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大氣樣品采集方法和采樣器
點(diǎn)擊次數(shù)：3830 發(fā)布時(shí)間：2010-1-19
采集大氣的方法可歸納為直接采樣法和富集（濃縮）采樣法兩類。
一、直接采樣法 采樣容器
適用于大氣中被測(cè)組分濃度較高或監(jiān)測(cè)方法靈敏度高的情況，這時(shí)不必濃縮，只需用儀器直接采集少量樣品進(jìn)行分析測(cè)定即可。此法測(cè)得的結(jié)果為瞬時(shí)濃度或短時(shí)間內(nèi)的平均濃度。
常用容器有注射器、塑料袋、采氣管、真空瓶等。
1、注射器采樣：常用100mL注射器采集有機(jī)蒸汽樣品。采樣時(shí)，先用現(xiàn)場(chǎng)氣體抽洗2-3次，然后抽取100mL，密封進(jìn)氣口，帶回實(shí)驗(yàn)室分析。樣品存放時(shí)間不宜長(zhǎng)，一般當(dāng)天分析完。氣相色譜分析法常采用此法取樣。取樣后，應(yīng)將注射器進(jìn)氣口朝下，垂直放置，以使注射器內(nèi)壓略大于外壓。
2、塑料袋采樣：應(yīng)選不吸附、不滲漏，也不與樣氣中污染組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的塑料袋，如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等，還有用金屬薄膜作襯里（如襯銀、襯鋁）的塑料袋。
采樣時(shí)，先用二聯(lián)球打進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)氣體沖洗2-3次，再充滿樣氣，夾封進(jìn)氣口，帶回實(shí)驗(yàn)室盡快分析。
3、采氣管采樣
采氣管
采氣管容積一般為100-1000mL。采樣時(shí)，打開(kāi)兩端旋塞，用二聯(lián)球或抽氣泵接在管的一端，迅速抽進(jìn)比采氣管容積大6-10倍的欲采氣體，使采氣管中原有氣體被*置換出，關(guān)上旋塞，采氣管體積即為采氣體積。
4、真空瓶采樣：真空瓶是一種具有活塞的耐壓玻璃瓶，容積一般為500-1000mL。采樣前，先用抽真空裝置把采氣瓶?jī)?nèi)氣體抽走，使瓶?jī)?nèi)真空度達(dá)到1.33KPa，之后，便可打開(kāi)旋塞采樣，采完即關(guān)閉旋塞，則采樣體積即為真空瓶體積。
二、富集（濃縮）采樣法
富集（濃縮）采樣法：是使大量的樣氣通過(guò)吸收液或固體吸收劑得到吸收或阻留，使原來(lái)濃度較小的污染物質(zhì)得到濃縮，以利于分析測(cè)定。
適用于大氣中污染物質(zhì)濃度較低（ppm-ppb）的情況。采樣時(shí)間一般較長(zhǎng)，測(cè)得結(jié)果可代表采樣時(shí)段的平均濃度，更能反映大氣污染的真實(shí)情況。
具體采樣方法包括溶液吸收法、固體阻留法、液體冷凝法、自然積集法等。
1、溶液吸收法:是采集大氣中氣態(tài)、蒸汽態(tài)及某些氣溶膠態(tài)污染物質(zhì)的常用方法。
采樣時(shí)，用抽氣裝置將欲測(cè)空氣以一定流量抽入裝有吸收液的吸收管（瓶），使被測(cè)物質(zhì)的分子阻留在吸收液中，以達(dá)到濃縮的目的。采樣結(jié)束后，倒出吸收液進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)得的結(jié)果及采樣體積計(jì)算大氣中污染物的濃度。 吸收效率主要決定于吸收速度和樣氣與吸收液的接觸面積。
吸收液的選擇原則：
1）與被采集的物質(zhì)發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)快或?qū)ζ淙芙舛却螅?br />2）污染物質(zhì)被吸收液吸收后，要有足夠的穩(wěn)定時(shí)間，以滿足分析測(cè)定所需時(shí)間的要求；
3）污染物質(zhì)被吸收后，應(yīng)有利于下一步分析測(cè)定，能直接用于測(cè)定；
4）吸收液毒性小，價(jià)格低，易于購(gòu)買，并盡可能回收利用。
常用吸收管:
①氣泡式吸收管：適用于采集氣態(tài)和蒸汽態(tài)物質(zhì)，不宜采氣溶膠態(tài)物質(zhì)。
②沖擊式吸收管：適宜采集氣溶膠態(tài)物質(zhì)和易溶解的氣體樣品，而不適用于氣態(tài)和蒸汽態(tài)物質(zhì)的采集。管內(nèi)有一尖嘴玻璃管作沖擊器。
③多孔篩板吸收管（瓶）：是在內(nèi)管出氣口熔接一塊多孔性的砂芯玻板，當(dāng)氣體通過(guò)多孔玻板時(shí)，一方面被分散成很小的氣泡，增大了與吸收液的接觸面積；另一方面被彎曲的孔道所阻留，然后被吸收液吸收。所以多孔篩板吸收管既適用于采集氣態(tài)和蒸汽態(tài)物質(zhì)，也適于氣溶膠態(tài)物質(zhì)。
2、填充柱阻留法（固體阻留法）：填充柱是用一根6-10cm長(zhǎng),內(nèi)徑3-5mm的玻璃管或塑料管,內(nèi)裝顆粒狀填充劑制成。采樣時(shí)，讓氣樣以一定流速通過(guò)填充柱，則欲測(cè)組分因吸附、溶解或化學(xué)反應(yīng)而被阻留在填充劑上，達(dá)到濃縮采樣的目的。采樣后，通過(guò)加熱解吸，吹氣或溶劑洗脫，使被測(cè)組分從填充劑上釋放出來(lái)測(cè)定。
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)型三種類型。
1）吸附型填充柱：所用填充劑為顆粒狀固體吸附劑，如活性炭、硅膠、分子篩、氧化鋁、素?zé)沾?、高分子多孔微球等多孔性物質(zhì)，對(duì)氣體和蒸氣吸附力強(qiáng)。
2）分配型填充劑：所用填充劑為表面涂有高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑（如甘油異十三烷）的惰性多孔顆粒物（如硅藻土、耐火磚等），適于對(duì)蒸氣和氣溶膠態(tài)物質(zhì)（如六六六、DDT、多氯聯(lián)苯等）的采集。氣樣通過(guò)采樣管時(shí)，分配系數(shù)大的或溶解度大的組分阻留在填充柱表面的固定液上。
3）反應(yīng)型填充柱：其填充柱是由惰性多孔顆粒物（如石英砂、玻璃微球等）或纖維狀物（如濾紙、玻璃棉等）表面涂漬能與被測(cè)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的試劑制成。也可用能與被測(cè)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的純金屬（如金、銀、銅等）絲毛或細(xì)粒作填充劑。采樣后，將反應(yīng)產(chǎn)物用適宜溶劑洗脫或加熱吹氣解吸下來(lái)進(jìn)行分析。
固體阻留法優(yōu)點(diǎn)：①用固體采樣管可以長(zhǎng)時(shí)間采樣，測(cè)得大氣中日平均或一段時(shí)間內(nèi)的平均濃度值； 溶液吸收法則由于液體在采樣過(guò)程中會(huì)蒸發(fā)，采樣時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)；②只要選擇合適的固體填充劑，對(duì)氣態(tài)、蒸氣態(tài)和氣溶膠態(tài)物質(zhì)都有較高的富集效率，而溶液吸收法一般對(duì)氣溶膠吸收效率要差些；③濃縮在固體填充柱上的待測(cè)物質(zhì)比在吸收液中穩(wěn)定時(shí)間要長(zhǎng)，有時(shí)可放置幾天或幾周也不發(fā)生變化。所以，固體阻留法是大氣污染監(jiān)測(cè)中具有廣闊發(fā)展前景的富集方法。
3、自然積集法：利用物質(zhì)的自然重力、空氣動(dòng)力和濃差擴(kuò)散作用采集大氣中的被測(cè)物質(zhì)，如自然降塵量、硫酸鹽化速率、氟化物等大氣樣品的采集。
4、濾料阻留法：將過(guò)濾材料（濾紙、濾膜等）放在采樣夾上，用抽氣裝置抽氣，則空氣中的顆粒物被阻留在過(guò)濾材料上，稱量過(guò)濾材料上富集的顆粒物質(zhì)量，根據(jù)采樣體積，即可計(jì)算出空氣中顆粒物的濃度。
常用濾料：纖維狀濾料：如定量濾紙、玻璃纖維濾膜（紙）、氯乙烯濾膜等；篩孔狀濾料：如微孔濾膜、核孔濾膜、銀薄膜等。各種濾料由不同的材料制成，性能不同，適用的氣體范圍也不同。
優(yōu)點(diǎn)：效果好、采樣量大、利于組分穩(wěn)定。
5、低溫冷凝法：是借致冷劑的致冷作用使空氣中某些低沸點(diǎn)氣態(tài)物質(zhì)被冷凝成液態(tài)物質(zhì)，以達(dá)到濃縮的目的。適用于大氣中某些沸點(diǎn)較低的氣態(tài)污染物質(zhì)，如烯烴類、醛類等。
常用致冷劑：冰、干冰、冰-食鹽、液氯-甲醇、干冰-二氯乙烯、干冰-乙醇等。
優(yōu)點(diǎn)：不需動(dòng)力設(shè)備，簡(jiǎn)單易行，且采樣時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果能較好反映大氣污染情況。
一、直接采樣法 采樣容器
適用于大氣中被測(cè)組分濃度較高或監(jiān)測(cè)方法靈敏度高的情況，這時(shí)不必濃縮，只需用儀器直接采集少量樣品進(jìn)行分析測(cè)定即可。此法測(cè)得的結(jié)果為瞬時(shí)濃度或短時(shí)間內(nèi)的平均濃度。
常用容器有注射器、塑料袋、采氣管、真空瓶等。
1、注射器采樣：常用100mL注射器采集有機(jī)蒸汽樣品。采樣時(shí)，先用現(xiàn)場(chǎng)氣體抽洗2-3次，然后抽取100mL，密封進(jìn)氣口，帶回實(shí)驗(yàn)室分析。樣品存放時(shí)間不宜長(zhǎng)，一般當(dāng)天分析完。氣相色譜分析法常采用此法取樣。取樣后，應(yīng)將注射器進(jìn)氣口朝下，垂直放置，以使注射器內(nèi)壓略大于外壓。
2、塑料袋采樣：應(yīng)選不吸附、不滲漏，也不與樣氣中污染組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的塑料袋，如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等，還有用金屬薄膜作襯里（如襯銀、襯鋁）的塑料袋。
采樣時(shí)，先用二聯(lián)球打進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)氣體沖洗2-3次，再充滿樣氣，夾封進(jìn)氣口，帶回實(shí)驗(yàn)室盡快分析。
3、采氣管采樣
采氣管
采氣管容積一般為100-1000mL。采樣時(shí)，打開(kāi)兩端旋塞，用二聯(lián)球或抽氣泵接在管的一端，迅速抽進(jìn)比采氣管容積大6-10倍的欲采氣體，使采氣管中原有氣體被*置換出，關(guān)上旋塞，采氣管體積即為采氣體積。
4、真空瓶采樣：真空瓶是一種具有活塞的耐壓玻璃瓶，容積一般為500-1000mL。采樣前，先用抽真空裝置把采氣瓶?jī)?nèi)氣體抽走，使瓶?jī)?nèi)真空度達(dá)到1.33KPa，之后，便可打開(kāi)旋塞采樣，采完即關(guān)閉旋塞，則采樣體積即為真空瓶體積。
二、富集（濃縮）采樣法
富集（濃縮）采樣法：是使大量的樣氣通過(guò)吸收液或固體吸收劑得到吸收或阻留，使原來(lái)濃度較小的污染物質(zhì)得到濃縮，以利于分析測(cè)定。
適用于大氣中污染物質(zhì)濃度較低（ppm-ppb）的情況。采樣時(shí)間一般較長(zhǎng)，測(cè)得結(jié)果可代表采樣時(shí)段的平均濃度，更能反映大氣污染的真實(shí)情況。
具體采樣方法包括溶液吸收法、固體阻留法、液體冷凝法、自然積集法等。
1、溶液吸收法:是采集大氣中氣態(tài)、蒸汽態(tài)及某些氣溶膠態(tài)污染物質(zhì)的常用方法。
采樣時(shí)，用抽氣裝置將欲測(cè)空氣以一定流量抽入裝有吸收液的吸收管（瓶），使被測(cè)物質(zhì)的分子阻留在吸收液中，以達(dá)到濃縮的目的。采樣結(jié)束后，倒出吸收液進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)得的結(jié)果及采樣體積計(jì)算大氣中污染物的濃度。 吸收效率主要決定于吸收速度和樣氣與吸收液的接觸面積。
吸收液的選擇原則：
1）與被采集的物質(zhì)發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)快或?qū)ζ淙芙舛却螅?br />2）污染物質(zhì)被吸收液吸收后，要有足夠的穩(wěn)定時(shí)間，以滿足分析測(cè)定所需時(shí)間的要求；
3）污染物質(zhì)被吸收后，應(yīng)有利于下一步分析測(cè)定，能直接用于測(cè)定；
4）吸收液毒性小，價(jià)格低，易于購(gòu)買，并盡可能回收利用。
常用吸收管:
①氣泡式吸收管：適用于采集氣態(tài)和蒸汽態(tài)物質(zhì)，不宜采氣溶膠態(tài)物質(zhì)。
②沖擊式吸收管：適宜采集氣溶膠態(tài)物質(zhì)和易溶解的氣體樣品，而不適用于氣態(tài)和蒸汽態(tài)物質(zhì)的采集。管內(nèi)有一尖嘴玻璃管作沖擊器。
③多孔篩板吸收管（瓶）：是在內(nèi)管出氣口熔接一塊多孔性的砂芯玻板，當(dāng)氣體通過(guò)多孔玻板時(shí)，一方面被分散成很小的氣泡，增大了與吸收液的接觸面積；另一方面被彎曲的孔道所阻留，然后被吸收液吸收。所以多孔篩板吸收管既適用于采集氣態(tài)和蒸汽態(tài)物質(zhì)，也適于氣溶膠態(tài)物質(zhì)。
2、填充柱阻留法（固體阻留法）：填充柱是用一根6-10cm長(zhǎng),內(nèi)徑3-5mm的玻璃管或塑料管,內(nèi)裝顆粒狀填充劑制成。采樣時(shí)，讓氣樣以一定流速通過(guò)填充柱，則欲測(cè)組分因吸附、溶解或化學(xué)反應(yīng)而被阻留在填充劑上，達(dá)到濃縮采樣的目的。采樣后，通過(guò)加熱解吸，吹氣或溶劑洗脫，使被測(cè)組分從填充劑上釋放出來(lái)測(cè)定。
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)型三種類型。
1）吸附型填充柱：所用填充劑為顆粒狀固體吸附劑，如活性炭、硅膠、分子篩、氧化鋁、素?zé)沾?、高分子多孔微球等多孔性物質(zhì)，對(duì)氣體和蒸氣吸附力強(qiáng)。
2）分配型填充劑：所用填充劑為表面涂有高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑（如甘油異十三烷）的惰性多孔顆粒物（如硅藻土、耐火磚等），適于對(duì)蒸氣和氣溶膠態(tài)物質(zhì)（如六六六、DDT、多氯聯(lián)苯等）的采集。氣樣通過(guò)采樣管時(shí)，分配系數(shù)大的或溶解度大的組分阻留在填充柱表面的固定液上。
3）反應(yīng)型填充柱：其填充柱是由惰性多孔顆粒物（如石英砂、玻璃微球等）或纖維狀物（如濾紙、玻璃棉等）表面涂漬能與被測(cè)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的試劑制成。也可用能與被測(cè)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的純金屬（如金、銀、銅等）絲毛或細(xì)粒作填充劑。采樣后，將反應(yīng)產(chǎn)物用適宜溶劑洗脫或加熱吹氣解吸下來(lái)進(jìn)行分析。
固體阻留法優(yōu)點(diǎn)：①用固體采樣管可以長(zhǎng)時(shí)間采樣，測(cè)得大氣中日平均或一段時(shí)間內(nèi)的平均濃度值； 溶液吸收法則由于液體在采樣過(guò)程中會(huì)蒸發(fā)，采樣時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)；②只要選擇合適的固體填充劑，對(duì)氣態(tài)、蒸氣態(tài)和氣溶膠態(tài)物質(zhì)都有較高的富集效率，而溶液吸收法一般對(duì)氣溶膠吸收效率要差些；③濃縮在固體填充柱上的待測(cè)物質(zhì)比在吸收液中穩(wěn)定時(shí)間要長(zhǎng)，有時(shí)可放置幾天或幾周也不發(fā)生變化。所以，固體阻留法是大氣污染監(jiān)測(cè)中具有廣闊發(fā)展前景的富集方法。
3、自然積集法：利用物質(zhì)的自然重力、空氣動(dòng)力和濃差擴(kuò)散作用采集大氣中的被測(cè)物質(zhì)，如自然降塵量、硫酸鹽化速率、氟化物等大氣樣品的采集。
4、濾料阻留法：將過(guò)濾材料（濾紙、濾膜等）放在采樣夾上，用抽氣裝置抽氣，則空氣中的顆粒物被阻留在過(guò)濾材料上，稱量過(guò)濾材料上富集的顆粒物質(zhì)量，根據(jù)采樣體積，即可計(jì)算出空氣中顆粒物的濃度。
常用濾料：纖維狀濾料：如定量濾紙、玻璃纖維濾膜（紙）、氯乙烯濾膜等；篩孔狀濾料：如微孔濾膜、核孔濾膜、銀薄膜等。各種濾料由不同的材料制成，性能不同，適用的氣體范圍也不同。
優(yōu)點(diǎn)：效果好、采樣量大、利于組分穩(wěn)定。
5、低溫冷凝法：是借致冷劑的致冷作用使空氣中某些低沸點(diǎn)氣態(tài)物質(zhì)被冷凝成液態(tài)物質(zhì)，以達(dá)到濃縮的目的。適用于大氣中某些沸點(diǎn)較低的氣態(tài)污染物質(zhì)，如烯烴類、醛類等。
常用致冷劑：冰、干冰、冰-食鹽、液氯-甲醇、干冰-二氯乙烯、干冰-乙醇等。
優(yōu)點(diǎn)：不需動(dòng)力設(shè)備，簡(jiǎn)單易行，且采樣時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果能較好反映大氣污染情況。