की मात्रा (एल) में एकत्र की है। नमूना गैस की कुल मात्रा प्रवाह की दर समय श्रृंखला (समय के एक समारोह के रूप में प्रवाह की दर वक्र के तहत क्षेत्र के बराबर) के संख्यात्मक एकीकरण के द्वारा निर्धारित किया जाता है।
    2. समीकरणों के निम्नलिखित सेट का उपयोग कर कोई एक्स के moles की संख्या की गणना:
      4 समीकरण
      नमूने के लिए,
      5.jpg "/>
      खाली, और के लिए
      समीकरण 6
      जहां सी एस नमूना वर्णमिति एकाग्रता विश्लेषक द्वारा मापा जाता है, μmol में की एकाग्रता है; वी एस नमूने की मात्रा, एमएल में है; सी बी खाली की एकाग्रता, μmol में है; वी बी खाली की मात्रा, एमएल में है; वी विभाज्य (समाधान की पूरी मात्रा आमतौर पर) क्या निष्प्रभावी किया गया था की मात्रा, एमएल में है; और वी एचसीएल एचसीएल की मात्रा विभाज्य बेअसर करने के लिए, एमएल में जोड़ा जाता है।

7. नाइट्रोजन आइसोटोप अनुपात तैयारी

नोट: नाइट्रोजन समस्थानिक denitrifier विधि पर आधारित रचना यों। इस विधि का विवरण अपनी संपूर्णता में कहीं और प्रकाशित कर रहे हैं, और उपयोगकर्ताओं को पूर्ण विधि निर्देश 12,13 के लिए इन प्रकाशनों से परामर्श करना चाहिए। विधि denitrifying बैक्टीरिया कनव का इस्तेमालईआरटी तरल NO 3 - समस्थानिक निर्धारण के लिए गैसीय नाइट्रस ऑक्साइड (एन 2 ओ) में नमूने हैं। उपयोगकर्ताओं को, जो आसानी से स्थापित किया denitrifier विधि की जरूरत नहीं है नमूने बाहरी सुविधाओं से समस्थानिक रचना के लिए विश्लेषण हो सकता है। उपयोगकर्ताओं को यह सुनिश्चित करने के लिए कि उचित डेटा सुधार चरण 8 में उन लोगों के साथ संगत कर रहे हैं इन सुविधाओं से परामर्श करना चाहिए।

  1. प्रत्येक नमूना और खाली के लिए चुना गया एकाग्रता के आधार पर, बैक्टीरिया 12,13 के साथ पहले से तैयार है, छाया हुआ शीशियों में उचित मात्रा इंजेक्षन। लक्ष्य आकार, इस तरह के रूप में 20 nmol एन विभाजित, नमूना या खाली की एकाग्रता (μmol / एल) द्वारा मिलीलीटर की संख्या निर्धारित करने के लिए एक सिरिंज के माध्यम से एक शीशी में सुई से इंजेक्शन के लिए एक विशिष्ट आकार लक्षित करें।
    1. नमूने के प्रत्येक सेट के आइसोटोप के लिए चलाने के लिए साथ तीन प्रतियों में कम से कम नाइट्रेट संदर्भ सामग्री (जैसे, अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी-नो-3 और USGS34) इंजेक्षन। ये संदर्भ सामग्री अंतिम डेटा को सही करने के लिए मानकीकृत करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं, मैंnternationally मूल्यों 14 स्वीकार कर लिया।
    2. नमूने और संदर्भ सामग्री का इंजेक्शन के बीच सीरिंज धोने के लिए ultrapure पानी के साथ दो बीकर भरें। कचरे के समाधान के लिए एक खाली बोतल प्राप्त करते हैं।
    3. डुबकी सिरिंज की नोक पानी की पहली बीकर में इंजेक्शन के लिए इस्तेमाल किया और यह बंद सूखी जा रहा है। ultrapure पानी के साथ सिरिंज की पूरी मात्रा कुल्ला और अपशिष्ट के रूप में पानी त्यागें। तीन बार दोहराएँ।
    4. 3.2.3 कदम, नमूना की एक छोटी राशि के साथ सिरिंज भरने सिरिंज पूर्व कुल्ला करने के लिए इसी तरह की एक प्रक्रिया के बाद। कचरे के रूप में यह त्यागें। नमूने के साथ सिरिंज फिर से भरना और धीरे किसी भी हवाई बुलबुले को दूर करने के लिए दस्तक इतना है कि एक सटीक मात्रा को मापा जाता है।
    5. नमूना शीशी में नमूना इंजेक्षन।
      1. अगर वहाँ है और अधिक से अधिक 3 मिलीलीटर नमूने में इंजेक्ट किया जा रहा है, शीशी में दबाव को राहत देने के लिए एक दूसरे "वेंट" सुई का उपयोग करें। रबर सेप्टा में नमूने के साथ सिरिंज पुश और नमूना इंजेक्शन लगाने शुरू करते हैं। वें में से 0.5 मिलीग्राम के बादई नमूना इंजेक्शन दिया गया है, डालने दूसरी "वेंट" सुई। में 1 मिलीलीटर इंजेक्शन जा छोड़ दिया है जब तक "वेंट" सुई छोड़ दो, और फिर "वेंट" सुई को हटा दें। नमूना के अंतिम इंजेक्शन लगाने के लिए आगे बढ़ें।
    6. शीशियों स्टोर में रात भर एक गर्म (~ 24 डिग्री सेल्सियस) क्षेत्र में। अगली सुबह, बैक्टीरिया lyse करने के लिए प्रत्येक नमूने में 10 एम NaOH के 0.1 से 0.2 मिलीलीटर इंजेक्षन।

8. आइसोटोप अनुपात निर्धारण

नोट: एक बार बैक्टीरिया lysed रहे हैं, नमूने आइसोटोप अनुपात मास स्पेक्ट्रोमीटर (IRMS) पर चलाने के लिए तैयार हैं।

  1. उन्हें मास स्पेक्ट्रोमीटर पर चलने के लिए स्थापित करने से पहले Antifoam के तीन से चार बूंदों के साथ प्रत्येक नमूना इंजेक्षन।
  2. आयन अनुपात मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा समस्थानिक संरचना का निर्धारण। एक मास स्पेक्ट्रोमीटर स्वचालित निकासी, शुद्धि (सीओ 2 और एच 2 ओ के हटाने) के लिए एक संशोधित प्रणाली के साथ interfaced, और के समस्थानिक विश्लेषण का प्रयोग करेंएन 2 मी / z 44, 45 पर हे, और 46 12, 13।
  3. केवल मीडिया समाधान और प्रत्येक रन की शुरुआत में शीशी में कोई नमूना के साथ एक खाली चलाएँ।
  4. संदर्भ सामग्री का उपयोग मास स्पेक्ट्रोमीटर से कच्चे आइसोटोप अनुपात जांचना (जैसे, अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी-नो-3 और यूएसजीएस 34) नमूने के रूप में एक ही तरीके से इलाज किया, कैसर एट अल में सुधार योजना पर आधारित है। (2007) 15। इससे उन्हें एक रूप है कि एन आइसोटोप biogeochemistry समुदाय में अन्य प्रयोगशालाओं के साथ डेटा की तुलना के लिए प्रयोग करने योग्य है में डालता है।
  5. मास स्पेक्ट्रोमीटर मूल्यों के linearity, अगर इंजेक्शन के नमूने के क्षेत्र को लक्षित क्षेत्र के ± 10% के बाहर है के बारे में चिंताओं के कारण, कि प्रतिशत का उपयोग कर एकाग्रता को समायोजित करने और नमूना फिर से इंजेक्षन, ऊपर प्रक्रिया के बाद।
    1. Δ के लिए नमूना डेटा को अंतिम रूप देने के लिए कोई एक्स के 15 एन (डेल्टा संकेतन δ 15 एन के लिए निम्न समीकरण का उपयोग परिभाषित किया गया है: ( 'डीELTA 15-एन "): δ 15 एन = [(15 एन / 14 एन नमूना / 15 एन / 14 एन मानक) - 1] x 1000 ‰ और नाइट्रोजन के नमूने के लिए इस्तेमाल मानक वायुमंडलीय एन 2 गैस है), सही δ 15 एन नाइट्रेट खाली कि KMnO 4 समाधान में पाया जाता है के योगदान के लिए:
      समीकरण 7
      जहां δ 15 एन कुल मापा मूल्य, मास स्पेक्ट्रोमीटर रन से नमूने के लिए चुना गया δ 15 एन खाली मापा जाता है, खाली के लिए निर्धारित मूल्य है, और नमूना और खाली सांद्रता वर्णमिति विश्लेषण से निर्धारित मान रहे हैं। इस समीकरण, समस्थानिक अनुपात से खाली के प्रभाव को हटा इतना है कि समस्थानिक अनुपात अब के बगल में एकत्र एक्स प्रतिनिधि है।
      नोट: समस्थानिक रचना और गखाली समाधान नाइट्रेट का इस्तेमाल किया oncentration समाधान के हर बैच के साथ मापा जाता है। यह खाली किसी भी संभावित खाली है कि अकेले denitrifier विधि (जो भी हर रन के साथ मात्रा निर्धारित है) के साथ सामना किया जा सकता है से अलग है। denitrifier विधि के साथ जुड़े किसी भी रिक्त सभी नमूनों और संदर्भ सामग्री के लिए सच है; हालांकि, परमैंगनेट समाधान खाली केवल नमूने के लिए लागू है और इसलिए मात्रा निर्धारित किया जाना चाहिए और के लिए सही (जन संतुलन) के द्वारा अलग से।

Representative Results

Fibiger एट अल द्वारा मूल विधि विकास के काम में। , सं एक्स संग्रह विधि कड़ाई शर्तों 4 की एक किस्म के तहत प्रयोगशाला में परीक्षण किया गया था। इधर, फोकस पर्यावरण की स्थिति की एक किस्म के तहत विधि और क्षेत्र आवेदन करने के लिए अद्यतन पर है। परिणाम पर (1) मैदान संग्रह क्षमता, (2) नमूना कमी और अमोनियम की उच्च सांद्रता के प्रति संवेदनशीलता से पहले समय के संदर्भ में नमूना समाधान स्थिरता (एनएच 4 +) के घोल में, और (3) reproducibility के क्षेत्र में रिपोर्ट कर रहे हैं। विधि की चंचलता परिवेशी वायु, पास की सड़क के लिए अपने आवेदन में प्रदर्शन किया है, और सड़क पर माप।

औसत समाधान में एकत्र सांद्रता 1 मिनट एक्स सांद्रता से उन chemiluminescence से साथ तुलना की गई Ambien में एक दो दिन प्रतिदिन अध्ययन पर कोई एक्स विश्लेषकप्रोविडेंस, आरआई में शहरी एयर टी। चित्रा 2 एक अवधि के दौरान विवरण संग्रह क्षमता जब सांद्रता, एक बड़ी रेंज पर विविध ~ के 2.5-18 ppbv एक्स। चित्रा 2A मंझला एक्स एक्स विश्लेषक गणना समाधान और प्रवाह माप से सांद्रता के साथ तुलना से सांद्रता के एक प्रत्यक्ष तुलना प्रदर्शित करता है, यह दर्शाता है कि, औसत पर, समाधान सांद्रता सीटू सांद्रता में मंझला का 92% है। इस ± 10% की उम्मीद है और अनिश्चितता सीमा के भीतर गिर जाता है, लेकिन अंतर होने की संभावना संग्रह अवधि (चित्रा 2 बी) के दौरान अलग सांद्रता को दर्शाता है। 1 मिनट एक्स एकाग्रता डेटा के वितरण के शतमक की परीक्षा के आधार पर, समाधान आधारित सं एक्स सांद्रता हर संग्रह अंतराल (चित्रा 2 बी) के लिए वितरण के भीतर हैं।

यह हो गया हैएन 1 दिन के भीतर क्षेत्र में एकत्र नमूनों की कमी को पूरा करने के संग्रह के बाद पूरा हो गया है (यानी, चरण 3 के सभी पूर्ण) है की सिफारिश की। इस लक्ष्य को इस तरह के राष्ट्रीय राजमार्ग 3 के रूप में अन्य घुलनशील नाइट्रोजन प्रजातियों का संग्रह है, जो समय के साथ अत्यधिक ऑक्सीकरण KMnO 4 / NaOH समाधान में नाइट्रेट के लिए परिवर्तित किया जा सकता से हस्तक्षेप के लिए क्षमता को कम करने का सुझाव दिया गया था। अधिक विशेष रूप से इस परीक्षण करने के लिए, नमूने ब्राउन विश्वविद्यालय के परिसर में प्रोविडेंस, आरआई में मई और जुलाई 2015 में एकत्र किए गए थे, एक लोडिंग डॉक है कि एक नियमित रूप से यात्रा की स्थानीय सड़क जहां डीजल वितरण ट्रकों नियमित रूप से अनलोड करने के लिए मोड सुस्ती में चल रहे हैं के पास है पर। नमूने एकत्र किए गए थे, और उसके बाद नमूनों की aliquots अलग और अलग अलग समय (1 दिन, 4-7 दिनों, और 13-15 दिन) नमूना संग्रह (चित्रा 3) के बाद कम से कम हो गई थी। चित्रा 3 बी में नमूने भी मई और जुलाई के दौरान एकत्र किए गए थे, लेकिन 10 मिमी ammoniu के 5 मिलीलीटर जोड़कर तैयार किए गएसमाधान के 450 मिलीलीटर के लिए मीटर क्लोराइड। इस समाधान में 111 माइक्रोन के एनएच 4 + की एकाग्रता झुकेंगे, हवा में एनएच 3 की 220 ppbv एकत्रित करने के लिए इसी, तभी राष्ट्रीय राजमार्ग 3 एकत्र किया गया था। इन सांद्रता अधिकतम पर सड़क वाहन राष्ट्रीय राजमार्ग 3 सूत्रों 16 के पास माप के दौरान की उम्मीद कर रहे हैं। के साथ या बिना एनएच 4 + गयी, बाद संग्रह लगातार आइसोटोप अनुपात था, जब (संग्रह के 1 दिन के भीतर) पहली कमी की तुलना में 7 दिनों के भीतर कम नमूने, सभी ± 1.5% (चित्रा 3 ए और 3 बी की उम्मीद की अनिश्चितता सीमा के भीतर गिरने )। ध्यान दें कि ± 1.5% अनिश्चितता टैंक सं x 4 के दोहराया संग्रह के समस्थानिक निर्धारण का प्रतिनिधि है। समस्थानिक संदर्भ सामग्री के दोहराया उपायों के साथ जुड़े अनिश्चितता अकेले आम तौर पर 0.3% है। दो सप्ताह के बाद, हालांकि, के साथ या बिना जोड़ा एनएच 4 + नमूने थेजरूरी स्थिर नहीं। जबकि कुछ मामलों में आइसोटोप मूल्यों अभी भी लगातार (जैसे, चित्रा 3) होना दिखाई देते हैं, नमूने छोटे NO 3 प्रदर्शित - सांद्रता - एकाग्रता बढ़ जाती है (<1 माइक्रोन) कब और पहली कमी के साथ तुलना में, कुछ मामलों में, में NO 3 कम हो जाती है । स्रोत एकाग्रता, एकाग्रता मापन के लिए उम्मीद अनिश्चितता रेंज (~ 0.8 माइक्रोन) के ऊपर समय के साथ बढ़ जाएगी सुझाव है कि दो सप्ताह बाद भी, एनएच 4 + नहीं था - एनएच 4 + गयी, यह उम्मीद की गई है कि कोई 3 के साथ हस्तक्षेप की। हालांकि यह उल्लेखनीय है कि खाली समाधान इलाज छोड़ दिया पर एक ही समय बेशक लगातार कोई परिवर्तन या सांद्रता में मामूली बढ़ जाती है, पता चला है और इसलिए, अस्थिरता अन्य की मौजूदगी से बनाया जाना चाहिए आगे के प्रयोगों, बेहतर इस अस्थिरता के स्रोत को समझने की जरूरत है प्रजातियों चound परिवेश शहरी हवा में। जब तक यह हल हो गई है, यह सिफारिश की है कि नमूना समाधान संग्रह के समय से 7 दिनों के भीतर कम किया जा।

चित्रा 4 शहरी, के पास सड़क, और सड़क पर सेटिंग्स में विभिन्न क्षेत्र अभियानों पर मोबाइल सेटअप के साथ नमूनों के संग्रह का विवरण। एक्स एकाग्रता रेंज परिमाण के आदेश तीन तक फैला है, और ‰ आइसोटोप अनुपात से -1 -13 को लेकर। यह नमूना सेट 51 पर सड़क के नमूने 52 घंटा से अधिक ले लिया, 4,000 किमी से अधिक कवर, और ड्राइविंग परिस्थितियों के असंख्य में (जैसे, भारी रोकने और जाना यातायात बहुत हल्का राजमार्ग पर उच्च गति पर यातायात के लिए) शामिल हैं। नमूने में और प्रोविडेंस, आरआई, फिलाडेल्फिया और पिट्सबर्ग, फिलीस्तीनी अथॉरिटी, और क्लीवलैंड, कोलंबस, और सिनसिनाटी, ओह सहित 6 प्रमुख शहरों के बीच सड़कों पर जगह ले ली। औसत वाहन की गति 12.4 किमी / घंटा से 119.7 किमी / घंटा तक बताया गया। निकट सड़क के किनारे के नमूने (एन = 27) एक monito पर प्राप्त किया गयाप्रोविडेंस, आरआई में मैं -95 पर रिंग साइट। परिवेश शहरी हवा के नमूने (एन = 44 नमूने 117.5 घंटा से अधिक लिया) प्रोविडेंस, आरआई, मैं -95 के पास एक, मैं-195 इंटरचेंज में दो स्थानों छत और एक 775 मीटर की दूरी पर इंटरचेंज साइट से दूर से ले जाया गया। इस NOx स्रोतों से समस्थानिक हस्ताक्षर की सीमाओं को हल करने के लिए नई क्षमताओं के निर्माण, इस मामले, वाहन उत्सर्जन और परिवेश शहरी स्रोतों में दिशा में पहला कदम का प्रतिनिधित्व करता है। पर सड़क और सड़क के किनारे δ 15 एन-NOx (चित्रा 4) दिन के समय में बदलाव की स्थिति ड्राइविंग में बदलाव के साथ सहसंबद्ध और अपेक्षाकृत स्थिर वाहन ईंधन स्तरीय यातायात की गिनती के पार हुआ नहीं थे। वाहन ईंधन प्रकार के कारण समस्थानिक हस्ताक्षर के बदलाव की एक अधिक विस्तृत चर्चा के लिए एक और पांडुलिपि (मिलर, डीजे, एट अल। 2016 जे Geophys। Atmos। प्रस्तुत) के अधीन है।

अंत में, 1 टेबल विवरण क्षेत्र और laboratoRY संग्रह जहां दो संग्रह प्रणाली एक ही समय में तैनात किया गया था reproducibility परीक्षण करने के लिए। तुलना समस्थानिक डेटा, प्रत्येक संग्रह अवधि के लिए दो डेटा बिंदुओं के बीच निरपेक्ष विचलन के रूप में यहाँ की मात्रा निर्धारित करने के लिए उत्कृष्ट समझौते दिखा। डेटा प्रोविडेंस, आरआई में एक छत स्थान पर शहरी हवा संग्रह से प्रदर्शित कर रहे हैं; प्रोविडेंस, आरआई में पास सड़क के किनारे संग्रह; और मैसाचुसेट्स, एमहर्स्ट के विश्वविद्यालय में एक प्रयोगशाला आधारित धुंध कक्ष में संग्रह से।

आकृति 1
चित्रा 1: संग्रह योजनाबद्ध और छवि। (ए) स्वचालित का आरेख एक्स संग्रह प्रणाली। ग्रे airflow है, नीले पानी / समाधान प्रवाह, हरी इलेक्ट्रॉनिक्स कनेक्शन है पीला मिलाना है, और बैंगनी परमैंगनेट समाधान है। सिरिंज पंप जोड़ने और ultrapure समाधान rinsing हटाने के लिए (करने के लिए प्रयोग किया जाता हैपानी) और नमूना संग्रह की शुरुआत के लिए नए समाधान जोड़ने के लिए (सिरिंज पंप एक 50 मिलीलीटर सिरिंज के साथ एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध stepper मोटर सिरिंज पंप, एक 5-बंदरगाह वितरण वाल्व, और ड्राइवर / नियंत्रण बोर्ड एक रुपये -232 धारावाहिक के साथ सुसज्जित इंटरफेस)। नमूना गैस बोतल धोने के नीचे काले वाल्व के माध्यम से मैन्युअल रूप से हटा दिया जाता है। (ख) कोई एक्स संग्रह प्रणाली और मोबाइल प्रयोगशाला में कोई एक्स बॉक्स का चित्र। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2: स्वचालित संग्रह प्रणाली के संग्रह क्षमता। (क) कोई एक्स सांद्रता गणना NO 3 से - सांद्रता समाधान में मापा जाता हैऔर प्रवाह डेटा प्रोविडेंस, आरआई में एक छत स्थल पर एक chemiluminescent एक्स एकाग्रता विश्लेषक द्वारा मापा मंझला एकाग्रता के खिलाफ तुलना में। त्रुटि सलाखों (± समाधान आधारित NOx मिश्रण अनुपात गुणवत्ता नियंत्रण (0.4 माइक्रोन) के वर्णमिति एकाग्रता माप रन और प्रवाह की दर अनिश्चितता भर की जमा मानक विचलन की प्रचारित त्रुटियों से निकाली गई अनुमान के मानक विचलन (1σ ±) कर रहे हैं 1%)। एक्स विश्लेषक एकाग्रता अनिश्चितताओं ± 5% कर रहे हैं। (बी) के प्रोविडेंस, आरआई में एक छत स्थल पर प्रतिदिन माप के दौरान कोई एक्स एकाग्रता वितरण के समय श्रृंखला। बक्से 25 वें, 50 वें, और 75 वें शतमक प्रतिनिधित्व करते हैं। मूंछ outliers बिना चरम सीमाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।


चित्रा 3: मई और जुलाई 2015 (ए) में ब्राउन विश्वविद्यालय में एकत्र एक्स नमूने के परिणाम पहली कमी, नमूने के 1 दिन के भीतर प्रदर्शन से विचलन के रूप में दर्ज कर रहे हैं के लिए कमी बार की तुलना। नमूने विभिन्न संग्रह अवधि denoting रंगों के साथ, त्रिकोण और हलकों के रूप में जुलाई नमूने के रूप में प्रदर्शित कर रहे हैं हो सकता है। में (बी) हवा संग्रह करने से पहले अमोनियम क्लोराइड के साथ पहले से इलाज किया गया नमूने समय पर समाधान में एनएच 4 + के हस्तक्षेप के परीक्षण करने के लिए। धराशायी लाइनों का प्रतिनिधित्व समस्थानिक संग्रह विधि की उम्मीद समग्र सटीक, ± 1.5% की एक मानक विचलन के रूप में व्यक्त किया। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4: δ 15 एन-कोई एक्स (‰) और परिवेश शहरी वायु, सड़क पर, और निकट सड़क साइटों में एकत्र नमूनों की एक्स एकाग्रता। नमूने के प्रकार के विभिन्न रंगों से चित्रित, और शर्तों (पाठ देखें) और कोई एक्स सांद्रता का एक सीमा का प्रतिनिधित्व कर रहे हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।


<टीडी> तापमान (डिग्री सेल्सियस) <टीडी rowspan = "2"> 21
नमूना नाम प्रणाली संख्या संग्रहण दिनांक संग्रह के घंटे [NO 3 -] (माइक्रोन) खाली / कुल एन δ 15 एन (‰) विचलन δ 15 एन (%)
शहरी हवा पीवीडी 1 1 2013/10/08 - 2013/10/09 6.75 15.8 14.43 0.3 -0.6 0.7
2 16.78 0.26 -1.3
शहरी हवा पीवीडी 2 1 2013/11/06 - 2013/11/07 2.5 * 17.1 30.86 0.2 -7.7 1
2 5.25 37.05 0.17 -6.7
शहरी हवा पीवीडी 3 1 2013/11/20 - 2013/11/21 3.28 44.29 0.14 -7.1 0.4
2 29.66 0.21 -6.7
पास सड़क के किनारे 1 1 2014/08/14 - 2014/08/15 29 19.2 13.3 0.37 -9.47 0.69
2 16.4 0.3 -10.16
पास सड़क के किनारे 2 1 2014/08/17 - 2014/08/18 30 21.85 9.4 0.68 -8.95 1.56
2 11.6 0.55 -7.39
पास सड़क के किनारे 3 1 2015/05/25 3.5 </ Td> 20 6.86 0.51 -7.67 0.86
2 9.49 0.42 -8.53
पास सड़क के किनारे 4 1 2015/05/26 2.75 25.56 6.07 0.656 -8.7 1.57
2 6.49 0.61 -7.13
धुंध चैंबर 1 1 2014/08/26 - 2014/08/27 24.4 21 24.392 0.27 -12.28 0.33
2 33.2 0.2 -12.61
धुंध चैंबर 2 1 2014/08/27 - 2014/08/28 19.8 10.96 0.54 -10.22 1.25
1 14.245 0.41 -11.47
धुंध चैंबर 3 1 2014/08/28 - 2014/08/29 24.2 21 7.476 0.8 -5.86 1.27

तालिका 1: दो समान संग्रह प्रणाली का उपयोग करते हुए एक ही समय में एकत्र नमूनों के reproducibility। * संग्रह एक भरा फिल्टर के कारण बंद कर दिया जा सकता था। शहरी हवा पीवीडी (PVD = प्रोविडेंस, आरआई) 1-3 4 पहले प्रकाशित किए गए थे। पास सड़क के किनारे प्रोविडेंस, आरआई में सड़क के किनारे संग्रह प्रतिनिधित्व करता है; धुंध चैम्बर मैसाचुसेट्स, एमहर्स्ट 4 के विश्वविद्यालय में एक धुंध कक्ष के अंदर हवा से एकत्र नमूनों का प्रतिनिधित्व करता है।

Discussion

प्रोटोकॉल के ऊपर इन समाधान की प्रयोगशाला प्रसंस्करण के लिए समाधान में शामिल है, हवा के नमूनों का संग्रह क्षेत्र से कदम, एकाग्रता और समस्थानिक परिणाम उपज के लिए विवरण। इस प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम, विश्लेषक माप X No की तुलना समाधान की कमी होने से पहले समय को कम करने में शामिल हैं। और स्थिर प्रवाह दर को बनाए रखने। अगर सीधे कोई एक्स सांद्रता के सीटू माप में साथ समाधान की तुलना, यह बहुत महत्वपूर्ण है कि एक कोई एक्स विश्लेषक चुना पर्यावरण और कोई एक्स सांद्रता में है कि अल्पकालिक परिवर्तनशीलता के लिए प्रासंगिक श्रेणियों के लिए calibrated है लंबे समय के संदर्भ में समझा जा समाधान के लिए संग्रह। का समाधान नहीं 3 सही निर्धारण - सांद्रता भी महत्वपूर्ण है, दोनों हवाई एक्स सांद्रता की गणना के लिए और समस्थानिक denitrifie के लिए सटीक इंजेक्शन की मात्रा निर्धारित करने के लिएआर विधि। नमूना कमी से पहले समाधान स्थिरता की समय अवधि के अनुरूप आइसोटोप अनुपात सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। समाधान के ऑक्सीकरण की क्षमता का एक परिणाम के रूप में, यह राष्ट्रीय राजमार्ग 3 समाधान अन्य प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन प्रजातियों में oxidize के लिए, सबसे विशेष रूप से संभव है, के रूप में यह संभावित NO 3 की एकाग्रता को प्रभावित करने के लिए कुछ क्षेत्रों में पर्याप्त उच्च सांद्रता में हो सकता है - समाधान में । NO 3 को एनएच 4 + के ऑक्सीकरण - नहीं करने के लिए 3 एक्स के ऑक्सीकरण से अधिक समय लगने की उम्मीद है -, तो यह नमूने को कम करने (और इस प्रकार प्रतिक्रिया को रोकने) नमूना संग्रह के 1 दिन के भीतर करने के लिए सिफारिश की गई थी। यह देखते हुए कि क्षेत्र की स्थिति लंबे समय तक समाधान भंडारण समय की आवश्यकता में हो सकता है, समाधान की स्थिरता के साथ और कहा कि अमोनियम बिना समाधान का परीक्षण करके परीक्षण किया गया था। साथ और अमोनियम क्लोराइड के अलावा बिना, एकाग्रता और आइसोटोप मूल्यों 1 & # भीतर स्थिर थे963; अनिश्चितता रेंज (1.5 ‰) अप करने के लिए एक सप्ताह (चित्रा 3) के लिए। एकाग्रता कम हो जाती है, कुछ मामलों में मनाया गया और खाली सुधार नहीं रह मजबूत थे - नमूना लेने के बाद दो सप्ताह में, के साथ या जोड़ा एनएच 4 + बिना समाधान नहीं स्थिर है, कि कोई 3 थे। हालांकि यह उम्मीद थी कि कोई 3 - समय के साथ राष्ट्रीय राजमार्ग के कारण 4 + ऑक्सीकरण बढ़ सकता है, एकाग्रता वास्तव में कुछ मामलों में मनाया गया में कम हो जाती है, सुझाव है कि दो सप्ताह बाद भी, एनएच 4 + हस्तक्षेप अस्थिरता पैदा नहीं होता है। जैसे, समाधान एक सप्ताह के भीतर कम किया जाना चाहिए, खासकर अगर नमूना उच्च राष्ट्रीय राजमार्ग 3 सांद्रता (जैसे,> 200 ppbv) के साथ एक वातावरण में किया जाता है। अंत में, यह भी क्षेत्र के संग्रह के दौरान प्रवाह की दर रिकॉर्ड करने के लिए महत्वपूर्ण है। प्रवाह इनलेट पर मापा दर काफी भिन्न करने के लिए मिला था और नियंत्रित करने के लिए मुश्किल है यह भी एक महत्वपूर्ण Orif साथप्रणाली में बर्फ है, क्योंकि यह हाइड्रोफोबिक फिल्टर और / या मिलाना के clogging से प्रभावित किया जा सकता है। यह समय समय पर प्रवाह की दर रिकॉर्ड करने के लिए सिफारिश की है (उदाहरण के लिए, 5 मिनट के अंतराल पर) संग्रह अवधि के दौरान इस तरह की है कि हवा की मात्रा प्रत्येक नमूना के लिए समय के साथ एकत्र सही निर्धारित जा सकता है (चरण 5 देखें)।

वहाँ कई विकल्प या प्रस्तुत प्रोटोकॉल के संभावित संशोधन कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, denitrifier विधि का एक महत्वपूर्ण लाभ कम नमूना आकार आवश्यकता 12,13 है। हालांकि, अन्य समस्थानिक तरीकों का इस्तेमाल किया जा सकता है। इसी तरह, हम एकाग्रता की वर्णमिति दृढ़ संकल्प का उपयोग करें, लेकिन अन्य तरीकों सटीक NO 3 उपज कर सकते हैं - एकाग्रता का परिणाम है।

क्षेत्र में संग्रह क्षमता, के रूप में चित्रा 2 में विस्तृत, 92 ± 10% है। यह सुनिश्चित करने के लिए संग्रह की प्रक्रिया के दौरान कोई विभाजन है कि वहाँ महत्वपूर्ण है। संग्रह क्षमता ले के साथ100% की तुलना में एस एस, संग्रह की प्रक्रिया में विभाजन, हो सकता है जिसके परिणामस्वरूप मापा जाता समस्थानिक अनुपात biasing। शहरी-प्रभावित हवा में स्थितियों की एक श्रृंखला भर में इस नए संग्रह विधि की प्रभावकारिता दिखाया गया है। तालिका 1 कई परीक्षण है कि परिवेश से हवा में, के पास सड़क के किनारे, और धुंध चैम्बर नमूना शर्तों के तहत किया गया था विधि के reproducibility निर्धारित करने के लिए रूपरेखा। प्रणालियों के बीच सभी आइसोटोप अनुपात मतभेद <1.57 ‰ हैं। यह अलग नमूने स्थितियों की एक श्रृंखला पर इस विधि के reproducibility को दर्शाता है। क्षेत्र आधारित पद्धति का एक सटीक और reproducibility काफी पर्यावरण (चित्रा 4) में मनाया ~ 12 ‰ समस्थानिक अनुपात रूपों की तुलना में बेहतर है।

विधि का सबसे महत्वपूर्ण सीमा NO 3 है - खाली या KMnO 4 समाधान के साथ जुड़े पृष्ठभूमि। KMnO 4 प्रकार की एक किस्म का परीक्षण किया गया है (उदाहरण के लिए, क्रिस्टल, पाउडर, और शेयर समाधान) 4, और सभी निहित NO 3 - हवा में कोई एक्स से अवगत कराया जा रहा से पहले। खाली ऊपर एक एकाग्रता को प्राप्त करने के लिए समाधान में - एक परिणाम के रूप में, यह कोई 3 के रूप में पर्याप्त नहीं x इकट्ठा करने के लिए आवश्यक है। आगे के अध्ययन से वर्तमान में किस स्तर पर नमूना सबसे सटीक परिणाम के लिए खाली एकाग्रता से अधिक होना चाहिए यों तो चल रहे हैं। बहुत कम परिवेश के तहत कोई एक्स सांद्रता, यह नमूना एकाग्रता को अधिकतम करने के संग्रह की स्थिति को संशोधित करने के लिए आवश्यक हो सकता है। उदाहरण के लिए, प्रवाह की दर या एक छोटे समय सीमा में और अधिक हवा इकट्ठा करने के लिए बढ़ाया जा सकता है समाधान मात्रा हवा से समाधान मात्रा बढ़ाने के लिए और हवा संग्रह ध्यान केंद्रित करने के लिए कम किया जा सकता है। किसी भी मामले में, समाधान संग्रह के बर्तन में मिलाना ऊपर रहने के समाधान के माध्यम से हवा का बुदबुदाती बनाए रखने के लिए करना चाहिए।

एक्स का यह तरीकासमस्थानिक विश्लेषण के लिए संग्रह मौजूदा तरीकों (जैसे, निष्क्रिय samplers 6,17 और सल्फ्यूरिक एसिड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड समाधान 8) में यह laboratory- और क्षेत्र सत्यापित क्षेत्र प्रयोज्यता, reproducibility, नमूना समाधान स्थिरता के लिए सम्मान के साथ किया गया है और बीच में अद्वितीय है क्षेत्र की स्थिति की एक श्रृंखला के तहत संग्रह की दक्षता। में अपनी क्षमताओं को सक्रिय रूप से एक 30-120 मिनट का समय संकल्प पर परिवेश सांद्रता में समस्थानिक विश्लेषण के लिए क्षेत्र के वातावरण में कोई एक्स एकत्र करने के लिए इस उपन्यास विधि अद्वितीय है। यह पास 100% क्षमता पर कोई एक्स जमा करता है और बार बार प्रदर्शन किया गया है विधि की अनिश्चितता की सीमा के भीतर प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य होने के लिए। नमूना मैदान में एकत्र समाधान कम किया जा ज़रूरत से पहले अप करने के लिए 1 सप्ताह के लिए स्थिर रहेगा। विधि सांद्रता और आइसोटोप अनुपात की एक सीमा से अधिक नमूने एकत्र कर सकते हैं, और यह संग्रह से संग्रह करने के लिए प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य होना दिखाया गया है। इस तकनीक च इस्तेमाल किया जा सकताया अलग अलग स्थितियों की एक किस्म के तहत नमूने, पर सड़क सहित, मोबाइल प्रयोगशाला दृष्टिकोण प्रोटोकॉल में उल्लिखित का उपयोग कर। सं एक्स के वाहनों से होने वाले उत्सर्जन में spatiotemporal परिवर्तनशीलता की व्याख्या की तैयारी में, एक अलग पांडुलिपि का विषय है (मिलर, डीजे, एट अल। 2016 जे Geophys। Atmos। प्रस्तुत)।

भविष्य नमूना सं x उत्सर्जन के अन्य प्रकारों के लिए इस विधि का आवेदन भी शामिल है (जैसे, microbially मिट्टी और बायोमास आग में उत्सर्जन का उत्पादन)। आइसोटोप एक्स सूत्रों ट्रैक करने के लिए एक संभावित तरीका है, लेकिन सिर्फ अगर अलग स्रोत हस्ताक्षर मात्रा निर्धारित है और समझा जा सकता है। हमारी नई विधि यह सं x उत्सर्जन स्रोतों की विविधता से कोई एक्स के समस्थानिक रचना यों और सीधे परीक्षण करने के लिए वातावरण में उत्सर्जन के प्रभावों सीधे और मात्रात्मक नज़र रखी हो सकता है कि क्या करने के लिए संभव बनाता है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Gas Washing Bottle Custom Design used, numerous companies sell other gas washing bottles. The bottle needs to have a frit inside it.
Syringe Pump Kloehn Kloehn Versa Pump 6, 55 Series
PTFE Isolation Valves Parker 002-00170-900 Both 2 three way and double two-way normally closed, electronically actuated valves
Gas Handling Teflon Tubing McMaster Carr 5033K31 Quarter inch outer diameter, eigth inch inner diameter, PTFE tubing
Liquid Handling Tygon Tubing McMaster Carr 5103K32 Quarter inch outer diameter, eigth inch inner diameter, PTFE tubing
Compression gas fittings and ball valves (assorted) Swagelok Assorted Stainless Steel
Flow calibrator MesaLabs Defender 520
Compression PFA fittings Cole Parmer Assorted Gas and liquid handling
Data Acquisition Board National Instruments NI USB-6001 Used for valve switching
Solid State Relay Crydom DC60S5 Used for valve switching
Single Stage Filter Assembly Savillex 401-21-25-50-21-2 Use 25 mm and 47 mm diameter holders
Nylon Membrane Filter Pall Corporation 66509 1 μm filter, both 25 mm and 47 mm diameter filters
Hydrophobic Membrane Filter Millipore LCWP04700 10.0 μm, 25 mm and 47 mm diameter filters
Particle Membrane Filters Millipore FALP04700 1 μm filter, both 25 mm and 47 mm diameter filters
Mini Diaphragm Pump KNF UN 816.1.2 KTP Used for stationary lab
Mini Diaphragm Pump KNF PJ 26078-811 Used for mobile lab
Aluminum Onlinemetals.com 6061-T6 Cut to size to build system
Deep Cycle Power Battery EverStart 24DC
MilliQ Water Millipore ZMQSP0DE1
Potassium Permanganate 1 N Solution Fischer Scientific SP282-1
Sodium Hydroxide Pellets Fischer Scientific S318-1
Ohaus Benchtop scale Pioneer EX224N
4 ounce Amber Glass Bottles Qorpak Bottles GLC-01926 (60 ml and WM 125 ml bottles)
Amber HDPE Bottles Fischerbrand 300751 Part number given for 125 ml narrow mouth bottles, Two varieties (125 wide mouth and narrow mouth of some volume)
Pre-cleaned EPA Amber Wide-mouth Bottle, 500 ml Cole Parmer EW-99540-55
Hydrogen Peroxide 30% Fischer Chemical H325-500 Corrosive
Centrifuge 5810 R Eppendorf 5821020010
50 ml Polypropylene Conical Tube Falcon 14-432-22
12 N Hydrochloric acid Fischer Scientific A114SI212 Corrosive
Colorimetric Nutrient Analyzer Westco Scientific Instruments SmartChem 170 In purchasing the Colorimetric Nutrient Analyzer, this comes with buffers, cleaning solutions, rinse solutions, and solutions for running the instrument, including the solutions to be able to activate the cadmium column in the instrument for nitrate analysis.
Automatic Titrator Hanna Instruments HI 901
20 ml Clr Headspace Vial Microleter, a WHEATON Company W225283 Information listed  is for 20 ml vials. 50 ml vials can also be purchased from the vendor listed.
Septa, 20 mm Gray Butyl Stopper Microleter, a WHEATON Company 20-0025
Seal, 20 mm Standard Aluminium Microleter, a WHEATON Company 20-0000AS
25 G x 1 1/2 BD PrecisionGlide Needle BD 305127
26 G x 1/2 BD PrecisionGlide Needle BD 305111
Helium 05078-536 Can order from many different soures
Crimper/Uncrimper WHEATON 61010-1
Isopropanol Fischer Chemical A459-1
Syringes of varying size for mass spec injection BD Varies based on size
Antifoam B Emulsion Sigma-Aldrich A5757-500ML
IRMS ThermoFischer Scientific IQLAAMGAATFADEMBHW The actual isotope ratio mass spectrometer is listed here. Our set up also includes a gas bench and an autosampler.
Gass Bench II ThermoFischer Scientific IQLAAEGAATFAETMAGD
TriPlus RSH™ Autosampler ThermoFischer Scientific 1R77010-0200 Choose product for headspace injection
42i NOx Concentration Analyzer ThermoFischer Scientific 101350-00
NOx Box Drummond Technologies LMA-3D/LNC-3D
CO2 analyzer Licor 7000 7000
GPS Garmin 010-00321-31
Model 146i Dynamic Gas Calibrator ThermoFischer Scientific 102482-00
Model 111 Zero Air Supply ThermoFischer Scientific 7734
50.2 ppm NO in N2 Gas standard Praxis Air Will vary with each tank of standard air purchased

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References

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पर्यावरण विज्ञान अंक 118 नाइट्रोजन आक्साइड आइसोटोप वायुमंडलीय रसायन वाहन हवा की गुणवत्ता मोबाइल

Erratum

Formal Correction: Erratum: Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx
Posted by JoVE Editors on 01/04/2019. Citeable Link.

An erratum was issued for: Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx. An author name was updated.

One of the authors' names was corrected from:

Mary O'Conner

to:

Mary O'Connor

स्वचालित, नहीं की नाइट्रोजन समस्थानिक विश्लेषण के लिए उच्च संकल्प मोबाइल संग्रह प्रणाली<sub&gt; एक्स</sub
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Wojtal, P. K., Miller, D. J.,… More

Wojtal, P. K., Miller, D. J., O'Connor, M., Clark, S. C., Hastings, M. G. Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx. J. Vis. Exp. (118), e54962, doi:10.3791/54962 (2016).

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