摘要 安捷倫科技公司已開發出基于 Agilent 7890A GC 系統的兩種分析方法，用于對空氣樣品 中的甲烷 (CH4)、二氧化碳 (CO2) 和一氧化二氮 (N2O) 進行同時分析。每個系統都具有其 *的性能，以滿足溫室氣體分析的不同要求。并且兩個系統都能夠很容易地擴展到檢 測六氟化硫 (SF6)。兩種方法的檢測結果都證明可以為所需的分析提供高靈敏度和優異的 重現性。

 

引言 二氧化碳 (CO2)、甲烷 (CH4) 和一氧化二氮 (N2O) 被認為是地球 大氣中的主要溫室氣體。這些氣體吸收大氣中的熱量，從而對地 球溫度造成影響。對溫室氣體不間斷地測量為追蹤氣體排放趨勢 及對抗地球氣候變化提供了有意義的信息。從 2010 年 1 月 1 日 起，美國環保署要求溫室氣體排放量大的機構在新的報告系統下 采集溫室氣體的數據。[1]。 安捷倫科技公司已開發出 Agilent 7890A GC 系統的兩種不同配置， 用于分析溫室氣體。這兩個系統也可以用于分析目的分析物包括 CH4, N2O 和 CO2 等氣體的其他樣品，例如土壤氣體分析或植物呼 吸研究 [2]。

 

方法 1: SP1 7890-0468 Agilent 7890A 氣相色譜 系統配備了使用兩個檢測器（火焰離子化檢測 器和微池電子捕獲檢測器）的單通道，用于分析空氣樣品中的 CO2 、CH4 、N2O 和 SF6 。配備了火焰離子化檢測器的甲烷轉化器 可以分析低濃度 CO2 。

 

方法 2: SP1 7890-0467 Agilent 7890A GC 系統配備了使用三個檢測器（火焰離子化檢測 器、熱導檢測器和微池電子捕獲檢測器）的兩個獨立通道，用于 分析空氣樣品中的 CO2 、CH4 、N2O 和 SF6 。可以對濃度水平范 圍較大的 CO2 進行檢測。高濃度的 CO2 可以通過熱導檢測器進行 分析，而低濃度的 CO2 可以通過配備了火焰離子化檢測器的甲烷 轉化器進行分析。 動態配比系統可以以氮氣為稀釋劑用于制備低濃度氣體校正標樣。

 

實驗與結果 方法 1: SP1 7890-0468 該系統配備三個閥和兩個檢測器，使用 1/8 英寸不銹鋼填充柱 （HayeSep Q 80/100）。甲烷轉化器/火焰離子化檢測器 （methanizer/FID）的組合系統用于檢測低濃度的 CH4 和 CO2 ， 而微池電子捕獲檢測器 用于檢測 N2O。圖 1 為該系統的閥圖。使 用 6 通閥代替 10 通閥可實現頂空進樣器的自動進樣。表 1 中列出 了方法 1 所用的典型 GC 條件。

 

圖 2 為使用方法 1 獲得的氣體標樣的色譜圖。將樣品注入短的 HayeSep Q（色譜柱 1）中，該色譜柱將組分（包括空氣、CO2 和 CH4 ）與水隔開。將 N2O 之后的所有分析物都反吹到放空口 1。 同時空氣 (O2) 應該遠離甲烷轉化器和微池電子捕獲檢測器并通過 排放口 2 排放。通過甲烷轉化器使 CO2 轉變為 CH4 ，并通過如圖 2B 所示的火焰離子化檢測器 進行測量。CO2 從色譜柱 2 流出后， 將洗脫液引至微池電子捕獲檢測器，測量 N2O，如圖 2A 所示。 

 

表 2 列出 21 次連續分析的重現性研究的結果。由此可以看出該配 置對 CH4 、CO2 和 N2O 標樣的分析具有優異的峰面積重現性。

使用相同配置的系統分析實際樣品。在本實驗中，用方法 1 分析 實驗室空氣。圖 4 為所得的色譜圖。檢測出 N2O、CH4 和 CO2 的 濃度分別為 473 ppb、2.7 ppm 和 380 ppm。 溫室氣體分析儀可以輕松實現對六氟化硫 (SF6) 的分析。只需將反 吹時間延遲到 SF6 洗脫進入柱 1（前柱）。圖 5 顯示 1 毫升樣品中 含有約 0.5 ppb 的 SF6 的色譜圖。0.5 ppb 的 SF6 標樣經動態配比 稀釋 200 倍得到（初始 SF6 標樣濃度為 100 ppb）。

 

 

方法 2: SP1 7890-0467 該系統包括兩個獨立的通道，配備 1/8 英寸的不銹鋼填充柱 (HayeSep Q 80/100)。個通道采用兩個配備 熱導檢測器和火 焰離子化檢測器的閥。熱導檢測器與甲烷轉化器-火焰離子化檢測 器串聯，用于檢測 CH4 和 CO2 。該通道的靈活性很好，可以檢測 各種濃度的 CO2 。低濃度 CO2 可以通過甲烷轉化器轉變為 CH4 ， 然后火焰離子化檢測器對其進行檢測。該系統可以根據需要靈活 運用。熱導檢測器可用于高濃度 CO2 的分析。如果只要求分析高 濃度 CO2 （高于 50 ppm），可移除甲烷轉化器。可通過增加一個 額外的 Molsive 色譜柱使本通道擴展到進行 O2 和 N2 的分析。 另一個配備兩個閥的微池電子捕獲檢測器通道于檢測 N2O 和 SF6 。前柱（色譜柱 1 和 2）將較重的組分（主要為水）反吹至放 空口 1 和放空口 4。O2 不應進入甲烷轉化器和微池電子捕獲檢測 器，通過放空口 2 和放空口 3 排出。圖 6 為本裝置典型的管道布 置圖。方法 2 的典型氣相色譜條件列于表 3 中。

 

表 3. 使用方法 2 進行溫室氣體分析的典型 GC 條件。 閥溫度： 100 °C 柱箱溫度： 60 °C 建議在 110 °C 柱箱溫度下后運行 2 min 定量環： 1 mL 色譜柱 1、2 流量 (He): 21 mL/min (60 °C)，恒壓 色譜柱 3、4 流量 (N2): 21 mL/min (60 °C)，恒壓 火焰離子化檢測器 溫度： 250 °C H2 流量： 48 mL/min 空氣流量： 500 mL/min 尾吹氣流量 (N2)： 2 mL/min 熱導檢測器 溫度： 200 °C 參考流量： 40 mL/min 尾吹氣流量： 2 mL/min 微池電子捕獲檢測器 溫度： 350 °C 尾吹氣，Ar/5% CH4： 2 mL/min 甲烷轉化器溫度： 375 °C 

由方法 2 得到的溫室氣體（N2O、CH4 、CO2 和 SF6 ）檢測結果與 方法 1 所得的結果相同。此外，可以通過該配置的第三個檢測器熱 導檢測器檢測高濃度的 CO2 。方法 2 也是用動態配比系統以制備 低濃度水平的標樣。表 4 顯示出溫室氣體標樣非常好的的峰面積 重現性。 表 4. 溫室氣體標準樣的重性（n=20，不包括次進樣） 氣體名稱 平均值（峰面積） 標準偏差 RSD% CH4 151.61 0.64 0.42 CO2(FID) 2788.51 14.72 0.53 N2O 7467.92 13.91 0.19 CO2(TCD) 186.00 0.80 0.43 使用方法 2 對實際樣品（實驗室空氣）進行分析。所得色譜圖如 圖 7 所示。測得 N2O、CH4 和 CO2 的濃度分別為 441 ppb、2.2 ppm 和 398 ppm。

 

結論 安捷倫科技公司已經開發出兩種 Agilent 7890A 氣相色譜儀系統，用以滿 足同時分析空氣樣品中溫室氣體（包括 CH4 、CO2 和 N2O）的不 同要求。 方法 1 (SP1 7890-0468) 配備一個微小改動的簡易閥裝置，使其 適用于頂空進樣器的自動進樣。 方法 2 (SP1 7890-0467) 具有配備三個檢測器的兩個單獨通道， 能夠更快地獲取結果。單獨的通道提高了靈活性，閥切換用時更 短，方法建立更為容易。第三個熱導檢測器的使用能夠檢測到較 寬濃度范圍的 CO2 （0.2 ppm 至 20%）。 兩種分析方法所得的溫室氣體（N2O、CH4 、CO2 和 SF6 ）檢測結 果相同。