Mercury is one of those contaminants that stays invisible until it does damage. It travels with natural gas at concentrations far too low to notice by eye or by ordinary process instrumentation, yet it is capable of embrittling a cryogenic heat exchanger or slowly poisoning a catalyst charge. The only way to know whether mercury is a problem in a given stream — and whether a removal system is actually working — is to test for it accurately. For natural gas, the recognised reference method for that testing is ASTM D6350, the standard test method for sampling and analysing mercury in natural gas by atomic fluorescence spectroscopy.
The short version
ASTM D6350 captures mercury from a metered gas sample onto gold-coated sorbent traps by amalgamation, then a laboratory heats the traps to release the mercury as a vapour that is measured by atomic fluorescence spectroscopy (AFS). The technique reaches sub-ppb detection and reports results in mass-per-volume units such as µg/m³, giving the ultra-trace numbers that gas processing and LNG plants need.
Why mercury in gas and LNG has to be tested
Mercury in produced gas is geological in origin — it occurs naturally in hydrocarbon-bearing formations and is carried with the gas as the reservoir is produced. Because it is tied to local geology, the amount varies widely from basin to basin and even between wells, but typical vapour-phase concentrations in natural gas sit in the region of roughly 0.001 to 0.2 ppb. Liquids tell a different story: mercury partitions strongly into condensate and natural gas liquids, so those streams often carry noticeably higher concentrations than the gas they came from. This uneven distribution across gas, liquids and equipment is explored further in our overview of mercury in natural gas and LNG.
The reason such tiny numbers matter is that mercury concentrates its harm on the most expensive parts of a plant. In LNG, the headline risk is the brazed aluminium heat exchanger (BAHX) inside the cold box, where gas is chilled to around −160 °C. Elemental mercury amalgamates with aluminium and drives liquid-metal embrittlement, cracking thin fins and welds that operate under pressure at cryogenic temperature — a failure mode covered in detail in our article on mercury and brazed aluminium heat exchangers. Mercury also deactivates catalysts in downstream units, and undetected mercury has been linked to documented LNG train shutdowns and long, costly repairs. Testing is the safeguard that keeps these risks visible before they become incidents.
How ASTM D6350 samples mercury
The clever part of D6350 is that it does not try to read mercury directly out of the gas. Instead it collects mercury first, then measures it, so that even vanishingly small amounts add up to a signal the instrument can resolve. Sampling is done with gold-coated silica (sand) sorbent traps arranged in series. As gas passes through a trap, mercury is captured by amalgamation — the mercury binds to the gold and is held there — while the rest of the gas passes on.
Flow is deliberately controlled, typically around 100 to 200 ml/min, and the total sampled volume is recorded, because the final result depends on knowing exactly how much gas was drawn through the trap. Running two traps in series is a built-in quality check: the first (primary) trap should capture essentially all of the mercury, and the second (backup) trap catches any that breaks through. If the backup trap shows a meaningful amount of mercury, it flags that the primary trap was overloaded or that flow was too high, and the run can be repeated. The choice and handling of these traps is part of the wider discipline of mercury sampling methods, where sample integrity is everything at ultra-trace levels.
Laboratory analysis by atomic fluorescence
Once the loaded traps reach the laboratory, the captured mercury is released and measured. Each trap is heated by thermal desorption, typically to around 500 °C, while an inert argon carrier gas sweeps the freed mercury vapour into the detector. Heating reverses the amalgamation, delivering the mercury as a concentrated pulse rather than a smeared trickle, which sharpens the measurement.
Detection is by atomic fluorescence spectroscopy (AFS). Mercury atoms are excited by ultraviolet light and re-emit light that is measured against a dark background, which is what makes AFS so sensitive. Compared with atomic absorption approaches, AFS offers a wide linear range and does not require Zeeman background correction to deal with matrix interference, simplifying the analysis at the lowest levels. In practice this pushes detection down to roughly 0.0001 ppb. The mercury measured on the primary and backup traps is summed to give the total captured, and the result is divided by the sampled volume and reported in mass-per-volume terms — typically micrograms per cubic metre (µg/m³). This same AFS-with-gold-amalgamation principle is what underpins field and online mercury analyzers for gas, so laboratory and process data stay consistent.
Where ASTM D6350 fits among mercury standards
D6350 is not the only mercury method an operator will encounter, but it is the one written specifically for the gas phase. Other widely used standards target different matrices, and understanding the split helps you send the right sample to the right method rather than forcing one method to do everything.
| Aspect | ASTM D6350 | EPA Method 30B | EPA Method 7473 |
|---|---|---|---|
| Primary matrix | Natural gas (vapour phase) | Combustion / flue gas | Solids & solutions (condensate, water, spent adsorbent) |
| Field sampling | Gold-coated sorbent traps in series, amalgamation | Paired carbon sorbent traps in the stack | None in field — sample taken directly into the instrument |
| Detection technique | Atomic fluorescence spectroscopy (AFS) | Cold-vapour AAS or AFS after preparation | Thermal decomposition, amalgamation & atomic absorption (AAS) |
| Typical application | Feed-gas and product mercury testing, LNG specs | Stack mercury emissions compliance | Lab analysis of liquids, sludges and spent media |
In short, ASTM D6350 is the reference for mercury in the gas itself, EPA Method 30B is aimed at emissions from combustion sources, and EPA Method 7473 handles the liquids and solids around the process — the condensate, produced water and spent adsorbent that gas-phase methods cannot address. A thorough mercury programme usually draws on more than one of them.
Building a testing and monitoring strategy
Good practice starts with a baseline survey: test mercury across the relevant streams — feed gas, product gas, condensate and liquids — so you know what you are actually dealing with before designing removal or setting guarantees. Because mercury levels can drift over the life of a field, that baseline is followed by periodic monitoring to confirm the picture has not changed and that any removal beds are still performing.
How often and how you test depends on the risk. Laboratory testing under D6350 is the accurate, defensible reference — ideal for baselines, audits and dispute resolution — but it delivers results after a delay, which is a poor fit for protecting a cryogenic train in real time. For continuous assurance, an online mercury analyzer built on the same AFS and gold-amalgamation principle reports at regular intervals and gives early warning of removal-bed breakthrough. In most plants the two are complementary: online analyzers watch the process live, while periodic D6350 laboratory tests anchor and validate what the online systems report. For a fuller treatment of the D6350 method itself, SPL Labs offers a useful further-reading reference on mercury testing in natural gas and LNG under ASTM D6350.
Testing and monitoring mercury with Bayanaka
PT Bayanaka Mercury Services helps operators across Indonesia and South East Asia establish mercury baselines, verify removal systems and keep gas processing and LNG assets protected. We advise on where and how to test, and we supply, install, commission, calibrate and maintain the ultra-trace mercury analyzers and continuous monitoring systems that turn a single laboratory result into ongoing assurance. To scope baseline testing or an online monitoring plan for your streams, get in touch with our engineers.
Merkuri adalah salah satu kontaminan yang tetap tak terlihat sampai ia menimbulkan kerusakan. Ia terbawa bersama gas alam pada konsentrasi yang jauh terlalu rendah untuk dikenali oleh mata maupun instrumentasi proses biasa, namun mampu merapuhkan penukar panas kriogenik atau perlahan meracuni muatan katalis. Satu-satunya cara untuk mengetahui apakah merkuri menjadi masalah dalam suatu aliran — dan apakah sistem penyisihan benar-benar bekerja — adalah dengan mengujinya secara akurat. Untuk gas alam, metode rujukan yang diakui untuk pengujian tersebut adalah ASTM D6350, metode uji standar untuk pengambilan sampel dan analisis merkuri dalam gas alam dengan spektroskopi fluoresensi atom.
Ringkasan singkat
ASTM D6350 menangkap merkuri dari sampel gas terukur ke perangkap sorben berlapis emas melalui amalgamasi, kemudian laboratorium memanaskan perangkap tersebut untuk melepaskan merkuri sebagai uap yang diukur dengan spektroskopi fluoresensi atom (AFS). Teknik ini mencapai deteksi sub-ppb dan melaporkan hasil dalam satuan massa-per-volume seperti µg/m³, menghasilkan angka ultra-renik yang dibutuhkan oleh pabrik pengolahan gas dan LNG.
Mengapa merkuri dalam gas dan LNG harus diuji
Merkuri dalam gas produksi berasal dari geologi — ia terbentuk secara alami dalam formasi pembawa hidrokarbon dan terbawa bersama gas saat reservoir diproduksi. Karena terkait dengan geologi setempat, jumlahnya sangat bervariasi dari satu cekungan ke cekungan lain bahkan antar sumur, tetapi konsentrasi fase-uap yang khas dalam gas alam berada di kisaran sekitar 0,001 hingga 0,2 ppb. Cairan menceritakan kisah berbeda: merkuri terpartisi kuat ke dalam kondensat dan cairan gas alam, sehingga aliran tersebut sering membawa konsentrasi yang jauh lebih tinggi daripada gas asalnya. Distribusi yang tidak merata di antara gas, cairan, dan peralatan ini dibahas lebih lanjut dalam ikhtisar kami tentang merkuri dalam gas alam dan LNG.
Alasan mengapa angka sekecil itu penting adalah karena merkuri memusatkan kerusakannya pada bagian-bagian paling mahal dari sebuah pabrik. Dalam LNG, risiko utama adalah penukar panas aluminium terbraze (BAHX) di dalam cold box, tempat gas didinginkan hingga sekitar −160 °C. Merkuri elemental beramalgamasi dengan aluminium dan memicu perapuhan logam-cair, meretakkan sirip tipis dan lasan yang beroperasi di bawah tekanan pada suhu kriogenik — sebuah mode kegagalan yang dibahas secara rinci dalam artikel kami tentang merkuri dan penukar panas aluminium terbraze. Merkuri juga menonaktifkan katalis di unit hilir, dan merkuri yang tidak terdeteksi telah dikaitkan dengan penghentian train LNG yang terdokumentasi serta perbaikan yang lama dan mahal. Pengujian adalah pengaman yang menjaga risiko-risiko ini tetap terlihat sebelum menjadi insiden.
Bagaimana ASTM D6350 mengambil sampel merkuri
Bagian cerdik dari D6350 adalah ia tidak mencoba membaca merkuri langsung dari gas. Sebaliknya, ia mengumpulkan merkuri terlebih dahulu, kemudian mengukurnya, sehingga bahkan jumlah yang teramat kecil pun terakumulasi menjadi sinyal yang dapat dikenali instrumen. Pengambilan sampel dilakukan dengan perangkap sorben silika (pasir) berlapis emas yang disusun secara seri. Ketika gas melewati perangkap, merkuri ditangkap melalui amalgamasi — merkuri berikatan dengan emas dan tertahan di sana — sementara sisa gas melanjutkan perjalanannya.
Aliran dikendalikan secara sengaja, biasanya sekitar 100 hingga 200 ml/menit, dan total volume yang diambil dicatat, karena hasil akhir bergantung pada mengetahui secara tepat berapa banyak gas yang dialirkan melalui perangkap. Menjalankan dua perangkap secara seri merupakan pemeriksaan mutu bawaan: perangkap pertama (primer) semestinya menangkap hampir seluruh merkuri, dan perangkap kedua (cadangan) menangkap apa pun yang lolos. Jika perangkap cadangan menunjukkan jumlah merkuri yang berarti, itu menandakan bahwa perangkap primer kelebihan beban atau alirannya terlalu tinggi, dan pengambilan dapat diulang. Pemilihan dan penanganan perangkap ini adalah bagian dari disiplin yang lebih luas mengenai metode pengambilan sampel merkuri, di mana integritas sampel adalah segalanya pada tingkat ultra-renik.
Analisis laboratorium dengan fluoresensi atom
Setelah perangkap yang terisi tiba di laboratorium, merkuri yang tertangkap dilepaskan dan diukur. Setiap perangkap dipanaskan melalui desorpsi termal, biasanya hingga sekitar 500 °C, sementara gas pembawa argon yang inert menyapu uap merkuri yang telah terbebas ke dalam detektor. Pemanasan membalikkan proses amalgamasi, menghantarkan merkuri sebagai pulsa terkonsentrasi alih-alih tetesan yang terpencar, sehingga mempertajam pengukuran.
Deteksi dilakukan dengan spektroskopi fluoresensi atom (AFS). Atom merkuri dieksitasi oleh cahaya ultraviolet dan memancarkan kembali cahaya yang diukur terhadap latar belakang gelap, dan inilah yang membuat AFS begitu sensitif. Dibandingkan dengan pendekatan absorpsi atom, AFS menawarkan rentang linier yang lebar dan tidak memerlukan koreksi latar belakang Zeeman untuk menangani interferensi matriks, menyederhanakan analisis pada tingkat terendah. Dalam praktiknya, ini menekan batas deteksi hingga sekitar 0,0001 ppb. Merkuri yang terukur pada perangkap primer dan cadangan dijumlahkan untuk memperoleh total yang tertangkap, lalu hasilnya dibagi dengan volume sampel dan dilaporkan dalam satuan massa-per-volume — biasanya mikrogram per meter kubik (µg/m³). Prinsip AFS-dengan-amalgamasi-emas yang sama inilah yang mendasari analiser merkuri untuk gas di lapangan maupun daring, sehingga data laboratorium dan proses tetap konsisten.
Di mana posisi ASTM D6350 di antara standar merkuri
D6350 bukanlah satu-satunya metode merkuri yang akan ditemui operator, tetapi ia adalah metode yang ditulis khusus untuk fase gas. Standar lain yang banyak digunakan menyasar matriks yang berbeda, dan memahami pembagian ini membantu Anda mengirim sampel yang tepat ke metode yang tepat alih-alih memaksa satu metode melakukan segalanya.
| Aspek | ASTM D6350 | EPA Method 30B | EPA Method 7473 |
|---|---|---|---|
| Matriks utama | Gas alam (fase uap) | Gas pembakaran / gas buang | Padatan & larutan (kondensat, air, adsorben bekas) |
| Pengambilan sampel lapangan | Perangkap sorben berlapis emas secara seri, amalgamasi | Perangkap sorben karbon berpasangan di cerobong | Tidak ada di lapangan — sampel diambil langsung ke dalam instrumen |
| Teknik deteksi | Spektroskopi fluoresensi atom (AFS) | AAS uap-dingin atau AFS setelah preparasi | Dekomposisi termal, amalgamasi & absorpsi atom (AAS) |
| Aplikasi khas | Pengujian merkuri gas umpan dan produk, spesifikasi LNG | Kepatuhan emisi merkuri cerobong | Analisis laboratorium cairan, lumpur, dan media bekas |
Singkatnya, ASTM D6350 adalah rujukan untuk merkuri dalam gas itu sendiri, EPA Method 30B ditujukan untuk emisi dari sumber pembakaran, dan EPA Method 7473 menangani cairan dan padatan di sekitar proses — kondensat, air terproduksi, dan adsorben bekas yang tidak dapat ditangani oleh metode fase-gas. Program merkuri yang menyeluruh biasanya memanfaatkan lebih dari satu di antaranya.
Membangun strategi pengujian dan pemantauan
Praktik yang baik dimulai dengan survei dasar (baseline): uji merkuri di seluruh aliran yang relevan — gas umpan, gas produk, kondensat, dan cairan — sehingga Anda mengetahui apa yang sebenarnya Anda hadapi sebelum merancang penyisihan atau menetapkan jaminan. Karena tingkat merkuri dapat berubah sepanjang umur suatu lapangan, baseline tersebut diikuti oleh pemantauan berkala untuk memastikan gambarannya tidak berubah dan bahwa bed penyisihan mana pun masih berfungsi.
Seberapa sering dan bagaimana Anda menguji bergantung pada risiko. Pengujian laboratorium menurut D6350 adalah rujukan yang akurat dan dapat dipertanggungjawabkan — ideal untuk baseline, audit, dan penyelesaian sengketa — tetapi ia memberikan hasil setelah jeda waktu, yang kurang cocok untuk melindungi train kriogenik secara waktu-nyata. Untuk jaminan berkelanjutan, sebuah analiser merkuri daring yang dibangun di atas prinsip AFS dan amalgamasi-emas yang sama melaporkan pada interval teratur dan memberikan peringatan dini terhadap terobosan bed penyisihan. Di sebagian besar pabrik, keduanya saling melengkapi: analiser daring mengawasi proses secara langsung, sementara pengujian laboratorium D6350 berkala menjangkarkan dan memvalidasi apa yang dilaporkan sistem daring. Untuk pembahasan yang lebih lengkap mengenai metode D6350 itu sendiri, SPL Labs menyediakan referensi bacaan lanjutan yang berguna tentang pengujian merkuri dalam gas alam dan LNG menurut ASTM D6350.
Menguji dan memantau merkuri bersama Bayanaka
PT Bayanaka Mercury Services membantu operator di seluruh Indonesia dan Asia Tenggara menetapkan baseline merkuri, memverifikasi sistem penyisihan, dan menjaga aset pengolahan gas serta LNG tetap terlindungi. Kami memberi saran tentang di mana dan bagaimana melakukan pengujian, serta kami memasok, memasang, mengomisioning, mengalibrasi, dan memelihara analiser merkuri ultra-renik dan sistem pemantauan berkelanjutan yang mengubah satu hasil laboratorium menjadi jaminan yang berkesinambungan. Untuk merancang pengujian baseline atau rencana pemantauan daring bagi aliran Anda, hubungi para insinyur kami.