空氣和汽車尾氣中氧化亞氮的測定方法研究*

劉炳杉,王長青,馮獻禮,那日松,劉　佳

(1 河南農業大學現代實驗技術管理中心，河南　鄭州　450002；2 河南農業大學植物保護學院，河南　鄭州　450002)

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空氣和汽車尾氣中氧化亞氮的測定方法研究*

劉炳杉1,王長青1,馮獻禮1,那日松2,劉佳1

(1 河南農業大學現代實驗技術管理中心，河南鄭州450002；2 河南農業大學植物保護學院，河南鄭州450002)

建立一種用電子捕獲檢測器氣相色譜法測定空氣和汽車尾氣中氧化亞氮含量的方法。通過選擇性條件試驗，確定了用GC-ECD氣相色譜法測定空氣及汽車尾氣中氧化亞氮含量的最佳條件：進樣口溫度為50℃，檢測器為電子捕獲檢測器，填充柱GDX-502，載氣為高純氮，流速為15mL/min。該方法具有較高的準確度和精密度。其相對誤差為0.24%，相對標準偏差為0.36% (n=6)，適用于空氣和汽車尾氣中氧化亞氮的定性定量分析。

汽車尾氣；氧化亞氮；氣相色譜

氧化亞氮，又名一氧化亞氮，俗稱笑氣，分子式N2O，相對分子量44.02，沸點-89.8℃，是一種惰性氣體[1-3]。同時氧化亞氮也是溫室氣體之一，具有高全球氣候變暖潛能值(GWP)，約是二氧化碳的310倍[4]。雖然氧化亞氮相比二氧化碳、甲烷和氟利昂對溫室效應造成的影響較小，但是氧化亞氮的存活壽命長達119年并對臭氧層有較強的破壞作用[5-6]。空氣中氧化亞氮排放量以每年0.2%～0.3%的速率遞增，它的增加主要在工業革命之后，主要源于人類的活動[7-8]。隨著環保意識的提高，人們越來越重視對空氣中氧化亞氮含的量。現如今汽車尾氣是造成空氣污染和溫室效應的主要污染源之一[9-10]，但是研究汽車尾氣中氧化亞氮含量的相關文獻較少。本文主要利用氣相色譜法優化得出測定氧化亞氮含量最佳分析條件，并利用該方法分析了空氣和汽車尾氣中氧化亞氮的含量。

1　實　驗

1.1儀器與試劑

GC2010氣相色譜儀，ECD檢測器，GC solution色譜工作站，日本島津有限公司；DB-5色譜柱，安捷倫科技有限公司；GDX-502色譜柱，中科院蘭州化學物理研究所色譜中心；載氣：高純氮氣(純度大于99.999%)，河南源正科技發展公司；標準氣：高純氮氣做稀釋氣(濃度為341 μL/L N2O)，北京氦普北分氣體工業有限公司；氣體采樣袋，大連德霖氣體包裝有限公司。

1.2實驗方法

用氣袋采取5個不同地點的空氣樣品和5輛不同品牌和車型車輛的汽油汽車尾氣樣品，在同樣的條件下分別用注射器注入341 μL/L N2O 標準氣體和采集的樣品氣各1.0mL于氣相色譜儀，得到其峰面積，并利用外標定量法測定樣品中氧化亞氮的含量。

2　結果與討論

2.1氧化亞氮測定條件的選擇

2.1.1進樣口溫度的選擇

空氣中成分比較復雜，主要有氮氣，氧氣和二氧化碳等。進樣口溫度的選擇至關重要，決定了空氣中各組分能否分離開。實驗選擇100℃，75℃，50℃和30℃為進樣口溫度，結果表明，進樣口溫度過高就很難分開，過低分離度較差。當進樣口溫度50℃時，氧化亞氮和其它組分能夠完全分離，譜圖峰形最好。

2.1.2檢測器的選擇

氧化亞氮是一種無燃燒性氣體，故在氫火焰離子化檢測器中無響應；熱導檢測器對其有響應，但其檢測限達不到本次實驗的要求；電子捕獲檢測器能夠檢測具有電負性的物質，而且靈敏度高，檢出限低，因此選擇ECD檢測器。

2.1.3色譜柱的選擇

實驗選擇DB-5(30 m×0.53 mm×1.00μM)和GDX-502(2 m×3 mm)作為測定氧化亞氮的色譜柱。經過對比發現，DB-5對氧化亞氮的響應信號比較差，而GDX-502響應信號比較好，主要是因為DB-5的固定液對氣體的保留比較弱，而GDX-502的固定相是共聚物小球，對氣體的保留能力較強，故選擇填充柱GDX-502。

2.1.4載氣及載氣流速的選擇

實驗選擇高純氮氣為載氣，純度為99.999%。流速選擇10mL/min，15mL/min和20mL/min作為條件優化對象，結果表明，流速為15mL/min比較理想，保留時間合適，分離度較佳。

2.2氧化亞氮的測定

2.2.1方法精密度實驗

最佳分析條件下，測定濃度為341 μL/L氧化亞氮標準氣，重復測定6次，得到結果如表1所示。

表1　測定方法的結果和精密度

根據表1，可以得出該方法的相對誤差為0.24%，相對標準偏差為0.36%，說明該方法的準確度和精密度都較好，達到要求。

2.2.2空氣中氧化亞氮的測定

圖1　空氣樣品的氣相色譜圖

圖2　空氣中氧化亞氮的含量

采集空氣樣品，取其平均值，連續測定六天。圖1為空氣樣品的色譜圖，峰1為氧氣，峰2為氧化亞氮。圖2為峰面積外標定量法得到測定結果，第一天359.67 μL/L，第二天361.68 μL/L，第三天369.17 μL/L，第四天370.65 μL/L，第五天371.28 μL/L，第六天370.69 μL/L。空氣中氧化亞氮的含量359.67～371.28 μL/L，氧化亞氮在空氣中的含量較為穩定，沒有明顯的變化趨勢。

2.2.3汽車尾氣中氧化亞氮的測定

同樣的條件下，測定汽車尾氣樣品，取其平均值，并連續測定六天，測定結果如圖3和圖4所示。圖3為汽車尾氣樣品的氣相色譜圖，峰1為氧氣，峰2為氧化亞氮；圖4表明汽車尾氣中氧化亞氮的含量，第一天438.16 μL/L，第二天428.70 μL/L，第三天464.71 μL/L，第四天472.46 μL/L，第五天463.93 μL/L，第六天465.82 μL/L。汽車尾氣中氧化亞氮的釋放量428.70～472.46 μL/L，比空氣中氧化亞氮含量略高。

圖4　空氣中氧化亞氮的含量

3　結　論

通過選擇性實驗條件得到測定氧化亞氮的最佳分析方法：進樣口溫度為50℃，檢測器為電子捕獲檢測器，填充柱GDX-502，載氣為高純氮，流速為15mL/min。

利用該測定方法和峰面積外標定量得出空氣中氧化亞氮的含量359.67～371.28 μL/L，汽車尾氣中氧化亞氮的含量428.70～472.46 μL/L。汽車尾氣中氧化亞氮含量相對空氣中

略高。汽車尾氣排放對空氣中氧化亞氮含量的增加與否仍需進一步深入研究探討。

[1]楊玉榮,郭然,張凌,等.硝酸尾氣中氧化亞氮測定方法的研究[J].四川化工,2008,11(4):35-38.

[2]劉殿麗,劉穎.空氣及液空、液氧中氧化亞氮測定方法的研究[J].分析化學研究簡報,2006,34(4):554-556.

[3]徐繼榮,王友紹,殷建平,等.靜態頂空氣相色譜法測定海水中溶解的N2O海洋環境科學，2005,24(4):59-62.

[4]清華大學.清潔發展機制[M].北京:社會科學文獻出版社,2005,26.

[5]Kroeze C,Dumont E,Seitzinger S P.New estimates of global emissions of N2O from rivers,estuaries and continental shelves[J].Environ.Sci,2005,2(23):159-165.

[6]陳勇,袁東星,李權龍.常溫吹掃捕集氣相色譜法測定海水中氧化亞氮[J].分析化學研究簡報,2007,35(6):897-900.

[7]Montzka S A,Butler,J H,Hall B D.A decline in tropospheric organic bromine[J].Geophys.Res.Lett,2003,30:1826-1829.

[8]秦曉波.減緩華中典型雙季稻田溫室氣體排放強度措施的研究[D].北京:中國農業科學院,2011.

[9]謝春,張紅英,關先蘭,等.貴陽市道路汽車尾NO2、NO及CO調查[J].貴陽醫學院學報,2011,36(6):582-584.

[10]林藝輝,謝品華,秦敏,等.北京冬季大氣SO2、NO2與O3的監測與分析[J].大氣與環境光學學報,2007,2(1):55-59.

Determination of Oxygen Nitrous Oxide in Air and Automobile Exhaust*

LIU Bing-shan1,WANG Chang-qing1,FENG Xian-li1,NA Ri-song2,LIU Jia1

(1 Modern Experimental Technology Center,Henan Agricultural University,Henan Zhengzhou 450002; 2 College of Plant Protection,Henan Agricultural University,Henan Zhengzhou 450002,China)

The method of gas chromatography-electron capture detection was developed for the determination of Oxygen Nitrous Oxide in air and automobile exhaust.The optimum conditions of chromatography were chosen by a lot of tests.The temperature of inlet was 50℃,which the detector was ECD.The best column was GDX-502.The flow of carrier gas N2was 15mL/min.This method was highly accurate and sensitivity.The relative errors were 0.24%.The relative standard deviations were 0.36% (n=6).It is suitable for the determination of oxygen nitrous in air and automobile exhaust.

automobile exhaust; oxygen nitrous oxide; gas chromatography

河南省科技發展計劃項目(No:142102110050)。

劉炳杉(1989-)，女，助理實驗師，主要從事分析化學。

劉佳(1983-),女，講師，主要從事分析化學和有機合成化學。

O659.21

A

1001-9677(2016)011-0163-03