氣相色譜法測定環境空氣中甲烷濃度的不確定度分析

李紫騰 李盼

摘 要：根據氣相色譜法測定環境空氣中甲烷濃度的數學模型，對測量結果的不確定度來源進行分析與評定，尋找影響測量結果的關鍵因素，采取措施以保證檢測數據的準確性。

關鍵詞：氣相色譜法;環境空氣;甲烷;不確定度

甲烷是一種溫室氣體。GWP的分析顯示，以單位分子數而言，甲烷的溫室效應比二氧化碳大上25倍。

不確定度的含義是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。[1]它是測量結果質量的指標。在報告測量結果時，給出相應的不確定度，便于使用它的人評定其可靠性的同時也可增強測量結果之間的可比性。

為了準確研究環境空氣中甲烷的濃度以及對溫室效應的貢獻，對其測定過程進行測量不確定度的評定顯得尤為重要。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器和試劑

GC-2018氣相色譜儀（FID）;甲烷標準氣體（GBW（E）062280）;100mL玻璃注射器;帶1mL定量管的六通閥。

1.2 試驗方法

按照監測技術規范布設1個采樣點位，用注射器采集后，立刻密封，常溫避光送至實驗室，8h內進行測定;樣品與甲烷標準氣體平衡至室溫，樣品、甲烷標準氣體分別經六通閥，進行色譜分析。

2 不確定度評定

2.1 數學模型

環境空氣中甲烷的濃度按下面公式計算

ρ=φ×1622.4

式中：

ρ——樣品中甲烷的質量濃度（以甲烷計），mg/m3;

φ——從校準曲線獲得的樣品中甲烷的濃度，μmol/mol;

16——甲烷的摩爾質量，g/mol;

22.4——標準狀況（273.15 K，101.325 kPa）下氣體的摩爾體積，L/mol。

2.2 不確定度分量的主要來源

在試驗方法、氣相色譜儀、甲烷標準氣體等條件滿足HJ 604-2017標準要求的前提下，[2]樣品中甲烷濃度測量結果不確定度的主要來源有兩方面，分別是：從校準曲線獲得的樣品中甲烷的濃度φ的測定誤差引入的不確定度分量u（x1）;試驗結果重復性引入的不確定度分量u（x2）。

2.3 各項相對標準不確定度的分量計算

（1）從校準曲線獲得的樣品中甲烷的濃度φ的測定誤差引入的不確定度分量u（x1）曲線擬合引入的標準不確定度。

用甲烷標準氣體配制五個標準系列，通過氣相色譜儀對甲烷標準氣體進行測定，每個濃度重復測定3次，測定結果見表1，并使用最小二乘法進行擬合。[3]

3 結論

對環境空氣中甲烷濃度測定的不確定度進行分析表明：引起環境空氣中甲烷濃度不確定性的因素主要是從校準曲線獲得的樣品中甲烷的濃度，并且曲線擬合引入不確定度分量占主導作用，所以，在今后的實驗過程中，操作人員應做好曲線繪制及校核工作，保證測量數據結果的準確性。

參考文獻：

[1]JJF 1059.1-2012.測量不確定度評定與表示[S].北京：中國質檢出版社出版，2012.

[2]HJ 604-2017.環境空氣 總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定 直接進樣-氣相色譜法[S].北京：中國環境出版社，2017.

[3]中國合格評定國家認可委員會.CNAS-GL006：2018化學分析中不確定度的評估指南[EB/OL].https：//www.cnas.org.cn，2018-03-01.

[4]劉振芳.氣相色譜中六通閥應用與維護[J].科技創業家，2013，（3）：115-116.

[5]中國合格評定國家認可委員會.CNAS-GL009：2018材料理化檢測測量不確定度評定指南及實例[EB/OL].https：//www.cnas.org.cn，2018-03-01.

作者簡介：李紫騰，助理工程師;李盼，助理工程師。