空气采样讲义

空气监测现场采样技术

黄河仙

湖南省环境监测中心站湖南省环境监测中心站2011年11月第一章空气样品采集布点方法湖南省环境监测中心站2011年11月一、监测网络的设计与布点监测任务或计划的目标是通过监测数据实现的，而监测数据的代表性主要取决于监测网点的密度，监测点位越多，获得的监测信息量就大，或者说监测网络区域内的环境质量状况越接近于实际情况。因此，监测网络设计的目的就是确定完成监测任务的最优化监测点位布设方案，力求用最少的点位，获得最有代表性的、能说明环境质量状况的监测数据。但监测网站的密度设计不仅应考虑任务目标，还受区域气候条件的变化、地形地貌以及监测经费等因素的制约。湖南省环境监测中心站2011年11月二、设置环境空气监测网的目的

国家环境空气监测网是指由国家根据环境管理的需要，为开展环境空气质量监测而设置的监测网。其监测目的主要是：①确定全国的环境空气质量变化趋势。②确定空气污染物在全国范围内的水平。③确定全国及各地方的环境空气质量是否满足环境空气质量标准的要求。④为制定全国大气污染控制规划提供依据。湖南省环境监测中心站2011年11月区域环境空气监测网是指根据环境管理的需要，为开展区域或特定目的的环境空气质量监测而设置的监测网，其监测目的主要是：①确定监测网所覆盖区域内可能出现的空气污染物高浓度值。②确定监测网所覆盖区域内各环境质量功能区的代表性浓度，判定其环境空气质量是否满足环境空气质量标准的要求。③确定监测网所覆盖区域内重要的污染源（类）对环境空气质量的影响。④确定监测网所覆盖区域内环境空气污染物的背景水平。⑤确定监测网所覆盖区域内环境空气质量的变化趋势。⑥为制定地方大气污染控制规划提供依据。湖南省环境监测中心站2011年11月三、监测网络设计的一般原则

适用于各种监测任务或所有污染物监测的最佳网络事实上是不存在的，永久性的、一劳永逸的监测网络也是不存在的。但在进行网络设计时，应遵循如下的原则：（1）在监测范围内，必须能提供足够的、有代表性的环境质量信息代表性指能代表一定空间范围内的环境污染水平、规律及变化趋势，污染物的污染特征及分布规律；足够的信息量指获得的数据，在空间分布上重复性和代表性最好。湖南省环境监测中心站2011年11月

（2）监测网络应考虑获得信息的完整性所设计的监测网络不仅应该掌握污染水平，还应该能掌握监测范围内的污染源状况、区域环境污染特征以及影响环境质量的自然环境的背景信息，不仅可以获得环境污染的共性信息，还能获得范围内典型污染的个性信息，便于对污染水平进行综合分析评价。一般称此为信息的全面性或完整性原则。湖南省环境监测中心站2011年11月

（3）以社会经济和技术水平为基础，根据监测的目的进行经济效益分析监测任务由于受人力、财力、物力和监测技术等方面条件的限制，应根据需要和可能，运用系统理论的观点和方法，寻求优化的、可操作性强的监测方案。（4）影响监测点位的其他因素:在决定监测点位时，还必须根据现场的实际情况，考虑其他一些具体的问题，比如：监测地点有无易获得的电源，是否会因为设置测点而损坏文物古迹，交通足否便利，监测点位的微气候环境是否干扰采样等等。湖南省环境监测中心站2011年11月四、环境空气质量监测点位布设的基本要求

监测点位布设的一般原则①监测点位的布设应具有较好的代表性，应能客观反映一定空间范围内的空气污染水平和变化规律。②应考虑各监测点之间设置条件尽可能一致，使各个监测点取得的监测资料具有可比性。③为了大致反映城市各行政区空气污染水平及规律，在监测点位的布局上尽可能分布均匀。同时，在布局上还应考虑能大致反映城市主要功能区和主要空气污染源的污染现状及变化趋势。④应结合城市规划考虑环境空气监测点位的布设，使确定的监测点位能兼顾城市未来发展的需要。湖南省环境监测中心站2011年11月根据《环境监测技术规范》的要求，在确定环境空气监测点具体位置时，必须满足以下要求：①监测点位置的确定应首先进行周密的调查研究，采用间断性的监测，对本地区空气污染状况有粗略的概念后再选择设置监测点的位置。监测点的位置一经确定之后，不宜轻易变动，以保证监测资料的连续性和可比性。②在监测点50m范围内不能有明显的污染源，不能靠近炉、窑和锅炉烟囱。③在监测点采样口周围270。捕集空间，环境空气流动不受任何影响。如果采样管的一边靠近建筑物，至少在采样口周围要有180。弧形范围的自南空间。④点式监测仪器（每个监测项目对应一台监测仪器）采样口周围，或长光程监测仪器用差分吸收光谱分析多个监测项目）发射光源到监测光束接收端之间90％光程附近，不能有高大建筑物、树木或其他障碍物阻碍环境空气流通。从采样口或监测光束到附近最高障碍物之间的距离，至少是该障碍物高出采样口或监测光束的两倍以上。湖南省环境监测中心站2011年11月⑤监测点周围建设情况相对稳定，在相当长的时间内不能有新的建筑工地出现。监测点应建在能长朗使用，且不会改动的地方。⑥监测点应地处相对安全和防火措施有保障的地方。⑦监测点位附近无强大的电磁波干扰，周围容易获得稳定可靠的电源供给，电话线容易安装和检修。湖南省环境监测中心站2011年11月第二章空气样品采集方法

湖南省环境监测中心站2011年11月一、直接采样法

当空气中的被测组分浓度较高，或者监测方法灵敏度高时，直接采集少量气样即可满足监测分析要求。这种方法测得的结果是瞬时浓度或短时间内的平均浓度，能较快地测知结果。常用的采样容器有注射器、塑料袋、真空瓶(管)等。湖南省环境监测中心站2011年11月(一)注射器采样

常用l00mL注射器采集有机蒸气样品。采样时，先用现场气体抽洗2—3次，然后抽取l00mL，密封进气，带回实验室分析。样品不宜长时间存放，一般应当天分析完。(二)塑料袋采样

应选择与气样中污染组分既不发生化学反应，也不吸附、不渗漏的塑料袋。常用的有聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋及聚酯袋等。采样时，先用现场气体冲洗2—3次，再充满气样，密封进气口，带回尽快分析。湖南省环境监测中心站2011年11月(三)采气管采样

采气管是两端具有旋塞的管式容器。采样时，打开两端旋塞，将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，关上两端旋塞，采气体积即为采气管的容积。(四)真空瓶采样

采样前，先用抽真空装置将采气瓶内气体抽空，密封进气口。采样时，打开进气口，被采空气即充入瓶内，密封，则采样体积为真空采气瓶的容积。湖南省环境监测中心站2011年11月二、富集(浓缩)采样法

空气中的污染物质浓度一般都比较低，直接采样法往往不能满足分析方法检测限的要求，故需要用富集采样法对空气中的污染物进行浓缩。富集采样时间一般比较长，测得结果代表采样时段的平均浓度，更能反映空气污染的真实情况。这类采样方法有溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法、扩散(或渗透)法及自然沉降法等。湖南省环境监测中心站2011年11月(一)溶液吸收法该方法是采集空气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质的常用方法。采样时，用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管(瓶)。采样结束后，倒出吸收液进行测定，根据测得结果及采样体积计算空气中污染物的浓度。溶液吸收法的吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。除采集溶解度非常大的气态物质外，一般都选用伴有化学反应的吸收液。增大被采气体与吸收液接触面积的有效措施是选用结构适宜的吸收管(瓶)。湖南省环境监测中心站2011年11月1.气泡吸收管适用于采集气态和蒸气态物质。2.冲击式吸收管这种吸收管适宜采集气溶胶态物质。3.多孔筛板吸收管(瓶)适合采集气态和蒸气态物质外，也能采集气溶胶态物质。湖南省环境监测中心站2011年11月(二)填充柱阻留法填充柱是用一根的玻璃管或塑料管，内装颗粒状或纤维状填充剂制成。采样时，让气样以一定流速通过填充柱，则欲测组分因吸附、溶解或化学反应等作用被阻留在填充剂上，达到浓缩采样的目的。采样后，通过解吸或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来进行测定。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类型。湖南省环境监测中心站2011年11月(三)滤料阻留法该方法是将过滤材料(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。(四)静电沉降法空气样品通过上万伏高压电场时，气体分子电离，所产生的离子附着在气溶胶颗粒上，使颗粒带电，并在电场作用下沉降到收集极上，然后将收集极表面的沉降物洗下，供分析用。这种采样方法不能用于易燃、易爆的场合。

湖南省环境监测中心站2011年11月(五)低温冷凝法空气中某些沸点比较低的气态污染物质，如烯烃类、醛类等，在常温下用固体填充剂等方法富集效果不好，而低温冷凝法可提高采集效率。低温冷凝采样法是将U形或蛇形采样管插入冷阱中，当空气流经采样管时，被测组分因冷凝而凝结在采样管底部。如用气相色谱法测定，可将采样管仪器进气口连接，移去冷阱，在常温或加热情况下气化，进入仪器测定。湖南省环境监测中心站2011年11月(六)扩散(或渗透)法该方法用于在个体采样器中，采集气态和蒸气态有害物质。采样时不需要抽气动力，而是利用被测污染物质分子自身扩散或渗透到达吸收层(吸收剂、吸附剂或反应性材料)被吸附或吸收，又称无动力采样法。这种采样器体积小轻便，可以佩戴在人身上，跟踪人的活动，用作人体接触有害物质量的监测。湖南省环境监测中心站2011年11月

(七)自然积集法这种方法是利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集空气中的被测物质，如自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物等空气样品的采集。采样不需动力设备，简单易行，且采样时间长，测定结果能较好地反映空气污染情况。下面举两个实例:1.降尘试样采集2.硫酸盐化速率试样的采集湖南省环境监测中心站2011年11月(八)综合采样法空气中的污染物并不是以单一状态存在的，可采用不同采样方法相结合的综合采样法，将不同状态的污染物同时采集下来。例如，在滤料采样夹后接上液体吸收管或填充柱采样管，则颗粒物收集在滤料上，而气体污染物收集在吸收管或填充柱中。又如，无机氟化物以气态(HF、SiF4)和颗粒态(NaF、CaF2等)存在，两种状态毒性差别很大，需分别测定，此时可将两层或三层滤料串联起来采集之。第一层用微孔滤膜，采集颗粒态氟化物；第二层用碳酸钠浸渍的滤膜采集气态氟化物。湖南省环境监测中心站2011年11月

第三章采样仪器

空气污染物监测多采用动力采样法，其采样器主要由收集器、流量计和采样动力三部分组成。湖南省环境监测中心站2011年11月一．气态样品采样器结构及原理湖南省环境监测中心站2011年11月工作原理:控制系统实时自动获取“计前温度”，“计前压力”，“流量计”，“大气压”等传感器的输出信号，并根据标定好的倍率、零点值计算出对应的计温、计压、气压、和流量计处的流量值Qr。根据气体方程，把流量计处的流量Qr换算到20℃，101.325kPa状态下的流量Qs；控制抽气泵转速，让Qs与设定的采样流量Q相等。若需要控制试液温度，则连接恒温箱并设置采样试液所需要温度，控制系统自动控制其温度达到设定温度，实现恒温恒流自动采样。湖南省环境监测中心站2011年11月示例仪器:采用标准：HJ/T376-2007《24小时恒温自动连续环境空气采样器技术要求及检测方法》JJG956-2000《大气采样器》执行标准：Q/02LYB014-2010湖南省环境监测中心站2011年11月采用标准：HJ/T376-2007《24小时恒温自动连续环境空气采样器技术要求及检测方法》JJG956-2000《大气采样器》执行标准：Q/02LYB014-2010示例仪器:湖南省环境监测中心站2011年11月示例仪器:采用标准：HJ/T375-2007《环境空气采样器技术要求及检测方法》JJG956-2000《大气采样器》执行标准：Q/02LYB014-2009湖南省环境监测中心站2011年11月崂应3070型智能气体采样器(手持式)示例仪器:采用标准：JJG9