空气和汽车尾气中氧化亚氮的测定方法研究*

刘炳杉,王长青,冯献礼,那日松,刘　佳

(1 河南农业大学现代实验技术管理中心，河南　郑州　450002；2 河南农业大学植物保护学院，河南　郑州　450002)



空气和汽车尾气中氧化亚氮的测定方法研究*

刘炳杉1,王长青1,冯献礼1,那日松2,刘佳1

(1 河南农业大学现代实验技术管理中心，河南郑州450002；2 河南农业大学植物保护学院，河南郑州450002)

建立一种用电子捕获检测器气相色谱法测定空气和汽车尾气中氧化亚氮含量的方法。通过选择性条件试验，确定了用GC-ECD气相色谱法测定空气及汽车尾气中氧化亚氮含量的最佳条件：进样口温度为50℃，检测器为电子捕获检测器，填充柱GDX-502，载气为高纯氮，流速为15mL/min。该方法具有较高的准确度和精密度。其相对误差为0.24%，相对标准偏差为0.36% (n=6)，适用于空气和汽车尾气中氧化亚氮的定性定量分析。

汽车尾气；氧化亚氮；气相色谱

氧化亚氮，又名一氧化亚氮，俗称笑气，分子式N2O，相对分子量44.02，沸点-89.8℃，是一种惰性气体[1-3]。同时氧化亚氮也是温室气体之一，具有高全球气候变暖潜能值(GWP)，约是二氧化碳的310倍[4]。虽然氧化亚氮相比二氧化碳、甲烷和氟利昂对温室效应造成的影响较小，但是氧化亚氮的存活寿命长达119年并对臭氧层有较强的破坏作用[5-6]。空气中氧化亚氮排放量以每年0.2%～0.3%的速率递增，它的增加主要在工业革命之后，主要源于人类的活动[7-8]。随着环保意识的提高，人们越来越重视对空气中氧化亚氮含的量。现如今汽车尾气是造成空气污染和温室效应的主要污染源之一[9-10]，但是研究汽车尾气中氧化亚氮含量的相关文献较少。本文主要利用气相色谱法优化得出测定氧化亚氮含量最佳分析条件，并利用该方法分析了空气和汽车尾气中氧化亚氮的含量。

1　实　验

1.1仪器与试剂

GC2010气相色谱仪，ECD检测器，GC solution色谱工作站，日本岛津有限公司；DB-5色谱柱，安捷伦科技有限公司；GDX-502色谱柱，中科院兰州化学物理研究所色谱中心；载气：高纯氮气(纯度大于99.999%)，河南源正科技发展公司；标准气：高纯氮气做稀释气(浓度为341 μL/L N2O)，北京氦普北分气体工业有限公司；气体采样袋，大连德霖气体包装有限公司。

1.2实验方法

用气袋采取5个不同地点的空气样品和5辆不同品牌和车型车辆的汽油汽车尾气样品，在同样的条件下分别用注射器注入341 μL/L N2O 标准气体和采集的样品气各1.0mL于气相色谱仪，得到其峰面积，并利用外标定量法测定样品中氧化亚氮的含量。

2　结果与讨论

2.1氧化亚氮测定条件的选择

2.1.1进样口温度的选择

空气中成分比较复杂，主要有氮气，氧气和二氧化碳等。进样口温度的选择至关重要，决定了空气中各组分能否分离开。实验选择100℃，75℃，50℃和30℃为进样口温度，结果表明，进样口温度过高就很难分开，过低分离度较差。当进样口温度50℃时，氧化亚氮和其它组分能够完全分离，谱图峰形最好。

2.1.2检测器的选择

氧化亚氮是一种无燃烧性气体，故在氢火焰离子化检测器中无响应；热导检测器对其有响应，但其检测限达不到本次实验的要求；电子捕获检测器能够检测具有电负性的物质，而且灵敏度高，检出限低，因此选择ECD检测器。

2.1.3色谱柱的选择

实验选择DB-5(30 m×0.53 mm×1.00μM)和GDX-502(2 m×3 mm)作为测定氧化亚氮的色谱柱。经过对比发现，DB-5对氧化亚氮的响应信号比较差，而GDX-502响应信号比较好，主要是因为DB-5的固定液对气体的保留比较弱，而GDX-502的固定相是共聚物小球，对气体的保留能力较强，故选择填充柱GDX-502。

2.1.4载气及载气流速的选择

实验选择高纯氮气为载气，纯度为99.999%。流速选择10mL/min，15mL/min和20mL/min作为条件优化对象，结果表明，流速为15mL/min比较理想，保留时间合适，分离度较佳。

2.2氧化亚氮的测定

2.2.1方法精密度实验

最佳分析条件下，测定浓度为341 μL/L氧化亚氮标准气，重复测定6次，得到结果如表1所示。

表1　测定方法的结果和精密度

根据表1，可以得出该方法的相对误差为0.24%，相对标准偏差为0.36%，说明该方法的准确度和精密度都较好，达到要求。

2.2.2空气中氧化亚氮的测定

图1　空气样品的气相色谱图

图2　空气中氧化亚氮的含量

采集空气样品，取其平均值，连续测定六天。图1为空气样品的色谱图，峰1为氧气，峰2为氧化亚氮。图2为峰面积外标定量法得到测定结果，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。空气中氧化亚氮的含量359.67～371.28 μL/L，氧化亚氮在空气中的含量较为稳定，没有明显的变化趋势。

2.2.3汽车尾气中氧化亚氮的测定

同样的条件下，测定汽车尾气样品，取其平均值，并连续测定六天，测定结果如图3和图4所示。图3为汽车尾气样品的气相色谱图，峰1为氧气，峰2为氧化亚氮；图4表明汽车尾气中氧化亚氮的含量，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。汽车尾气中氧化亚氮的释放量428.70～472.46 μL/L，比空气中氧化亚氮含量略高。

图4　空气中氧化亚氮的含量

3　结　论

通过选择性实验条件得到测定氧化亚氮的最佳分析方法：进样口温度为50℃，检测器为电子捕获检测器，填充柱GDX-502，载气为高纯氮，流速为15mL/min。

利用该测定方法和峰面积外标定量得出空气中氧化亚氮的含量359.67～371.28 μL/L，汽车尾气中氧化亚氮的含量428.70～472.46 μL/L。汽车尾气中氧化亚氮含量相对空气中

略高。汽车尾气排放对空气中氧化亚氮含量的增加与否仍需进一步深入研究探讨。

[1]杨玉荣,郭然,张凌,等.硝酸尾气中氧化亚氮测定方法的研究[J].四川化工,2008,11(4):35-38.

[2]刘殿丽,刘颖.空气及液空、液氧中氧化亚氮测定方法的研究[J].分析化学研究简报,2006,34(4):554-556.

[3]徐继荣,王友绍,殷建平,等.静态顶空气相色谱法测定海水中溶解的N2O海洋环境科学，2005,24(4):59-62.

[4]清华大学.清洁发展机制[M].北京:社会科学文献出版社,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]陈勇,袁东星,李权龙.常温吹扫捕集气相色谱法测定海水中氧化亚氮[J].分析化学研究简报,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]秦晓波.减缓华中典型双季稻田温室气体排放强度措施的研究[D].北京:中国农业科学院,2011.

[9]谢春,张红英,关先兰,等.贵阳市道路汽车尾NO2、NO及CO调查[J].贵阳医学院学报,2011,36(6):582-584.

[10]林艺辉,谢品华,秦敏,等.北京冬季大气SO2、NO2与O3的监测与分析[J].大气与环境光学学报,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

河南省科技发展计划项目(No:142102110050)。

刘炳杉(1989-)，女，助理实验师，主要从事分析化学。

刘佳(1983-),女，讲师，主要从事分析化学和有机合成化学。

O659.21

A

1001-9677(2016)011-0163-03