Nitrogen dioxide measurements in background regions using the NaI method

Abstract

Die Verwendung der NaI Methode, basierend auf der Saltzmann-Methode, zur Bestimmung von Tagesmittelwerten von NO2 wird von EMEP für Hintergrundmessstellen. Die Methode konnte erfolgreich für die österreichische Bergstation am Hohen Sonnblick auf 3106 m adaptiert werden. Die NaI-Methode benützt eine mit Natriumjodid (NaI) und Natriumhydroxid (NaOH) imprägnierte Glassinterplatte welche NO2 absorbiert und in NO2- umwandelt. Dieses bildet zusammen N-(Naphtyl-1-)ethylendiammoniumdichlorid (NEDA) und Sulphanilamin einen rosa Azo-Farbstoff, welcher bei 540 nm photometrisch vermessen wird. In Wien wurde eine Evaluation der Methode durchgeführt, welche zahlreiche Versuche zum Abscheidegrad bei unterschiedlicher Durchströmungsgeschwindigkeit und relativer Feuchte beinhalteten. Am Meteorologischen Observatorium Hohenpeissenberg wurden über mehr als 40 Tage Vergleichsmessungen mit einem kontinuierlichen NO2-Monitor durchgeführt. Die Abweichung beider Methoden voneinander betrug 11%.<br />Innerhalb eines Jahres wurden 125 Messtage am Hohen Sonnblick absolviert. Sowohl geräte- als auch analysenseitig mussten Adaptionen an der Methode vorgenommen werden, um sie an die Bedingungen im hochalpinen Bereich anzupassen. Mit einer Durchflussrate von 0.057 m³/h wurde ein durchschnittlicher Abscheidegrad von 85% erzielt. Die Erfassungfrenze der Methode, inklusive der vorgenommenen Änderungen, beträgt in diesem Fall 0,09 ppb. Unter der Verwendung von zwei anstatt einer Glasfritte lässt sich die Problematik eines zu geringen Abscheidegrades reduzieren.<br />

The NaI technique, which is based on the Saltzmann method, was introduced by EMEP as a method for measuring daily averages of NO2 at background stations. This technique was successfully adapted to measure in the very low concentrated ambient air at the GAW background station Mt. Sonnblick at 3106 m altitude in the Austrian Alps. The NaI method uses a porous glass sinter disc which is impregnated by a mixture of sodium iodide (NaI) and sodium hydroxide (NaOH). NO2 is absorbed and converted to NO2- by iodide. NO2- together with n-(naphtyl-1-)ethylendiammoniumdichlorid (NEDA) and sulphanilamin forms an azo-dye whose concentration is determined through photometrical analysis at 540 nm. An evaluation of the NaI method has been done in Vienna including extensive studies on absorption efficiencies at different flow rates and % relative humidity. Field campaigns included a 40 day comparison with a continuous monitor at Hohenpeissenberg (Germany) and 125 days of measurements on Mt. Sonnblick. The average discrepancy between the continuous monitor and the NaI-method at the Meteorological Observatory at Hohenpeissenberg lies at 11%. In case of Mt. Sonnblick sampling procedure and chemical analysis of the NaI method were adapted for better results in the rare environment. With a flow rate of 0.057 m³/h an average absorption efficiency of 85 % was achieved. The limit of detection for the method including the changes applied was found to be 0.09 ppb. By using two sampling bulbs in series the problem of absorption efficiency can be reduced.