HJ 38-2017 固定污染源废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法
HJ 38-2017《固定污染源废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法》是由生态环境部发布的环境保护标准，用于规范固定污染源废气中总烃（THC）、甲烷（CH₄）和非甲烷总烃（NMHC）的测定方法。该标准替代了原HJ/T 38-1999，在技术内容上进行了修订和完善，以适应现行环境管理需求。
标准适用于固定污染源有组织排放废气和无组织排放监控点空气中总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定。方法原理基于气相色谱分离与氢火焰离子化检测器（FID）检测，通过直接进样方式，分别测定总烃和甲烷的响应值，再以差减法计算非甲烷总烃含量。标准规定的检出限为：总烃和甲烷均为0.06 mg/m³（以甲烷计），非甲烷总烃为0.07 mg/m³（以碳计）。当进样量为1.0 mL时，方法的定量测定浓度范围为0.12～32 mg/m³。
该标准对采样、分析、质量保证和质量控制等环节提出了明确要求，是各级环境监测站、第三方检测机构以及排污单位开展废气非甲烷总烃监测的重要技术依据。
HJ 38-2017采用气相色谱法，以氢火焰离子化检测器（FID）为检测手段。样品经气袋或玻璃注射器采集后，直接注入气相色谱系统。样品中的总烃和甲烷分别通过两根色谱柱进行分离和测定。
总烃柱通常为空柱或填充硅烷化玻璃微珠，不保留烃类组分，所有烃类物质在总烃柱上几乎同时流出，从而获得总烃的总响应值。甲烷柱填充GDX-104高分子多孔微球载体，能够将甲烷与其他非甲烷烃类组分分离，使甲烷单独流出并被检测。
通过分别测定总烃和甲烷的峰面积（或峰高），以甲烷标准气体进行校准，计算总烃和甲烷的浓度。非甲烷总烃的浓度由总烃浓度减去甲烷浓度得到（以碳计）。该方法操作简便、灵敏度高，适用于低浓度废气样品的测定。
根据HJ 38-2017标准要求，气相色谱仪应配备氢火焰离子化检测器（FID），并具备稳定的柱温控制和气体流量控制系统。推荐采用智恒 GC-2020 气相色谱仪，其24-bit Δ-Σ数字信号采集电路保证微量组分检出限达到0.06 mg/m³（以甲烷计），满足标准对低浓度样品的检测需求。智恒 GC-2020 气相色谱仪的气路系统采用高精度电子压力控制（EPC），载气流量重复性优于±0.1%，确保总烃和甲烷测定的重现性。
典型仪器条件如下表所示：
| 参数 | 设定值 |
|---|---|
| 进样口温度 | 100～110 ℃ |
| 层析室温度（柱温） | 70～80 ℃ |
| 检测器温度 | 100～110 ℃ |
| 载气（N₂）流量—甲烷柱 | 约20 mL/min |
| 载气（N₂）流量—总烃柱 | 40～50 mL/min |
| 氢气流量 | 25 mL/min |
| 空气流量 | 400 mL/min |
| 进样量 | 1 mL |
上述条件可根据仪器型号和实际样品浓度进行适当调整，但应保证总烃和甲烷的分离效果及响应灵敏度满足标准要求。
HJ 38-2017标准对色谱柱提出了明确要求，采用两根不同性质的色谱柱分别测定总烃和甲烷。
总烃柱：长1 m、内径3 mm的不锈钢柱，管内装填硅烷化玻璃微珠或不装填任何填料（空柱）。该柱对烃类组分无保留作用，所有烃类物质在柱内几乎不分离，从而获得总烃的总响应。
甲烷柱：长3 m、内径3 mm的不锈钢柱，管内填充GDX-104高分子多孔微球载体（60～80目）。该柱对甲烷具有良好的分离性能，可将甲烷与其余非甲烷烃类组分有效分离，实现甲烷的单独测定。
两根色谱柱均需在规定的柱温条件下老化处理，以确保基线稳定和分离效果。在实际分析中，通常采用十通阀或六通阀切换系统，将样品分别导入总烃柱和甲烷柱，实现总烃和甲烷的连续测定。
| 色谱柱 | 规格 | 填料 | 作用 |
|---|---|---|---|
| 总烃柱 | 长1 m，内径3 mm，不锈钢 | 硅烷化玻璃微珠或空柱 | 测定总烃总量 |
| 甲烷柱 | 长3 m，内径3 mm，不锈钢 | GDX-104高分子多孔微球（60～80目） | 分离并测定甲烷 |
HJ 38-2017采用氢火焰离子化检测器（FID）。FID对烃类化合物具有高灵敏度和宽线性范围，适用于总烃和甲烷的定量测定。检测器温度设定为100～110 ℃，氢气流量25 mL/min，空气流量400 mL/min。
FID的响应值与进入检测器的碳原子数成正比，因此总烃和甲烷的定量均以甲烷为标准物质进行校准。标准要求使用甲烷标准气体建立校准曲线，校准曲线的相关系数应不低于0.995。
方法检出限如下表所示：
| 组分 | 测定范围 | 检出限 |
|---|---|---|
| 总烃（以甲烷计） | 0.12～32 mg/m³ | 0.06 mg/m³ |
| 甲烷（以甲烷计） | 0.12～32 mg/m³ | 0.06 mg/m³ |
| 非甲烷总烃（以碳计） | 0.12～32 mg/m³ | 0.07 mg/m³ |
当样品浓度超出测定范围时，可通过稀释或减少进样量等方式进行调整，确保测定结果落在校准曲线线性范围内。
HJ 38-2017广泛应用于以下领域：
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环境监测：各级环境监测站对固定污染源有组织排放废气和无组织排放监控点空气中非甲烷总烃的常规监测，评估企业排放是否满足《大气污染物综合排放标准》（GB 16297）及地方标准要求。
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排污单位自行监测：石油化工、印刷、涂装、制药、电子制造等行业的企业，按照排污许可证要求开展非甲烷总烃自行监测，确保达标排放。
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环境影响评价：新建、改扩建项目环境影响评价中，对废气非甲烷总烃排放浓度的现状监测和预测评估。
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第三方检测服务：具备CMA资质的第三方检测机构，依据该标准为客户提供废气非甲烷总烃检测服务，出具具有法律效力的检测报告。
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科研与工艺优化：在催化燃烧、吸附回收等废气治理技术研究中，用于评估治理效果和工艺参数优化。
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采样容器：使用气袋法或玻璃注射器法采样。气袋应选用惰性材料（如聚氟乙烯袋），避免使用可能吸附或释放烃类的容器。采样前需用样品气充分置换容器，采样后应尽快分析，避免样品在存放过程中发生变化。
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样品保存：样品采集后应在避光、常温条件下保存，并在规定时间内完成分析。若不能及时分析，应记录保存时间和条件，并在报告中注明。
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系统气密性：气相色谱系统应保持良好的气密性，防止空气渗入影响基线稳定性和测定结果。定期检查进样口隔垫、色谱柱连接处和检测器接口。
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色谱柱老化：新装填的色谱柱需在高于使用温度的条件下老化数小时，以去除残留溶剂和杂质，待基线稳定后方可进行样品分析。
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校准与质控：每批样品分析前应建立校准曲线，并插入中间浓度点进行校验。定期分析空白样品和加标样品，确保数据准确可靠。
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干扰消除：废气中可能含有水蒸气、氧气等干扰组分。水蒸气可通过冷凝或干燥管去除，氧气对FID响应影响较小，但高浓度氧气可能影响基线稳定性。
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安全操作：氢气为易燃易爆气体，使用时应确保气路无泄漏，实验室通风良好，并配备氢气报警装置。
Q1：HJ 38-2017与HJ 604-2017有何区别？
A1：HJ 38-2017针对固定污染源废气中总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定，采用直接进样-气相色谱法。HJ 604-2017针对环境空气和废气中总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定，同样采用气相色谱法，但适用范围和采样方式有所不同。两者在色谱条件、检出限等方面存在差异，应根据监测对象选择合适标准。
Q2：非甲烷总烃的浓度如何计算？
A2：非甲烷总烃浓度 = 总烃浓度（以甲烷计） - 甲烷浓度（以甲烷计）。结果以碳计表示时，需乘以换算系数（甲烷中碳的质量分数为12/16=0.75）。标准中非甲烷总烃检出限以碳计为0.07 mg/m³。
Q3：总烃柱为什么可以是空柱？
A3：总烃柱为空柱或填充硅烷化玻璃微珠时，对烃类组分无保留作用，所有烃类物质在柱内不分离，几乎同时流出，从而获得总烃的总响应值。这是总烃测定的常用方式，可避免高沸点组分在柱内残留。
Q4：样品分析时出现基线漂移怎么办？
A4：基线漂移可能由色谱柱污染、检测器污染、载气不纯或系统漏气引起。建议检查载气纯度（应使用高纯氮气，纯度≥99.999%），老化色谱柱，清洗检测器，并检查气路连接。若问题持续，应更换色谱柱或检测器部件。
Q5：如何保证甲烷柱的分离效果？
A5：甲烷柱填充GDX-104高分子多孔微球，使用前需充分老化。柱温控制在70～80 ℃，载气流量约20 mL/min。若分离效果下降，可适当降低柱温或调整载气流量。定期检查柱效，必要时更换新柱。
Q6：标准中规定的进样量是多少？
A6：标准推荐进样量为1 mL。当样品浓度较低时，可适当增加进样量以提高响应值；当浓度较高时，可减少进样量或稀释样品，确保测定结果在校准曲线线性范围内。