GB/T 32760-2016 反刍动物甲烷排放量的测定 六氟化硫示踪—气相色谱法

　　ICS 65. 020 B 40

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 32760—2016

　　反刍动物甲烷排放量的测定六氟化硫示踪 气相色谱法

　　Determination ofmethaneemissionsfrom ruminants—

　　Sulfurhexafluoride(SF6) tracer—Gaschromatographicmethod

　　2016-06-14发布 2017-01-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 32760—2016

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中华人民共和国农业部提出 。

　　本标准由全国畜牧业标准化技术委员会(SAC/TC274)归 口 。

　　本标准起草单位 :农业部畜牧环境设施设备质量监督检验测试中心(北京) 、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 。

　　本标准主要起草人 :董红敏 、陶秀萍 、尚斌 、游玉波 、彭晓培 、刘翀 、朱志平 、陈永杏 、黄宏坤 。

　　反刍动物甲烷排放量的测定六氟化硫示踪 气相色谱法

　　1 范围

　　本标准规定了反刍动物甲烷排放量的六氟化硫示踪气相色谱测定法 。

　　本标准适用于牛 、羊和骆驼等反刍动物 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 8984 气体中一氧化碳 、二氧化碳和碳氢化合物的测定 气相色谱法

　　3 方法原理

　　将装有六氟化硫(SF6 )的渗透管投入反刍动物的瘤胃中 ,瘤胃中产生的甲烷(CH4 )和渗透管渗透出的 SF6 随着反刍动物的呼吸过程一起排出体外 。 收集和测定反刍动物呼出气体样品中的 CH4 和 SF6浓度 ,根据渗透管的 SF6 渗透速率 ,计算出反刍动物呼出 CH4 的排放量 。

　　4 试剂与材料

　　除空气外 ,除非另有规定 ,空气以外的气体均使用高纯气体(纯度为 99. 999%) 。

　　4. 1 氮气(N2 ) 。

　　4.2 投药枪 :兽用器械 。

　　4.3 胃管 :兽用器械 ,管径大小根据动物选定 。

　　4.4 瘤胃瘘管 :在反刍动物瘤胃后背盲囊上 ,与外界相通的孔道 。

　　4.5 SF6 标准气体 :应与待测样品主组分相同 ,氮气为稀释气体 。

　　4.6 CH4 标准气体 :应与待测样品主组分相同 ,氮气为稀释气体 。

　　5 仪器

　　5. 1 气相色谱仪

　　5. 1. 1 配备电子捕获检测器(ECD)和氢火焰离子检测器(FID) ,ECD和 FID均使用 5A分子筛色谱柱 。

　　5. 1.2 色谱柱制备和处理 :将 245 μm~ 198 μm(60 目 ~ 80 目)的 5A分子筛装入外径 3 mm 的不锈钢填充柱 ,柱长 3 m。填充柱两端堵以石英棉 ,在 250 ℃环境中老化 2 h。

　　5.2 SF6 渗透管

　　参照附录 A方法制备和使用 。

　　GB/T 32760—2016

　　5.3 电子天平

　　感量 0. 000 1 g。

　　5.4 生化培养箱

　　通常为 36 ℃ ~40 ℃ ,控温精度为 ±0. 1 ℃ 。

　　5.5 采气系统

　　参照附录 B方法制备和使用 。

　　5.6 真空泵

　　抽气速率大于 0. 5 L/s,将采气装置内压力抽至约 -0. 1 MPa。

　　5.7 真空表

　　量程为 -0. 1 MPa~0. 0 MPa。

　　5. 8 压力表

　　量程为 0. 0 MPa~0. 4 MPa。

　　6 采样

　　6. 1 准备

　　6. 1. 1 渗透管投放

　　采用投药枪 、胃管或通过瘤胃瘘管将 SF6 渗透管投入试验反刍动物的瘤胃中 ,5 d~ 7 d后开始收集气体 。

　　6. 1.2 采气装置安装和更换

　　6. 1.2. 1 采气装置安装 :使用前将采气装置用氮气冲洗 3 次 ~ 4 次 后 抽 真 空 , 用 真 空 表 测 其 压 力 接 近

　　-0. 1 MPa,第二天检查压力没有变化 ,方可使用 。 于气体收集前 3 d,参照附录 B将采气系统安装到试验反刍动物的头颈部 。

　　6. 1.2.2 采气装置更换 :将采气装置抽成真空 ,把尼龙管连接在新更换采气装置的阀门上 。将采气装置安装到试验动物的头颈部 ,打开阀门 ,开始下一次采样 。

　　6.2 收集样品

　　打开采气装置阀门 ,开始收集气体样品 。 收集结束后 ,关闭采气装置阀门 , 断开尼龙管与阀门的连接 ,从反刍动物头颈部取下采气装置 , 同时更换新的采气装置 。

　　试验动物不少于 8 头 。每头动物连续收集样品时间不少于 7 d,样品收集的间隔时间通常为 24 h。采样时记录采样时的温度和气压等数据 。

　　6.3 测定已收集气样的采气装置压力

　　将压力表连接到 采 气 装 置 的 阀 门 上 , 测 定 已 收 集 气 样 的 采 气 装 置 的 压 力 , 通 常 为 0. 00 MPa~ -0. 05 MPa。

　　6.4 样品分取

　　将已收集气样的采气装 置 连 接 到 氮 气 瓶 , 向 其 中 充 入 氮 气 , 直 至 采 气 装 置 内 压 力 为 0. 10 MPa~ 0. 15 MPa。用塑料软管将 1 L气袋与采气装置连接 ,打开采气装置上的阀门 ,采气装置内的气样自动充入气袋中 ,充满气后及时旋紧气袋口阀门 。

　　6.5 样品处理

　　将气袋样品运送至实验室 ,于 48h 内测定 SF6 和 CH4 浓度 。

　　7 分析步骤

　　7. 1 准备

　　启动仪器 ,按照以下操作参数设定测定条件 ,至仪器基线稳定 :

　　a) 载气 :高纯氮气(N2 ) ,流量 40 mL/min~ 60 mL/min;

　　b) 燃气 :高纯氢气(H2 ) ,流量 40 mL/min;

　　c) 助燃气 :干燥处理后的压缩空气 ,流量 400 mL/min;

　　d) 色谱柱温 :70 ℃ ~ 80 ℃ ;

　　e) 检测器温度 :200 ℃ ;

　　f) 进样口温度 :80 ℃ ~ 100 ℃ 。

　　7.2 气体标定

　　CH4 和 SF6 标定 CH4 标定按照 GB/T 8984的规定执行 。

　　SF6 采用单点校正法进行标定 。

　　待测样品含量应在标准气体的组分含量范围之内 。

　　7.3 样品测定

　　在与标定完全相同的条件下 。将气样经过进样器向色谱进样 ,进样量为 30mL,测定仪器的响应值(峰面积或峰高) 。重复进样至少 2 次 ,直至响应值偏差小于 5%时取其平均值 As (或 hs) 。

　　8 结果计算

　　8. 1 反刍动物 CH4 排放速率 ,其数值以 L/(d · 头)表示 ,按式(1)计算 :

　　RCH ……………………( 1 )

　　式中 :

　　RSF6 —SF6 的渗透速率由 A. 4. 1测定 ,单位为毫克每天头[mg/(d · 头)] ;

　　6. 518 —SF6 的密度 ,单位为克每升(g/L) ;

　　φCH4 — 样品中 CH4 的含量(体积分数) ,10- 6 ;

　　φSF6 — 样品中 SF6 的含量(体积分数) ,10- 6 。

　　以两次平行测定 结 果 的 算 术 平 均 值 作 为 分 析 结 果 。 两 次 测 定 值 绝 对 差 值 不 得 超 过 算 术 平 均 值的 10% 。

　　8.2 反刍动物 CH4 排放量 ,其数值以 L 表示 ,按式(2)计算 :

　　QCH4 =RCH4 × T × n ……………………( 2 )

　　式中 :

　　T — 时间 ,单位为天(d) ;

　　n — 动物数量 ,单位为头 。

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　六氟化硫(SF6 )渗透速率测定

　　A. 1 渗透管的组成

　　渗透管由管体 、密封螺母 、减磨垫 、渗透膜 、支持垫和螺帽 6个部分组成(见图 A. 1) 。

　　说明 :

　　1— 管体 ;

　　2— 密封螺母 ;

　　3— 支持垫 ;

　　4— 减磨垫 ;

　　5— 渗透膜 。

　　图 A. 1 渗透管示意图

　　A.2 渗透管的材质、形状和大小

　　A.2. 1 渗透管的材质

　　A.2. 1. 1 管体和螺帽宜用黄铜 ,尾端铣出平面 。

　　A.2. 1.2 支持垫宜用特氟隆(Teflon)圆垫 。

　　A.2. 1.3 减磨垫宜用特氟隆(Teflon)材料 。

　　A.2. 1.4 渗透膜宜用不锈钢材料 ,厚度 0. 4 mm ,孔径 2 μm。

　　A.2.2 渗透管的形状

　　渗透管的管体为圆柱形 ,其他组成部分为圆形 。

　　A.2.3 渗透管的大小和尺寸

　　A.2.3. 1 渗透管的充气量可分成两种情况 :大渗透管的管体可装入 1 400 mg~ 2 000 mg 的 SF6 气体 ,小渗透管的管体可装入 600 mg~ 900 mg的 SF6 气体 。

　　A.2.3.2 渗 透 管 的 参 考 尺 寸 为 : 大 小 渗 透 管 的 外 直 径 均 为 9. 5 mm , 长 33 mm。 内 直 径 3. 0 mm ~ 4. 8 mm ,长 20 mm~ 26 mm。

　　A.3 渗透管装气

　　A.3. 1 组装 SF6 渗透管 ,在天平上称空管质量(m1 ) 。

　　A.3.2 将渗透管浸入液氮( -196℃)中 ,放置 2 min~ 5 min待管体温度降至 -196℃时 ,取出渗透管 。

　　A.3.3 迅速向渗透管中注入一定量的 SF6 后将其密封 。

　　A.3.4 待渗透管的温度接近室温 ,称其质量(m2 ,单位为 mg) ,精确到 0. 1 mg。

　　A.3.5 将 m2 减去 m1 ,计算渗透管中装入的 SF6 气体质量 。

　　A.4 渗透管中 SF6 渗透速率

　　A.4. 1 将 装 有 SF6 的 渗 透 管 放 在 与 待 测 动 物 体 温 相 近 温 度 的 生 化 培 养 箱 中 , 以 40 mL/min~ 100 mL/min 的流量通入氮气 ,每间隔 5 d~ 7 d称量渗透管 ,精确到 0. 1 mg,待渗透速率稳定(样本数10次 ~ 15次 ,渗透速率相关系数 0. 99)后 ,对测定开始 20 d 以后的数据进行线性回归分析 , 回归方程的斜率即为 SF6 的渗透速率 。

　　A.4.2 当小渗透管中 SF6 剩余量低于 170 mg,大渗透管中 SF6 剩余量低于 380 mg时 ,SF6 渗透管作废 ,需要重新装管 。

　　附 录 B

　　(资料性附录)采 气 系 统

　　B. 1 采气系统由采气装置 、采气管路和过滤器组成 。

　　B.2 采气装置由壁厚 3 mm 的 PVC 中空管 、直角弯头和两端堵头组成(见图 B. 1) ,外形类似牛轭 。其背部粘接一个不锈钢或黄铜阀门 ,控制采气的开始和结束 。

　　采气装置的外径为 60 mm。长度与弯曲度根据动物大小及体形需要而定 。压力表与采气装置上的阀门相连接以测定其中的压力 。

　　图 B. 1 采气装置

　　B.3 采气管路由以下部件组成(见图 B. 2) :

　　— 不锈钢毛细管 :外径 0. 16 mm、内径 0. 01 mm ,长度宜为 1. 5 m~ 2. 0 m ;

　　— 尼龙管 :直径 3. 00 mm ,尼龙管直接与采气装置相连接 ,长约 0. 2 m ;

　　— 过滤器 :孔径 15 μm;

　　— 气体采集入 口 : 内径 3 mm 不锈钢管 ,长度宜为 20 mm;

　　— 转换接头 :连接不锈钢毛细管和尼龙管 。

　　图 B.2 采气管路

　　B.4 笼头为采气系统附着的装置 ,可根据需要自行设计 。

　　使采气系统的气体采集入口位于反刍动物的鼻孔和口部之间 。