关于气相色谱法检测废气中甲烷、非甲烷总烃的问题探究

关于气相色谱法检测废气中甲烷、非甲
烷总烃的问题探究
摘要：气相色谱法检测废气中的甲烷、非甲烷总烃，应用甲烷作为标准参考
气体较为合适，与丙烷比较，对非甲烷总烃的定量没有较大差别，且时间上明显
缩短，提升了作业效率；在仪器配置上，建议采用双柱配置的气相色谱，一次进
样做完所有分析，效率更高，而且能够有效提高实验结果的准确性；手工配制方
法尽管有些麻烦，但也能较好的满足实验要求，且成本更低；与毛细管柱相比来说，填充柱的检出限尽管稍差，但成本更低，已经能够满足实验要求；在样品采
集环节，污染源具有负压时，需要选用动力采样，而其余情况以及无组织排放，
采用玻璃注射器采集，再注入惰性气袋存放即可，这样不但提高了采集效率，而
且更加方便运送，气密性也很好，方便保存。

关键词：气相色谱法；甲烷；非甲烷总烃
甲烷是最简单的有机物，主要用于燃料及炭黑、氢等的生产。

研究发现，甲烷的温室效应明显，是二氧化碳的二十五倍。

非甲烷总烃一般指的是除甲烷外
的一切可挥发的碳氢化合物及衍生物。

空气中的烃类主要来自于车辆尾气排放、
工业生产、燃烧过程等，烃类含量高，就表明空气中的有机污染物较多，达到一
定比例，不仅会对人们的身体健康造成危害，还会经过光化学反应生成危害更大
的光化学烟雾。

所以，为了降低温室气体的排放以及空气污染，对空气中的甲烷、非甲烷总烃进行检测与管理极为必要。

一、实验部分
（1）仪器选择。

气相色谱仪：安捷伦7820A，编号S001-1C。

测定条件：进气阀，0.01mm开启，0.5mm关闭；检测器，氢焰离子化检
测器（FID），检测器温度，280℃；色谱柱，玻璃微球填充柱1m、GDX-502填充
柱3m；柱流量，恒压10psi；柱箱温度，70℃，保持2.0min。

（2）标准参考气体。

通过研究国内外相关标准，发现对标准参考气体
的选择存在不同。

对不同标气在检测器上的响应差别及其分析效率进行比较。

（3）样品保存。

样品保存的容器一般包括：玻璃注射器、真空瓶、苏
码罐、惰性气袋等。

苏码罐的成本较高，真空瓶的体积过大，玻璃注射器气密性
不足，实际中用的更多的是惰性气袋。

分析惰性气袋对样品的保存效果。

（4）配气方式。

一般包括以下两种方式：手工以及配气仪配气。

后者
成本较高，很多地区并未配置。

通过对以上两种方法的比较，检验手工方法能否
满足检测需要。

（5）色谱柱的选择。

包括两种选择：填充柱与毛细管柱。

虽然毛细管
柱有逐步代替填充柱的趋势，但后者成本更低，在基层地区更为适用，经过比较，分析填充柱的可用性。

二、结果与讨论
（1）标气选择。

美国EPA方法采用的是丙烷而不是甲烷作为标准参考气，这是由相应的理论决定的，而不是说丙烷更易于定量非甲烷总烃。

研究结果
也表明，在相同的条件下，甲烷、丙烷以碳计，FID响应没有特别大的差别，再
加上分析效率的提高，应用甲烷当作标准参考气体更为合适。

（2）样品保存。

研究结果表明，镀有铝涂层的聚乙烯采集袋（铝塑气袋）以及泰德拉气袋有着更好的气密性，低、中、高浓度的甲烷在保存的一周内，较为稳定，保存效果好。

此外，玻璃注射器的气密性非常差，同一批次的注射器中，一般仅有10%～20%可用于检验。

所以，在检测过程中使用玻璃注射器采集，
再使用惰性气袋保存。

由于非甲烷总烃包括各类碳氢化合物及其衍生物，还可能
包括醛、酮等缺乏稳定性的物质，因此根据《固定污染源排气中非甲烷总烃的测
定气相色谱法》的要求，样品需要在7天完成实验。

甲烷的惰性较强，按照保存
实验结果，如只检验甲烷，且存放于气密性较好的惰性气袋中，可在一周内进行
分析。

（3）配气方式。

研究结果表明，手工与配气仪配气都能够达到要求。

采用两种方法配制的曲线定量计算相同样品，其误差低于5%，不存在显著差别，
所以各个地区可依据实际情况选用。

不过要注意的是，手工方法的最低浓度不能
过低（比如，接近检测限），这样不仅使得操作麻烦，而且由于过于稀释以及注
射器的漏气现象导致结果不准，所得数据表明，各个浓度的甲烷标气在氢火焰离
子化检测器有较好的线性关系。

实际中，按照样品浓度来选择适宜的量程，进而
分配各浓度点。

（4）色谱柱的选择。

从研究结果来看，毛细管色谱柱的出峰尖锐，有
助于得到较好的检出限，但成本过高；填充柱色谱检出限较差，但已经能够满足
实验要求，且成本较低，而且对甲烷和氧峰的分离来说，填充柱要比毛细管柱好
一些。

所以，可依据当地情况随意选用。

（5）其他问题
①样品采集方法：按照固定污染源的实际情况，有着多种采集方法可用。

对于有组织排放来说，要求在烟道采样，注意到过滤、加热及负压等的影响，更
多的选用烟气采样器动力采样；对于无组织排放来说，可以直接采用玻璃注射器
采样，其特点在于简单方便。

不过，虽然采样方便，但在运输过程中易于遭受损伤，且气密性不佳，易于与外部空气发生反应，影响到样品的保存效果。

所以，
现场可用玻璃注射器采样，再注入惰性容器来保存。

②仪器的配置：在实际操作时，有些机构配置的是单柱、单检测器，先
检测各个样品的甲烷值，更替色谱柱后再检测总烃值，因为随着时间的变化，样
品也会发生改变，这就会影响到最终实验结果的准确性，甚至于出现负值的非甲
烷总烃。

而一次进样、双柱分离、双检测器检测，就能够较好的解决这一问题。

所以，在条件许可的情况下，最好是配置双检测器的气相色谱仪。

结语
随着经济社会的发展，不断扩大的工业生产向空气中排放着大量污染物，这就需要准确的检测数据以实现有效的环境管理。

气相色谱法能够迅速、准
确的测定废气中的甲烷、非甲烷总烃，但也存在着一定的问题，本文就此展开上述探讨。

参考文献：
[1]王兴华，田英，任敏红，等.改进气相色谱法测定总烃与非甲烷总烃[J]. 化工环保，2018，35（6）：62-66.
[2]薄维平，顾军玲，吴谊国，等.气相色谱法测定环境空气中非甲烷总烃的探讨[J].污染防治技术，2017（3）：64-66.。