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氣態(tài)污染物的采樣方法

山東朱氏藥業(yè)集團(tuán)有限公司2022/10/16 8:39:54

1.直接采樣法

當(dāng)空氣中被測組分濃度較高，或所用的分析方法靈敏度很高時，可選用直接采取少量氣體樣品的采樣法。用該方法測得的結(jié)果是瞬時或者短時間內(nèi)的平均濃度，而且可以比較快的得到分析結(jié)果。直接采樣法常用的容器有以下幾種。

（1）注射器采樣

用100ml的注射器直接連接一個三通活塞。采樣時，先用現(xiàn)場空氣或廢氣抽洗注射器3～5次，然后抽樣，密封進(jìn)樣口，將注射器進(jìn)氣口朝下，垂直放置，使注射器的內(nèi)壓略大于大氣壓。要注意樣品存放時間不宜太長，一般要當(dāng)天分析完。此外，所用的注射器要作磨口密封性的檢查，有時需要對注射器的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。

（2）塑料袋采欄

常用的塑料袋有聚乙烯，聚氯乙烯和聚四氟乙烯袋等，用金屬襯里（鋁箔等）的袋子采樣，能防止樣品的滲透。為了檢驗(yàn)對樣品的吸附或滲透，建議事先對塑料袋進(jìn)行樣品穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。穩(wěn)定性較差的，用已知濃度的待測物在與樣品相同的條件下保存，計(jì)算出吸附損失后，對分析結(jié)果進(jìn)行校正。

使用前要作氣密性檢查：充足氣后，密封進(jìn)氣口，將其置于水中，不應(yīng)氣泡。使用時用現(xiàn)場氣樣沖洗3～5次后，再充進(jìn)樣品，夾封袋口，帶回實(shí)驗(yàn)室分析。

（3）固定容器法采樣

固定容器法也是采集小量氣體樣品的方法，常用的設(shè)備有兩類。一是用耐壓的玻璃瓶或不銹鋼瓶，采樣前抽至真空。采樣時打開瓶塞，被測空氣自行充進(jìn)瓶中。真空采樣瓶要注意的是必須要進(jìn)行嚴(yán)格的漏氣檢查和清洗。另一種是以置換法充進(jìn)被測空氣的采樣管，采樣管的兩端有活塞。在現(xiàn)場用二聯(lián)球打氣，使通過采氣管的被測氣體量至少為管體積的6～10倍，充分置換掉原有的空氣，然后封閉兩端管口。采樣體積即為采氣管的容積。

2.有動力采樣法

有動力采樣法是用一個抽氣泵，將空氣樣品通過吸收瓶（管）中的吸收介質(zhì)，使空氣樣品中的待測污染物濃縮在吸收介質(zhì)中。吸收介質(zhì)通常是液體和多孔狀的固體顆粒物，其目的不僅濃縮了待測污染物，提高了分析靈敏度，并有利于去除干擾物質(zhì)和選擇不同原理的分析方法。有動力濃縮采樣法有溶液吸收法、填充柱采樣法和低溫冷凝法。

（1）溶液吸收法

該方法主要是用采集氣態(tài)和蒸氣態(tài)的污染物，是*常用的氣體污染物樣品的濃縮采樣法。根據(jù)需要，吸收管分別設(shè)計(jì)為：氣泡吸收管、多孔玻板吸收管、多孔玻柱吸收管、多孔玻板吸收瓶和沖擊式吸收管等。由于溶液吸收法的吸收效率受氣泡直徑、吸收液體高度、尖嘴部的氣泡速度等因素的影響，為了提高吸收效率，尤其是對霧狀氣溶膠，目前只有兩種方法：

①讓氣體樣品以很快的速度沖擊到盛有吸收液的瓶底部，使霧狀氣溶膠顆粒因慣性作用被沖撞到瓶底部，再被瓶中吸收液阻留。沖擊式吸收管是根據(jù)此原理設(shè)計(jì)制成的。沖式吸收管不適宜用于采集氣態(tài)污染物，這是因?yàn)闅怏w分子的慣性很小，在快速抽氣的情況下，容易隨空氣一起跑掉。只有在吸收液中溶解度很大或與吸收液反應(yīng)速度很快的氣體分子，才能被吸收完全。

②讓氣體樣品通過多孔玻板，使其分散成極細(xì)的小氣泡進(jìn)入吸收液中，使霧狀氣溶膠部分在通過多孔玻板時，被彎曲的孔道所阻留，然后被洗入吸收液中；一部分在通過多孔玻板后，形成很細(xì)小的氣泡，被吸收液吸收。所以多孔玻板吸收管不僅對氣態(tài)和蒸氣態(tài)污染物的吸收效率較高，而且對與其共存的氣溶膠也有很高的采樣效率。

在使用溶液吸收法時，應(yīng)注意以下幾個問題：

①當(dāng)采氣流量一定時，為使氣液接觸面積增大，提高吸收效率，應(yīng)盡可能的使氣泡直徑變小，液體高度加大，尖嘴部的氣泡速度減慢。但不宜過度，否則管路內(nèi)壓增加，無法采樣。建議通過實(shí)驗(yàn)測定實(shí)際吸收效率來進(jìn)行選擇。

②由于加工工藝等問題，應(yīng)對吸收管的吸收效率進(jìn)行檢查，選擇吸收效率為90％以上的吸收管，尤其是使用氣泡吸收管和沖擊式吸收管時。

③新購置的吸收管要進(jìn)行氣密性檢查：將吸收管內(nèi)裝適量的水，接至水抽氣瓶上，兩個水瓶的水面差為1m，密封進(jìn)氣口，抽氣至吸收管內(nèi)無氣泡出現(xiàn)，待抽氣瓶水面穩(wěn)定后，靜置10min，抽氣瓶水面應(yīng)無明顯降低。

④部分方法的吸收液或吸收待測污染物后的溶液穩(wěn)定性較差，易受空氣氧化、日光照射而分解或隨現(xiàn)場溫度的變化而分解等，應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程采取密封、避光或恒溫采樣等措施，并盡快分析。

⑤吸收管路的內(nèi)壓不宜過大或過小，可能的話要進(jìn)行阻力測試采樣時，吸收管要垂直放置，進(jìn)氣內(nèi)管要置于中心的位置。

⑥現(xiàn)場采樣時，要注意觀察不能有泡沫抽出。采樣后，用樣品溶液洗滌進(jìn)氣口內(nèi)壁三次，再倒出分析。

（2）填充柱采樣法

用一個內(nèi)徑約3～5mm，長5～10cm的玻璃管，內(nèi)裝顆粒狀的或纖維狀的固體填充劑。填充劑可以用吸附劑，或在顆粒狀的或纖維狀的擔(dān)體上涂漬某種化學(xué)試劑。當(dāng)空氣樣品以0.1～0.5L/min或2～5L/min的流速被抽過填充柱時，氣體中被測組分因吸附、溶解或化學(xué)反應(yīng)等作用而被阻留在填充劑上。

填充柱的濃縮作用與氣相色譜柱類似，若把空氣樣品看成是一個混合樣品，通過填充柱時，空氣中含量*高的氧和氮?dú)獾仁紫攘鞒�，而被測組分阻留在柱中。在開始采樣時，被測組分阻留在填充柱的進(jìn)氣部位，繼續(xù)采樣，被測組分阻留區(qū)逐漸向前推進(jìn)，直至整個柱管達(dá)到飽和狀態(tài)，被測組分才始從柱中流漏出來。若在柱后流出氣中發(fā)現(xiàn)被測組分濃度等于進(jìn)氣濃度的5％時，通過采樣管的總體積稱為填充柱的*大采樣體積。它反映了該填充柱對某個化合物的采樣效率（或濃縮效率），*大采樣體積越大，濃縮效率越高。若要濃縮多個組分，則實(shí)際采樣體積不能超過阻留*弱的那個化合物的*大采樣體積。

實(shí)際上，由于進(jìn)入填充柱采樣管的氣體濃度比較低，從流出氣體中檢出被測組分的流出量是很困難的。所以確定一個化合物的*大采樣體積，一般常用間接的方法。即采樣后，將填充柱分成三等份，分別測定各部分的濃縮量。如果后面的1/3部分的濃縮量占整個采樣管總濃縮量的10％以下，可以認(rèn)為沒有漏出：如果大于25％，則可能有漏出損失。

填充柱采樣法的特點(diǎn)與應(yīng)注意的問題：

①可以長時間采樣，可用于空氣中污染物口平均濃度的測定。而溶液吸收法因吸收液在采氣過程中有液體蒸發(fā)損失，一般情況下，不適宜進(jìn)行長時間的采樣。

②選擇合適的固體填充劑對蒸氣和氣溶膠都有較好的采樣效率。而溶液吸收法對氣溶膠往往采樣效率不高。

③污染物濃縮在填充劑上的穩(wěn)定性，一般都比吸收在溶液中要長得多，有時可放幾天，甚至幾周不變。

④在現(xiàn)場填充桿采樣比溶液吸收管方便得多，樣品發(fā)生再污染，灑漏的機(jī)會要少得多。

⑤填充柱的吸附效率受溫度等因素的影響較大，一般而言，溫度升高，*大采樣體積將會減少。水分和二氧化碳的濃度較待測組分大得多，用填充柱采樣時對它們的影響要特別留意，尤其對濕度（含水量）。由氣候等條件的變化，濕度對*大采樣體積的影響更為嚴(yán)重，必要時，可在采樣管前接一個干燥管。

⑥實(shí)際上，為了檢查填充柱采樣管的采樣效率，可在一根管內(nèi)分前、后段填裝濾料，如前段裝100mg，后段裝50mg，中間用玻璃棉相隔。但前段采樣管的采樣效率應(yīng)在90％以上。

（3）低溫冷凝濃縮法

空氣中某些沸點(diǎn)比較低的氣態(tài)物質(zhì)，在常溫下用固體吸附劑很難完全被阻留，用制冷劑將其冷凝下來，濃縮效果較好。常用的制冷劑有：冰鹽水、冰乙醇以及半導(dǎo)體制冷器（0～-40℃）等。經(jīng)低溫采樣，被測組分冷凝在采樣管中，然后接到氣相色譜儀進(jìn)樣口，撤離冷阱，在常溫下或加熱氣化，通入載氣，吹入色譜中進(jìn)行分離和測定。

低溫冷凝法采樣，在不加填充劑的情況下，制冷溫度至少要低于被濃縮組分的沸點(diǎn)80～100℃，否則效率很差，這是因?yàn)榭諝鈽悠吩诶鋮s時凝結(jié)形成很多小霧滴，含有一部分被測物隨氣流帶走。若加入填充劑可起到過濾霧滴的作用。因此，這時對溫差的要求可以降低一些。例如，用內(nèi)徑2mmU型玻璃管，內(nèi)裝10cm6201擔(dān)體，在冰-鹽水中低溫采集空氣中醛類化合物（乙醛、丙烯醛、甲基丙烯醛、丁烯醛等）采樣后，加熱至140℃解吸，用氣相色譜測定。

用低溫冷凝采集空氣樣品，比在常溫下填充柱法的采氣量大得多，濃縮效果較好，對樣品的穩(wěn)定性更有利。但是用低溫冷凝采樣時，空氣中水分和二氧化碳等也會同時被冷凝，若用液氮或液體空氣作制冷劑時，空氣中氧也有可能被冷凝阻塞氣路。另外，在氣化時，水分和二氧化碳也隨被測組分同時氣化，增大了氣化體積，降低了濃縮效果，有時還會給下一步的氣相色譜分析帶來困難。所以，在應(yīng)用低溫冷凝法濃縮空氣樣品時，在進(jìn)樣需接某種干燥管（如內(nèi)填過氯酸鎂、燒堿石棉、氫氧化鉀或氯化鈣等的干燥管），以除去空氣中水分和二氧化碳。

3.被動式采樣法

被動式采樣器是于氣體分子擴(kuò)散或滲透原理采集空氣中氣態(tài)或蒸氣態(tài)污染物的一種采樣方法，由于它不用任何電源或抽氣動力，所以又稱無泵采樣器。這種采樣器體積小，非常輕便，可制成一只鋼筆或一枚徽章大小，用作個體接觸劑評價(jià)的監(jiān)測：也可放在欲測場所，連續(xù)采樣，間接用作環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)的監(jiān)測。目前，常用于室內(nèi)空氣污染和個體接觸量的評價(jià)監(jiān)測。