微量氣體快速測定分析方法：注射模式

微量氣體CO₂濃度快速測定分析方法：注射模式

　　注射模式Injection Mode

　　注射模式是一種用于測量小樣本氣體濃度的技術，通常收集取樣瓶中氣體，并通過注射器轉移到EGM-5便攜式氣體分析儀或TARGAS-1便攜式光合測定系統中進行測定。注射過程是靜態取樣的一種替代方法，對一些用戶來說，注射模式可以產生更可靠和一致的結果。

　　所需設備Equipment Required

• EGM-5便攜式氣體分析儀或TARGAS-1便攜式光合測定系統

• ACS037樣品注射套件

• 注射器，針頭尺寸≤18號

　　測量原理Measurement Principle

　　樣品氣中的CO₂濃度是通過將樣品氣注入已知CO₂濃度(基線CO₂水平)的固定氣體流中，并將得到的CO₂測量值進行積分，直到它們返回基線。這類似于用于HVAC管道流量的脈沖示蹤氣體技術，通過測量隨著時間推移注入管道的已知體積的示蹤氣體的濃度來推斷未知的流速。在本例中，氣體流速F已知，注射器體積V已知，但樣品(或示蹤氣體)濃度未知。注射器中樣品氣的濃度通過以下方程計算：

　　其中：

　　CO₂INT (ppm)

　　——注射器內樣品氣CO₂濃度；CO₂_b (ppm) ——測量階段前的基準CO₂濃度(超過10個測量值的平均值)CO₂_m (ppm)——測量階段的CO₂濃度；Δt (s)——采樣間隔，通常為1s；F (ml min-1)——流速；v (ml)——注射器體積；該過程包括三個階段：基線階段、注入階段和結束階段?；€階段通過計算以一秒間隔進行的10次測量的平均濃度來建立固定CO₂濃度的基線濃度。完成基線階段后，儀器將進入注入階段。在此階段，樣品緩慢注入，測量的CO₂濃度在注入階段的持續時間內進行積分。一旦氣體返回基線，自動進入結束階段。任何具有已知的、恒定的CO₂濃度的氣體都可以作為基準，但是用充滿堿石灰的吸收管可以很容易地生產出CO₂濃度為零的基線氣體。

　　ACS037樣品注射套件Sample Injection Kit (ACS037)

　　PP SYSTEMS公司提供的ACS037注射套件包含一套可拆卸的注射端口、四個備用濾片和調零吸收管，共三部分。

　　注射端口內含一個9mm直徑的濾片，可承受50次樣品注射過程，為了獲取最佳數據，我們建議每25次注射后需更換濾片。

　　注射端口注入口最大可接入22號注射器。套件中不包含注射器和堿石灰，注射器需用戶自備，EGM-5或TARGAS-1一般均配備有堿石灰。

　　注射器Syringe注射器應該允許你輕松地連續注射至少25秒的氣體。注射模式對注射器的體積相對不敏感。我們建議至少使用18號注射器，最小容量為10毫升，以獲得最佳效果。使用玻璃注射器最佳(如典型的GC注射器)，但是塑料(聚丙烯)注射器也可以使用。注射模式最適用于濃度大于100ppm的待測樣品。如待測樣品濃度較低，則其百分比誤差將顯著增大。

　　測定前準備Preparation

　　調零吸收管中裝入全新的堿石灰，將樣品注射套件開放氣管端口接入EGM-5或TARGAS-1后部進氣Gas In端口。

　　注意：

• 在整個測定過程中調零吸收管需保持垂直放置；

• 建議將CO₂ Avg Limit設置為0(Main Menu >     Settings > Settings 2 > Averaging)；

• 對于低濃度樣品，建議將氣泵流量設置為100 ml/min(Main Menu > Settings > Settings 2     > Averaging)。

　　1.開始測定Strat Process

　　第一個屏幕要求用戶確認需要啟動注射模式。

　　2.設置Settings注射器體積和校正因子設置在此界面中定義。

　　3.樣品設置Sample Setting

　　此屏幕中進行樣品編號的設置。使用注射器由待測樣品氣源（氣罐或樣品袋）中抽取氣體，注意抽取所需體積更多的氣體，然后推出多余的氣體（例如，至少抽取11ml至注射器中以獲得10ml樣品）。然后慢慢地將柱塞推到10ml標記處，將針頭插入注汽孔隔膜，點擊屏幕右下角Start，開始程序。

　　4.進行調零Perform Zero

　　確認在下一屏幕中進行調零。注意：在測量多個樣品時，只在第一個樣品開始測定前進行調零。隨后，每30min進行調零一次。

　　5.基線階段Baseline Phase

　　當進入基線階段時，EGM-5或TARGAS-1記錄前10秒的基線讀數，即樣品注入前空氣中的二氧化碳濃度(通常為0 ppm)，以BSLN表示。10秒后，注射階段Injection Phase開始。

　　注意：如果基線(B)沒有下降到0或一個非常小的數字(通常1-3 ppm)，則可能氣路系統中存在泄漏，或系統沒有充分“歸零”。此時需中止進程，等待2-3分鐘，再試一次。如果問題仍然存在，需檢查注射裝置是否存在泄漏，并確保吸收管正確地固定并含有新鮮的堿石灰。

　　6.注射階段Injection Phase

　　在注射階段，注射器通過隔膜緩慢而穩定地注射到分析器中，注射時長至少為10秒，此階段由INJT表示。

　　通常在注射階段，屏幕中第一個值(C)會迅速上升，然后回落到零；相應地，M的值會隨著C的值迅速增加，然后穩定在一個恒定值。一旦C下降到0 ppm(或一個非常低的背景值)，等待3-5秒，以確保M已經穩定，并記錄該值。注意：

• C值：紅外分析室內當前CO₂濃度(ppm)；

• M值：積分計算得到的注射器內待測樣品CO₂濃度(ppm)；

• B值：平均后的基線CO₂濃度(ppm)；

• 如使用U盤，則數值將自動記錄。

• 建議對同一個樣本進行多次測量，使用平均值作為最終數據。

　　7.終止階段End Phase

　　一旦氣體返回到基線，就進入結束階段。END表示進入終止階段END Phase。

　　8.關于校準因子Correction Factor

　　樣品注射測量的準確性要求準確測量流速和注射器體積，以及謹慎的注射器處理技術，以最大限度地減少泄漏、擴散和死腔體積。當同一用戶進行樣品注射時，樣品注射技術可以相當重復，但往往有系統誤差。校正因子允許對這些誤差進行補償，并應由每個用戶作為樣品注射過程的一部分進行實驗確定和輸入。

　　使用已知CO₂濃度的注射器樣品，執行樣品注射過程的所有步驟，并使用產生的CO₂測量來計算一個校正因子，如下所示：校準因子= CO_{2_}Known / CO2_m