气相色谱法观测本底大气中的甲烷和二氧化碳

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1、气相色谱法观测本底大气中的甲烷和二氧化碳论文作者：周凌NFDA1汤洁张晓春季军王志邦摘要：根据世界气象组织全球大气监测网(O/GAO全球大气本底测量的要求，具有高自动化的操作性能和严格的质量控制；所获我国大陆上空本底大气中CH4和CO2的浓度资料具有国际可比性，观测结果反映了我国西部高原地区大气CH4和CO2的本底变化特征。关键词：甲烷二氧化碳气相色谱大气本底1　引言近百年来，大气中温室气体含量的增加及其可能导致的气候变化和生态环境问题，已引起人类社会日益广泛的关注，对主要温室气体——CH4和CO2本底浓度的监测就显得十分重要［1］.科学家们自60年代起开始了对主

2、要温室气体本底浓度的连续监测和研究，并相继在全球的不同经纬度地区建立起主要温室气体的本底监测站网，但这些台站大多建立在岛屿及海岸，导致内陆大气本底观测资料的稀少.1989年起，中国气象局与O及全球环境基金组织合作，在我国青海省海南藏族自治州的瓦里关山顶(海拔3816m，纬度36°17′N，经度100°54′E)建立了世界上第一个内陆高原型的全球大气本底监测站CGAO/GA)；带有HP82169CHP-IL/HP-IB接口的HP9122C型磁盘驱动器；用HP19238E阀加热器保持恒温的4路选择阀和6口进样阀；保存于高压铝瓶和钢瓶内的两个标准气、高纯氮气、高纯氢气；

3、合成空气发生器.图1是系统工作流程的示意图.图1　工作流程示意图Fig.1Sketchdiagramshoeasurementprocess采样管进气口安装在89m采样塔的80m高处，样气由UN022ANI空气泵送至冷阱池，经-70℃冷凝除去水分，以避免空气样品中水气对CH4/CO2测量的影响.在以45min为周期的运行中，4路选择阀控制标准气1、样气、标准气2、样气按一定的时间间隔顺序流经不锈钢蛇形管进行温度平衡，再通过由6口进样阀控制的定量管系统冲洗、定量后注入色谱柱.经色谱柱分离，CH4首先流出并且无反应地经催化管到达检测器，CO2流经温度为350℃的催化管

4、时则被氢气还原为CH4再进入检测器.在检测器氢火焰作用下，流出的各组分离子化，检测器将测得的离子电流转化为电信号送积分仪记录和处理.系统运行是完全自动化的，将有关控制命令设置在HP-S/ECM的外部事件时间表中，该控制器就按照时间表的顺序和命令控制4路选择阀和6口进样阀的动作.每个运行周期结束时，积分仪会根据设置的积分参数时间表将计算结果和其它系统信息打印输出一份报告，供观测人员及时监控仪器运行状态和了解观测结果.积分仪还把原始数据写入磁盘存储器的软盘上，每天定时由操作人员转移到数据采集微机后做进一步数据处理.3　组装调试3.1　响应线性的测试测定系统对CH4的线

5、性，使用了4个不同已知浓度的标准气(CH41.7249ppm，1.9686ppm，3.0472ppm，9.79ppm)，用第一个标准气进样的峰高和峰面积分别计算后3个标准气进样的CH4混合比率浓度，得到测定值与真实值的绝对差约为1ppb；对CO2，也使用4个不同已知浓度的标准气(CO2344.477ppm,358.722ppm，372.045ppm，383.835ppm)，得其绝对差约为0.2ppm.线性测试的结果见图2.由图可知，用峰高计算的CH4和CO2浓度准确性较好，该GC-FID系统使用单点标准近似法计算样品气的混合比率浓度，对CH4和CO2都是有效的(对

6、CH4仅适用于3ppm的浓度变化范围).图2　CH4/CO2线性测试结果Fig.2ResultsofCH4/CO2linearitytest3.2　操作参数的选定用2mL样品管，以标准气1(CH41.8922ppm，CO2354.59ppm)进样的峰高和峰面积分别计算标准气2(CH41.9686ppm，CO2359.15ppm)进样的CH4和CO2混合比率浓度(对CO2仅用了峰高)，结果见表1.表1　系统对CH4/CO2测定结果Table1ResultsofCH4/CO2measurement标准气(No.)进样次数，次用峰高计算用峰面积计算CH4平均值,ppm精

7、度，%准确度，%CO2平均值，ppm精度，%准确度，%CH4平均值,ppm精度，%准确度,%171.96840.010.01354.680.030.031.96850.070.01271.89290.040.04359.340.010.051.89210.060.01171.96880.050.01354.390.030.061.96880.060.01271.89210.040.01359.340.010.051.89140.080.04　　由上表及线性测试的结果可知，该GC系统对CH4的检测精度小于0.2%，准确度在±0.05%以内，用峰高计算的CH4浓度，其

8、精度和准确