氣相色譜法檢測廢氣中甲烷、非甲烷總烴的問題探析

張意如

摘要：隨著經濟社會的發展，不斷擴大的工業生產向空氣中排放著大量污染物，這就需要準確的檢測數據以實現有效的環境管理。氣相色譜法能夠迅速、準確的測定廢氣中的甲烷、非甲烷總烴，但也存在著一定的問題，本文就此展開探討。

關鍵詞：氣相色譜法；甲烷；非甲烷總烴

甲烷是最簡單的有機物，主要用于燃料及炭黑、氫等的生產。研究發現，甲烷的溫室效應明顯，是二氧化碳的二十五倍。非甲烷總烴一般指的是除甲烷外的一切可揮發的碳氫化合物及衍生物。空氣中的烴類主要來自于車輛尾氣排放、工業生產、燃燒過程等，烴類含量高，就表明空氣中的有機污染物較多，達到一定比例，不僅會對人們的身體健康造成危害，還會經過光化學反應生成危害更大的光化學煙霧。所以，為了降低溫室氣體的排放以及空氣污染，對空氣中的甲烷、非甲烷總烴進行檢測與管理極為必要。

一、實驗部分

（1）儀器選擇。氣相色譜儀：安捷倫7820A，編號S001-1C。

測定條件：進氣閥，0.01mm開啟，0.5mm關閉；檢測器，氫焰離子化檢測器（FID），檢測器溫度，280℃；色譜柱，玻璃微球填充柱1m、GDX-502填充柱3m；柱流量，恒壓10psi；柱箱溫度，70℃，保持2.0min。

（2）標準參考氣體。通過研究國內外相關標準，發現對標準參考氣體的選擇存在不同。對不同標氣在檢測器上的響應差別及其分析效率進行比較。

（3）樣品保存。樣品保存的容器一般包括：玻璃注射器、真空瓶、蘇碼罐、惰性氣袋等。蘇碼罐的成本較高，真空瓶的體積過大，玻璃注射器氣密性不足，實際中用的更多的是惰性氣袋。分析惰性氣袋對樣品的保存效果。

（4）配氣方式。一般包括以下兩種方式：手工以及配氣儀配氣。后者成本較高，很多地區并未配置。通過對以上兩種方法的比較，檢驗手工方法能否滿足檢測需要。

（5）色譜柱的選擇。包括兩種選擇：填充柱與毛細管柱。雖然毛細管柱有逐步代替填充柱的趨勢，但后者成本更低，在基層地區更為適用，經過比較，分析填充柱的可用性。

二、結果與討論

（1）標氣選擇。美國EPA方法采用的是丙烷而不是甲烷作為標準參考氣，這是由相應的理論決定的，而不是說丙烷更易于定量非甲烷總烴。研究結果也表明，在相同的條件下，甲烷、丙烷以碳計，FID響應沒有特別大的差別，再加上分析效率的提高，應用甲烷當作標準參考氣體更為合適。

（2）樣品保存。研究結果表明，鍍有鋁涂層的聚乙烯采集袋（鋁塑氣袋）以及泰德拉氣袋有著更好的氣密性，低、中、高濃度的甲烷在保存的一周內，較為穩定，保存效果好。此外，玻璃注射器的氣密性非常差，同一批次的注射器中，一般僅有10%～20%可用于檢驗。所以，在檢測過程中使用玻璃注射器采集，再使用惰性氣袋保存。由于非甲烷總烴包括各類碳氫化合物及其衍生物，還可能包括醛、酮等缺乏穩定性的物質，因此根據《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定氣相色譜法》的要求，樣品需要在當天完成實驗。甲烷的惰性較強，按照保存實驗結果，如只檢驗甲烷，且存放于氣密性較好的惰性氣袋中，可在一周內進行分析。

（3）配氣方式。研究結果表明，手工與配氣儀配氣都能夠達到要求。采用兩種方法配制的曲線定量計算相同樣品，其誤差低于5%，不存在顯著差別，所以各個地區可依據實際情況選用。不過要注意的是，手工方法的最低濃度不能過低（比如，接近檢測限），這樣不僅使得操作麻煩，而且由于過于稀釋以及注射器的漏氣現象導致結果不準，所得數據表明，各個濃度的甲烷標氣在氫火焰離子化檢測器有較好的線性關系。實際中，按照樣品濃度來選擇適宜的量程，進而分配各濃度點。

（4）色譜柱的選擇。從研究結果來看，毛細管色譜柱的出峰尖銳，有助于得到較好的檢出限，但成本過高；填充柱色譜檢出限較差，但已經能夠滿足實驗要求，且成本較低，而且對甲烷和氧峰的分離來說，填充柱要比毛細管柱好一些。所以，可依據當地情況隨意選用。

（5）其他問題

①樣品采集方法：按照固定污染源的實際情況，有著多種采集方法可用。對于有組織排放來說，要求在煙道采樣，注意到過濾、加熱及負壓等的影響，更多的選用煙氣采樣器動力采樣；對于無組織排放來說，可以直接采用玻璃注射器采樣，其特點在于簡單方便。不過，雖然采樣方便，但在運輸過程中易于遭受損傷，且氣密性不佳，易于與外部空氣發生反應，影響到樣品的保存效果。所以，現場可用玻璃注射器采樣，再注入惰性容器來保存。

②儀器的配置：在實際操作時，有些機構配置的是單柱、單檢測器，先檢測各個樣品的甲烷值，更替色譜柱后再檢測總烴值，因為隨著時間的變化，樣品也會發生改變，這就會影響到最終實驗結果的準確性，甚至于出現負值的非甲烷總烴。而一次進樣、雙柱分離、雙檢測器檢測，就能夠較好的解決這一問題。所以，在條件許可的情況下，最好是配置雙檢測器的氣相色譜儀。

結語

通過以上分析，氣相色譜法檢測廢氣中的甲烷、非甲烷總烴，應用甲烷作為標準參考氣體較為合適，與丙烷比較，對非甲烷總烴的定量沒有較大差別，且時間上明顯縮短，提升了作業效率；在儀器配置上，建議采用雙柱配置的氣相色譜，一次進樣做完所有分析，效率更高，而且能夠有效提高實驗結果的準確性；手工配制方法盡管有些麻煩，但也能較好的滿足實驗要求，且成本更低；與毛細管柱相比來說，填充柱的檢出限盡管稍差，但成本更低，已經能夠滿足實驗要求；在樣品采集環節，污染源具有負壓時，需要選用動力采樣，而其余情況以及無組織排放，采用玻璃注射器采集，再注入惰性氣袋存放即可，這樣不但提高了采集效率，而且更加方便運送，氣密性也很好，方便保存。

參考文獻：

[1]彭濤， 戴源， 陳蕾. 氣相色譜法測定廢氣中非甲烷總烴的標準氣體選擇[J]. 環境監測管理與技術， 2016， 28（4）：69-71.

[2]王興華， 田英， 任敏紅，等. 改進氣相色譜法測定總烴與非甲烷總烴[J]. 化工環保， 2015， 35（6）：662-666.

[3]薄維平， 顧軍玲， 吳誼國，等. 氣相色譜法測定環境空氣中非甲烷總烴的探討[J]. 污染防治技術， 2015（3）：64-66.endprint