空气采样

环境空气采样技术Ambientairandexhaustgassamplingtechnique环境空气第一节大气污染物的时空分布第一节空气中污染物状态及特点1、一次污染物：直接从污染源排放到大气中的有害物质.常见的有：SO2,CO,NOX(NO,NO2)颗粒物，其中包括毒重金属，3,4-苯并芘(BaP)。一、一次污染物和二次污染物2、二次污染物：一次污染物之间与大气组分反应产生的新的污染物。一般多为气溶胶。1、分子状态污染物：常温常压下以气体或蒸汽形式（苯、苯酚）分散在大气中的污染物质。根据化学形态，可将其分为五类：（1）含硫化合物：SO2、H2S；SO3、硫酸、硫酸盐；（2）含氮化合物：NO、NO2、NH3；硝酸、硝酸盐；（3）碳氢化合物：C1-C5化合物；醛、酮、PAN；（4）碳氧化合物：CO、CO2；（5）卤素化合物：HF、HCl。二、分子状态污染物和粒子状态污染物2、粒子状态污染物（即颗粒物）：分散在大气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在0.01-100μm之间，是一个复杂的非均匀体系。沉降特性将其分为降尘和飘尘。（1）、降尘：粒径大于10μm的颗粒；在重力作用下，易沉降，危害范围较小。如水泥粉尘、金属粉尘、飞尘等一般颗粒大，比重大。（2）、飘尘：粒径小于10μm的粒子，粒径小，比重也小，可长期漂浮在大气中，具有胶体性质，又称气溶胶(aerosol)。危害：易随呼吸进入肺，在肺泡积累并进入血液，危害健康，因此也称可吸入颗粒物（IP或PM10）。通常所说的烟(Smoke)、雾(Fog)、灰尘(Dust)均是用来描述飘尘存在形式的。1、时间性：一次污染物因受逆温层、气温、气压等的限制，在清晨和黄昏时浓度较高；二次污染物如光化学烟雾等由于是靠太阳光能形成的，故在中午时浓度增加。2、空间性：污染源种类、分布情况和气象条件等因素有关。三、空气中污染物浓度表示方法和气体体积换算1、污染物浓度表示方法①、单位体积内所包含污染物的质量数mg/m3或μg/m3，对任何状态的污染物都适用。②、污染物体积与气样总体积的比值单位：mL/m3或μL/m3，仅适于气态或蒸汽态物质。③、两种单位换算关系：Cv=22.4×Cm/M2、气体体积换算把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积:Vo=Vt×273×P/(273+t)×101.325第二节空气采样空气采样的分类采样仪器环境空气质量手工监测技术规范HJ/Ｔ194-2005中采样的要求一、大气采集方法（一）、直接采样法适用：被测组分浓度较高或监测方法灵敏度高此法测得的结果为瞬时浓度或短时间内的平均浓度。采集大气的方法可归纳为直接采样法和富集（浓缩）采样法两类。常用采样容器：注射器、塑料袋、采气管、真空瓶等。1、注射器采样注：常用100mL注射器采集有机蒸汽样品。采样时，先用现场气体抽洗2-3次，然后抽满后密封。样品存放时间不宜长，一般当天分析完。气相色谱分析法常采用此法取样。非甲烷总烃2、塑料袋采样注：1、应选不吸附、不渗漏，也不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋。2、采样时，先用二联球打进现场气体冲洗2-3次，再充满样气，夹封进气口，带回实验室尽快分析。CO3、采气管采样注：采样时，打开两端旋塞，用二联球或抽气泵接在管的一端，迅速抽进比采气管容积大6-10倍的欲采气体，使采气管中原有气体被完全置换出，关上旋塞，采气管体积即为采气体积。采气管容积一般为100-1000mL。苏马罐采气瓶示意图4、真空瓶采样（二）、富集采样法适用：污染物质浓度较低（ppm-ppb）。采样时间一般较长，测得结果可代表采样时段的平均浓度，更能反映大气污染的真实情况。采样方法：吸收管式溶液吸收法填充柱法滤料阻留法低温冷凝法自然积集法2、填充柱阻留法（固体阻留法）填充柱是用一根6-10cm长,内径3-5mm的玻璃管或塑料管,内装颗粒状填充剂制成。采样时，让气样以一定流速通过填充柱，则欲测组分因吸附、溶解或化学反应而被阻留在填充剂上，达到浓缩采样的目的。（吸附型填充柱、分配型填充柱、反应型填充柱）采样后，通过加热解吸，吹气或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来测定。填充柱阻留法示意图。。。。。。。抽气泵﹡﹡﹡﹡﹡﹡组分空气颗粒状填充剂。。。。。。•根据填充剂阻留作用的原理，可分为：•1）吸附型填充柱：颗粒状固体吸附剂，如活性炭、硅胶、分子筛、氧化铝等多孔性物质，对气体和蒸气吸附力强。•2）分配型填充剂：表面涂有高沸点有机溶剂（如甘油异十三烷）的惰性多孔颗粒物，适于对蒸气和气溶胶态物质的采集。•3）反应型填充柱：其填充柱是由惰性多孔颗粒物或纤维状物表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成。采样后，将反应产物用适宜溶剂洗脱或加热吹气解吸下来进行分析。固体阻留法优点：①用固体采样管可以长时间采样，测日平均或一段时间内的平均浓度值；②只要选择合适的固体填充剂，对气态、蒸气态和气溶胶态物质都有较高的富集效率；③浓缩在固体填充柱上的待测物质比在吸收液中稳定时间要长，有时可放置几天或几周也不发生变化。具有广阔发展前景的富集方法！将过滤材料（滤纸、滤膜等）放在采样夹上，用抽气装置抽气，则空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上，称量过滤材料上富集的颗粒物质量，根据采样体积，即可计算出空气中颗粒物的浓度。•常用滤料：1、纤维状滤料：如定量滤纸、玻璃纤维滤膜（纸）、氯乙烯滤膜等；2、筛孔状滤料：如微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜等。3、滤料阻留法颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图注：根据测定目的不同可选择不同材质的滤料。TSP和PM10等气溶胶指标的分析多用玻璃纤维滤膜。见教材第161页。低温冷凝采样装置示意图4、低温冷凝法5、自然积集法利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集大气中的被测物质，如自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物等大气样品的采集。6、静电沉降法7、扩散(或渗透)法：不需动力设备。（1）降尘试样的采集优点：不需动力设备，简单易行，且采样时间长，测定结果能较好反映大气污染情况。干法湿法二、采样仪器除富集采样法中的扩散法和自然积集法不需动力外，空气污染物监测多采用动力采样法，即需使用带动力的采样仪器，这些采样仪器主要由收集器、流量计和采样动力三部分组成。1、组成部分空气流动方向样品收集器流量测量装置动力装置（泵等）空气排空气体吸收管（瓶）示意图（2）采样气体与吸收液的接触面积（1）、收集器：如大气吸收管（瓶）、填充柱、滤料、低温冷凝采样管等。（2）、流量计：是测量气体流量的仪器，流量是计算采集气样体积必知的参数。当用抽气泵作抽气动力时，通过流量计的读数和采样时间可以计算所采空气的体积。常用的流量计有：皂膜流量计、孔口流量计、转子流量计。均需定期校正。（3）、采样动力①、非电源抽气动力：如注射器、连续式手抽气筒、双连球、水抽气瓶等，适用于采样时间不长，采气量小，无市电供给的情况，用于采集气体或蒸汽态样品。②、电力抽气动力：在有电源的采样现场，可采用各种电抽气机和电抽气泵为采样动力，如吸尘器、真空泵、刮板泵、薄膜泵、电磁泵等。还可采用大气采样器、飘尘采样器等专用采样装置采集大气中气态或蒸汽态物质及颗粒物质。（1）、收集器：如大气吸收管（瓶）、填充柱、滤料、低温冷凝采样管等。（2）、流量计：是测量气体流量的仪器，流量是计算采集气样体积必知的参数。当用抽气泵作抽气动力时，通过流量计的读数和采样时间可以计算所采空气的体积。常用的流量计有：皂膜流量计、孔口流量计、转子流量计。均需定期校正。2、专用采样器空气采样器示意图1空气采样器示意图2TSP采样头示意图PM10采样头示意图颗粒物采样器示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图注：根据测定目的不同可选择不同材质的滤料。TSP和PM10等气溶胶指标的分析多用玻璃纤维滤膜。•三、环境空气质量手工监测技术规范HJ/Ｔ194-2005•采样•１）打开采样头顶盖，取出滤膜夹，用清洁干布擦掉采样头内滤膜夹及滤膜支持网表面上的灰尘，将采样滤膜毛面向上，平放在滤膜支持网上。同时核查滤膜编号，放上滤膜夹，拧紧螺丝，以不漏气为宜，安好采样头顶盖。启动采样器进行采样。记录采样流量、开始采样时间、温度和压力等参数。•２）采样结束后，取下滤膜夹，用镊子轻轻夹住滤膜边缘，取下样品滤膜，并检查在采样过程中滤膜是否有破裂现象，或滤膜上尘的边缘轮廓不清晰的现象。若有，则该样品膜作废，需重新采样。确认无破裂后，将滤膜的采样面向里对折两次放入与样品膜编号相同的滤膜袋（盒）中。记录采样结束时间、采样流量、温度和压力等参数。•采样频次和采样时间•对环境空气中的TSP、PM10、Pb、Ｂ[a]Ｐ及氟化物，其采样频次及采样时间应根据《环境空气质量标准》（GB3095—1996）中各污染物监测数据统计的有效性规定确定；对其它污染物的监测，其采样频次及采样时间，应根据监测目的、污染物浓度水平及监测分析方法的检出限确定。但要获得１ｈ平均浓度值，样品的采样时间应不少于45min；要获得日平均浓度值，气态污染物的累计采样时间应不少于18ｈ，颗粒物的累计采样时间应不少于12ｈ。《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中各污染物监测数据统计的有效性规定