空气和废气监测 课件 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定

任务3.3.7总烃、甲烷和非甲

烷总烃的测定空气和废气监测技术任务3.3.7总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定学习目标：1.了解测定环境空气中总烃、甲烷和非甲烷总烃的意义；2.掌握气相色谱法测定环境空气中总烃、甲烷和非甲烷总烃的方法原理；3.能正确测定气样中总烃、甲烷和非甲烷总烃的含量；4.注意安全，确保自己和同伴安全及仪器设备安全；5.能够理论与实践相结合。6.具有环保意识和节约意识。7.具备认真负责、科学严谨、实事求是、团结协作的精神。（一）指标含义及测定意义

总烃指在标准规定的测定条件下，在气相色谱仪的氢火焰离子化检测器上有响应的气态有机化合物的总和；非甲烷总烃则指在标准规定条件下，从甲烷中扣除甲烷以后其他气态有机化合物的总和，结果以碳计。

环境空气中的总烃、甲烷和非甲烷总烃超过一定浓度，会直接对人体健康产生危害，另外，在一定条件下，非甲烷总烃经日光照射还能产生光化学烟雾，对环境和人类造成危害。因此，测定其指标有很重要的意义。一、基本知识（二）控制标准

目前我国还没有总烃、甲烷和非甲烷总烃的环境质量标准，石化部门常采用以色列同类标准的短期平均值5.0mg/m3（总烃30分钟均值）。

《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）规定：非甲烷的周界外浓度最高点的浓度限值为4.0mg/m3。

《大气污染物综合排放标准详解》选用2mg/m3作为计算依据。

河北地方标准《环境空气质量非甲烷总烃限值》（DB13/1577—2012）的1小时平均浓度限值的一级标准1.0mg/m3、二级标准2.0mg/m3（均为标准状态）。（三）测定方法及原理1.

测定方法直接进样-气相色谱法（HJ604-2017），适用于环境空气中总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定，也适用于污染源无组织排放监控点空气中总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定。当进样体积为1.0ml时，总烃、甲烷的检出限为0.06mg/m3（以甲烷计），测定下限均为0.24mg/m3；非甲烷总烃的检出限为0.07mg/m3（以碳计），测定下限为0.28mg/m3。（三）测定方法及原理2.

测定方法原理将气体样品直接注入具氢火焰离子化检测器的气相色谱仪，分别在总烃柱和甲烷柱上测定样品中的总烃和甲烷含量，两者之差即为非甲烷总烃含量。同时以除烃空气代替样品，测定氧在总烃柱上的响应值，以扣除样品中的氧对总烃测定的干扰。（四）所需仪器与用具（1）采样容器：全玻璃材质注射器，容积不小于100ml；气袋材质为氟聚合物薄膜气袋，容积不小于1L，使用前用烃空气清洗至少3次。（2）真空气体采样箱。（3）气相色谱仪：具双氢火焰离子化检测器（FID）。（4）进样器：带1ml定量管的进样阀或1ml气密玻璃注射器。（5）色谱柱：

填充柱：甲烷柱，不锈钢或硬质玻璃材质，2m×4mm，内填充粒径180～250μm（80～60目）的GDX-502或GDX-104担体；总烃柱，不锈钢或硬质玻璃材质，2m×4mm，内填充粒径180～250μm（80～60目）的硅烷化玻璃微珠。

毛细管柱：甲烷柱，30m×0.53mm×25μm多孔层开口管分子筛柱或其他等效毛细管柱；总烃柱，30m×0.53mm脱活毛细管空柱。（6）一般实验室常用仪器和设备。（一）采样

用容积不小于100ml全玻璃材质注射器现场抽洗3～4次后采样，用惰性密封头密封；或用烃空气清洗3次的采气袋带到现场采样。

采集好样品的玻璃注射器，保持针头端向下状态放入样品箱内，带回试验室分析。样品应常温避光保存，尽快分析。注射器保存的样品不超过8h；气袋保存的样品不超过48h，若仅测定甲烷，应在7d内完成。

现场空白：将注入除烃空气的采样容器带至采样现场，与同批次采集的样品一起送回实验室分析。运输与保存方法与样品一致。二、实训操作（二）仪器准备1.仪器开机预热按仪器操作规程开机，色谱柱的一端接到仪器进样口上；另一端不接检测器，用低流速（约10ml/min）载气通入，柱温升至110℃老化24h，然后将色谱柱接入色谱系统，待基线走平直为止。仪器参考条件如下：（1）温度：柱温80℃、检测器温度200℃、进样口温度100℃。（2）气体流量：燃烧气氢气流量约30ml/min；助燃气空气流量300ml/min。根据仪器的具体情况可作适当调整。（3）载气流量：氮气填充柱流量15～25ml/min；毛细管柱流量为8～10ml/min。根据色谱柱的阻力调节柱前压。（4）毛细管柱尾吹气：氮气流量15～25ml/min，不分流进样。2.

校准曲线制作（1）校准系列制备用100ml注射器（预先放入一片硬质聚四氟乙烯小薄片）或1L气袋为容器，按1:1的体积比，用标准气体稀释气将甲烷标准气体逐级稀释，配置5个浓度梯度的校准系列，该校准系列浓度分别是0.625μmol/mol、1.25μmol/mol、2.50μmol/mol、5.00μmol/mol、10.0μmol/mol。2.

校准曲线制作（2）校准系列测定仪器稳定后，由低浓度到高浓度依次抽取1.0ml校准系列，注入气相色谱仪的总烃柱和甲烷柱，每个浓度重复3次，取峰高的平均值，即得系列标准气体的峰面积。在该方法给出的色谱分析参考条件下，毛细管柱上的标准色谱峰图见图3-20，填充柱上的标准色谱峰图见图3-21。（3）校准曲线制作以甲烷和总烃的浓度为横坐标，以其对应的峰面积为纵坐标，分别绘制总烃、甲烷的校准曲线。计算总烃、甲烷的校准曲线线性回归方程相关参数。a-总烃柱上的总烃峰b-总烃柱上的氧峰c-甲烷柱上的氧峰和甲烷峰图3-20总烃、甲烷和氧在毛细管柱上的标准色谱峰图a-总烃柱上的总烃峰b-总烃柱上的氧峰c-甲烷柱上的氧峰和甲烷峰图3-21总烃、甲烷和氧在填充柱上的标准色谱峰图（三）样品测定1.总烃和甲烷烃测定取下样品进气口的密封塞后连接到色谱仪的气体进样口，经1.0ml定量管定量进样，按照与绘制校准曲线相同的操作步骤和分析条件，重复三次，测定样品的总烃和甲烷峰面积，总烃峰面积应扣除氧峰面积后参与计算。总烃色谱峰后出现的其他峰，应一并计入总烃峰面积。2.氧峰面积的测定按照与绘制校准曲线相同的操作步骤和分析条件，测定除烃空气在总烃柱上的氧峰面积。（四）空白测定按照与绘制校准曲线相同的操作步骤和分析条件，测定采样时带去现场的未经采样的现场空白。（五）数据处理与结果表示

1.样品中总烃、甲烷的质量浓度ρ（mg/m3）

式中：ρ──样品中总烃或甲烷的质量浓度（以甲烷计），mg/m3；

φ——从校准曲线或对比单点校准点获得的样品中总烃或甲烷的浓度（总烃计算时

应扣除氧峰面积），μmol/mol；

16──甲烷的摩尔质量，g/mol；

22.4——标准状态下（273.15K，101.325kPa）下气体的摩尔体积，L/mol。2.样品中非甲烷总烃的质量浓度（mg/m3）式中：

——样品中非甲烷总烃的质量浓度（以碳计），mg/m3；

——样品中总烃的质量浓度（以碳计），mg/m3；

——样品中甲烷的质量浓度（以碳计），mg/m3；

12──碳的摩尔质量，g/mol；

16──甲烷的摩尔质量，g/mol。

当测定结果小于1mg/m3时，保留至小数点后两位；当测定结果大于等于1mg/m3时，保留三位有效数字。（六）注意事项

采样容器使用前气密性检查合格，置于密闭采样箱中以避免污染。样品返回实验室时，应平衡至环境温度后再进行测定。样品应在当天分析。测定复杂样品后，如发现分析系统内有残留时，可通过提高柱温等方式去除，以分析除烃空气确认。采样容器采样前应使用除烃空气清洗，然后进行检查。每20个或每批次（少于20个）应至少取1个注入除烃空气，室温下放置不少于实际样品保存时间后，按样品测定步骤分析，总烃