JoVE Science Education

Environmental Science

需要订阅 JoVE 才能查看此.

English

没有x在汽车尾气利用紫外-可见光谱法测定

Overview

资料来源: 玛格丽特工人和金伯利弗莱-Depaul 大学实验室

在对流层臭氧是自然形成的时候阳光分裂二氧化氮 (2):

没有2 + 阳光 → 无 + O

O + O2 → O3

臭氧 (O3) 可以去与一氧化氮 (NO),形成二氧化氮 (2) 与氧气发生反应:

不 + O3 → 没有2 + O2

这会导致臭氧 (O3) 没有净增益。然而,随着汇的人为生产的臭氧形成前体 (没有、 没有2和挥发性有机化合物) 通过化石燃料的燃烧,对流层中的臭氧水平升高被发现。汽车废气是这些臭氧形成前体的一个重要来源:2和挥发性有机化合物 (VOCs) 不,不。例如,移动源组成几乎没有 + 没有2排放量的 60%。

在发现一辆汽车燃烧室内的温度高,氮和空气中的氧气发生反应,形成一氧化氮 (NO) 和二氧化氮 (2):

N2 (g) + O2 (g)→ 2 没有(g)

2 无(g) + O2 (g)→ 2 没有2 (g)

在汽车尾气排放一氧化氮 (NO) 逐渐氧化为二氧化氮 (2) 环境空气中。这种混合物的无2经常被称为没有x。当与挥发性有机化合物在阳光照射下大气中反应没有x时,对流层臭氧形式,如在此看到简化化学反应:

没有x + VOCs + 阳光 → O3 + 其他产品

这个有毒的混合物的空气污染,其中可以包括醛类、 过氧化乙酰硝酸盐、 臭氧、 挥发性有机化合物,没有x,称为光化学烟雾。臭氧是光化学烟雾的最大组成部分。这烟雾发现在所有的现代城市,但它发现特别是在阳光明媚、 温暖、 干燥的气候和大量的机动车辆的城市。黄棕色的颜色在空气中的烟雾是到期部分到目前,二氧化氮由于这种气体吸收可见光近 400 毫微米 (图 1)。

短期无2暴露 (30 分钟到 1 天) 会导致呼吸造成的不良影响,在健康人中,哮喘患者增加呼吸道症状。没有x与氨和其他化合物对窗体粒子反应。这些小颗粒可以穿透肺部,并导致呼吸系统问题,包括肺气肿和支气管炎。个人谁花了大量时间在路上或谁住在附近的巷道经验相当高暴露于没有2

由于它对人类健康和环境的影响,美国环境保护署 (EPA) 没有2作为一种标准的污染物进行了分类和已设置的基本标准在 100 ppb (1 h 每天的最大浓度,平均 3 年以上的第 98 个百分点值) 和 53 ppb (年平均)。考虑道路上车辆占大约 1/3 的没有x排放量在美国,汽车的排放量因此规管通过清洁空气法案 》。美国环境保护署成立汽车制造商必须遵循当生产汽车的废气排放标准。目前,层 2 排放标准设置,制造商必须有车队平均没有x的排放量不超过 0.07 g/英里。

单程制造商符合这个标准是在他们的汽车上使用催化转换器。本装置被放发动机和排气管之间。排气流通过催化转换器和暴露的催化剂。铂和铑的还原催化剂用于减少尾气中的 NOx排放浓度。当废气中的没有或没有2分子接触催化剂时,氮原子是抓走分子和催化剂作用下上举行。氧气释放,并形成 O2。在催化剂上的氮原子与催化剂对形式 N2日举行的另一个氮原子结合。

催化转换器有大幅减少的排放量没有x从汽车尾气 — — 最多减少 80%,正确执行时。然而,他们只工作时他们已经达到了一个相当高的温度。因此,当做汽车冷启动,催化转化器去除几乎没有没有x。它不是直到催化转化器达到更高的温度它从排气流有效去除无x 。催化柴油客车由于精益的条件下工作不工作。此外,柴油中的硫含量也将停用该催化剂。柴油发动机中的 NOx主要通过排气气再循环 (EGR) 阀,冷却燃烧气体的温度降低。其结果是,柴油车一般发出更多没有x比汽油车。

Figure 1
图 1。为在加利福尼亚的米色云烟雾特征着色银行在金门大桥后面。棕色着色是由于没有x在光化学烟雾中。

Procedure

1.亚硝酸盐 (没有2-) 股票溶液的制备

  1. 权衡了 1.500 g 纳米2并添加到 1-L 容量瓶。
  2. 稀释到使用 nanopure 水的标记。(检查蒸馏水从水龙头 — — 它可能包含足够的亚硝酸盐,干扰测量。)这将产生 1,000 µ g2-的 / 股票无解。
  3. 若要使 5.0 µ g2-的 / 无解,取 1 毫升的 1,000 微克没有2-的 / 解决方案和稀释至 200 毫升容量瓶中。

2.没有x指示液的制备

  1. 称出 5.0 g 的无水对氨基苯磺酸酸并添加到 1-L 容量瓶。
  2. 添加 nanopure 水 500 毫升。
  3. 添加冰醋酸 140 毫升。
  4. 对氨基苯磺酸酸溶解,用搅拌棒,搅拌的解决方案。这需要大约 30 分钟。

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

表 2提供的适当的结果的示例。使用标准溶液的吸光度测量,吸光度与浓度的2-情节可 (图 4)。然后,可以确定数据的最佳拟合的线。使用标准曲线的最佳拟合的线,可以计算没有2- (微克/毫升) 每个未知溶液中的浓度。此值可以转换为没有2使用以下等式排气气体样品中的浓度:

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

亚硝酸盐使用改性的索兹曼反应测定在许多不同的领域是非常普遍和有用。如所述,该方法可以用于测量空气样品 — — 汽车尾气、 实验室室、 空气质量等的城市中没有x浓度。此外,这种方法可以用于监视没有x卷烟烟气中。程序将非常类似于这个实验中,除而不是绘制汽车尾气成注射器,香烟的烟雾会被吸引进来。往往是高浓度的没有x在卷烟烟比出来在排气管的汽车?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags

我们使用 cookie 来增强您在我们网站上的体验。

继续使用我们的网站或单击“继续”,即表示您同意接受我们的 cookie。