气相色谱法测定环境空气中甲烷浓度的不确定度分析

李紫腾 李盼

摘 要：根据气相色谱法测定环境空气中甲烷浓度的数学模型，对测量结果的不确定度来源进行分析与评定，寻找影响测量结果的关键因素，采取措施以保证检测数据的准确性。

关键词：气相色谱法;环境空气;甲烷;不确定度

甲烷是一种温室气体。GWP的分析显示，以单位分子数而言，甲烷的温室效应比二氧化碳大上25倍。

不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。[1]它是测量结果质量的指标。在报告测量结果时，给出相应的不确定度，便于使用它的人评定其可靠性的同时也可增强测量结果之间的可比性。

为了准确研究环境空气中甲烷的浓度以及对温室效应的贡献，对其测定过程进行测量不确定度的评定显得尤为重要。

1 材料与方法

1.1 试验仪器和试剂

GC-2018气相色谱仪（FID）;甲烷标准气体（GBW（E）062280）;100mL玻璃注射器;带1mL定量管的六通阀。

1.2 试验方法

按照监测技术规范布设1个采样点位，用注射器采集后，立刻密封，常温避光送至实验室，8h内进行测定;样品与甲烷标准气体平衡至室温，样品、甲烷标准气体分别经六通阀，进行色谱分析。

2 不确定度评定

2.1 数学模型

环境空气中甲烷的浓度按下面公式计算

ρ=φ×1622.4

式中：

ρ——样品中甲烷的质量浓度（以甲烷计），mg/m3;

φ——从校准曲线获得的样品中甲烷的浓度，μmol/mol;

16——甲烷的摩尔质量，g/mol;

22.4——标准状况（273.15 K，101.325 kPa）下气体的摩尔体积，L/mol。

2.2 不确定度分量的主要来源

在试验方法、气相色谱仪、甲烷标准气体等条件满足HJ 604-2017标准要求的前提下，[2]样品中甲烷浓度测量结果不确定度的主要来源有两方面，分别是：从校准曲线获得的样品中甲烷的浓度φ的测定误差引入的不确定度分量u（x1）;试验结果重复性引入的不确定度分量u（x2）。

2.3 各项相对标准不确定度的分量计算

（1）从校准曲线获得的样品中甲烷的浓度φ的测定误差引入的不确定度分量u（x1）曲线拟合引入的标准不确定度。

用甲烷标准气体配制五个标准系列，通过气相色谱仪对甲烷标准气体进行测定，每个浓度重复测定3次，测定结果见表1，并使用最小二乘法进行拟合。[3]

3 结论

对环境空气中甲烷浓度测定的不确定度进行分析表明：引起环境空气中甲烷浓度不确定性的因素主要是从校準曲线获得的样品中甲烷的浓度，并且曲线拟合引入不确定度分量占主导作用，所以，在今后的实验过程中，操作人员应做好曲线绘制及校核工作，保证测量数据结果的准确性。

参考文献：

[1]JJF 1059.1-2012.测量不确定度评定与表示[S].北京：中国质检出版社出版，2012.

[2]HJ 604-2017.环境空气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 直接进样-气相色谱法[S].北京：中国环境出版社，2017.

[3]中国合格评定国家认可委员会.CNAS-GL006：2018化学分析中不确定度的评估指南[EB/OL].https：//www.cnas.org.cn，2018-03-01.

[4]刘振芳.气相色谱中六通阀应用与维护[J].科技创业家，2013，（3）：115-116.

[5]中国合格评定国家认可委员会.CNAS-GL009：2018材料理化检测测量不确定度评定指南及实例[EB/OL].https：//www.cnas.org.cn，2018-03-01.

作者简介：李紫腾，助理工程师;李盼，助理工程师。