采集大气(空气)样品的方法汇总

采集大气(空气)样品的方法汇总

采集大气(空气)样品的方法可归纳为直接采样法和浓

缩采样法两类。

1 直接采样法：

(1)注射器采样

采样前应对注射器进行磨口密封性检查。采样时，先

用现场空气抽洗注射器2~3次，然后抽取大气样品，并密

封进样口。该方法常用于气相色谱分析法采样。

(2) 采气管采样

采气管是一种使用置换法采样的容器。采样时，一端

接抽气泵，打开两端活塞，使气样从采样管的一端充人，

采气管中原有气体从另一端流出。

通常被采气体的量要比采气管的容积大6~10倍，以

保证采气管中原有气体被完全置换。

(3) 真空瓶采样

真空瓶是一种用耐压玻璃制成的固定容器，容积为

500 ~ 1000mL。

采样前，先用抽真空装置将采气瓶(瓶外套有安全保

护套)内剩余压力抽至达1. 33kPa左右，如瓶内预先装

入吸水液，可抽至溶液冒泡为止。当剩余压力为1.

33kPa时，采样体积为真空采气瓶的容积，否则实际采样

体积应根据剩余压力进行计算。

(4)塑料袋采样

环境监测中常用一种无吸附性、不渗漏的塑料袋采集

大气样品。该塑料袋一般由聚乙烯、聚四氟乙烯或聚酯制

成，与所采集的污染物不起任何化学反应。使用前应做气

密性检查。采样时，先用现场空气冲洗袋子2~3次，再充

满样气。

2浓缩采样法

如果大气中待测污染物浓度很低，而目前分析方法的

灵敏度满足不了直接取少量气体进行测定的要求，则需将

大量气体中的污染物进行浓缩。浓缩采样法主要有溶液吸

常用吸收管及其使用方法如下：

①冲击式吸收管

这种吸收管有小型(装 5~10mL吸收液，采样流量为

3.0L/min)和大型 (装50~100mL吸收液，采样流量为

30L/min)两种规格，适宜采集气溶胶态物质，而不适于

采集分子状污染物。

②气泡吸收管

当空气通过管内的吸收液时，在气泡和液体的界面

上，被测组分的分子由于溶解作用或化学反应很快地进人

吸收液中，而气泡中间的分子则由于以单分子存在，运动

速度很快，在浓度梯度存在的情况下，可迅速地扩散到气

液界面上，因而整个气泡中的待测物质能很快地被吸收液

吸收。这就是气泡吸收管的制作原理。

③多孔玻板吸收管

主要用于采集分 子状污染物，也可用于采集雾态气

溶胶。这种吸收瓶将大气泡分散成许多小气泡，增大了

气、液的接触面积，便于吸收，从而提高了采气效。

吸收液：根据被吸收污染物的性质选择高效能的吸收

液。结合相似相溶原则及络合反应、中和反应、沉淀反应

和氧化还原反应原理，合理选择吸收液，保证高的吸收效

率；有害物质被吸收液吸收后，应有足够的稳定时间；所

选择的吸收液应利于下一步测定的进行，如采用比色法测

(2)填充柱阻留法

①填充柱填充柱是一个内径3~5mm、长5~10cm的玻

璃管，内装颗粒状或纤维状的固体填充剂，通过吸附、溶

解或化学反应等作用将被测组分阻留在填充剂上。在开始

采样时，被测组分阻留在柱的气体进口部分，继续进样，

这个阻留区的前沿逐渐向前推进，直至整个柱管达到浓缩

饱和状态，被测组分才开始从柱中漏出来。若在柱后流出

气中发现被测组分浓度等于进气的浓度5%，通过采样管

的总体积称为填充柱的最大采样体积。若要浓缩多个组

分，则实际采样体积不能超过阻留最弱的那种化合物的最

大采样体积。

在实际应用时，确定一种化合物的最大采样体积，一

般采用间接方法，即采样后，将填充柱分成三等份，分别

测定各部分的浓缩量。如果后面的1/3部分的浓缩量占整

个采样管的总浓缩量的10%以下，可认为没有漏出；如果

大于25%，可能有漏出损失。用这种方法可以估计填充柱

采样管的浓缩效率。

填充剂、进样流量、温度、气体浓度均会影响填充柱

的最大采样体积。通常，填充剂对被测组分的亲和力越

大，填充剂颗粒越小、数量越多，其最大采样体积也会越

②填充剂及相应的填充柱根据填充剂阻留作用的原

理，可分为吸附型、分配型和反应型三种。

常用的颗粒状吸附剂有硅胶、活性炭、分子筛、氧化

铝、高分子多孔微球和素陶瓷等。

吸附型填充柱对于蒸气和气溶胶共存的污染物是个较

好的采样工具。高分子多孔微球多用于采集有机蒸气，特

别是一些分子较大、沸点较高，又具一定挥发性的有机化

合物，如多氯联苯、有机磷、有机氯、有机氮、农药、多

环芳烃等。

分配型填充柱的填充剂是表面涂渍高沸点有机溶剂

(如异十三烷)的惰性多孔颗粒物(如硅藻土)。根据“相似

性原则”，当空气样品通过填充柱时，在固定液中溶解度

较大的(即分配系数大的)组分，被保留在填充剂上而被富

集。因此，应选择与被测物性质相似的固定液。为了提高

浓缩效果，可在低温下进行填充柱采样。

反应型填充柱的填充剂是在一些惰性担体(如石英

砂、玻璃微球、气相色谱用的各种担体等)的表面上，涂

渍一层能与被测物起反应的试剂，也可用某种能与被测物

起反应的纯金属微粒或金属丝毛(如金、银、铜等)。反应

型填充柱采样量和采样速度都比较大，富集物稳定，对分

子状和颗粒状污染物都有较高的富集效率，是大气污染监

测中具有广阔发展前景的富集方法。

(3)滤料采样法(阻留法)

①装置与原理滤料采样的装置如图。

其原理是，将过滤材料(滤纸、滤膜等)放在采样夹

上，通过抽气装置进行抽气，使空气中的颗粒物阻留在过

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，计算出空气中颗粒物的浓度。

滤料采样法主要用于采集大气中的气溶胶，如可吸人

颗粒物、烟、雾等，主要基于滤料对颗粒物的直接阻挡作

用、颗粒物的惯性作用、扩散沉降作用、重力沉降作用以

及滤料与颗粒物间的静电作用等，与采样流速、滤料性质

及气溶胶的性质、颗粒物的大小等因素有关。低速采样，

以扩散沉降为主，对细小颗粒物的采集效率高；高速采

样，以惯性碰撞作用为主，对较大颗粒物的采集效率高。

②滤料

宜、灰分低、纯度高、机械强度大，不易断裂，但抽气阻

力大，有时孔隙不均匀；玻璃纤维滤纸机械强度差，但具

有吸水性小、耐高温、阻力小等优点，可用于采集可吸人

颗粒物，并做可吸人颗粒物中多环芳烃、无机盐和某些元

素的成分分析；合成纤维滤料气阻、吸水性均比定量滤纸

小，采样效率较高，被广泛用于可吸入颗粒物采样，但机

械强度差；微孔滤膜和直孔滤膜质量轻、杂质含量低、灰

分低，并可溶于多种有机溶剂中，便于对采集的样品进行

物理和化学分析，但收集物易从滤料上脱落，使采样量受

到限制；浸渍试剂滤料是用某种化学试剂浸渍在滤纸或滤

膜上作为采样滤料，在采样过程中，大气污染物与滤料上

的试剂迅速起化学反应，同时有效地采集颗粒物质或分子

状污染物，可采集大气中的硫酸雾。

(4) 低温冷凝浓缩法

空气中沸点较低的气态物质(如烯烃类、醛类等)难以

在常温下用固体吸附剂完全阻留，应对其进行冷凝浓缩。

低温冷凝采样法中常用的制冷方法有制冷剂法(见图

3-11)和半导体制冷器法。常用的制冷剂见表。

低温冷凝采样法，比在常温下填充柱浓缩法的采样量

大，浓缩效果好，而且有利于样品的稳定。在采样管的进

3 静电沉降法

静电沉降法常用于气溶胶的采样。当空气样品通过

12~20kV的高压电场时，气体分子电离所产生的离子附着

在气溶胶粒子上，使微粒带电荷，此带电粒子在电场作用

下沉降到收集电极上。将收集在电极表面的沉降物质洗

下，即可进行分析。此法采样效率高，速度快，但仪器装

置及维护要求也较高，当存在易爆炸性气体、蒸气或粉尘

时，不能使用该方法。

4 无动力采样法

用集尘器采集空气中的降尘(测定灰尘自然沉降量)，

用采样器采集大气降水，用碱片法采集空气中的硫化物

(测定空气硫酸盐化速率)，用石灰滤纸法采集空气中微量

氟化物，以及用活性炭采集空气中自身扩散的有机物等，

都不需要动力设备，称之为无动力采样。由于无动力采样

(1) 降尘样品的采集

降尘样品的采集是在监测区的适当地点将集尘器放置

于一定高度，采集1个月左右的降尘。集尘器的设计和规

格各国差异很大。我国采用的集尘缸是一个内径为

15cm、高30cm的圆筒形玻璃缸或塑料缸、瓷缸。

降尘的采样有干法和湿法两种。湿法应用较普遍。美

国、日本和我国均采用湿法。我国要求采样地点附近不应

有高大的建筑物，也不应受局部污染源的影响，并在集尘

缸中加入300~500mL水，在夏季可加入2mL的0.

5mol/L硫酸铜溶液，以抑制微生物及藻类的生长，在冰

冻季节可加人300mL20%乙醇水溶液代替水作防冻剂，集

尘缸距离地面5~15m，若将其放在屋顶，应距屋顶面

1~1.5m，以避免受扬尘的影响。按月[ (30土3)d] 定期

取换集尘缸一次，取缸时间规定为每月的1~5日。在南方

夏季多雨地区，应注意缸内积水情况，必要时，应更换干

净的集尘缸继续收集，采样后合并全部样品。

(2)二氧化铅法

采集含硫污染物各国普遍采用此法采集大气中的二氧

化硫，以测定硫酸盐化速率。二氧化硫被二氧化铅氧化，

生成硫酸铅，经碳酸钠溶液处理，使硫酸铅转化为碳酸

铅，释放出的硫酸根离子，用重量法测定，计算硫酸盐化

速率。采样时大气中的硫化氢、硫酸雾和硫酸铵同时被收

集。

(3)碱片法

采集分子状含硫污染物经碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤

维滤膜暴露于大气中，可与分子状含硫化合物(如二氧化

硫)发生反应，生成硫酸盐。用重量法或比浊法测定。

(4)石灰滤纸法

采集大气中的氟化物经石灰悬浊液浸渍过的滤纸与大

气中的氟化物反应生成氟化钙或氟硅酸钙，被固定在滤纸

上，用酸溶解后，采用氟离子电极测定

(5)活性炭采集

空气中的有机蒸气在室内或生产车间内，为测定挥发

性有机物(VOCs)对个人的暴露程度，可利用有机物分子自