空氣和汽車尾氣中氧化亞氮的測(cè)定方法研究*

劉炳杉,王長(zhǎng)青,馮獻(xiàn)禮,那日松,劉　佳

(1 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)管理中心，河南　鄭州　450002；2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，河南　鄭州　450002)

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空氣和汽車尾氣中氧化亞氮的測(cè)定方法研究*

劉炳杉1,王長(zhǎng)青1,馮獻(xiàn)禮1,那日松2,劉佳1

(1 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)管理中心，河南鄭州450002；2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，河南鄭州450002)

建立一種用電子捕獲檢測(cè)器氣相色譜法測(cè)定空氣和汽車尾氣中氧化亞氮含量的方法。通過(guò)選擇性條件試驗(yàn)，確定了用GC-ECD氣相色譜法測(cè)定空氣及汽車尾氣中氧化亞氮含量的最佳條件：進(jìn)樣口溫度為50℃，檢測(cè)器為電子捕獲檢測(cè)器，填充柱GDX-502，載氣為高純氮，流速為15mL/min。該方法具有較高的準(zhǔn)確度和精密度。其相對(duì)誤差為0.24%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.36% (n=6)，適用于空氣和汽車尾氣中氧化亞氮的定性定量分析。

汽車尾氣；氧化亞氮；氣相色譜

氧化亞氮，又名一氧化亞氮，俗稱笑氣，分子式N2O，相對(duì)分子量44.02，沸點(diǎn)-89.8℃，是一種惰性氣體[1-3]。同時(shí)氧化亞氮也是溫室氣體之一，具有高全球氣候變暖潛能值(GWP)，約是二氧化碳的310倍[4]。雖然氧化亞氮相比二氧化碳、甲烷和氟利昂對(duì)溫室效應(yīng)造成的影響較小，但是氧化亞氮的存活壽命長(zhǎng)達(dá)119年并對(duì)臭氧層有較強(qiáng)的破壞作用[5-6]?？諝庵醒趸瘉喌欧帕恳悦磕?.2%～0.3%的速率遞增，它的增加主要在工業(yè)革命之后，主要源于人類的活動(dòng)[7-8]。隨著環(huán)保意識(shí)的提高，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)空氣中氧化亞氮含的量?，F(xiàn)如今汽車尾氣是造成空氣污染和溫室效應(yīng)的主要污染源之一[9-10]，但是研究汽車尾氣中氧化亞氮含量的相關(guān)文獻(xiàn)較少。本文主要利用氣相色譜法優(yōu)化得出測(cè)定氧化亞氮含量最佳分析條件，并利用該方法分析了空氣和汽車尾氣中氧化亞氮的含量。

1　實(shí)　驗(yàn)

1.1儀器與試劑

GC2010氣相色譜儀，ECD檢測(cè)器，GC solution色譜工作站，日本島津有限公司；DB-5色譜柱，安捷倫科技有限公司；GDX-502色譜柱，中科院蘭州化學(xué)物理研究所色譜中心；載氣：高純氮?dú)?純度大于99.999%)，河南源正科技發(fā)展公司；標(biāo)準(zhǔn)氣：高純氮?dú)庾鱿♂寶?濃度為341 μL/L N2O)，北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司；氣體采樣袋，大連德霖氣體包裝有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

用氣袋采取5個(gè)不同地點(diǎn)的空氣樣品和5輛不同品牌和車型車輛的汽油汽車尾氣樣品，在同樣的條件下分別用注射器注入341 μL/L N2O 標(biāo)準(zhǔn)氣體和采集的樣品氣各1.0mL于氣相色譜儀，得到其峰面積，并利用外標(biāo)定量法測(cè)定樣品中氧化亞氮的含量。

2　結(jié)果與討論

2.1氧化亞氮測(cè)定條件的選擇

2.1.1進(jìn)樣口溫度的選擇

空氣中成分比較復(fù)雜，主要有氮?dú)?，氧氣和二氧化碳等。進(jìn)樣口溫度的選擇至關(guān)重要，決定了空氣中各組分能否分離開。實(shí)驗(yàn)選擇100℃，75℃，50℃和30℃為進(jìn)樣口溫度，結(jié)果表明，進(jìn)樣口溫度過(guò)高就很難分開，過(guò)低分離度較差。當(dāng)進(jìn)樣口溫度50℃時(shí)，氧化亞氮和其它組分能夠完全分離，譜圖峰形最好。

2.1.2檢測(cè)器的選擇

氧化亞氮是一種無(wú)燃燒性氣體，故在氫火焰離子化檢測(cè)器中無(wú)響應(yīng)；熱導(dǎo)檢測(cè)器對(duì)其有響應(yīng)，但其檢測(cè)限達(dá)不到本次實(shí)驗(yàn)的要求；電子捕獲檢測(cè)器能夠檢測(cè)具有電負(fù)性的物質(zhì)，而且靈敏度高，檢出限低，因此選擇ECD檢測(cè)器。

2.1.3色譜柱的選擇

實(shí)驗(yàn)選擇DB-5(30 m×0.53 mm×1.00μM)和GDX-502(2 m×3 mm)作為測(cè)定氧化亞氮的色譜柱。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，DB-5對(duì)氧化亞氮的響應(yīng)信號(hào)比較差，而GDX-502響應(yīng)信號(hào)比較好，主要是因?yàn)镈B-5的固定液對(duì)氣體的保留比較弱，而GDX-502的固定相是共聚物小球，對(duì)氣體的保留能力較強(qiáng)，故選擇填充柱GDX-502。

2.1.4載氣及載氣流速的選擇

實(shí)驗(yàn)選擇高純氮?dú)鉃檩d氣，純度為99.999%。流速選擇10mL/min，15mL/min和20mL/min作為條件優(yōu)化對(duì)象，結(jié)果表明，流速為15mL/min比較理想，保留時(shí)間合適，分離度較佳。

2.2氧化亞氮的測(cè)定

2.2.1方法精密度實(shí)驗(yàn)

最佳分析條件下，測(cè)定濃度為341 μL/L氧化亞氮標(biāo)準(zhǔn)氣，重復(fù)測(cè)定6次，得到結(jié)果如表1所示。

表1　測(cè)定方法的結(jié)果和精密度

根據(jù)表1，可以得出該方法的相對(duì)誤差為0.24%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.36%，說(shuō)明該方法的準(zhǔn)確度和精密度都較好，達(dá)到要求。

2.2.2空氣中氧化亞氮的測(cè)定

圖1　空氣樣品的氣相色譜圖

圖2　空氣中氧化亞氮的含量

采集空氣樣品，取其平均值，連續(xù)測(cè)定六天。圖1為空氣樣品的色譜圖，峰1為氧氣，峰2為氧化亞氮。圖2為峰面積外標(biāo)定量法得到測(cè)定結(jié)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?？諝庵醒趸瘉喌暮?59.67～371.28 μL/L，氧化亞氮在空氣中的含量較為穩(wěn)定，沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)。

2.2.3汽車尾氣中氧化亞氮的測(cè)定

同樣的條件下，測(cè)定汽車尾氣樣品，取其平均值，并連續(xù)測(cè)定六天，測(cè)定結(jié)果如圖3和圖4所示。圖3為汽車尾氣樣品的氣相色譜圖，峰1為氧氣，峰2為氧化亞氮；圖4表明汽車尾氣中氧化亞氮的含量，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。汽車尾氣中氧化亞氮的釋放量428.70～472.46 μL/L，比空氣中氧化亞氮含量略高。

圖4　空氣中氧化亞氮的含量

3　結(jié)　論

通過(guò)選擇性實(shí)驗(yàn)條件得到測(cè)定氧化亞氮的最佳分析方法：進(jìn)樣口溫度為50℃，檢測(cè)器為電子捕獲檢測(cè)器，填充柱GDX-502，載氣為高純氮，流速為15mL/min。

利用該測(cè)定方法和峰面積外標(biāo)定量得出空氣中氧化亞氮的含量359.67～371.28 μL/L，汽車尾氣中氧化亞氮的含量428.70～472.46 μL/L。汽車尾氣中氧化亞氮含量相對(duì)空氣中

略高。汽車尾氣排放對(duì)空氣中氧化亞氮含量的增加與否仍需進(jìn)一步深入研究探討。

[1]楊玉榮,郭然,張凌,等.硝酸尾氣中氧化亞氮測(cè)定方法的研究[J].四川化工,2008,11(4):35-38.

[2]劉殿麗,劉穎.空氣及液空、液氧中氧化亞氮測(cè)定方法的研究[J].分析化學(xué)研究簡(jiǎn)報(bào),2006,34(4):554-556.

[3]徐繼榮,王友紹,殷建平,等.靜態(tài)頂空氣相色譜法測(cè)定海水中溶解的N2O海洋環(huán)境科學(xué)，2005,24(4):59-62.

[4]清華大學(xué).清潔發(fā)展機(jī)制[M].北京:社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)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]陳勇,袁東星,李權(quán)龍.常溫吹掃捕集氣相色譜法測(cè)定海水中氧化亞氮[J].分析化學(xué)研究簡(jiǎn)報(bào),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]秦曉波.減緩華中典型雙季稻田溫室氣體排放強(qiáng)度措施的研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2011.

[9]謝春,張紅英,關(guān)先蘭,等.貴陽(yáng)市道路汽車尾NO2、NO及CO調(diào)查[J].貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,36(6):582-584.

[10]林藝輝,謝品華,秦敏,等.北京冬季大氣SO2、NO2與O3的監(jiān)測(cè)與分析[J].大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào),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

河南省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(No:142102110050)。

劉炳杉(1989-)，女，助理實(shí)驗(yàn)師，主要從事分析化學(xué)。

劉佳(1983-),女，講師，主要從事分析化學(xué)和有機(jī)合成化學(xué)。

O659.21

A

1001-9677(2016)011-0163-03