Měření oxidu dusičitého (NO 2 ) automatickými analyzátory. Jan Šilhavý Český hydrometeorologický ústav

Podobné dokumenty
Fluorescence (luminiscence)

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

13. Spektroskopie základní pojmy

Modulace a šum signálu

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

METODIKA MĚŘENÍ. návody a měřící plán

Vybrané spektroskopické metody

GENEROVÁNÍ TĚKAVÝCH SLOUČENIN V AAS

HPLC - Detektory A.Braithwaite and F.J.Smith; Chromatographic Methods, Fifth edition, Blackie Academic & Professional 1996 Colin F. Poole and Salwa K.

Principy chemických snímačů

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis

Zdroje optického záření

DETEKTORY pro kapalinovou chromatografii. Izolační a separační metody, 2018

DPZ - IIa Radiometrické základy

Nejčastěji monitorované plynové nečistoty jsou: SO2 H2S CxHy NOx TRS PAH O3 NH3 HF CO VOC

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

ZÁKLADY OBECNÉ A KLINICKÉ BIOCHEMIE

FOTOAKUSTIKA. Vítězslav Otruba

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

Luminiscence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence. chemicky (chemiluminiscence)

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

Měření emisí spalovacích motorů a příprava přístrojů před měřením

Senzory v inteligentních budovách


Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Příklady biochemických metod turbidimetrie, nefelometrie. Miroslav Průcha

Lasery. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013

Barevné principy absorpce a fluorescence

Ing. Jiří Fejfar, Ph.D. Dálkový průzkum Země

2014 HORIBA, Ltd. All rights reserved HORIBA, Ltd. All rights reserved.

Stručný úvod do spektroskopie

FTIR analýza plynných vzorků, vzorkovací schémata.

Mikroskopické metody Přednáška č. 3. Základy mikroskopie. Kontrast ve světelném mikroskopu

Fyzikální podstata DPZ

Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů. Nanoindentace. Pavel Matějka

ZÁKLADNÍ INFORMACE SIGRIST OILGUARD. Provozní fotometr SIGRIST OilGuard

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE A BIOSLOŽKY PALIV

FTTX - Měření v optických sítích. František Tejkl

Rychlost světla a její souvislost s prostředím

Spektroskopie v UV-VIS oblasti. UV-VIS spektroskopie. Roztok KMnO 4. pracuje nejčastěji v oblasti nm

DELFIA Dissociation-Enhanced Lanthanide Fluorescent ImmunoAssay

Uhlíkaté komponenty atmosféry (TC) organický(oc) a elementární uhlík (EC) Produkty nedokonalého spalování paliv

Katedra fyzikální elektroniky. Jakub Kákona

1. Zdroje a detektory optického záření

(Návod k praktiku) Produkty. I.typ II.typ. X 1 Σ + g nm nm. Kyslík

Optogalvanick{ spektrometrie Vítězslav Otruba

25 A Vypracoval : Zdeněk Žák Pyrometrie υ = -40 C C. Výhody termovize Senzory infračerveného záření Rozdělení tepelné senzory

Nové prostředky měření znečištění ovzduší

Bioimaging rostlinných buněk, CV.2

Charakteristiky optického záření

Technické podmínky a návod k použití detektoru GR31

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

Infračervená spektroskopie

Proudové převodníky AC proudů

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU II

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Barevné principy absorpce a fluorescence

Spektroskopické é techniky a mikroskopie. Spektroskopie. Typy spektroskopických metod. Cirkulární dichroismus. Fluorescence UV-VIS

METODY ANALÝZY POVRCHŮ

ANALÝZA LEHKÝCH PRVKŮ N,O,H FÚZÍ V INERTNÍM PLYNU A POMOCÍ OPTICKÉ EMISNÍ SPEKTROSKOPIE. Zdeněk WEISS, Pavel NOVÁK

Spektrální analyzátor Ocean optics

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Pokrokové řešení monitorování plynu

FYZIKA Světelné vlnění

ZDRAVOTNÍ ÚSTAV SE SÍDLEM V PARDUBICÍCH. Protokol o analýze venkovního ovzduší

Bezpečnostní inženýrství. - Detektory požárů a senzory plynů -

Měření charakteristik pevnolátkového infračerveného Er:Yag laseru

LIDAR (light detection and ranging)

Měření znečištění ovzduší na Lysé hoře a v Beskydech

Přístrojové vybavení pro detekci absorpce a fluorescence

Technické podmínky a návod k použití detektoru GR31

Využití lineární halogenové žárovky pro demonstrační experimenty

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

Základy pyrometrie. - pyrometrie = bezkontaktní měření teploty. 0.4 µm µm C C

Spektrální charakteristiky

Derivační spektrofotometrie a rozklad absorpčního spektra

Geometrická optika. Vnímání a měření barev. světlo určitého spektrálního složení vyvolá po dopadu na sítnici oka v mozku subjektivní barevný vjem

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

N Á V R H VYHLÁŠKA. ze dne.2017,

Obrazové snímače a televizní kamery

Obrazové snímače a televizní kamery

Spektrometr pro měření Ramanovy optické aktivity: proč a jak. Optická sestava a využití motorizovaných jednotek.

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

LASERY ABSORPČNÍ METODY

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (RCPTM) Spektroskopie 1 / 24

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

7. Měření fluorescence při excitaci kontinuálním světlem ( steady-state )

Optimalizace podmínek měření a práce s AAS

MĚŘENÍ ABSORPCE SVĚTLA SPEKOLEM

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_13_Nekoherentní zdroje záření

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

OTDR Optical time domain reflection

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Transkript:

Měření oxidu dusičitého (NO 2 ) automatickými analyzátory Jan Šilhavý Český hydrometeorologický ústav

Chemiluminiscenční analyzátory s molybdenovým konvertorem jednokanálové dvoukanálové Chemiluminiscenční analyzátory se zlatým konvertorem Chemiluminiscenční analyzátory s fotolytickým konvertorem s LED polem (BLC) s halogenidovou lampou (PLC) CAPS analyzátory CRDS analyzátory DOAS analyzátory LIF analyzátory Porovnání výsledků měření Družice AURA

1. Chemiluminiscenční analyzátor Chemiluminiscence - referenční metoda pro měření oxidu dusičitého (NO2) a oxidů dusíku (NOx) je založena na reakci oxidu dusnatého (NO) s ozonem (O3): molekuly NO reagují s O3 za vzniku excitovaných NO2 * molekul. Úroveň záření v reakční komoře je úměrná koncentraci NO2 ve vzorku plynu: NO + O3 -> NO2 * + O2, když excitované molekuly NO2* se vrací do svého základního stavu, že vyzařují světelné záření "hv": NO2 * -> NO2 + hv, které je snímáno detektorem. Měření probíhá ve dvou cyklech: 1. vzorkovací plyn se vede přímo do reakční komory, kde NO reaguje s O3, čímž se dosáhne měření koncentrací NO 2. vzorkovací plyn prochází skrz vyhřívaný katalyzátor, kde se NO2 redukuje na NO, než vstoupí do reakční komory pro reakci s O3. Výsledkem je měření koncentrace NOx Výpočet koncentrace NO2 = NOx - NO

1.1 Jednokanálový analyzátor s molybdenovým konvertorem Molybdenový konvertor Detekční limit 0,4 ppb (dle EPA) Účinnost konvertoru > 90% Dlouhá životnost konvertoru Měření ve dvou posunutých časových cyklech (Lagtime < 20 sec) Interference

1.2 Dvoukanálový analyzátor s molybdenovým konvertorem Při měření koncentrací NO a NO2 referenční metodou lze pozorovat nadhodnocení nebo podhodnocení NO2 s možným výskytem negativních hodnot NO2 (obecně v případě rychlých přechodů NOx). to eliminuje dvoukanálový analyzátor (Lagtime < 1s)

1.3 Jednokanálový analyzátor s zlatým konvertorem - Pro měření látek NO y (reaktivní sloučeniny dusíku), využívá reakce s CO na kovovém katalyzátoru NOy + CO ---> NO + CO2 + X (účinnost > 90%) - Reaktivní sloučeniny dusíku (NOy) byly identifikovány jako prekurzory ozonu a jemných částic (PM2,5). NOy se skládá ze všech oxidů dusíku, ve kterých je oxidační stav atomu N +2 nebo vyšší, tj. součet všech reaktivních oxidů dusíku včetně NOx (NO + NO2) a jiných oxidů dusíku označovaných jako NOz. NOy = NO+NO 2 +HNO 2 +HNO 3 +HO 2 NO 2 +NO 3 +N 2 O 5 +PAN (PeroxyAcetyl Nitrate )+PPN (PeroxyPropionyl Nitrate )+particulate nitrates

1.4 BLC fotolytický konvertor s LED konvertorem (Blue light converter) Molybdenové konvertory převádějí do značné míry jiné sloučeniny obsahující dusík, jako je HNO3, PAN (peroxynitráty) atd. Srovnávací měření NO2 provedená s molybdenem a fotolytickými konvertory ukázala signifikantně odlišné výsledky v přítomnosti takových sloučenin. Při fotolytickém procesu prochází vzorkovací plyn komorou, kde je vystaven světlu při určité vlnové délce (obvykle 410 nm) z pole LED. To způsobí selektivní konverzi NO2 na NO se zanedbatelným rušením z jiných plynů.

Lagtime < 20s Detekční limit <50ppt

Pokles účinnosti fotolytického konvertoru - Nižší výchozí účinnost konvertoru - Nutnost pravidelně kontrolovat a nastavovat

1.5 PLC - fotolytický konvertor s výbojkou (metal-halogenidová lampa) - Konstruován jako samostatná jednotka, které spolupracuje s analyzátorem s molybdenovým konvertorem (Eco Physic) lampa má příkon 200W, vlnová délka 320-400 nm, detekční limit <50ppt

2. CAPS analyzátor (Cavity Attenuated Phase Shift )

Pracuje jako optický absorpční spektrometr, využívající jako zdroj světla modrou světelnou diodu LED (450 nm), měřící komora obsahuje dvě zrcadla s vysokou odrazivostí a detektorem. Vyhodnocení probíhá na základě měření fázového posunu. Jeho funkce je založena na skutečnosti, že oxid dusičitý (NO2) je širokopásmový absorbér světla ve viditelné oblasti spektra. Analyzátor nabízí zcela lineární odezvu při různých úrovních koncentrací. Měření skutečné hodnoty NO2 (bez konverze) je velmi citlivé (<40ppt), vysoce selektivní měření s krátkou dobou odezvy.

3. CRDS analyzátor (Cavity Ring-Down Spectroscopy) V systému CRDS vstupuje paprsek z laserové diody (405 nm) do komory definované dvěma nebo více zrcadly s vysokou odrazivostí. Když je laser zapnutý, komora se rychle naplní cirkulujícím laserovým světlem. Rychlý fotodetektor snímá malé množství světla protékající jedním ze zrcadel a vytváří tak signál, který je přímo úměrný intenzitě v komoře. Když signál fotodetektoru dosáhne prahové úrovně (za několik desítek mikrosekund), je laser náhle vypnutý. Světlo uvnitř dutiny se stále zrcadlí (zhruba 100 000krát), pro komoru 25 cm může být účinná délka cesty v dutině více než 20 kilometrů Při výpočtu koncetrací se porovnávají časy a úrovně signálů ve všech bodech měření > velké množství dat

Vysoká citlivost a přesnost Rychlé kontinuální, real-time měření bez rušení Velký dynamický rozsah s vysokou linearitou Terénní a laboratorní nasazení bez spotřebního materiálu, nainstalován a funkční během několika minut, necitlivé na změny okolní teploty, tlaku a vibrací

5. DOAS analyzátor (Differential Optical Absorption Spectroscopy) DOAS je metoda určování koncentrací stopových plynů měřením specifických úzkopásmových absorpčních struktur v UV a viditelné spektrální oblasti. Analyzátor DOAS se skládá ze souvislého světelného zdroje, tj. Z Xe-obloukové lampy, a z optického zařízení pro vysílání a příjem světla atmosférou. Je také možné použít slunce nebo rozptýlené sluneční světlo jako světelný zdroj. Typická délka světelné cesty v atmosféře se pohybuje od několika set metrů až po několik km. Nevýhody citlivost na turbulence v atmosféře, není možné měření při dešti, sněžení a mlze

4. LIF analyzátor (Laser Induced Fluorescence) Laser 532 nm Detekční limit ~10 ppt ΣANs - total alkyl- and other thermally stable organic nitrates ΣPNs total peroxynitrates The UC Berkeley thermal-dissociation laser-induced fluorescence (TD- LIF) instrument detects NO2 directly (<30 ppt), NO2, PNs, ANs

Long Path Absorption Photometer(LOPAP) Cavity Enhanced Absorption(CEAS) Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS).

Převzato z NO2 Measurements with Different Converters, Molybdenum Converters vs. Specific NO2 Converters, Robert Gehrig; Christoph Hüglin, Beat Schwarzenbach, [EMPA 2012]

Direct and Indirect Methods for the Measurement of Ambient Nitrogen Dioxide

Satelit AURA Aura (2004, 705 km) NO2 - Tropospheric Emission Spectrometer - (TES) - infračervený spektrometr s vysokým rozlišením Understanding and Protecting the Air We Breathe (Porozumění a ochrana vzduchu, který dýcháme) https://disc.gsfc.nasa.gov/aura

Blízký východ: atmosférické znaky krize 2005-2010 2010-2015 http://www.chemeurope.com/en/news/154212/middle-east-the-atmosphericsigns-of-the-crises.html?wt.mc_id=ca0262

Jako student v roce 1953 založil firmu HORIBA Dr. Masao Horiba (1924-2015) a jeho motto

Jako student v roce 1953 založil firmu HORIBA Dr. Masao Horiba (1924-2015) a jeho motto