采集大氣(空氣)樣品的方法匯總

采集大氣(空氣)樣品的方法匯總

采集大氣(空氣)樣品的方法可歸納為直接采樣法和濃

縮采樣法兩類。

1 直接采樣法：

(1)注射器采樣

采樣前應(yīng)對(duì)注射器進(jìn)行磨口密封性檢查。采樣時(shí)，先

用現(xiàn)場(chǎng)空氣抽洗注射器2~3次，然后抽取大氣樣品，并密

封進(jìn)樣口。該方法常用于氣相色譜分析法采樣。

(2) 采氣管采樣

采氣管是一種使用置換法采樣的容器。采樣時(shí)，一端

接抽氣泵，打開兩端活塞，使氣樣從采樣管的一端充人，

采氣管中原有氣體從另一端流出。

通常被采氣體的量要比采氣管的容積大6~10倍，以

保證采氣管中原有氣體被完全置換。

(3) 真空瓶采樣

真空瓶是一種用耐壓玻璃制成的固定容器，容積為

500 ~ 1000mL。

采樣前，先用抽真空裝置將采氣瓶(瓶外套有安全保

護(hù)套)內(nèi)剩余壓力抽至達(dá)1. 33kPa左右，如瓶內(nèi)預(yù)先裝

入吸水液，可抽至溶液冒泡為止。當(dāng)剩余壓力為1.

33kPa時(shí)，采樣體積為真空采氣瓶的容積，否則實(shí)際采樣

體積應(yīng)根據(jù)剩余壓力進(jìn)行計(jì)算。

(4)塑料袋采樣

環(huán)境監(jiān)測(cè)中常用一種無吸附性、不滲漏的塑料袋采集

大氣樣品。該塑料袋一般由聚乙烯、聚四氟乙烯或聚酯制

成，與所采集的污染物不起任何化學(xué)反應(yīng)。使用前應(yīng)做氣

密性檢查。采樣時(shí)，先用現(xiàn)場(chǎng)空氣沖洗袋子2~3次，再充

滿樣氣。

2濃縮采樣法

如果大氣中待測(cè)污染物濃度很低，而目前分析方法的

靈敏度滿足不了直接取少量氣體進(jìn)行測(cè)定的要求，則需將

大量氣體中的污染物進(jìn)行濃縮。濃縮采樣法主要有溶液吸

常用吸收管及其使用方法如下：

①?zèng)_擊式吸收管

這種吸收管有小型(裝 5~10mL吸收液，采樣流量為

3.0L/min)和大型 (裝50~100mL吸收液，采樣流量為

30L/min)兩種規(guī)格，適宜采集氣溶膠態(tài)物質(zhì)，而不適于

采集分子狀污染物。

②氣泡吸收管

當(dāng)空氣通過管內(nèi)的吸收液時(shí)，在氣泡和液體的界面

上，被測(cè)組分的分子由于溶解作用或化學(xué)反應(yīng)很快地進(jìn)人

吸收液中，而氣泡中間的分子則由于以單分子存在，運(yùn)動(dòng)

速度很快，在濃度梯度存在的情況下，可迅速地?cái)U(kuò)散到氣

液界面上，因而整個(gè)氣泡中的待測(cè)物質(zhì)能很快地被吸收液

吸收。這就是氣泡吸收管的制作原理。

③多孔玻板吸收管

主要用于采集分 子狀污染物，也可用于采集霧態(tài)氣

溶膠。這種吸收瓶將大氣泡分散成許多小氣泡，增大了

氣、液的接觸面積，便于吸收，從而提高了采氣效。

吸收液：根據(jù)被吸收污染物的性質(zhì)選擇高效能的吸收

液。結(jié)合相似相溶原則及絡(luò)合反應(yīng)、中和反應(yīng)、沉淀反應(yīng)

和氧化還原反應(yīng)原理，合理選擇吸收液，保證高的吸收效

率；有害物質(zhì)被吸收液吸收后，應(yīng)有足夠的穩(wěn)定時(shí)間；所

選擇的吸收液應(yīng)利于下一步測(cè)定的進(jìn)行，如采用比色法測(cè)

(2)填充柱阻留法

①填充柱填充柱是一個(gè)內(nèi)徑3~5mm、長5~10cm的玻

璃管，內(nèi)裝顆粒狀或纖維狀的固體填充劑，通過吸附、溶

解或化學(xué)反應(yīng)等作用將被測(cè)組分阻留在填充劑上。在開始

采樣時(shí)，被測(cè)組分阻留在柱的氣體進(jìn)口部分，繼續(xù)進(jìn)樣，

這個(gè)阻留區(qū)的前沿逐漸向前推進(jìn)，直至整個(gè)柱管達(dá)到濃縮

飽和狀態(tài)，被測(cè)組分才開始從柱中漏出來。若在柱后流出

氣中發(fā)現(xiàn)被測(cè)組分濃度等于進(jìn)氣的濃度5%，通過采樣管

的總體積稱為填充柱的最大采樣體積。若要濃縮多個(gè)組

分，則實(shí)際采樣體積不能超過阻留最弱的那種化合物的最

大采樣體積。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，確定一種化合物的最大采樣體積，一

般采用間接方法，即采樣后，將填充柱分成三等份，分別

測(cè)定各部分的濃縮量。如果后面的1/3部分的濃縮量占整

個(gè)采樣管的總濃縮量的10%以下，可認(rèn)為沒有漏出；如果

大于25%，可能有漏出損失。用這種方法可以估計(jì)填充柱

采樣管的濃縮效率。

填充劑、進(jìn)樣流量、溫度、氣體濃度均會(huì)影響填充柱

的最大采樣體積。通常，填充劑對(duì)被測(cè)組分的親和力越

大，填充劑顆粒越小、數(shù)量越多，其最大采樣體積也會(huì)越

②填充劑及相應(yīng)的填充柱根據(jù)填充劑阻留作用的原

理，可分為吸附型、分配型和反應(yīng)型三種。

常用的顆粒狀吸附劑有硅膠、活性炭、分子篩、氧化

鋁、高分子多孔微球和素陶瓷等。

吸附型填充柱對(duì)于蒸氣和氣溶膠共存的污染物是個(gè)較

好的采樣工具。高分子多孔微球多用于采集有機(jī)蒸氣，特

別是一些分子較大、沸點(diǎn)較高，又具一定揮發(fā)性的有機(jī)化

合物，如多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷、有機(jī)氯、有機(jī)氮、農(nóng)藥、多

環(huán)芳烴等。

分配型填充柱的填充劑是表面涂漬高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑

(如異十三烷)的惰性多孔顆粒物(如硅藻土)。根據(jù)“相似

性原則”，當(dāng)空氣樣品通過填充柱時(shí)，在固定液中溶解度

較大的(即分配系數(shù)大的)組分，被保留在填充劑上而被富

集。因此，應(yīng)選擇與被測(cè)物性質(zhì)相似的固定液。為了提高

濃縮效果，可在低溫下進(jìn)行填充柱采樣。

反應(yīng)型填充柱的填充劑是在一些惰性擔(dān)體(如石英

砂、玻璃微球、氣相色譜用的各種擔(dān)體等)的表面上，涂

漬一層能與被測(cè)物起反應(yīng)的試劑，也可用某種能與被測(cè)物

起反應(yīng)的純金屬微粒或金屬絲毛(如金、銀、銅等)。反應(yīng)

型填充柱采樣量和采樣速度都比較大，富集物穩(wěn)定，對(duì)分

子狀和顆粒狀污染物都有較高的富集效率，是大氣污染監(jiān)

測(cè)中具有廣闊發(fā)展前景的富集方法。

(3)濾料采樣法(阻留法)

①裝置與原理濾料采樣的裝置如圖。

其原理是，將過濾材料(濾紙、濾膜等)放在采樣夾

上，通過抽氣裝置進(jìn)行抽氣，使空氣中的顆粒物阻留在過

濾材料上，稱量過濾材料.上富集的顆粒物質(zhì)量，根據(jù)采

樣體積，計(jì)算出空氣中顆粒物的濃度。

濾料采樣法主要用于采集大氣中的氣溶膠，如可吸人

顆粒物、煙、霧等，主要基于濾料對(duì)顆粒物的直接阻擋作

用、顆粒物的慣性作用、擴(kuò)散沉降作用、重力沉降作用以

及濾料與顆粒物間的靜電作用等，與采樣流速、濾料性質(zhì)

及氣溶膠的性質(zhì)、顆粒物的大小等因素有關(guān)。低速采樣，

以擴(kuò)散沉降為主，對(duì)細(xì)小顆粒物的采集效率高；高速采

樣，以慣性碰撞作用為主，對(duì)較大顆粒物的采集效率高。

②濾料

宜、灰分低、純度高、機(jī)械強(qiáng)度大，不易斷裂，但抽氣阻

力大，有時(shí)孔隙不均勻；玻璃纖維濾紙機(jī)械強(qiáng)度差，但具

有吸水性小、耐高溫、阻力小等優(yōu)點(diǎn)，可用于采集可吸人

顆粒物，并做可吸人顆粒物中多環(huán)芳烴、無機(jī)鹽和某些元

素的成分分析；合成纖維濾料氣阻、吸水性均比定量濾紙

小，采樣效率較高，被廣泛用于可吸入顆粒物采樣，但機(jī)

械強(qiáng)度差；微孔濾膜和直孔濾膜質(zhì)量輕、雜質(zhì)含量低、灰

分低，并可溶于多種有機(jī)溶劑中，便于對(duì)采集的樣品進(jìn)行

物理和化學(xué)分析，但收集物易從濾料上脫落，使采樣量受

到限制；浸漬試劑濾料是用某種化學(xué)試劑浸漬在濾紙或?yàn)V

膜上作為采樣濾料，在采樣過程中，大氣污染物與濾料上

的試劑迅速起化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)有效地采集顆粒物質(zhì)或分子

狀污染物，可采集大氣中的硫酸霧。

(4) 低溫冷凝濃縮法

空氣中沸點(diǎn)較低的氣態(tài)物質(zhì)(如烯烴類、醛類等)難以

在常溫下用固體吸附劑完全阻留，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行冷凝濃縮。

低溫冷凝采樣法中常用的制冷方法有制冷劑法(見圖

3-11)和半導(dǎo)體制冷器法。常用的制冷劑見表。

低溫冷凝采樣法，比在常溫下填充柱濃縮法的采樣量

大，濃縮效果好，而且有利于樣品的穩(wěn)定。在采樣管的進(jìn)

3 靜電沉降法

靜電沉降法常用于氣溶膠的采樣。當(dāng)空氣樣品通過

12~20kV的高壓電場(chǎng)時(shí)，氣體分子電離所產(chǎn)生的離子附著

在氣溶膠粒子上，使微粒帶電荷，此帶電粒子在電場(chǎng)作用

下沉降到收集電極上。將收集在電極表面的沉降物質(zhì)洗

下，即可進(jìn)行分析。此法采樣效率高，速度快，但儀器裝

置及維護(hù)要求也較高，當(dāng)存在易爆炸性氣體、蒸氣或粉塵

時(shí)，不能使用該方法。

4 無動(dòng)力采樣法

用集塵器采集空氣中的降塵(測(cè)定灰塵自然沉降量)，

用采樣器采集大氣降水，用堿片法采集空氣中的硫化物

(測(cè)定空氣硫酸鹽化速率)，用石灰濾紙法采集空氣中微量

氟化物，以及用活性炭采集空氣中自身擴(kuò)散的有機(jī)物等，

都不需要?jiǎng)恿υO(shè)備，稱之為無動(dòng)力采樣。由于無動(dòng)力采樣

(1) 降塵樣品的采集

降塵樣品的采集是在監(jiān)測(cè)區(qū)的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)將集塵器放置

于一定高度，采集1個(gè)月左右的降塵。集塵器的設(shè)計(jì)和規(guī)

格各國差異很大。我國采用的集塵缸是一個(gè)內(nèi)徑為

15cm、高30cm的圓筒形玻璃缸或塑料缸、瓷缸。

降塵的采樣有干法和濕法兩種。濕法應(yīng)用較普遍。美

國、日本和我國均采用濕法。我國要求采樣地點(diǎn)附近不應(yīng)

有高大的建筑物，也不應(yīng)受局部污染源的影響，并在集塵

缸中加入300~500mL水，在夏季可加入2mL的0.

5mol/L硫酸銅溶液，以抑制微生物及藻類的生長，在冰

凍季節(jié)可加人300mL20%乙醇水溶液代替水作防凍劑，集

塵缸距離地面5~15m，若將其放在屋頂，應(yīng)距屋頂面

1~1.5m，以避免受揚(yáng)塵的影響。按月[ (30土3)d] 定期

取換集塵缸一次，取缸時(shí)間規(guī)定為每月的1~5日。在南方

夏季多雨地區(qū)，應(yīng)注意缸內(nèi)積水情況，必要時(shí)，應(yīng)更換干

凈的集塵缸繼續(xù)收集，采樣后合并全部樣品。

(2)二氧化鉛法

采集含硫污染物各國普遍采用此法采集大氣中的二氧

化硫，以測(cè)定硫酸鹽化速率。二氧化硫被二氧化鉛氧化，

生成硫酸鉛，經(jīng)碳酸鈉溶液處理，使硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸

鉛，釋放出的硫酸根離子，用重量法測(cè)定，計(jì)算硫酸鹽化

速率。采樣時(shí)大氣中的硫化氫、硫酸霧和硫酸銨同時(shí)被收

集。

(3)堿片法

采集分子狀含硫污染物經(jīng)碳酸鉀溶液浸漬過的玻璃纖

維濾膜暴露于大氣中，可與分子狀含硫化合物(如二氧化

硫)發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鹽。用重量法或比濁法測(cè)定。

(4)石灰濾紙法

采集大氣中的氟化物經(jīng)石灰懸濁液浸漬過的濾紙與大

氣中的氟化物反應(yīng)生成氟化鈣或氟硅酸鈣，被固定在濾紙

上，用酸溶解后，采用氟離子電極測(cè)定

(5)活性炭采集

空氣中的有機(jī)蒸氣在室內(nèi)或生產(chǎn)車間內(nèi)，為測(cè)定揮發(fā)

性有機(jī)物(VOCs)對(duì)個(gè)人的暴露程度，可利用有機(jī)物分子自