T
ab l
e of
C
on
t
en
t
sA
b
st
r a ct
v1
.0 I
nt
r od
u
ct
io n
1
2
.0 B
a ck
g
r o u nd
a nd T h
e o ry
4
3
.0 L
a
g
o on
S i
t
e
a nd
M
et
h
o
d
s12
4
.0
D
at
aA
n
al
y
si
s1
7
5
.0
R
e s ul t
s a nd D i
s c u s si
o n2 5
6
.0
C
o n cl
u si
o n4
0
7
.0
F
ut
u r eS
t
ud
i
e s4 1
8
.0
R
ef
e r en
c e s4
2
A
p
p
e nd i
xA
:B
e st
-F
it P
ol y
n om i
al
R
eg
r e s si
o nf
o rA m m
o ni
aA
d
j
u st
m
e nt
A p
p
e nd
i
x
B
:C
om
p
ut
e rA
l
g
o ri t
h
m
sA
p p
en
d i
xC
:E
m
i
s sio n
R
at
eD
et
e rm
i
n
at i
o nf
o rW
i
nd
M
o v em
e nt i
n
T
w
oD
ir e c
t
i
o n sA p p
e nd
i
x
D
:D
ai
l y
T
em
p
e r at
u
r e a nd
W
in
d S
p
e
ed F i g
u r es
A
p
p
e nd
i
xE
:S
um m
a ry
of
1 5
-M
i
n ut
eA
v e r ag
eA
m m
o ni
aE
m
i
s sio n
R
at
e sA
p p
e nd i
xF
:S
um m
a ry
of
E
r r o rC
al
c ul
a
t
i
o n sL i
s
t
o
f F i g
u r e s
F i g
u r e1
:O
P
-F T
I R
S p
e ct
r om
et
e r a nd
R
et
r o r efl
e ct
o rS
et
u
p
F
i
g
u
r e2
:Si
ng l
eB
e am
S p
e ct
r um
F
i
g
u r e3
:A
m m
on
i
aA
b
s o rb
a n c eP
e ak
sF i g
u r e4
:E
n
vi
r o nm
e nt
al C
A
T
S
c a n ni
ng
F i
g
u r e5
:A
e ri
al
P h
ot
o of F
a rm
S i t
e1 0
F
i
g
u r e6
:B
e am
C
o nfi g
u r at i
o n sU
s ed
f
o rE
a cl
iS
am
p
l i
ng P
e ri
od
F
i
g
u r e7
:I
nt
e rp
o
l
at
ed
C
o nfi g
u r at
i
o n u s ed
w
i t h
A m
m
o ni
a a nd N
2O
F i
g
u r e8
:I
nt
e rp
ol
at
ed
C
o nfi g
u r at
i
o n u s ed
w it h T
r a c e rG
a s
es
F
i
g
u r e9
:T
om
og
r ap
h
i
cM
ap
of T
r a c e rG
a sR
el
e a s eF i
g
u r e1
0
:R
e c o n st
r u ct i
o n of L
ag
o o n a s aG
ri d
S
t
r u ct
u r eF i g
u r e1 1
:T
r a c e rG
a sD i
sp
e r si
o n a nd
X C
al
c ul
at
i
o nF i g
u r e1
2
:E
m
i
s si
o nR
at
eC
al
c ul
at i
o n sF i
g
u
r e1 3
:C
om
p
u
t
ed T
om
og
r ap h y
M
ap
s of
A
m m
on
i
aF i
g
u r e1 4
:A
m m
o ni
a&
N
2O
C
o n c en
t
r at
i
o nV
a ri
ab
i
l
i
t y
-N
o v em
b
e r ,19 9 7
F i g
u r e1 5
:A
m m
o ni
a& N
2O C
o n c e nt
r at
i
o nV
a ri
ab i l i
t
y
-M
ay
1 9 9 8
F
i g
u r e1 6
:A
v e r ag
eA
m m
o nia
C
o n c en
t
r at i
o n s v s.T i
m
e of
D
ay
F i
g
u r e1
7
:A
v e r ag
eE
m
is s
i
o nR
at
e s v s.T
i
m
e of
D
ay
F
i
g
u r e1
8
:A
v e r ag
eN
2O C
o n c e nt
r at i
o n s v s.T
i
m
e of D
ay
F
i g
u r e1 9
:A
v e r ag
eN H
3R
ay
s um
v s.C
T
C
o n c e nt
r ati
o n s -N
o v e
m
b
e rF
i g
u r e2
0
:A
v e r ag
eN
H
3R
ay
s um
v s.C
T C
o n c e nt
r at
i
o n s-M
ay
F i g
u r e2 1
:A
v e r ag
eN
2O R
ay
s um
v s.C
T
C
o n c e nt
r at
i
o n s-
N
o
ve
m
b
e rF i g
u
re
2
2
:A
ve
r ag
eN
2O R
a
y
s um
v s.C T C
on c e
nt
r at
i
o
ns
-M
ay
T
ab
l
e1
:L i
s
t
o
f
T
a
b l
e s
A
ck
n ow
l
ed
g
em
e nt
sF
i
n a n ci
al
su
p p
o rt
f
o rt
h i
sp
r oj
e ct
w
a sp
r o vid
ed b
y
t
h
eP
r e si d
e nt
i
al F
a c ult
y
F
el l
ow
sP
r og
r am N
at
i
o n al
S
ci
e n c eF
o u nd
ati
o n a nd N
o rt
h C
a r ol
in a
St
at
eU
ni
v e r si
t
y
.I
w
o ul
d l i k
et
ot
h
a nk
p
a st
p
r oj
e ct
t
e am m
em b
e r sR
ob K
at
z,A
sh l
ey D
od
s on
,G
a ry
M
i h l
a n,A
ri
nd
am Sa
m
a nt
a,C h
e sle
y
S
ug g
, a nd
M
a r c oJa c o
b
sf
o r al l
of
th
ei
rp
r e vi
o u sw
o rk
on t
h
i
sp
r oj
e ct
.A
sp
e ci
al t h
a nk
sg
o e st
oK
at
h l
e e nM
ot t
u sf
o r al l
of
h
e rh
el p
.I
als o
w
o ul
d
l i k
et
o e sp
e ci
al
l
y
t
h
a nk D
r .L
o ri
T
od
d f
o rp
at
ie n
t
l
y
s
u
p p
o rti
ng
an
d h
el p i
ng
m
et
h
r o ug
h
o ut t
h i
sp
r oj
e ct
a nd b
r e ak
in
g t
h
eb
a r ri
e rb
et
w
e e nw
at
e r an
d
air
!
Sh
eh
el
p
ed m
ep
ut
al l
t
h
ep
i
e c e s of
t
h i
sp
u z zl
et
og
et
h
e r.A
sp
e ci
al
t
h
a nk
s als o
g
o e st
om
y
c om
m
i
t t
e em
em b
e r sD
r.M
i k
eA i
t
k
e n an
d D
r.D
o nF
o x .L
a st
l
y
,
I t
h
a nk m y f
am
i l
y
f
o r al l
of
t
h
eir
s up p
o rt
a nd
e n c o u r ag
em
e nt
.E
sti
m
at
i
o n of
A
m
m
on
i
aE
m i
s sio n
R
at
e sF
r om
A Sw in e
F
a rm
W
a st
ew
at
e rL
ag
o o nU
si
ng E
n vi
r o nm
e nt
al
C A
T
S
c a rm i
ng
M
al l i k
aR
am
a n at
h
a nA
b
st
r a ct
A
n
i
n n o v at
i
v e ap p
r o a ch f
o r c r e at
in
g
t
w
o-d i
m
e n si
o n al
c o n c e nt
r ati
o nm
ap
s of
ch
em
ic a
l
si
n ai
rw
a s u s ed f
o rt
h
efi
r st t
i
m
eto
e st
im
at
e am
m
o ni
a em
i
s si
o n s of f
of
a si
x-a c re
w
a st
el
ag
o o na
t
a
sw i
n e-in
t
e n si
v ef
a ci l i
t y
.T
h i
st
e chn
i
q
u e c om
b i
n e sO
p
e n -P
a
t
h
F
o u ri
e rT
r a n sf
o rm
I
nfi
-a r e
d S
p
e ct
r o s c op y
(
O
P
-F
T
I R
)
w i
t
h
c om
p
ut
ed
t
om
og
r ap h
y
(
C
T
)
a nd i
s c al
l
ed
"E
n vi
r o nm
e nt
al
C A
T
S
c a nn
in
g
".T
h
ete c
hn
i q
u e s c a n s a n e nt
i
r e a r e ain
r e al
-t
im
e, a n
d
al l
ow
s sp
at i
al
v a ri
ati
o n st
ob
e c ap
tu r e
d
a nd
vi
s u ali
z ed
.T
w
o r ot
ati
ng
O
P
-
F T I
R
sp
e ct
r om
ete r s a
n
d
t
w
elv e r e
t
r o r efl
e cto r s
w
e r ep l
a c ed
o nth
ep
e ri
p h
e ry
of
t
h
el
ag
o o n a nd i
n
fr a r e
d b
e am
sw
e r e sh
ot
a c r o s st
h
el
ag
o o n e v e ry
f
ew
s e c on
d
s.T
o e st
i m
at
e em i
s
si
o n r at
e s,
t
r a c e rg
a sw
a s r el
e a s ed
at
ak
n ow
n r at
efr
om
t
h
e c e nt
e r of
th
ela
g
o o n .M
e a s u r em
e nt
sw
e r eta
k
e na
p p
r o xim
ate
l
y
on
em
et
e r ab
o v et
h
e s u rf
a c e of
t
h
el
ag
o on
.T
w
o-
d i m
e n sio n a
l m
ap
s r e c on
st
r u ct
in
g
t
h
e s am
p l
ed
s u rf
a c ew
e r em
a
d
e e v e ry t
w
om in
ut
e sd
u rin
g t
h
ed
ay
s a nd
e v en
i
ng
s o v e r s e v e r al
s e a s o n s.A
v e r ag
e am
m
o ni
a em
i
s si
o n r at
e sf
o rN
o v em b
e r1 9 9
7
an
d
M
ay
1 9 9 8 w
e r e2
,3 0 0
ug
-
N /
m
i
n-m
^ a nd 4
,
8 0 0
ug
-
N /m
i
n -m
^
r e sp
e ct
iv e
l
y
.U
si
n
g
t
h i
sm
et
h
od
, c on
c en
t
r at
i
o n s of
am
m
o ni
a a nd
n
it
r o u s o xi d
e(
N
2O
)
w
e r e vis u a
l
i
z ed
n
e a rt
h
e s u rf
a c e of
th
el
ag
o o n.T h
e vi
s u al i
z at
io
n
s sh
ow
ed
th
at
am m
o nia v a r
i
ed
a sm
uc
h
a s3
.5
x o v e rt
h
e s u rf
a c e of
th
ela
g
o on
a nd N
2O
1
.0
I
nt
r od
u ct
i
o n1
.1
B
a ck
g
r o u nd
I
n r e c e nt
y
e a r s,t
h
et
r e atm
e nt
of w
a st
e sg
e n e r at
ed b
y
i
nt
e n si
v el
i
v e st
o ck f
a rm
sh
a sb
e c om
e am
at t
e r of
n at
i
o n al i
n t
e r e st
.D
u et
ot
h
ei
r r e c en
t
a nd
r ap i d
g
r ow
th
,t
h
eh
og
f
a rm i
ng
i
nd
u st
ry
i
s of p
a rt
i
c ul
a ri
n
t
e r e st
i
nN
o rt
h C
a r ol
i
n a.T
h
e n um
b
e r of
sw i
n ei
n
N
o rt
h C
a r ol i
n ah
a sm
o r et
h
an
q
u ad
r up l
ed
si
n c e19 8 0
, a n
d h
a s e x c e ed
ed
t
h
eh
um
an
p
op
ul
at
i
o n of t h
e st
at
e.'
H
ow
e v e r,t
r e at
m
e nt
a nd d i
sp
o s al p
r a ct
i
c e s of w
a st
e s
fr
om
th
i
si
nd
u st
ry
a r e st
i
l
l
v ol
un t
a ry
a nd p
o o rl
y
r eg
ul
at
ed
.^
I
n ad d i
t
i
on t
ot
h
e ri
s ei
nt
h
en u
m b
e r of h
og
s,t
h
e a v e r ag
ef
a rm
si
z eh
a s al
s og
r ow
n
an
d
1
0
,0 0
0
h
e ad h
og
o
p
e r at
i
o n s a r e n ot
u n c om
m
o n .^
W
i
t
h
c u r r e nt
w
a st
em
a n ag
em
e nt t
e ch
n
i
q
u e s,l
a rg
e rf
a rm
sp
o s em
o r e of
a n e n vi
r o nm
e nt
al h
a z a rd w i
t
h
r e sp
e ct
t
o ai
r , s oi l
an
d w
at
e rp
ol l
ut
i
o n a s op p
o s ed
t
oi
n c r e a s ed
n um
b
e r s of
sm
al l
e rf
a rm
s.Si
n c em
o r ew
a st
ei
sg
en
e r at
ed fr
om l
a rg
ef
a rm
s,
l
a rg
e rl
ag
o o n sw i
t
h i
n c r e a s ed
s u rf
a c e a r e a s a r e us
ed
; t
h i
s
m
ag
ni fi
e s od
o r em i
s si
o n s an
d
v ol
at
i l i
z at
i
o n of
am m
o ni
a.I
n
ad d i
t
i
o n , o v e rf l
ow
o rs
p
i l l
sfr
om
t
h
e s el
ag
o o n s c a np
ol
l
ut
e s u rf
a c ew
at
e r s an
d /
o r r e c ei
vi
n
g
st
r e am
s.C
u r r e nt
w
a st
em
a n ag
em
e nt p
r a ct
i
c e si
nN
o rt
h C
a r ol i
n ag
e n e r al l
y
c o n si
st
of
c o
l
l
e ct
i
ng
t
h
ew
a st
e si
n t
o an
a e r ob i
cl
ag
o on
s an
d
c on t
r ol
l
i
ng
t
h
el
i
q
ui d
l
e v el i
nt
h
el
ag
o o nb
y
l
a nd
ap
p l i
c at
i
o n(
i
.e., s
p
r ay
i
ng
)
of
e x c e s sw
a st
ew
at
e rt
o ad
j
a c e nt
f
a rm l
a nd
f
o ri
t
s n ut
ri
e nt
v al
u e.W
a st
ew
at
e r sfr
om h
og f
a rm
s a r e u s u al l
y
m
o r e c on
c e nfr
at
ed i
n o rg
am
c s, a n
t
ib
i ot
i c s,m
i
c r ob
e s a nd m
et
al
s(
e.g
., c o
p p
e r)
t
h
a nd
om
e st
i
cw
a st
ew
at
e r.H
ow
e v e r,t
r e at
m
e nt
r eq
ui
r em
e nt
sf
o rl i
v e st
o ck w
a st
e s v a ry
fr
om
st
at
et
o st
at
e a nd
a r eu s u a
l l
y
l
e s s st
ri
n
g
e nt t
h
a nt
h
o s ef
o rd
om
e st
i
cw
a st
ew
at
e r. '^A
c c o rd i
ng
l
y
, n um
e r o u sa
d
v e r s e en
vi
r o nm
e nt
al
an
d h
e al
t
h
ef f
e ct
sm
ay
re
s ul
t
fr
om
t
h
e c u r r en
t
w
a st
em
an
ag
em
en
t
p
r a ct
i
c e at
h
og f
a rm
s.O
ne
of
t
h
ep
r ob l
em
si d
e nt
i fi
ed fr
om
t
h
eu
s e of
op
e n a na
e r ob i
cl
ag
o o n si
st
h
ew
i
n
d
sp
e ed
,w
i
n
d d i
r e cti
on
, ai
r an
d w
at
e rt
em
p
e r at
u r e, a sw
el l
a sth
e s ol
id
s c on t
en
t
a
n
d
t
h
ed
eg
r e e of
m
ix
in
g
,i f
a ny
,i
nt
h
el
ag
o on
.A
m m
o ni
a r el
e a s e an
d /
o r v ol
ati l i
z ati
o nc a n c a u s e u n
p l
e a s a nt
od
o r s, ni
t
r og
e nb
ui l d
up
i
nt
h
e atm
o sp
h
e r e, a nd
p
o s si b l
e ad
v e r s eh
e al
t
h
ef f
e ct
st
oh
um
an
si
nt
h
e c om
m
im i
t y
a nd
o n -sit
e.
T
h
e ad
v e r s eh
e al
t h
ef f
e ct
sm
ay
in c
l
ud
e r e sp
i
r at
o ry
d is c o
m f
o rt
/
ai
l
m
en
t
,m
em
o ry d y
sfu n c
t
i
o n, a sw
el
l
a sp
sy
ch
olo
g
ic a
l
r e a ct
io n s
. ^'
"*
1
.2 S
c op
e a nd
ob
j
e ct
iv e s
R
e s e a r ch i
nt
h
e a r e a of
air
d
ep
o si
ti
o n of
ni
tr o
g
e n c om
p
o u nd
si
s r el
ati
v el
y
n e
w
;
h
ow
e v e r, c o n c e r n s r eg
a rd in
g
th
et
r an
sf
e r of
atm
o sp
h
e ri
c ni
tr o
g
e nto
t
h
e e a rt
h
vi
a r ain
f
al l i
s c r e at
i
ng t
h
ed
em
a nd f
o rm
o r e r e s e a r ch i
nt
h i
s a r e a.^
P
r e vi
o u s st
ud i
e sh
a v ei d
e nt
i f i
ed
a nd
q
u a nti fi
ed
th
e s o u r c e s of
ni
t
r og
e n c om p
o u nd
s(
e.g
.,N H
3,N O
x ,e
tc
.)
i
n
t
h
e at
m
o sp
h
e r e(
a c o ntr
i b
ut
o rt
ot
h
eg
r e e nh
o u s e ef f
e ct
a nd
a ci d
r ai
n
)
s u ch
a s au to
m
ob i
l
e s, of f
-r o a
d
v eh
ic
l
e s, c o
m b
u sti
on
f
a ci l i
t
ie s
,f
e rt
i l i
z e r ap p l
i
cat
io n s
,w
a st
ew
at
e rtr e a
tm
en t
p
l
an t
s, a nd
l iv e s
t
o ck
f
a cil
i
t
i
e s.H
ow
e v e r,t
h
e em i
s sio
n
sfi
r om
h
og f
a rm f
a ci
l i
t
y
s o u r c e s s u ch
a sb
am
s,w
a ste
w
at
e rl
ag
o o n s a nd
sp
r ay f
i
el d
sh
a v e n ot
b
e e nq
u a nt
i f
i ed
.A
c c o rd in
g
l
y
,t
h
e o v e r al l
ob
j
e ct
i
v e of
t
h i
s st
ud
y
w
a st
om
e a s u r et
h
e em
i
s sio n s
o
f
n
it
r og
e n(
am m
o ni
a)
fr
om
w
a st
ew
at
e rl
ag
o o n s at
i
n
t
e nsiv e s
w i
n ef
a ci l i
t
ie s
.T hr e e
d i f f
e r e nt t
e chn
i q
u e sw
e r e s el
e ct
ed f
o r am m
o ni
a em
i
s si
o n r at
e e v alu a
t
io n
at
a sw i
n ef
a rm i
n e a st
e r nN
o rt
h C
a r ol i
n
a(
F
a rm S it
e1 0
)
.T
h
et
e ch
n
i
q
u e st h
at
w
e r e c om
p
a r ed
a r e ap
oi
n
t
s am
p
l in
g
m
et
h
od
(
f lo
w
-t
h
r o ug h
ch
am
b
e rm
et
h
od
)
, am i
c r om
et
e o r ol
og
i
c al
m
od
el i
n
g
m
eth
od
, a nd
e n vi
r o nm
e nt
al C A T
s c a nn
in
g
m
et
h
od
.N
o rt
h C
a r ol i
n aSt
ate
U
ni
v e r si
t y
(
N C SU
)
u s ed
t
h
e ch
am
b
e rm
et
h
od
, an
d
t
h
em ic r o
m
et
e o r olo
g
ic a
l
m
od
el
w
a s u s ed b
y t
h
eU
n
it
ed St
ate
sD
ep
a rtm
e n
t
of A g
ri
c ul
t
u r e-A g
ric u
l
tu r a
l R
e s e a r ch
Se r v
i
c e(
U SD A
-A R S
)
.T
h
e s et
w
om
et
h
od
s re
l y
o n s am
p
Un
g
fr
om
o n elo c a
t
io n
of
t
h
es
i
x-a c r e
la
g
o o n, a s s um
i
ng h
om
og
e n ei
t y
o v e rth
e e nt
i
r e a r e a.E
n vir o n
m
e nt
al C A T
s c an
nin
g i
s am
et
h
od
t
h
at
c om
b i
n e sO p
en
-P
at
h Fo u r
i
e rT
r a n sf
o rm M
fr
a r ed
(
O P
-F T I R
)
sp
e cfr
o s c op y
a nd
c om
p
ut
ed
t
om
og
r ap h y
(
C
T
)
.T h
em
et
h
od
al l
ow
sf
o rc o
m
p l
ete
s
am
p l i
ng
of
an
a r e ain
r e al
-t
i
m
e an
d
vis u a
l i
z at
io
n of
s
c
h
a ng
e s a c r o s st
h
e a r e a.T
h i
si
sth
ef i
r st t
i
m
et
h
at
e n vi
r o nm
ent
al
C A
T
s c a nn
i
ng h
a sb
e en
ap p
l i
ed
t
om
o ni
t
o r a nd
c al
c ul
at
e ch
em
i
c al
em
i
s si
o n s o v e r al
a rg
e a r e a.T h
ef
ol
l
ow i
ng
i
s ad i
s c u s si
o n of
m
eth
od
s, r e s ul t
s an
d
c on
cl
u si
o n s of
d
et
e rm i
ni
ng
a
m m
o ni
a em
i
s si
o n s u si
ng
t
h i
si
n n o v at
i
v et
e ch
n
i
q
u e.1
.3 S
um m
a ry
of
M
et h
od
E
n vi
r o r un
e nt
al C
A T
s c a nn
i
ng
w
a s u s ed b
y
U N C
-C h
ap
el H i l l
t
o s c a nt h
e ai
rw i
th O
P
-F T I
R
sp
e ct
r om
et
e r s o n em
et
e r ab
o v eth
e si
x-a c r el
ag
o o n a nd
th
en
p
r od
u c etw
o-d i m
e n si
o n al
t
om
og
r ap
h i
cm
ap
s of
am
m
o ni
a a nd
ni
t
r o u s o xi d
e(
N
2O
)
c on
c e nt
r at
i
o n s.O
P
-
F
T I R
sp
e ct
r om
et
e r sm
e a s u r e al l
ch
em i
c al
sth
at
ab
s o rb
l
i
g
h
t
i
nt
h
ei
n
f
r a r ed
r eg
i
o n sim
ul
t
a n e o u sl y ;
t
h
u s, am
m
o ni
a a sw
el
l
a s ot
h
e r ch
em
i
c al
s s u ch
a sm
et
h
a n e a nd N
2O w
e r em
e a s u r ed
.N
2O
,w
h
i
ch i
sp
ri m
a ri l
y d
u et
o am b i
e nt
ai
rc o n c e
n t
r at
i
on
sw
a s u s ed
t
o v al i
d
at
et
h
e an
al y
t
i
c al
d
at
a a nd
c om
p
ut
ed
t
om
og
r ap
h
y
(
C T
)
p
r o c edu
r e s.T
w
o r ot
at
in
g
O P
-F
T
I R
s
p
e ct
r om
et
e r s(M
I
D A C C
o rp
o r at
i
o n; I
r vi
n e,C A
)
an
d
12
r et
r o r efl
e ct
o r sw
e r ep
l
a c ed
o nt
h
ep
e ri
p
h
e ry
of
th
el
ag
o o n an
d l i gh
t
b
e am
s
w
e r es e n
t
a c r o s sth
el
ag
o o n e v e ry
f
ew
s e c o nd
s.M
e a s u r em
e nt
sw
e r e ob
t
ai
n ed w i
th i
n o n em
et
e r of
th
e s u rf
a c e of
t
h
el
ag
o o n , e v e ry t
w
om i
n
ut
e sd
u ri
ng t
h
em
o nt
h
s of A
ug
u st
19 9
7
,N
o v em
b
e r19
9 7
, a nd
M
ay 1
9
9 8
.T
o c al
c ul
at
et
h
e am
m
o ni
a em i
s si
o n s, n e u
t
r al l
y
b
u oy
a nt
s ul f
u rh
e x af l
u o ri d
e(
SF
e)
a nd
c a rb
o nt
et
r af
l
o u ri d
e(
C
F
4)
w
e r e u s ed
a st
r a c e rg
a s e s a nd w
e r e r el
e a s ed
at
k
n
ow
n em i
s si
on
r at
e sfr
om
t
h
e c e nt
e r of
th
el
ag
o on
.B
ot
h
t
r a c e rg
a s e s a nd
am
m
o ni
aw
e r em
e a s u r ed
si
m
ult
a n e o u sl y
an
d
t
h
e c o n c e nt
r ati
o n s an
d
•
2
.0 B
a ck
g
r o u nd
of
M
et h
od
ol
og
y
2
.1
O
p
e nP
at h
-F T I
R
(
O
P
-F T
I R
)
Sp
e ct
r o s c op
y
O
P
-F T
I
R
sp
e ct
r o s c op y
i
s at
e ch
n
i
q
u et
h
at
h
a sb
e e n u s ed i
n a v ari
et
y
of i
nd
o o ra n
d
o ut
d
o o r s et t
i
ng
sto
m
e a s u r e ch
em i
c al
s o v e r an
a r e a, no
n-
i
nt
r u si
v el
y
i
n r e al
t
i
m
e.A p
p
l i
c at
i
on
si
n
cl
ud
em
o ni
t
ori
ng
al
o ng
i
n
d
u st
ri
al
f
e n c el i
n e s,^
o v e r
w
a st
et
r e at
m
e nt
7 8 0
p
r o c e s s e s, an
d
o v e r c om b
u st
i
o n o r sm
el
t
i
n
g
e xh
a u st
str e a
m
s.'
B
e c a u s et
h
eF T
I R
p
a s si
v el
y
s c a n s a n a r e ai
t
i
s n ot
al
t
eri
n
g
t
h
e "r e al w
o rl d
" sy
ste
m
,w h i
ch
ot
h
e rs a
m
p
l
i
ng
m
et
h
od
sh
a v eb
e e n a c c u s ed
of d
oi
n
g
. ' °T
h
eF T I R
m
e a s u r e st
h
e ab
s o rp
t
i
o no
f i
nfr
a r ed l i
g h
t
(
w
a v e n um b
e r sb
et
w
e en
4 0 0
cm
'^t
o4
,0
0
0
cm
'^)
b
y
ch
em
i
c al
s a nd
q
u
an t
i f
i c at
i
on
i
sb
a s ed
up
o nB
e e r'sL
aw
,w h i
ch
sta
t
e st
h
ef
ol
l
ow i
n
g
l i
n
e a rr e
l
at
i
o n sh i p
: " ' ' ^A
a cC
*L
(
E q
u at
i
o n2
-1
)
A
=
ab
s o rb
an
c eC
=
c o n c e ntr a
t
i
o nL
=
s am
p l
ep
at
h l
e ng t
h
T h
e sp
e ct
r om
et
e r em i
t
s al i
g
h
t
b
e am
t
h
at t
r a v el
s a c r o s s ap
at
h w h
o s el
e ng t
h i
sd
et
e rm i
n ed b
y t
h
ed i
st
a n c eb
et
w
e e nt
h
ei
n
st
r um
e nt
a nd
a r et
r o r ef l
e ct
o r.P
at
h l
e ng t
h
sc a
n
b
e up t
o o n ek i l
om
et
e ri
n
l
e ng t
h
. ' ^T
h
e r etr o r e
fl
e ct
o ri
s am i
r r o r of f
of w h i
ch
t
h
el i g h
t
r ef l
e ct
s an
d i
s r etu r n e
d b
a ck
t
ot
h
ei
n
str u
m
e nt
'sd
et
e ct
o r.T
h i
s s etu
p
i
si l l
u
str
a
t
ed i
n
F i g
u r e1
.T h
ei
n st
r um
en
t
'
s
d
et
e ct
o rm
e a s u r e st
h
ei
n
t
en
si
t y
of
t
h
er e
t
u r ni
n
g l i
g
h
t
b
e am
at t
h
ew
a v el
en
g t
h
s
s am
p l
ed
, a nd
r e c o rd
sm
e a su
r em
en
t
s
i
n
t
h
ef
o rm
of
an
i
n
t
e rf
e r og
r am
.A F
o uri
e rt
r an
sf
o rm i
st
h
e np
e rf
o rm
ed
on
t
h
e
i
n
t
e rf
e ro
g
ra
m
an
d
a si
n
g l
eb
ea
m
sp
e ct
ru
m
(
s
h
ow
ni
nF i g
u r e2
)
i
s ob
t
ai
n ed w h i
ch i
s ap
l
ot
of l i
g
h
t
i
n
t
e n si
t y
(
y
-ax
i
s)
v e r s u sw
a v en
um
b
e
r(
cm
"')(
x-a x
i
s)
.L i g h
t
i
n
t
e ns
i
t
i
e sFT IR S O U R C E
& D ET E
CT O R
CH E M ICA L P L U M E
R E T RO
R E FL E C T O R
P
a t
h
l
e
ng
t h
8 0 E-CI6
6 0E-06
4 0E-0 6
I
2 0E-06
icx
i
o 50 0Aft i tr a ry Y / \
N
a^ 3nj rtx
f(
cm
-1)
F ite
# 1 :D
A T A _ 0 0 eN
O
O
v eri a /X 2
xm
C UR
SO
R S'l a-g e 1 1 5 1 Re s =Q 5c rT>1
F i
g
u r e2
A
si
ng
l
eb
e am
sp
e ct
r um
t
al
<e n ove rth
el
ag
o o n at F
a rm
S
it
e1 0
W
a v e n um b
e r(
cm
-1
)
i
sp
l
ot t
ed
o nt h
e x-axi
s a nd li
g
h t i
nt
e n sity i
sp
l
ot t
ed
o nt h
ey
-axi
sA
=
-l
og
(
I
/
I
o)
(
E q
u at i
o n2
-2
)
I
eq
u al
st
h
ei
nt
e n si
t y
of
t
h
e s am
p l
ed l i
g
h
t
a nd
!
„ eq
u al
st
h
ei
nt
e n si
t y
of l i
g
h
t
of
t
h
eb
a ck
g
r o u nd
.l
o a c c o u nt
sf
o r am
b i
e nt
ai
r c on
d i
t
io n s a s
w
el l
a s a ny
c o nt
ri
b
ut
i
o n st
h
at
t
h
e sp
e ct
r om
et
e rm
ak
e s.A b
s o rb
a n c e v al
u e s a r ep
l
ot t
ed
ag
ain s
t
w
a v e n um b
e r s(
c al
l
ed
a
b
s o rb
a n c e sp
e ct
r a)
, a nd
ch
a r a ct
e ri
st
ic u
p
w
a rd p
e ak
s a r ef
o u nd
in
w
a v e n um
b
e rr e
g i
o n sw
h
e r el i g h
t
w
a s ab
s o rb
ed
.T h
e sh
ap
e,
w
i d
t
h
a nd w
a v en um
b
e r of
t
h
ep
e ak
a r ea c
h
a r a ct
e ri
st
i
c of
t
h
e ch
em i
c al
a nd d
ep
e nd
o nb
o nd
ch
a r a ct
e ris
t
i
c s a nd
t
h
eq
u an
t
um
m
e ch
a ni
c s of t h
eb
on
d
.P
e ak
h
ei
g
h
t
s a r e r el
at
ed
t
ot
h
e c on
c en
t
r at
io
n
of
t
h
e ch
em
i
c al
m
e a s u r ed
.A
n
ab
s o rb
an
c e sp
e ct
r um
sh
ow
s e v e ry
ch
em
i
c al
t
h
at
i
sp
r e s e nt
at
t
h
et
i
m
eo
f
s amp
l i
n
g
.I
f
am
m
on
i
ais
p
r e s e nt
,i
t
sp
e ak
s a r ei
ni
t
s ch
a r a ct
e ri
st
i
c r eg
i
on
(
9 2 0
-9
7
0
c
m
")
w h i
l
e ot
h
e r c on
t
am i
n a nt
p
e ak
s a r ep
r e s e nt
i
nt
h
ei
r r eg
i
on
s.F i g
u r e3
sh
o
w
st
h
et
w
o ch
a r a ct
e ris
t
i
c ab
s o rb
a n c ep
e ak
sf
o r am
m
on
i
a.T h
eh
ei
g
h
t
s of
ab
s o rb
a n c ep
e ak
s a r eq
u a nt
i fi
ed b
y
c om
p
a ri
ng
s am
p
l
e sp
e ct
r ap
e ak
st
o r ef
e r e n c e ab
s o rb
a n c e sp
e ct
r a a nd
t
h
e nm
ul
t
i
p
l
y
i
ng
b
y
t
h
e s am
p
l
ep
at
h
l
en
g t
h
(
E q
u at
i
o n2
-1
)
.T h
e e nd
r e s ul
t
is a n
a v e r ag
e c o n c e nt
r at
io n
o v e rt
h
e s am
p l
ep
at
h
l
e ng
t
h
(
c al l
ed
a r ay
s um
)
w i
th
u ni
t
s of
c o n c e nt
r at
io n
-le n
g
t
h
(
e.g
.,p p
m
-m
et
e r s
)
.C
om
p
ut
e rp
r og
r am
s a r e a v ai l
ab l
et
h
at
c a np
r od
u c e si
ng
l
eb
e am
a nd
ab
s o rb
a n c e sp
e ct
r a a nd
q
u a nt
i f
y
ab
s o rb
an
c e sp
e ct
r a.F
ew
ot
h
e rm
et
h
od
s of
ai
r s am
p
l i
n
g p
r o vi d
et h
i
sl
e v el
of
d
et
ai
l
an
d
a c cu
r a cy
,w h i l
em i
ni m i
zi
ng
c o st
s a nd l
ab
o r. ''*T h
eO P
-F T I R
s
p
e ct
r om
et
e rh
a st
h
e ab i l i
t y t
os a
m
p l
ein a c c e s s
i b le
a
r e a s, a nd
s am p l
ein
t
eg
ri
t y
i
sn
ot q
u e st
i
o n ed b
e c a u s e s am
p
le
c o
l l
e ct
i
o n an
d l
ab
o r at
o ry
ch
em
i
c al
an
al y
sis a r e
n
ot
r eq
u
ir e
d
. ' 'W
i
t
h p
r op
e rc a
l
i b
r at
i
o n ,O
P
-F T I R
s
p
e ct
r om
et
e r sh
a v eb
e en
ab l
et
o a c c u r at
el
y
d
et
e ct
i
n
o rg
a nic
a nd
o r
g
a ni
c c o nt
am
in a
n
t
sw i
t
h
ad
et
e ct
i
on
l
e v el
o nt
h
e o rd
e r of p
p
b
.' ^'' ^' ' ^
2
.2
C
om
p
ut
ed T
om
og
r ap
h
y
(
C T
)
C
om
p
ut
e
d
t
om
og
r ap h
y
i
s at
e ch
n
i q
u et
h
at
h
a sb
e e n u s ed b y
t
h
em
edi
c
al
p
r o
f
e ss
io n
t
op
e
rf
o rm X
-r a\
y\-v^~^
\
y
\^
fl bs c fty s r ce I \
N
stj en
sriy e r(
cm
-1)
F i le # 2 :
D
ft TA J
XB
N
O
CXeri ay
X
2
3 om
C U R SO R
&
W
^
2 Q 2 2R
e s=0 5cm
-1•
F ig
u r e3
:A m m
oni
a ab
s orb
a n c ep
eak
sf
o u nd i
nt h
e w a v e n um b
er r egi
o n of 92 0
-97 0
cm
-1
W
av e n um b
e r s arepl
ot t
ed
ont h
e x-a xi
s and
ab
so rb
a n c e v al
u e s ar eC
A
T
s c a n ,m
ul
t
i p l
eb
e am
s a r e s e nt t
h
r o ug h
ap l
a n e of
t
h
eh
um
a nb
od y
a nd
a n et
w
o rk
o
f i
nt
e r s e ct
i
n
g
r ay
si
s ob
t
ai
n ed fr
om
w
h
i
ch
at
w
o-d i m
e n si
o n al t
om
og
r ap
h i
cm
ap
i
sm
ad
e.' ^
T
h i
st
e ch
ni
q
u e c a nb
e ap p
l i
ed
t
o v a ri
ou
s en
vi
r o nm
en t
al
s et
t
i
n
g
st
o "m
ap
"t
h
ea i r a n
d m
o n it
o r ch
em
i c al
c o n c e nt
r at
i
on
s a nd
p
l
um
e s.- ' '
P
r od
u ct
i
o n of
t
om
og
r ap h
i
cm
ap
s r eq
ui
r e s a n et
w
o rk
of
i
nt
e r s e ct
i
ng
r ay
s um
sa c r
o
s st
h
e a r e a of i
nt
e r e st
. ' ^I
nt
h
e o ry
, a ny
s am
p
l i
ng
m
et
h
od
c a nb
e u s ed
t
o ob
t
ai
nt
h i
s n et w
o rk
of
r ay
s um
s,h
ow
e v e rt
h
eO
P
-
F
T
I R
sp
e ct
r om
et
e r al l
ow
sf
o rm
ul t
i
p l
ec
h
em i
c al
st
ob
em
o ni
t
o r ed f
ai
rl
y
e a si l
y
,w i
t
h
a c c u r a cy
a nd
s af
et y
.M
ul
t
i
p
l
eO P
-F
T
I R
s
p
e ct
r om
et
e r s c a n c r e at
e a n et
w
o rk
of
r ay
s um
sb
y p
l
a ci
ng
r et
r o r ef l
e ct
o r s a r o un
d
t
h
ea r e a
t
ob
e s am
p
l
ed
a nd
s e nd i
ng m
ul
t
i
p
l
eb
e am
s a c r o s st h
e a r e a, a s sh
ow
n
i
n
F
i
g
u r e4
.O
n
c e an
et w
o rk
of
r ay
s um
si
s ob
t
ai
n ed
t
h
ey
a r ei
n
p
ut
i
n
t
o a c om
p
ut
e ra
l
g
o ri
t
h
m
t
op
r od
u c e a r e c on
st
r u ct
ed i m
ag
e of
t
h
e s am
p l
ed p l
an
e(
s e eF
i
g
u r e4
)
. ^''V
a ri
o u sc o
m
p
ut
e r al
g
o ri
t
h
m
s e xi
st
t
h
at
d i f f
e ri
n
sp
e ed
,m
at
h
em
at
i
c al f
o u nd
at
i
o n s an
d
p
e rf
o rm
a n c e c o nd i
t
i
o n s.T h
em
o st
e xp l
o r ed
al
g
o ri
t
h
m
s a r e o n e st
h
at
u s e an
al
y t
i
c ,b
a ck
-p
r oj
e ct
i
o n o ri
t
e r at
i
v em
et
h
od
s.I
t
e r at i
v e c om
p
ut
e r al
g
o ri
t
h
m
sw
e r e u s ed i
nt
h i
ss
t u
d
y
b
e c a u s e of
t
h
ei
rd
em
o n st
r at
ed
st
r e ng
t
h i
nt
om
og
r ap
h i
c r e c on
st
r u ct
i
on
w h
en
d
at
aa r e
l
i
m
i
t
ed
, an
d
t
h
ei
rf
l
e xi b i l i
t
y
w
i
t
h
r e sp
e ct t
op
l
a c em
e nt
of
sp
e ct
r om
et
e r eq
ui
p
m
en
t
.T h
eb
a si
sb
eh i
nd
t
h
e al
g
o ri
t
h m
s, r eq
ui
r e st
h
e s am
p
l
ed
a r e at
ob
e vi
e
w
ed
a s ag
ri d
s
t
r u ct
u r ew i
t
h i
r ow
s a nd
j
c ol
um
n
s(
r e s ol
ut
i
o n of
i
x
j
)
.H
om
og
en
ei
t
y
i
s a s s um
ed
f
o r e a ch
c el l
.T h
ei
t
e r at
i
v e c om
p
ut
e r al
g
o ri
t
h
m
a s si
g
n s a ni
ni
t
i
al
,p
o si
t
i
v e c o n c e nt
r at
i
o nt
o e a ch
c el l
(
oft
e n e a ch
c el l i
s a s si
g
n ed
t
h
e s am
ei
ni
t
i
al
c o n c en
t
r at
i
o n)
an
d
s u c c e s si
v ei
t
e r at
i
o n s a r e c o nd
u ct
ed
, r e a s si
g
ni
ng
c o n c en
t
r at
i
o n st
o c el l
s un
t
i l
t
h
e r e c on
st
r u ct
ed
p i
ct
u r e ap p
r o a ch
e s r ay
s um
st h
at
m
at
ch
t
h
em
e a su
r ed d
at
a. ' ^'^ °' ^ '' ^ ^
2
.3
R
el
e a s e of T
r a c e rG
a sP
a st
st
ud i
e sh
a v e u s ed
t
h
e r el
e a s e of
a n on
t
o xi
c,u n r e a ct
i
v et
r a c e rg
a s,w i
t
h
m
et
e o r ol
og
i
c al d
at
at
o e st
i
m
at
e em
i
s si
on
r at
e sfr
om
n o nh
om
og
e n e o u s o rh
om
og
e n e o us
a r e a a nd p
oi
n
t
s o u r c e s. ' 'T h
e u s e of
at
r a c e rg
a st
o ca
l
c ul
at
ec o
n
t
am
i
n
an
t
em
i
s si
on
r at
e s r ed
u c e st
h
eq
u a nt
i
t
y
of
m
et
e o r ol
og i
c al d
at
an
e ed
ed
t
o
Area Sam p led
O P-
F
T I R Retr o r ef le cto r s
J
O P-FT IR
Re tr ore
fl
e cto rs<
:
5
<
?
\
<
7
<
^
Retr o r eflector s
O P-FT I R Retrorefl ectors O P-F T IR