Wetenschappers zoeken naar manieren om ammoniak te monitoren - een steeds vaker voorkomende soort in de atmosfeer die nauw verband houdt met watereutrofiëring, bodem zuurgraad, en verlies aan biodiversiteit. Maar ammoniak meten is niet eenvoudig omdat ammoniak in de lucht snel kan veranderen van gas naar deeltjes.

Hoewel er nauwkeurige methoden zijn om ammoniak in het laboratorium te bepalen met behulp van een pomp, ze zijn ongeschikt voor langetermijnmetingen en voor grootschalige veldonderzoeken, vanwege de kosten, vooral op het gebied van mankracht, en de noodzaak van een constante stroomvoorziening.

Om deze tekortkomingen te verhelpen, er is een alternatieve methode ontwikkeld om ammoniak uit de atmosfeer op te vangen zonder hulp van een pomp. De methode wordt passieve bemonstering genoemd, in tegenstelling tot eerdere methoden met een pomp. Het kan een eenvoudig en kosteneffectief hulpmiddel zijn voor het bewaken van ammoniak zonder stroombehoefte.

Echter, in een studie gepubliceerd in Atmosferisch onderzoek op 3 mei, wetenschappers testten drie passieve monsters die werden gebruikt bij het verzamelen van ammoniak, en ontdekte dat de ammoniakconcentraties allemaal onderhevig waren aan lage bias (13,4-27,5%), vergeleken met een standaard referentiemethode die een pomp gebruikt om lucht in een actieve sampler te zuigen.

Om dit probleem aan te pakken, de onderzoekers gebruikten de klassieke theorie van de wet van Fick om de effectieve stroomsnelheid opnieuw te bekijken van hoeveel ammoniak zal diffunderen op een met zuur gecoat filter dat zich in de beschermende omhulsels van de passieve samplers bevindt.

De theoretische stroom werd vervolgens temperatuur- en drukgecorrigeerd met lokale waarnemingen tijdens de bemonsteringscampagne in het stedelijke Peking.

"We ontdekten dat de effectieve bemonsteringsstroomsnelheid van de passieve monsternemers allemaal lager was dan de nominale waarde die door de fabrikant was opgegeven, " zei Yuepeng Pan van het Institute of Atmospheric Physics (IAP) van de Chinese Academie van Wetenschappen, hoofdauteur van de studie. "De onnauwkeurige effectieve bemonsteringssnelheid in de passieve verzamelingssamplers werd gesuggereerd als het resultaat van onjuiste massaoverdrachtscorrectiefactoren die niet goed werden overwogen door de fabrikant."

Terwijl de onderschatting van ammoniakconcentraties door passieve samplers eerder werd gemeld, de ammoniak-isotoopsamenstellingen ( ¹⁵ N/ ¹⁴ N) verzameld door passieve samplers waren waarschijnlijk verrassend lager dan de actieve referentiemethode, met een groot verschil van 15,4‰ in het veldonderzoek van stedelijk Beijing.

Voorafgaand aan deze studie, wetenschappers hadden weinig vertrouwen om te zeggen welke gegevens - verzameld door passieve of actieve samplers - geschikter zijn voor het karakteriseren van de samenstelling van ammoniakisotopen. Maar nu kan de lage bias worden gecorrigeerd door 15,4 toe te voegen aan de waarde van de ammoniakisotoopsamenstellingen verkregen uit passieve samplers in eerdere onderzoeken.

"De grote afwijking van 15,4 was te wijten aan een diffusie-isotoopeffect tussen lichte ammoniakisotoop ( ¹⁴ N) en zware ammoniak isotoop ( ¹⁵ N), gedreven door relatieve massaverschillen (één gram per mol), " zei Pan. "Ik geloof dat deze studie een steviger handvat biedt voor het karakteriseren van ammoniakbronnen en daarom ons vermogen verbetert om te kwantificeren welke emissies in de toekomst de toenemende ammoniak kunnen beïnvloeden."