一氧化碳量检测结果影响因素分析（图）

摘　要烟气分析检测数据表明一氧化碳量检测数据的离散性要大于焦油量和烟气烟碱量的检测。本文从一氧化碳量的计算公式、吸烟整个过程的综合影响和一氧化碳量标准测试方法的精密度等三方面分析了一氧化碳量检测的影响因素。对提高一氧化碳量检测数据的准确性和一致性具有实际的指导意义。

　　关键词　一氧化碳量　检测

　　随着卷烟工业的发展，一氧化碳量在烟气分析各项指标中占有越来越重要的地位。分析影响一氧化碳量检测的因素，并在检测过程中控制好主要因素，对提高一氧化碳量检测数据的准确性和一致性，具有实际的指导意义。

　　1一氧化碳量检测的离散性

　　在统计学中，变异系数常用于不同数据集的分散程度的比较，以CV表示：

　　下表列出了2002年和2003年云南省烟气分析共同实验的焦油量、烟气烟碱量、烟气一氧化碳量三个指标的变异系数。

　　从表中数据可看出，烟气一氧化碳量的变异系数均要高于焦油量和烟气烟碱量，也就是说，烟气一氧化碳量检测数据的离散性要大于焦油量和烟气烟碱量的检测。
　　

注：表中数据为变异系数×100吸烟机型基本均为园盘型吸烟机

　　2从理论上分析一氧化碳量检测结果影响因素
　　

标准YC/T30-1996中给出了一氧化碳量的计算公式为：

　　从上式可看出，除常数外，CO示值（V/V%）、抽吸容量、大气压力、温度等参数均对一氧化碳量的结果造成直接影响。

　　2.1抽吸容量的误差引入的影响

　　标准规定抽吸容量的变化范围为（35.0±0.3）ml，假设其它参数均不变，设为常数C，则抽吸容量在（35.0±0.3）ml之间变化对CO的影响：

　　2.2温度的误差引入的影响标准规定环境温度的变化范围为（22.0±2.0）℃，假设其它参数均不变，设为常数C，则环境温度变化对CO的影响：

　　2.3一氧化碳示值误差引入的影响

　　2.3.1标准气体的影响

　　标准气体的标准值直接影响CO测试仪的测量基准。目前各实验室从不同单位购买标准气体，故测量基准会有一定偏差，从而影响校准的准确性。

　　2.3.2 CO测试仪线性度的影响

　　标准规定用标准气体校准CO测试仪的线性，测定前用4%（V/V）的标准气体校准其示值，最大误差为0.2%（V/V）。因此由于CO测试仪线性度误差而引入的示值误差为：

　　?COL= =±0.05=±5%

　　2.4大气压力的影响

　　标准规定测试大气的大气压力范围为（96±10）kPa，从理论上分析，若其它参数保持不变，设为常数C，在不同地区测定CO值，大气压力的影响：

　　实际操作中，在不同地区测定CO值，大气压力的不同将影响到卷烟的燃烧和抽吸，从而影响抽吸口数和体积比，故抽吸口数和CO示值无法保持不变。而在同一地区，大气压力值基本保持不变（变化±1kPa）。因此，大气压力的影响应从吸烟整个过程来综合分析。

　　3从检测数据分析一氧化碳量检测结果影响因素

　　一氧化碳量的检测与总粒相物的测定同步进行。因此，任何影响卷烟总粒相物测定的因素都会影响一氧化碳量，下面重点分析抽吸容量、气流速度、环境条件、吸烟机机型、大气压力对烟气一氧化碳量的影响。

　　3.1抽吸容量

　　我站与国家烟草质检中心合作的课题“大气压力对烟气分析结果的影响研究”，在直线型吸烟机上改变抽吸容量测得烟气一氧化碳量如下表：
　　

改变抽吸容量时烟气一氧化碳量测得值　　单位：mg

　　从上表所列数据可看出，随着抽吸容量升高，烟气一氧化碳量将升高，一氧化碳量与抽吸容量呈正相关关系。

　　用表中数据可估算出抽吸容量的变化对一氧化碳量的影响，当抽吸容量在（35±0.3）ml变化时，一氧化碳量的变化量约为：0.82%（详细计算略）

　　3.2气流速度

　　我站做过不同气流速度对烟气一氧化碳量的影响实验，测定数据如下：

　　从上表所列数据可看出，随着气流速度升高，烟气一氧化碳量将弱下降，一氧化碳量与气流速度呈弱负相关关系。
　　

改变气流速度时烟气一氧化碳量测得值　　单位：mg

　　用表中数据可估算出气流的变化对一氧化碳量的影响，当气流速度在（200±30）mm/s变化时，一氧化碳量的变化量约为：2.50%。（详细计算略）

　　3.3环境条件

　　我站做过实验室环境温湿度的变化对烟气一氧化碳量的影响实验，测定数据如下：
　　

改变环境条件时一氧化碳量测得值

　　从表中所列数据可看出，随着温湿度同时升高，总粒相物随着升高，反映出了温湿度与总粒相物之间的正相关性，但一氧化碳量却没有明显的变化规律。特别是当环境温湿度在标准规定的极限范围内（20℃ 55%至24℃ 65%）变化时，两个样品的烟气一氧化碳量基本没有变化。

　　3.4吸烟机机型

　　吸烟机分为直线型吸烟机和园盘型吸烟机，目前国内流行的直线型吸烟机有：SM400、SM435等型号，园盘型吸烟机有：RM20/CS半自动、RM200全自动和增加了气流导向装置和稳流装置的RM200（改）等型号。

　　3.4.1直线型吸烟机与园盘型吸烟机的比较

　　我站参加了数次亚洲烟气分析共同实验，实验的组织者对历次参试的不同国家的40多个实验室的一氧化碳量检测数据进行了吸烟机机型对比，结果如图所示。
　　

直线型和园盘型吸烟机测定一氧化碳量的比较图

　　图中纵坐标对应园盘型吸烟机，横坐标对应直线型吸烟机。图中的比例点均位于对角线之上，说明园盘型吸烟机的CO值普遍高于直线型吸烟机CO值，且CO值越高，偏差越大。

　　3.4.2园盘型吸烟机之间的比较

　　我站在进行“大气压力对烟气分析结果影响研究”的课题时，在云南省内的实验室，用同批样品在RM20/CS和RM200吸烟机上进行烟气一氧化碳量的测定，测得结果比较列于下表。
　　

课题实验不同机型GO测得值（mg）

　　注：表中RM200值为两个实验室综合平均，RM20/CS值为四个实验室综合平均。
　　

共同实验不同机型CO测得值（mg）

　　注：表中RM200值为三个实验室综合平均，RM200（改）值为一个实验室增加了气流导向装置和稳流装置的CO值，RM20/CS值为七个实验室综合平均。

　　我站在组织云南省2003年烟气分析共同实验时不同园盘型吸烟机测定烟气一氧化碳量的结果汇总后列于下表。

　　从上列两个表中数据可看出，RM200型全自动吸烟机与RM20/CS半自动吸烟机相比，其一氧化碳量测试值，在15mg以下RM200型均高于RM20/CS型，而15mg以上则测试值相当。增加了气流导向装置和稳流装置的RM200（改）型与RM200型相比较，除5mg以下外，CO值均有较大幅度下降；与RM20/CS相比较，5mg以下的CO值，RM200（改）要高于RM20/CS，5mg以上的CO值，RM200（改）则要低于RM20/CS。

　　3.5大气压力

　　我站与国家烟草质检中心合作的课题“大气压力对烟气分析结果的影响研究”，在大气压力分别为101kPa、89kPa、81kPa（海拔高度分别为26米、960米、1900米）的郑州、贵阳、昆明三个地区实验室，用同一种类型的吸烟机，抽吸条件均控制一致的情况下，测得烟气一氧化碳量的值如下表：
　　

改变大气压力时烟气一氧化碳量测得值　　单位：mg

　　从表中数据可看出，大气压力对CO测试值的影响较大，高海拔（低大气压力）将导致烟气一氧化碳量测试值的偏低，即大气压力与烟气一氧化碳量呈显著的正相关。

　　4烟气一氧化碳量标准测试方法的精密度分析

　　目前烟气一氧化碳量的测定是按照标准YC/T30-1996（等效于CORESTA NO.5：1993）进行的，是一种准确可靠的标准测试方法，其精密度可以通过多个实验室的共同实验，按照GB6379-86（测试方法的精密度通过实验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性）国家标准，进行数理统计，计算出烟气一氧化碳量测试方法的重复性和再现性来确定。

　　我站通过参加亚洲烟气分析共同实验和云南省2003年烟气分析共同实验，得到烟气一氧化碳量的重复性r和再现性R以及重复性r和再现性R对应平均值所占的比例如下表。
　　

表1　第十一次亚洲共同实验数据

　　

表2云南省2003年烟气分析共同实验数据

　　表中数据可用来衡量检测数据的可靠性。在0.95的概率下，重复性r用于衡量同一实验室对同一试样在相同条件下，两次独立测试结果的差值不应超过r值，超过r值则是可疑的；再现性R用于衡量不同实验室对同一试样进行一次独立测试，两个实验室的测试结果的差值不应超过R值，超过R值则这两个实验室的数据是可疑的。也就是说，当我们检测样品的CO值时，实验室内两次检测和实验室间两次检测之间的差值对应相当水平数未超过表中的百分比即认为数据是可靠的。

　　卷烟新国标报批稿增加了对烟气一氧化碳量的考核，我们将报批稿中CO的允差占盒标的百分比与上述两表中不同实验室CO再现性百分比列于下表：

　　从表中所列的百分比可看出，正常测试下实验室间的误差（CO再现性百分比）已占允差占盒标百分比50%以上，说明标准的规定是比较严格的。这给卷烟企业合理标注烟气一氧化碳量和严格控制产品的一氧化碳量提出了更高的要求，也给检测部门严格控制影响一氧化碳量的各种因素，准确测定一氧化碳量提出了更高的要求。

　　5结论

　　通过以上实验结果的分析和综合数据的分析，可以得出结论。

　　5.1烟气一氧化碳量检测数据的离散性要大于焦油量和烟气烟碱量的检测。

　　5.2一氧化碳量的检测过程是卷烟抽吸的全过程，而计算一氧化碳量时仅带入某一时刻的温度和抽吸容量值进行计算，由此引入的计算误差约为1%。

　　5.3 CO的测量基准和CO测试仪的线性度误差是影响CO测定的主要因素，权重最大，正常情况下由此引入的最大误差为5%。建议各实验室统一从国家标准物质中心购买标准气体，使测量基准得到统一，以消除标准气体标准值对CO测定的影响。

　　5.4大气压力对烟气一氧化碳量测试值的影响较大，高海拔（低大气压力）将导致烟气一氧化碳量测试值的偏低，即大气压力与烟气一氧化碳量呈显著的正相关。

　　5.5一氧化碳量的检测受诸多因素的影响，任何影响总粒相物测定的因素均会不同程度地影响一氧化碳量的测定结果。

　　5.5.1抽吸容量的变化将影响烟气一氧化碳量的检测结果。一氧化碳量与抽吸容量呈正相关关系。正常情况下由此引入的最大误差为0.82%。

　　5.5.2气流速度的变化将影响烟气一氧化碳量的检测结果。一氧化碳量与气流速度呈负相关关系。正常情况下由此引入的最大误差为2.50%。

　　5.5.3环境温湿度的变化将影响烟气总粒相物的检测结果，但一氧化碳量却没有明显的变化规律。特别当环境温湿度在标准规定的范围内变动时，对烟气一氧化碳量的检测结果没有影响。

　　5.5.4吸烟机机型对烟气一氧化碳量有较大影响。园盘型吸烟机的烟气一氧化碳值普遍高于直线型吸烟机烟气一氧化碳值。

　　5.6烟气一氧化碳量标准测试方法的精密度要差于焦油量标准测试方法的精密度，这给卷烟企业合理标注和严格控制产品的一氧化碳量提出了更高的要求，也给检测部门准确测定一氧化碳量提出了更高的要求。

　　参考文献：
　　1　闫克玉主编.卷烟烟气化学.郑州：郑州大学出版社，2002.6
　　2　《烟草化学与分析》编写组编.烟草化学与分析.北京：中国财政经济出版社，2000.73卷烟烟气气相中一氧化碳的测定非散射红外法YC/T30-1996
　　4第十一次亚洲烟气分析共同实验2002/2003
　　5　云南省烟气分析共同实验报告（2003年度）
　　6云南省烟气分析共同实验报告（2002年度）
　　The Influence of Determination of Carbon Monoxide
　　Li Xuemei Wang Huiping Meng Hongming Yang Yimin Wang Shuhua
　　（Yunnan Tobacco Quality Supervision Station Kunming 650106）
　　Abstract: The data of determination in cigarette smoke indicates that the dispersing nature of carbon monoxide is bigger than tar and nicotine. This article studies the influence of determination of carbon monoxide from the following three factors, there are the formula of calculating, the synthetic influence of whole smoking course, and the exactitude of standard testing method. It is provided with actual guide to advance the exactitude and consistency of determination data.
　　Key Words: Carbon monoxide Determination
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