氮氧化物气体浓度监测的研究

张琼

（惠州市职业病防治院 广东惠州 516008）

1 前言

氮氧化物（NOx）的主要成分有一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）等[1-3]。除 NO2外，其他的氮氧化物的性质都不稳定，在光、湿、热的环境下会转变成NO2。NOx的产生主要有自然产生和人为产生2 种途径，其中，人为产生是由于燃料燃烧、机车尾气、工业生产的废气所致[4]。

2 材料与方法

2.1 仪器和样品

氮氧化物分析仪、变换红外光谱仪、气体标准物质为实验室重量法制备。NOx化合物内含硝酸（HNO3）、一氧化二氮（N2O）、等物质，通过相关数据分析，本实验所采取的样品为NO29.8 mmol/L，内含的气体含量必须低于10 nmol/mol。

2.2 方法

以氮氧化物分析仪检测NOx为实验对象，分别对是否校准、定值标准的选择和不同工作模式下NOx浓度的测评结果进行探究。

本研究使用氮氧化物分析仪以及选用化学发光法对 NO 和 NO2进行定量分析。NOx和臭氧（O3）反应会生成NO2和氧气（O2），在反应的过程中会出现面积较大的特征光，将光强度和NO 做对比成正比。

有气体流入后，可以从电磁阀通道进入2 个通路，第一通路可以直接对NO 进行定量测定，第二通路可以对样品中的NO2进行定量测定[5]。在测定过程中，温度较高时，还原成NO，按照发展规律分别测定对应的NO 和NOx的浓度值。氮氧化物分析仪有自动和手动2 种模式，在自动模式下可以任意测定NO、NO2中的NOx浓度，手动模式则是选择性的测定。本文对2 种分析方法所得出的浓度进行对比分析。

2.3 统计学方法

所有采集的数据均输入WHONET5.6 软件进项浓度值的测算以及数据的统计。

3 结果

3.1 仪器是否校准的影响

在校准仪器和没校准仪器的条件下，分别对样品 1 和样品 2 中的 NO、NO2、NOx的浓度值进行对比，分别把NO2、NO 的标准标准值设置为9.82 mol/L、70.1 mol/L。此次实验得出的NO2的浓度值不同，样品 1 中的 NO2的浓度为12.35 mol/L（未校准）、-0.02 mol/L（校准），NO 浓度值为 12.51 mol/L(未校准）、-0.03 mol/L（校准），NOx的浓度为 65 063.3 mol/L（未校准）、50.82 mol/L（校准）。样品 2 中的 NO2的浓度为 13.35mol/L（未校准）、0.02mol/L（校准），NO 浓度值为 15.50 mol/L（未校准）、0.04 mol/L（校准），NOx则为 64 957.6.3 mol/L（未校准），50.92 mol/L（校准）。依据数据分析的得出，通常情况下，在不同条件下分别对样品1 和样品2 进行校准，都需关注仪器的响应的值以及物质的标准回应值，依据相对应的规律，分析出样品的待测浓度值，采用比较法推算出NO2的浓度值。详见表1。

3.2 定值标准选择的影响

在氮氧化物分析仪的自动模式下，所检测出NO2的标定值和非标定值有着很大的差距。因此，在实验中选用手动模式检测NO2的值最为准确，固定值采用比较法测定，但NOx的标准选择不同，一种定值设定9.82 μmol/mol NO2标准气体，另一种定值设定为50.02 μmol/mol NO2标准气体，具体数据详见表2。

表1 样品 1 和样品 2 中的 NO2、NO、NOx 浓度值对比

表2 定值标准不同下，样品1 和样品2 中的NO2、NO、NOx 浓度值对比

从仪器线性响应的角度分析，标准中的浓度值越接近样品中的实际浓度值，测量结果越能被接受。因此，以 NO2为 9.82 μmol/mol 的标准比以为 50.02 μmol/mol的标准更可靠。以上分析表明，样品中的NO2含量应较低。虽然以9.82 μmol/mol 的标准得到的NO2浓度较高，但远低于未标定自动模式得到的NO2浓度（11.4 μmol/mol），更接近样品中的实际浓度[6，7]。因此，选择合适的浓度测量标准对测量结果的可靠性至关重要。

3.3 不同检测模式对测量结果的影响

在实验中采用自动检测模式和手动检测模式分别对样品1 和样品2 中的NO、NO2和NOx的值进行监测，本实验采用氮氧化物分析仪的自动模式同时测量 NO、NO2及 NOx和手动模式测量 NOx。首先对NO、NO2及NOx进行校准时采用的标准气体分别为50.02 μmol/mol NO 标准气体、9.82 μmol/mol 的 NO2标准气体及70.01 μmol/mol NOx标准气体。其次在校准由50.02 μmol/mol NO 标准气体完成。自动模式可以直接识别出NO、NO2、NOx的浓度，但是手动模式只能直接读出NOx的浓度值。不同检测模式下样品 1 和样品 2 中的 NO、NO2、NOx浓度值对比详见表3。2 种模式下的浓度值有所不同，但是所得出结论都具有一致性。尽管在不同检测模式下，这些数据均可以体现NOx的含量在最低水平下的临床意义，在某种程度下具有强有力的稳定性和可靠性。

表3 不同检测模式下样品1 和样品2 中的NO2、NO、NOx 浓度值对比

4 讨论

氮氧化物分析仪的工作机制是按照自动模式工作时，不用进行校准，所得出的数据不具有科学性，会得出错误的分析结果，浓度合适的标准物质的选择对提高分析结果的准确度具有重要意义。

从仪器线性回应的程度来看，标准中的浓度值与样品中的实际浓度值越接近，测量结果越具有说服力。因此，在实验中会选择用标准值为50.02 μmol/mol的 NO 和标准值为 9.82 μmol/mol 的 NO2样品，所测出的NOx值符合发展的规律。

样品1 中的NO2的浓度为12.35 mol/L（未校准）、-0.02 mol/L（校准），NO 的浓度为 12.51 mol/L（未校准）、0.03 mol/L（校准），NOx则为 65 063.3 mol/L（未校准）、50.82 mol/L（校准）。样品 2 中的 NO2浓度值为 13.35 mol/L（未校准）、0.02 mol/L（校准），NO 的浓度值为 15.50 mol/L（未校准）、0.04 mol/L(校准），NOx则为 64 957.6.3mol/L（未校准）、50.92 mol/L（校准）。正确的校准对测量结果的可靠性起着关键的作用。虽然被测部件的测量值可以通过比较和参照物的测量值来计算，但前提是分析设备需要正常工作。本文采用比较法对未标定NOx分析仪自动模式下NO2的测量结果进行了比较。同时，用NOx分析仪检测NO2时，需要对自动模式下的NO 和NOx进行标定。当不确定一种分析方法得到的测量结果是否可靠时，可以选择另一种原理不同的分析方法进行验证。实验结果的分析表明，样品中的NO2含量应较低。虽然以9.82 μmol/mol 为标准得到的 NO2浓度较高，但远低于第实验部分中未标定自动模式得到的NO2浓度（11.4 μmol/mol），更接近样品中的实际浓度。因此，选择合适的浓度测量标准对测量结果的可靠性至关重要。