工作场所空气中有害物质采样技术课件

1、工作场所空气中有害物质采样技术宁夏疾病预防控制中心职业病防治所 主任医师王冠梅主要内容 第一部分空气样品采集的重要性 一、空气样品采集的作用空气样品的采集是工作场所空气中化学物质检测的起始部分，对检测结果准确性起着首要的作用。样品采集的质量是决定检测结果准确性的重要因素之一，是获得正确可靠的检测结果和卫生评价的基本保证。样品质量取决其是否具有代表性和真实性。三、空气样品的真实性真实性，即采样检测结果反映的是工作场所空气中待测物的“真实浓度”。真实浓度是指在正常工作和生产条件下，在正常的气象条件和生产环境下，存在于工作场所空气中待测物的浓度，是劳动者在正常工作和生产状况下经常接触的浓度，而不是在

2、特殊情况下的待测物浓度。 第二部分空气样品的采集技术 一、工作场所空气样品的特征有害物质浓度变化大我国制定的工作场所有害因素职业接触限值标准中，70%以上的物质的接触限值10 mg/m3，最低为0.0005 mg/m3，最高可达18 000 mg/m3。浓度变化受多种因素影响：空气的流动性、工作场所空间大小、通风状况、有害物质发射源的数量和布局、气象条件、毒物的挥发性和污染发射源的距离等。 一、工作场所空气样品的特征影响空气中有害物质状况的因素多气象因素对空气样品的影响比较显著。气温、气压和湿度等气象因素不仅影响空气样品的体积，而且影响有害物质在空气中的存在状态和扩散速度。此外风向、风速等气象

3、因素，工作现场的环境条件、生产状况和人员行为等因素也均可以对作业场所空气中有害因素的浓度或强度产生影响。标准采样体积的换算当空气温度低于5和高于35、大气压低于98.8 kPa和高于103.4 kPa，在计算空气中有毒物质浓度之前，必先将采集的空气体积换算为“标准采样体积”。标准采样体积：气温20，大气压101.3 kPa式中 V0标准采样体积，L； Vt温度为t、大气压为p时的采样体积，L； t采样点的气温，； p采样点的大气压，kPa。 换算公式如下：某工作场所空气检测采样，温度37，气压105.0 kPa，采样流量1.0 L/min，采样时间8h。问标准采样体积是多少？ 解：根据公式标准

4、采样体积换算题列二、有害物质在空气中的存在状态空气中有害物质存在的状态，决定采样方法的选择；正确的采样方法，是采样检测准确的关键。工作场所空气中有毒物质存在状态，受其理化性质、职业现场环境及职业活动条件的影响。主要存在的状态： 气体、蒸气和气溶胶 （一）气体和蒸气气体和蒸气的特点都以分子状态存在（汞除外）。能迅速扩散，其扩散情况与它们的密度和扩散系数有关。密度小者（如甲烷等）向上飘浮，密度大者（如汞蒸气）就向下沉降；扩散系数大的，能迅速分散于空气中，基本上不受重力的影响，能随气流以相等速度流动。 （二）气溶胶定义：以液体或固体为分散相，分散在气体介质中的溶胶物质，称为气溶胶。气溶胶分类按气溶胶

5、形成方式和方法的不同，可分成固 态分散性气溶胶、固态凝集性气溶胶、液态分散性气溶胶和液态凝集性气溶胶4种类型。按气溶胶存在的形式可分成雾、烟和粉尘。 （二）气溶胶气溶胶的特点：对人体的危害程度与其粒径有关，粒径小于5m 的颗粒则容易进入支气管和肺泡，被机体吸收，危害较大。会受重力作用下沉，特别是密度大、粒径大的颗粒，下沉速度会更快。在采样时，需要一定的采样流量，才能克服重 力的影响，有效地将气溶胶颗粒采入收集器内。 三、空气样品的采集方法正确的空气样品是保证检测结果准确性的重要一步。正确的样品采集方法应综合考虑以下因素：待测物在工作场所空气中存在的状态各种采样方法的适用性采样点的工作状况采样环

6、境等因素选择。 （一）气态和蒸气态化学物质的采样方法直接采样法是用采样容器，如100 ml注射器、采气袋或其他容器，采集一定量体积空气样品，供测定用。这种方法适用于空气中挥发性强、吸附性小的待测物，待测物浓度较高或测定方法的灵敏度高，只需要少量空气样品就可满足检测要求的情况。在不宜采用有泵型采样法时，如在需要防爆的工作场所，可使用此法。1、直接采样法(3)采样袋 (4)真空采气瓶（一）气态和蒸气态化学物质的采样方法2、有泵型采样法有泵型采样法也叫有动力采样法，是用空气采样器（由电动抽气泵和流量计组成）作为抽气动力，将样品空气抽过样品收集器，空气中的待测物被样品收集器采集下来，供测定用。有泵型采

7、样法根据采样方式不同，分为定点采样和个体采样。根据使用的样品收集器不同，有液体吸收法、固体吸附剂管法和浸渍滤料法等。（一）气态和蒸气态化学物质的采样方法2、有泵型采样法液体吸收法将装有吸收液的吸收管作为样品收集器，当样品气流通过吸收液时，吸收液气泡中的有害物质分子迅速扩散进入吸收液内，由于溶解或化学反应很快地被吸收液吸收。优点：适用范围广，可用于各种化学物质的各种状态的采样；采样后，样品直接进行测定，不需样品处理；吸收管可反复使用，费用小。缺点：吸收管易坏，携带和使用不方便；不适用于个体采样和长时间采样；需要采样动力。 （一）气态和蒸气态化学物质的采样方法2、有泵型采样法固体吸收剂法特性：都是

8、多孔性物质，有大的比表面积，其吸附作用有物理性和化学性两种，物理性吸附是靠分子间的作用力，吸附比较弱，容易在物理作用下发生解吸。化学性吸附是靠化学亲和力的作用，吸附较强，不易在物理作用下解吸。要求：用于空气采样的理想固体吸附剂应具有良好的机械强度、稳定的理化性质、足够强的吸附能力和容易解吸、价格较低等特性。常用的吸附剂有活性炭、硅胶等。 活性炭特性：属非极性吸附剂，吸附非极性和弱极性的有机气体和蒸气，吸附容量大，吸附力强。水对活性炭的吸附能力影响不大。应用：吸附能力很强，沸点高于0的各种物质蒸气，常温下可以被有效地吸附，但是沸点低于-150的物质，如一氧化碳、甲烷等，不能用物理方法吸附。沸点在

9、-1000之间的物质，如氨、乙烯、甲醛、氯化氢、硫化氢等，常温下不能定量吸附。可在冷冻下吸附，也可用浸渍化学试剂的活性炭，以增加化学吸附和吸收的能力。 硅 胶特性：一种极性吸附剂，对极性物质有强烈的吸附作用，可以吸附相当大量的水，以致降低甚至失去它的吸附性能。应用：适宜在较干燥的环境中采样，采样时间不宜过长。 高分子多孔微球特性：一类合成的多孔性芳香族聚合物，它具有大的表面积、一定的机械强度、疏水性、耐腐蚀、耐辐射和耐高温(250290)等性质，是一种较好的吸附剂。分非极性、弱极性和中等极性。 浸渍固体吸附剂特性：将化学试剂涂渍在固体吸附剂表面，利用浸渍的化学试剂与待测物发生化学反应，生成稳定

10、的化合物被收集下来，在物理吸附的基础上，增加了化学吸附，这样可以扩大固体吸附剂的使用范围，增加吸附容量，提高采样效率。应用：采集酸性化合物时，可浸渍碱性物质；采集碱性化合物时，则浸渍酸性物质。 固体吸附剂管根据采样后处理方法不同而分为溶剂解吸型和热解吸型两类。 固体吸附剂法的优缺点优点：固体吸附剂管体积小，质量轻，携带和操作方便；适用范围广，有机和无机、极性和非极性化合物的气体和蒸气都适用；可用于短时间采样和定点采样，也可用于长时间采样和个体采样。缺点：对不同的有害物质有不同的穿透容量；硅胶管容易吸湿，不能在湿度大的工作场所过长时间持续采样，长时间采样时，应3h左右更换一只，或发现硅胶变色后立

11、即更换。三种常用固体吸附剂管特性表固体吸附剂管 适用范围 优缺点 活性碳管非极性和弱极性化合物吸附容量大，水的影响小 硅胶管极性和弱极性化合物吸附容量较小，水的影响较大高分子多孔微球管极性和弱极性化合物吸附容量大，水的影响小 是指当通过固体吸附剂管的空气中待测物量达到原空气中待测物量的5%时，固体吸附剂所吸附的待测物量。影响穿透容量的因素有：待测物的极性、扩散系数、化学活性，吸附剂性质，采样流量，气温和湿度等。固体吸附剂管的穿透容量 使用注意事项防止穿透；防止污染；防止假穿透。溶剂解吸型固体吸附剂管要在稳定期内测定，既防止假穿透，又避免浓度下降（一）气态和蒸气态化学物质的采样方法2、有泵型采样

12、法浸渍滤料法滤料不能直接用于空气中气态和蒸气态待测物的采集，当滤料涂渍某种化学试剂后，待测物与化学试剂迅速反应，生成稳定的化合物，保留在滤料上而被采集下来。为了有利于化学反应，常常在浸渍液中加入甘油等试剂。因为浸渍滤料的厚度一般小于1mm，所浸渍的试剂量有限，限制了采集待测物的量和采样流量。 浸渍滤料法使用注意事项采集待测物的量：受浸渍滤料所浸渍的试剂量的限制，注意滤料的吸收容量，及时更换滤料，防止穿透；采样流量：取决于待测物和试剂间的化学反应速度，流量设置要合理，考虑环境中物质浓度，温、湿度影响，流量设置不能太小或太大；浸渍滤料法适用于空气中待测物浓度低或采样时间短的场所。（一）气态和蒸气态

13、化学物质的采样方法2、有泵型采样法空气采样器 采样器的基本技术性能要求在最大流量和4 kPa的阻力下应能稳定运行48h以上，流量保持稳定，变化小于等于5%；结构和形状要合理，外壳要坚固，整机的质量要轻，体积要小，携带方便，操作简单安全，在易燃易爆场所，必须使用防爆型采样器；应能在温度-10+45，相对湿度小于95%的环境下正常运行；气路连接要牢固耐用，不漏气；当封死进气口，用最大流量抽气时，应无流量显示； 采样器的基本技术性能要求装有流量计的空气采样器，流量计的精度不得低于2%，刻度要清晰准确，易于读数和调节；开关、旋钮和安装收集器的装置等应完整、牢固，使用灵活；交流电源应为220V、50Hz

14、；直流电源应为69 V，若为充电电池，充电一次，应能在最高流量和最大阻力下连续运行48 h以上；防爆型空气采样器必须符合防爆的国家标准，且标示明确；装有定时装置的空气采样器，定时装置的精度应小于等于10%。47（一）气态和蒸气态化学物质的采样方法3、无泵型采样法无泵型采样法也叫扩散采样法，采集空气中化学物质时，不需要抽气动力和流量装置，而是根据费克( Fick)扩散定律，利用化学物质分子在空气中的扩散作用完成采样的。 无泵型采样法的优缺点优点：体积小、质量轻、结构简单，不用抽气装置，携带和操作都很方便；适合用做个体和长时间采样，也可作为定点和短时间采样。缺点： 因为它的采样流量与待测物分子的扩

15、散系数成正比，扩散系数低的待测物因采样流量太小只能进行长时间采样，不适用于空气中待测物扩散系数小而且浓度低的情况下作短时间采样。受吸附容量的影响，若超过吸附容量，采样性能将变差，采样器本身不能反映这一现象。 使用无泵型采样器的注意事项采样前后要检查无泵型采样器的包装和扩散膜，是否有破损，若有破损者应废弃；在高浓度的待测物和干扰物环境中采样时，要缩短采样时间，防止其收集介质的饱和；应在有一定风速下采样，以防止“饥饿”现象发生；只能采集气态和蒸气态物质，不能用于气溶胶的采样；采样前后要将无泵型采样器放在密闭的容器内运输和保存，以防污染；采样后应检查扩散膜是否有破损或沾污待测物液滴，若有，则这种样品

16、不能采用，应弃去。（二）气溶胶态化学物质的采样方法1、滤料采样法滤料采样法是采集气溶胶有害物质的主要采样方法，是利用气溶胶颗粒在滤料上发生直接阻截、惯性碰撞、扩散沉降、静电吸引和重力沉降等作用，采集在滤料上。用于空气样品采集的常用滤料有微孔滤膜、超细玻璃纤维滤纸和过滤乙烯滤膜等。它们是由天然纤维素或合成纤维素制成的滤纸或滤膜。 微孔滤膜由硝酸纤维素同少量乙酸纤维素基质混合交连成筛孔状薄膜，质轻色白，表面光滑，滤膜的厚度约为0.15mm；在通常情况下，机械强度较好，较耐热，孔径范围为0.11.2m，用于工作场所空气中气溶胶采集的常为0.8m孔径。即使采用较大孔径的滤膜来采集小颗粒气溶胶，也能获得

17、满意的采样效率。 它的灰分低，即金属元素的含量 很微，很适宜于采集和测定金属 性气溶胶。 超细玻璃纤维滤纸 由许多很细的而且较均匀的超细玻璃纤维重叠而成，有的加一定量的粘合剂，形成不规则而较细的孔隙。它的厚度较厚，一般小于1mm，是工作场所空气采样滤料中厚度最大的一种。它的采集机理主要是直接阻截、惯性碰撞和扩散沉降，几乎没有静电吸引。多用于有机气溶胶的采集。 过氯乙烯滤膜（又称测尘滤膜）由过氯乙烯纤维互相重叠而成，它的纤维较细，介于慢速定量滤纸和超细玻璃纤维滤纸之间，构成许多大小不等形状不规则的孔隙，孔径较细而均匀。膜厚一般在 0.1mm左右。过氯乙烯滤膜采集气溶胶的机理几乎包括了所有滤料采集

18、颗粒的作用，特别是静电吸引较其他滤料更为显著。主要用于采样流量大的金属样品采集。 慢速定量滤纸是由许多粗细不等的纯净的天然纤维互相重叠而成，形成大小和形状都不规则的孔隙。它的厚度一般小于0.25mm。滤纸采集气溶胶的机理主要是直接阻截、惯性碰撞和扩散沉降。最早用于气溶胶态毒物采样的滤料 选择好的滤料的原则在选择滤料时要根据采样和测定的需要、采样场所的环境条件，选择合适的滤料。主要考虑：采样效率要高，符合测定的需要，适合采样的环境条件。滤料的最高使用温度常见的滤料采样夹滤料采样法的优缺点优点：适用于各种气溶胶的采样，采样效率高；流量范围宽，适用于短时间、长时间、定点和个体采样；操作简便，使用的设

19、备材料便宜，不易破损；采得的样品体积小，易于保存和携带，保存时间长；可根据分析的需要选择滤料、抽气动力、采样流量和滤料大小等。缺点：采样过程中，污染的可能性较大；需要空气采样器；采得的样品一般需要处理后才能进行测定。 滤料采样法使用的注意事项选择合适的滤料，采集金属性烟尘首选微孔滤膜，称量法选用测尘滤膜，采集有机化合物气溶胶选用玻璃纤维滤纸。选择质量好的滤料，孔径和厚度要均匀。采样过程中要防止污染。在高浓度的情况下，采样时要防止滤料的超负荷。（二）气溶胶态化学物质的采样方法2、冲击式吸收管法冲击式吸收管法是利用空气样品中的颗粒以很大的速度冲击到盛有吸收液的管底部，因惯性作用被冲到管底上，再被吸

20、收液洗下。必须使用3 L/min的采样流量。主要用于采集粒径较大的气溶胶颗粒。（二）气溶胶态化学物质的采样方法3、多孔玻板吸收管法雾状待测物一部分在通过多孔玻板时，被弯曲的孔道所阻留进而吸入吸收液中；一部分在通过多孔玻板后，被吸收液中很细的气泡吸收。此法通常不能采集烟尘。（三）蒸气和气溶胶有害物质共存时的 采样方法在工作场所空气中，有些有害物质可呈蒸气和气溶胶共同存在，如三氧化二砷、三硝基甲苯(TNT)和一些多环芳烃等，在室温下都有一定的挥发性，并主要以气溶胶态存在于空气中，且有一定浓度的蒸气存在。采集蒸气和气溶胶态共存时的方法，常用的有浸渍滤料法、聚氨酯泡沫塑料法和串联法。 浸渍滤料法用于采

21、集以气溶胶态为主、伴有少量蒸气态待测物的样品。这种方法操作简单方便，采样效率高，因此，比较常用。例如，用慢速定量滤纸采集空气中的三氧化二砷时，采样效率只有50%左右，而用浸渍聚乙烯氧化吡啶一甘油的滤纸采集，采样效率可达97%以上。聚氨酯泡沫塑料法聚氨酯泡沫塑料是由无数的泡沫塑料细泡互相连通而成的多孔滤料，表面积大，通气阻力小，适用于较大流量采样。有机磷、有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等分子量较大的有机物，常呈气溶胶态和低浓度的蒸气态共存，使用本法采样可得到满意的采样效率。可以根据采样的需要，切割成所需直径和厚度的圆柱，切割的直径要比存放它的收集器的内径大些，以防止存在缝隙而漏气。必须经过处理才

22、能使用。处理的方法可用甲醇或正己烷等有机溶剂洗涤或提取。然后，在低温下加热干燥，置于清洁的容器内密封保存。 串联法将采集气溶胶态的收集器与采集蒸气态的收集器串联起来采样。串联时，应将气溶胶样品收集器放在前面，蒸气样品收集器放在后面。串联后，要选择使用合适的采样流量，既满足气溶胶采集的要求，又满足蒸气采集的要求。采集气溶胶用的采样流量为1lOL/min，甚至更高；而采集蒸气用的采样流量为0.12L/min。物质形态存在状态采样方法气体、固体气态、蒸气态直接采样（容器采样）法 注射器、 采集袋有泵采样法液体吸收法 固体吸附剂法 浸渍滤料法无泵采样法（扩散）无泵型采样器固体气溶胶滤料采样法冲击式吸收

23、管法多孔玻板吸收管法气体、固体蒸气和气溶胶共存浸渍滤料法聚氨酯泡沫塑料法串联法冲击式吸收管法多孔玻板吸收管法毒物的存在状态与采样方法统计表 第三部分空气样品的采集规范一、样品采集的基本要求满足工作场所有害物质职业接触限值的采样要求满足职业卫生评价对采样的要求；满足工作场所环境条件对采样的要求；在采样的同时应做样品空白；采样时应避免有害物质飞溅入空气收集器内，空气收集器的进气口应避免被衣物等阻隔，用无泵采样器采样时应避免风扇直吹；在易燃、易爆工作场所采样时，应采用防爆型空气采样器。 一、样品采集的基本要求采样过程中应保持采样流量稳定，长时间采样时应记录采样后的流量，计算时用流量均值；工作场所空气

24、样品的采样体积，在采样点温度低于5或高于35、大气压低于98.8 kPa或高于103.4 kPa，应将采样体检换算为标准采样体积；在样品采集、运输和保存过程中，应注意防止样品污染采样时，采样人员应注意个体防护； 一、样品采集的基本要求采样时，应在专用的采样记录表上，边采样边记录，采样记录表应至少包括以下信息：被检测单位名称采样仪器名称、检测项目样品唯一性编码标识采样地点和时间、环境参数采样流量和时间采样者签字、被检单位陪同人员签字等。二、定点采样_采样点的选择原则选择有代表性的工作地点，包括空气中有害物质浓度最高、劳动者接触时间最长；在不影响劳动者工作的情况下，采样点尽可能靠近劳动者；空气收集

25、器应尽量接近劳动者工作时的呼吸带。在评价工作场所防护设备或措施的防护效果时，应根据设备情况选定采样点，在工作地点劳动者工作时的呼吸带进行采样。采样点应设在工作地点的下风向，应远离排气口和可能出现涡流的地点。二、定点采样_采样点数目的确定原则按生产工艺流程，凡逸散或存在有害物质的工作地点，至少应设置一个采样点。一个有代表性的工作场所有多台同类设备时，1-3台设置1个采样点；4-10台设置2个；10台以上至少设置3个采样点。一个有代表性的工作场所内，有2台以上同类型生产设备，逸散同一种有害物质时，采样点应设置在逸散有害物质浓度大的设备附近；逸散不同有害物质时，应设置在逸散待测有害物质设备的工作地点

26、，点数按上述原则确定。二、定点采样_采样点数目的确定原则劳动者在多个工作地点工作时，在每个工作地点设置一个采样点；劳动者是流动工作时，在流动的范围内，一般每10米设置一个采样点；仪表控制室和劳动者休息室，至少设置1个采样点。二、定点采样_采样时段的选择原则采样必须在正常工作状态和环境下进行，避免人为因素的影响。空气中有害物质浓度随季节发生变化的工作场所，应将空气中有害物质浓度最高的季节选择为重点采样季节。在工作周内，应将空气中有害物质浓度最高的工作日选择为重点采样日。在工作日内，应将空气中有害物质浓度最高的时段选择为重点采样时段。三、个体采样采样对象的选择原则要在现场调查的基础上，根据检测的目

27、的和要求，选择采样对象。在工作过程中，凡接触和可能接触有害物质的劳动者都应列为采样对象选择范围。选择的采样对象中必须包括不同工作岗位的、接触有害物质浓度最高和接触时间最长的劳动者，其余的采样对象应随机选择。三、个体采样采样对象数量的确定在采样对象范围内，能够确定接触有害物质浓度最高和接触时间最长的劳动者时，每种工作岗位选择以下数量的采样对象，其中包括接触浓度最高、时间最长的劳动者，劳动者数不足3名时，全部选为采样对象。劳动者数采样对象数3-526-10310以上4能确定接触有害物浓度最高和时间最长劳动者时采样对象的数量三、个体采样采样对象数量的确定在采样对象范围内，不能确定接触有害物质浓度最高

28、和接触时间最长的劳动者时，每种工作岗位按下表要求选定采样对象数量。每个工作岗位劳动者数不足6名时，全部选为采样对象。劳动者数采样对象数657-9610-14715-26827-50950-11不能确定接触有害物浓度最高和时间最长劳动者时采样对象的数量四、三种容许浓度的检测样品的采集（一）最高容许浓度的样品采集用定点的、短时间的检测方法进行检测选择有代表性、浓度最高的工作地点为重点采样检测点；将空气收集器的进气口尽量安装在劳动者工作时的呼吸带；在浓度最高的时段进行采样；采样时间一般不超过15分钟。 cv CMAC Ft式中：CMAC 空气中有害物质的浓度，mg/m3；c 测得样品溶液中有害物质的

29、浓度g/ml；v 样品溶液体积，ml；F 采样流量，L/min；t 采样时间，min。空气中有害物质最高容许浓度计算公式：四、三种容许浓度的检测样品的采集（二）短时间接触容许浓度的样品采集采样时间一般为15分钟；空中有害物质15分钟接触浓度的计算与最高容许浓度一样；一次采样时间不足15分钟，可进行1次以上采样，按15分钟时间加权平均浓度计算。 cvCSTEL F15式中：CSTEL 短时间接触浓度，mg/m3； c 测得样品溶液中有害物质的浓度，g/ml； v 样品溶液体积，ml； F 采样流量，L/min； 15 采样时间，min。短时间接触容许浓度的计算公式：采样时间为15min C1T1C2T2CnTn CSTEL 15式中： CSTEL 短时间接触浓度，mg/m3； C1、C2、Cn 测得空气中有害物质浓度，mg/m3； T1、T2、Tn 劳动者在相应的有害物质浓度下的工作时间，min；15 短时间接触容许浓度规定的15min。短时间接触容许浓度的计算公式：采样时间不足15min，进行1次以上采样四、三种容许浓度的检测样品的采集（三）时间加权平均容许浓度的样品采集根据工作场所空气