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大氣樣品采集方法和采樣器
閱讀：1874發(fā)布時(shí)間：2014-9-26
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(lèi)。
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?/span>
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(mǎi),，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(lèi)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、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,。
4,、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(lèi),、醛類(lèi)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)：效果好、采樣量大,、利于組分穩(wěn)定,。
5、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,。
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?/span>
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(mǎi),，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(lèi)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、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,。
4,、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(lèi),、醛類(lèi)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)：效果好、采樣量大,、利于組分穩(wěn)定,。
5、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,。
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,。
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