气相色谱法对环境空气中非甲烷总烃的测定研究

伊布提哈尔·加帕尔，袁新龙

（新疆维吾尔自治区伊犁生态环境监测站，新疆 伊宁 835000）

引言

非甲烷总烃是不属于甲烷及类别的碳氢化合物总称。研究发现，非甲烷总烃在环境空气中含有量相对较低，不会对人体和动植物造成影响。但是近年来，社会经济发展造成大量废气排出，空气中的非甲烷总烃含量增加，而科研结果显示，如果总烃含量超过限定值，将会对环境、人类和动植物产生影响，光化学烟雾就是非甲烷总烃在紫外线照射下的强烈反应，可见其影响已经日益扩大。因此，为进一步预防非甲烷总烃对环境空气的影响，相关环境监测部门已经开始针对性研究非甲烷总烃的测定方法。

1 气相色谱法测定环境空气中非甲烷总烃的原理及优势

1.1 测定方法原理分析

采用气相色谱测定环境空气中非甲烷总烃已经成为环境监测中应用的重点方法。该方法在测定非甲烷总烃时将气体样品注入连接定量环的十通阀，当总烃和甲烷进入到十通阀分别到达总烃柱和甲烷柱时，就可以分别测定总烃含量和甲烷含量，将总烃含量和甲烷含量作差之后，剩余含量即为非甲烷总烃含量。

测定过程中，为避免氧对测定过程的干扰，一般采用除烃空气取代被测样品，如此一来在总烃柱上测定氧时，可直接扣除，有利于提升测定精度。

1.2 气相色谱法测定环境空气中非甲烷总烃的优势

气相色谱法测定环境空气中的非甲烷总烃含量的优势明显，确保测定更加高效。以下是对色谱法测定进行的研究。

第一，气相色谱法测定过程具有速度快、效率高的优势。因为，当前环境空气测定中采用该方法，已经基本实现自动化，利用先进的测定设备完成各项测定工作，切实保障了测定工作效率。

第二，气相色谱测定方法应用具有高精度优势。从测定方法和设备角度而言，现代化气相色谱测定的精度已经达到超一流，一般情况下测定偏差控制在1%以内，已经非常精准。从测定步骤来看，据上述原理可知，为避免氧气影响，需专门安排特殊测定过程，包括除烃空气的测定应用等，通过一系列的操作，可切实有效提升测定精度，确保测定结果具有实践参考价值。

2 气相色谱法测定非甲烷总烃的试验研究

为探讨气相色谱法测定非甲烷总烃的具体应用，本研究针对某次非甲烷总烃测定试验进行了分析，描述试验过程，并总结测定方法的应用要点。

2.1 测定的仪器设备

非甲烷总烃测定中应用气相色谱测定方法应准备色谱仪、空气压缩机、甲烷、丙烷、采样针筒等，以下是本次试验根据要求选择的仪器设备。

（1）色谱设备型号为北分瑞利气相色谱仪 SP-3510，自动FID检测设备和双进样阀双 1 mL定量环。

（2）全自动空气源为BFRL-A3。

（3）氢气发生器为BFRL-H300。

（4）应用的甲烷和丙烷气体浓度分别为5.41 mg/m3和49.02 mg/m3，试验底气选择氮气。

（5）气体采样针筒规格为100 mL[1]。

2.2 试验条件的确定

根据试验要求对仪器设备的参数和条件进行设置，以确保试验良好开展。

（1）总烃采用毛细管空柱，规格为20 m×0.53 mm。

（2）检测中的进样口温度、柱箱温度及检测设备温度分别为110 ℃、70 ℃和120 ℃。

（3）试验中氧气流速、空气流速及尾吹速度分别为40 mL/min、350 mL/min及25 mL/min。

（4）甲烷填充 60-80 目 GDX-502 体 5 m长内径2 mm不锈钢柱子。（核）

2.3 测定过程

在测定条件达到后开始测定，利用100 mL气体采样针筒将被测定气体直接打入气相色谱检测仪器的进口当中，不断推入空气直到符合检测标准位置。确认排气口进入持续排气状态后，更换六通阀，将1 mL气体通过定量环注入。

2.4 检出限的测定

在本次试验开展的过程中，要求针对性完成检出限的测定，包括甲烷检出限、总烃检出限等，继而计算标准偏差，确认甲烷和总烃的加标回收结果。

（1）甲烷检出限测定按照1.08 mg/m3浓度测定，重复测定七次，其浓度值分别为1.11 mg/m3、1.10 mg/m3、1.10 mg/m3、1.11 mg/m3、1.12 mg/m3、1.11mg/m3、1.11 mg/m3。

经计算，甲烷检出限标准偏差为0.006 9、检出限为0.022 mg/m3。

（2）总烃检出限测定的过程中，以0.020 mg/m3为标准，在重复测定七次后，获取数值，并计算标准方差和检出限。本次试验中，总烃测定浓度分别为10.92 mg/m3、10.90 mg/m3、10.93 mg/m3、10.91 mg/m3、10.92 mg/m3、10.94 mg/m3、10.91 mg/m3。计算总烃的标准偏差为0.013 4、检出限为0.042 mg/m3。

2.5 重复测定标准差

本次试验中要求完成重复测定，并计算标准偏差。测定过程中，要求重复测定5次，测定中甲烷和丙烷的混合气体浓度5.41 mg/m3和54.43 mg/m3，在测定后计算甲烷和总烃的标准偏差。

（1）甲烷重复性测定时，测定结果分别为5.39 mg/m3、5.40 mg/m3、5.38 mg/m3、5.40 mg/m3、5.40 mg/m3。计算其平均浓度为5.39 mg/m3，最后计算其相对标准偏差为0.17%。

（2）总烃重复性测定5次之后，测定结果分别为54.40 mg/m3、54.36 mg/m3、54.42 mg/m3、54.38 mg/m3、54.40 mg/m3。按照上述数据计算总烃的平均浓度为54.39mg/m3，其相对标准差为0.04%。

2.6 总烃加标回收测定

测定过程中，要求对总烃加标回收进行测定。测定过程中，采用针筒采集100 mL打样品，直接将样品注入量推高到90 mL，并以54.43 mg/m3的浓度要求注入混合标准气体，完成后测定总烃浓度。

（1）完成甲烷加标测定后进行相应统计。加标前测定浓度和体积分别为1.01 mg/m3和90 mL；加标后的浓度和体积分别为1.44 mg/m3和100 mL，试验中测定加标量为53.1 μg，加标含量为54.1，最后计算回收率为98.2%[2]。

（2）总烃加标测定时，通过测定试验测定加标前浓度为1.32 mg/m3、加标前体积90 mL；加标后的浓度达到6.48 mg/m3、加标后体积为100 mL，通过试验测定确认最终试验加标量为529.2 μg、加标含量544.3 μg、回收率为97.2%。

2.7 试验结论

经过上述试验及非甲烷总烃的检测结果，针对检测结果进行分析和总结。

第一，测定完成后对方法检出限进行了测定，添加仪器检出限3倍液浓度，连续测定7次，最终测定甲烷和总烃的检出限分别为0.022 mg/m3和0.042 mg/m3，而非甲烷总烃=总烃-甲烷，所以其检出限为0.042-0.022=0.020 mg/m3。

第二，测定完成后确定检测方法的精度，以标准偏差和加标回收率为基础数据，按照总烃和甲烷的加标回收数据可知非甲烷总烃的标准偏差为0.17%～0.04%，97.2%～98.2%。

按照上述数据统计和总结可知本次试验利用气相色谱测定非甲烷总烃含量的标准差仅为0.17%～0.04%，完全符合相关标准，更满足空气环境监测要求，确认气相色谱测定方法值得推广应用。

3 气相色谱法测定非甲烷总烃含量的方法总结

按照上述气相色谱测定非甲烷总烃含量试验，对测定方法的应用进行全面分析，总结气相色谱法测定非甲烷总烃含量的具体要点。

3.1 仪器设备的选择

通过试验可知，气相色谱法测定非甲烷总烃含量时是以仪器设备为关键因素，仪器设备的使用，对于测定效果和精度有重要的影响。尤其是在当前社会发展背景下，各类气相色谱测定仪器型号不同，性能不同，适合应用于不同的气体检测。因此，在气相色谱测定方法进行试验测定的过程中，要根据测定试验合理选择仪器设备，确保后续的试验测定工作顺利完成。

（1）根据试验要求确认仪器设备种类。

（2）根据试验选择仪器型号，了解仪器设备的参数性能。

（3）测定前对仪器设备进行必要的检测和调试，如发现设备本身存在精度问题或者故障问题，要求实施针对性处理，或是更换新设备，或是对设备进行维修。

（4）测定完成后对仪器设备进行再次校验，确认仪器是否存在精度问题和故障，确认无故障后才可整理储存。

本次试验选择的气相色谱仪器，空气压缩机等设备均能提前设计，同时也进行了试验检查，确认仪器设备性能良好后才开始试验。

3.2 试验条件的建立

明确试验条件是气相色谱测定试验开展过程中的重要工作，在测定工程中，如果不确定条件，影响试验结果的因素将增加，试验精度也将有所下降。因此，气相色谱测定方法在应用中，应明确试验条件，即使利用设备仪器进行试验，也需要将设备仪器的参数调整到试验标准。

（1）温度条件。控制试验过程中温度条件，尤其是在本次试验中，检测气体含量，更需要防止温度异常造成气体成分变化。在本次试验过程中，进样口温度、柱箱温度及检测设备温度分别为110 ℃、70 ℃和120 ℃，试验过程中一定要确认温度是否达到标准要求温度，才能够实施试验管理[3]。

（2）试验气体浓度。要求在试验前设计方案。了解试验要求后确认试验气体种类和气体浓度等，在试验中建立科学的气体环境，为后续的气体试验打好基础，提升气体试验效果。在上述试验中，甲烷、丙烷的应用均设计标准浓度，试验前如发现气体浓度不符合试验要求的浓度，就要求立刻更换气体，避免气体对试验造成影响。

（3）试验整体环境应保证安全、避免受到外界干扰。如在试验前应建立试验室等，构建符合试验室标准的试验条件。

3.3 试验中做好精细化管理

试验中应做好精细化管理，了解试验要点，切实做好试验管控，确保试验管理达到最佳效果。以下对精细化试验管理要点进行分析。

（1）试验前需要了解试验标准，试验依据标准的明确非常重要，能够确认试验步骤和要点是否符合标准，才能够保证试验良好开展。

（2）试验前应明确试验原理，步骤和流程，仔细确认试验原理和流程，确保试验管理过程中，能够把控每个步骤细节、材料加入量、设备参数设计，设备仪器室应用时间等均按照设计标准完成，确保试验顺利开展。在上述试验中，仪器设备选择、试验步骤提前设计，试验员要确保每个步骤都按照要求完成，更能够提升试验效率。

（3）试验中采用监督管理制度，设置试验小组，小组内成员各司其职。如试验中设置材料和仪器管理人员，具体试验员及监督记录人员。在整个试验中，监督记录人员要起到关键的作用。在试验开展过程中，监督记录人员要记录每项操作，同时也应按照方案监督试验员的工作行为，发现试验员出现错误，应立刻提醒，并确认该错误是否对试验数据造成影响。如果确认失误会对试验造成影响，需要试验人员重新试验。如在本次试验的过程中，监督记录人员要记录总烃、甲烷测量数值，保证后续的数据计算更加精准。

（4）试验数据统计及计算控制。在试验中，部分数据不能利用试验和仪器直接获取，需要通过数据计算和分析获取。因此，在试验开展的过程中，应该对通过试验获取的数据反复确认，多人复核后交由负责计算的试验人员。在数据计算的过程中要求计算人员高度认真，反复确认计算结果，并带入试验进行验证，确认试验数据无问题，才可以记录数据。如在本次试验开展过程中，非甲烷总烃计算，加标后计算都非常复杂，在实施计算工作中，要求根据公式反复计算，确认计算结果是否精准[4]。

3.4 试验人员的管理

在试验中，试验人员是保证试验良好开展、统计结果精准的重要因素。因此，在试验开展的过程中，应注重对试验人员的综合管理，确保试验人员在试验中发挥良好作用。

试验人员管理涉及一系列复杂的任务，包括招聘、培训、监督和评估试验室员工以确保其具备执行任务所需的知识和技能。以下是一些关于试验人员管理的建议。

（1）招聘人员，组建团队。试验室人员招聘过程中，应确保招聘的试验人员具备相关的实验试验经验、特殊试验的专用证书，招聘学历、经验均丰富的人才，组建专业化试验团队，为后续的试验开展打好基础。如在本次试验开始前，应挑选具备气相色谱法试验经验的人员开展工作，确保检验检测完成良好。

（2）试验人员培训。通过对试验人员进行专业化培训，进一步提升试验人员的试验技能水平，以保证试验人员明确试验室的规章制度、试验操作流程、安全要求及试验设备的正确使用方法。另外，也需要定期进行新技术培训，确保人才掌握更为先进的技术方法，保证试验工作开展良好，提升试验中各项技术应用效率[5]。

4 结语

通过研究发现，气相色谱法测定环境空气中非甲烷总烃精度非常高，达到0.17%～0.04%，适合在当下空气环境检测中应用。另外，随着当前技术的发展，气相色谱检测方法也将进一步发展。为优化监测技术，有关部门应重视对相关技术的创新研究和应用，以确保空气监测技术应用更加精准和高效。