Forskare arbetar för att hitta sätt att övervaka ammoniak - en allt vanligare art i atmosfären som är nära kopplad till övergödning av vatten, jordens surhet, och förlust av biologisk mångfald. Men att mäta ammoniak är inte lätt eftersom ammoniak snabbt kan övergå från gas till partiklar i luften.

Även om det finns exakta metoder för att bestämma ammoniak i laboratoriet med hjälp av en pump, de är olämpliga för långsiktiga mätningar och för storskaliga undersökningar på området, på grund av kostnaden, särskilt när det gäller arbetskraft, och behovet av konstant strömförsörjning.

För att övervinna dessa brister, en alternativ metod utvecklades för att samla ammoniak från atmosfären utan hjälp av en pump. Metoden kallas passiv provtagning, till skillnad från tidigare metoder med en pump. Det kan tillhandahålla ett enkelt och kostnadseffektivt verktyg för övervakning av ammoniak utan strömbehov.

Dock, i en studie publicerad i Atmosfärisk forskning den 3 maj, forskare testade tre passiva prover som används i ammoniakinsamling, och fann att ammoniakkoncentrationerna alla var föremål för låg förspänning (13,4-27,5%), jämfört med en standardreferensmetod med hjälp av en pump för att dra in luft i en aktiv provtagare.

För att lösa detta problem, forskarna använde den klassiska teorin om Ficks lag för att återkomma till den effektiva flödeshastigheten för hur mycket ammoniak som kommer att diffundera på ett syrabelagt filter som är inrymt i de passiva provtagarnas skyddshöljen.

Det teoretiska flödet korrigerades sedan med temperatur- och tryckkorrigering med lokala observationer under provtagningskampanjen i stadens Beijing.

"Vi fann att den effektiva samplingsflödeshastigheten för de passiva provtagarna var alla lägre än det nominella värdet som tillhandahålls av tillverkaren, "sade Yuepeng Pan från Institute of Atmospheric Physics (IAP) från Chinese Academy of Sciences, huvudförfattare till studien. "Den felaktiga effektiva samplingshastigheten i de passiva samplingsprovtagarna föreslogs vara ett resultat av felaktiga massaöverföringskorrigeringsfaktorer som inte var väl övervägda av tillverkaren."

Medan underskattningen av ammoniakkoncentrationer från passiva provtagare tidigare rapporterades, ammoniakisotopkompositionerna ( ¹⁵ N/ ¹⁴ N) insamlade av passiva provtagare var förmodligen överraskande lägre än den aktiva referensmetoden, med en stor skillnad på 15,4 ‰ i fältundersökningen av urbana Peking.

Före denna studie, forskare hade lite förtroende för att berätta vilka data - insamlade av passiva eller aktiva provtagare - som är mer lämpliga för att karakterisera ammoniakisotopkomposition. Men nu kan den låga förspänningen korrigeras genom att lägga till 15,4 ‰ till värdet av ammoniakisotopkompositionerna som erhållits från passiva provtagare i tidigare studier.

"Den stora förskjutningen på 15,4 ‰ berodde på en diffusionsisotopeffekt mellan lätt ammoniakisotop ( ¹⁴ N) och tung ammoniakisotop ( ¹⁵ N), drivs av relativa massskillnader (ett gram per mol), "sa Pan." Jag tror att denna studie ger ett fastare grepp om att känneteckna ammoniakkällor och därför förbättrar vår förmåga att kvantifiera vilka utsläpp som kan påverka ökande ammoniak i framtiden. "