Some considerations for the analytical approaches to measure atmospheric ammonia: tests on a relative performance of a portable colorimeter against UV/VIS spectrophotometer

In this study, we investigated the performance of a portable colorimeter used for the measurements of atmospheric ammonia against the more reliable method like UV/VIS spectrophotometer. For the purpose of this study, we tested a portable colorimeter and UV/VIS spectrophotometer for such basic analytical parameters as detectibility, reproducibility, linearity, and accuracy. According to our study, the performance of the colorimeter was fairly good to show a good agreement with the UV/VIS system. However, the performance of colorimeter suffered from both low and high concentration ranges: it was found to have very poor reproducibility at lower concentration (below $10\mu}g$), while its linear dynamic range was limited at the upper end (e.g., near $100{\mu}g$). If we assume that air samples are collected up to 30 liter, it implies that the colorimeter can be used to measure samples containing NH3 in the range of 500 ppb to 5 ppm (without the aid of diluting technique). Consequently, we recommend the use of such instrument with the awareness of its basic properties pertaining to the fundamental performance (such as its detectable range).

대기 중 암모니아 성분의 분석법 연구: UV/VIS 분광계를 이용한 간이비색계의 상대 성능평가

본 연구에서는 대기 중 암모니아 성분의 농도 계측에 활용하는 간이비색계의 성능을 UV/VIS 분광계에 대비하는 방식으로 평가하였다. 본 연구의 목적상 두 가지 분석 시스템을 이용하여 검출한계, 재현성, 직선성, 정확도 등의 기준항목을 다양하게 비교하였다. 본 연구에 의하면, 간이비색계의 성능은 대체로 UV/VIS 분광계와 양호한 일치도를 보일 정도로 좋은 결과를 보였다. 검출한계를 평가한 결과 두 가지 시스템 모두 $3{\mu}g$에 가깝게 나타났다. 그러나 간이비색계의 경우, 아주 낮은 농도와 고농도대에서 상대적으로 문제점이 존재하는 것으로 나타났다. 예를 들어, 암모니아의 절대량이 $10{\mu}g$ 이하일 때는 재현성에 대한 문제가 두드러졌고, $100{\mu}g$ 이상의 고농도대에서는 직선성이 제한되는 문제로 인해 분석이 어려웠다. 따라서 만약 대기시료를 30 리터 정도로 채취한다고 가정하면, (별다른 희석을 가하지 않고 분석한다면) 500 ppb에서 5 ppm의 농도대에서 간이비색계를 적용하는 것이 유효한 것으로 나타났다. 농도대에 따른 간이비색계의 제한적인 특성을 충분히 감안하고 사용할 경우, 간이비색계를 활용한 분석은 상당히 양호한 결과를 생산하는 것이 가능하다는 결론을 내릴 수 있다.