紫外可視分光法を用いた自動車の排気ガスのない_xの定量

マーガレット職人とキンバリー ・ フライ - デュポール大学のソース: 研究所

対流圏で日光分割二酸化窒素 (₂) オゾンが発生自然。

なし₂ + 日光 → いいえ + O

O + O₂ → O₃

オゾン (O₃) は一酸化窒素 (NO) 二酸化窒素 (₂) および酸素と反応するため行くことができます。

いいえ + O₃ → 無し₂ + O₂

これは、結果、オゾン (O₃) なしの純利益。ただし、形成前駆体 (₂、および揮発性有機化合物のいいえ、) 化石燃料の燃焼によりオゾンの人為起源の生産では、対流圏のオゾンの高いレベルを発見されています。自動車排出ガスがこれらのオゾン前駆体の形成の重要なソース: いいえ、₂、および揮発性有機化合物 (Voc)。たとえば、移動発生源はない +₂の排出量の約 60% を構成しません。

車の燃焼は、高温で窒素と空気中の酸素は、一酸化窒素 (NO) と二酸化窒素 (₂) を形成する反応します。

N_2(g) + O_{2 (g)}→ 2 ないの_(g)

2_(g) + O_2(g)→ 2 ないの_2(g)

車の排気ガスの放出される窒素酸化物 (NO) は、大気中の二酸化窒素の (₂) に徐々 に酸化されます。ないとはありません₂のこの混合物は、NO_xとして呼ばれます。日光の存在下で大気中の揮発性有機化合物と_xが反応してないこれに見られるように、オゾン フォームは化学反応を簡素化。

NO_x Voc + 日光 → O₃ + その他の製品

アルデヒド、ペルオキシアセチル ナイト レート硝酸塩、オゾン、VOCs、ないの_xを含めることができます、大気汚染のこの有害な混合物は、光化学スモッグと呼ばれます。オゾンは、光化学スモッグの最大のコンポーネントです。このスモッグのすべての近代的な都市であるが、特に日当たりの良い、暖かい、乾燥した気候とモーター車の数が多い都市であります。空気のスモッグの茶色黄色は一部存在する二酸化窒素にこのガスは 400 近くの可視光を吸収するため nm (図 1)。

短期露出₂ (1 日に 30 分) が健康な人に副作用呼吸と喘息を持つ人々 の増加の呼吸器症状につながるないです。ない_xは、アンモニアとフォームの微粒子を他の化合物と反応します。これらの小さな粒子は、肺を貫通し、肺気腫、気管支炎など、呼吸器系の問題が発生できます。道路に多くの時間を費やす人や道路近くに住んである方経験なしの₂にかなり高い露出。

それが人間の健康や環境に及ぼす影響、ため米国環境保護庁 (EPA) ない規準の汚染物質として₂に分類して、100 ppb で一次標準を設定している (1 h 毎日最大濃度、平均 3 年以上の 98 パーセンタイル) と 53 ppb (年平均値)。オンロード車が米国でない_x排出の約 1/3 を占めることを考えると、自動車の排出量は、したがって大気清浄法を通じて調整されます。米国 EPA は、自動車メーカーが車を作成するときに従う必要があります排出基準を設けてください。現在、層 2 の排出基準設定メーカーは、0.07 g/マイル以上の無排出_x艦隊平均をいる必要があります。

片道メーカーを満たすこの標準は、自分の車の触媒コンバーターを使用しています。このデバイスは、エンジンと排気管の間に配置します。排気の流れは、触媒コンバーターを通過し、触媒にさらされています。プラチナとロジウムの還元触媒は、排気ガス中の NO_x濃度を減らすために使用されます。排気でない、あるいはまったくの₂分子触媒とき、窒素原子は分子をつかんで、触媒が上に保持します。酸素が解放され、O₂を形成します。触媒の窒素原子 N₂を触媒に開催別の窒素原子と結合します。

触媒コンバーターが大幅に削減なし_xの排出量-車の排気ガスから最大 80% 減少、正しくを実行するとき。しかし、彼らはかなり高温に達している場合にのみ動作します。したがって、車のコールド スタートの際に、触媒コンバーターは事実上いや_{x を}削除します。それは触媒コンバーターに達する高温まで排気の流れからなし_xを効果的に削除することはありません。触媒コンバーターは、ディーゼル乗用車無駄のない条件で動作のためには動作しません。さらに、ディーゼル燃料の硫黄はまた触媒を無効化します。いいえ_xディーゼル エンジンでは、燃焼ガスの温度を冷却する排気ガス再循環 (EGR) 弁を中心に削減されます。その結果、ディーゼル車は一般的により多く_xガソリン車よりもを生成しません。

図 1。ゴールデン ゲート ブリッジの背後にある銀行のベージュのクラウドでカリフォルニア州のスモッグのため特徴的な着色します。茶色の着色は、光化学スモッグ注意報のいいえ_xによるものです。

1 亜硝酸 (₂^-) ストック溶液の調製

1. 1.500 g ナノ₂重量を量り、1 L メスフラスコに追加します。
2. Nanopure 水を使用してマークを希釈します。(水道の蛇口から蒸留水をチェック-それは測定と干渉する十分な亜硝酸を含めることができます。)これは₂^-/mL 原液 1,000 μ g を生成しません。
3. 5.0 μ g/mL 解決策が₂^-ない時に 1,000 μ g 1 mL_{2 -}/mL 解決策を取るし、容積測定フラスコ 200 mL に希釈します。

2._xインジケーター解決策の準備

1. 無水スルファニル酸 5.0 g を量り、1 L メスフラスコに追加します。
2. Nanopure 水 500 mL を追加します。
3. 140 mL の氷酢酸を追加

適切な結果の例を表 2に示します。標準溶液の吸光度測定を使用して、NO の濃度と吸光度₂^-のプロットが可能 (図 4)。その後、データのベスト フィット直線を決定できます。標準曲線の最良フィット ラインを使用して、各の不明なソリューション (μ g/mL) の^- ₂の濃度を計算できます。この値は、次の方程式を使用して排気の気体サンプ...

変更されたサルツマン反応を用いた亜硝酸の測定は、様々 な分野で非常に一般的で便利なです。前述のように、_x大気試料-車の排気ガス、研究室、都市等の大気中濃度を測定する方法が使えます。さらに、タバコの煙で_xを監視するこのメソッドを使用することができません。手順になる以外描画されタバコの煙、車の排気ガスを注射器に描画する代わりにこの実験に非常に?...