空气和废气监测 课件 3.1 空气样品的采集

模块3室外环境空气监测空气和废气监测技术3.1空气样品的采集一、采样点位的布设（一）采样点布设原则与要求布设原则（1）代表性（2）可比性（3）整体性（4）前瞻性（5）稳定性监测点周围环境和采样口位置要求-周围环境①采样口周围不能有高大建筑物、树木或其他障碍物。从采样口到附近最高障碍物之间的水平距离，应为该障碍物与采样口高度差的两倍以上，或从采样口至障碍物顶部与地平线夹角应小于30°。②采样口周围水平面应保证270°以上的捕集空间，如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平面应有180°以上的自由空间。③监测点附近无强大的电磁干扰。④各采样点的设置条件应尽可能一致或标准化。监测点周围环境和采样口位置要求-采样口位置①手工采样，采样口离地面高度1.5～15m；自动监测，采样口或监测光束离地面高度3～20m；路边交通点，采样口离地面高度2～5m。②监测点周围半径300～500m内，采样口高度20～30m。③建筑物上的监测仪器，采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离应大于1m。④采样口周围至少50m内无明显固定污染源，为避免车辆尾气等直接对监测结果产生干扰，采样口与道路之间最小间隔距离按下表3-1确定：世界卫生组织（WHO）和美国环保局等对城市环境空气质量监测点数的确定：以人口数量为基础的经验法，以污染程度和面积为基础的经验法，按人口和功能区的布点法2013年原国家环保部颁发的《环境空气质量监测点位布设技术规范》（试行）以人口和面积为基础确定监测点位数12（二）采样点布设数目的要求备注：《环境空气质量监测规范（试行）》（2007年）备注：《环境空气质量监测点位布设技术规范》（试行）（HJ664-2013）

《环境空气质量手工监测技术规范》（HJ194-2017）规定：空气污染物的采样时间和频率，应根据GB3095中污染物浓度数据有效性规定的要求确定。采样时间：每次采样从开始到结束所经历的时间，或采样时段采样频率：一定时间范围内的采样次数二、采样时间和采样频率（一）采样时间1.短期采样（1）间断采样

某一时段或1h内采集样品，平均浓度（2）24h连续采样

监测日平均浓度的采样方式

可用人工采样，也可通过自动空气监测系统采样2.长期采样

连续自动采样（二）采样频率采样频率依据《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来确定。用于环境影响评价的监测数据，一般选择在污染最严重时采样，且至少取得7d的有效数据。污染物项目平均时间数据有效性规定SO2、NO2、PM10、PM2.5、NOx年平均每年至少有324个日平均浓度值每月至少有27个日平均浓度值（二月至少有25个日平均浓度值）SO2、NO2、CO、PM10、PM2.5、NOx24小时平均每日至少有20个小时平均浓度值或采样时间O38小时平均每8小时至少有6小时平均浓度值SO2、NO2、CO、O3、NOx1小时平均每小时至少有45分钟的采样时间TSP、B[a]P、Pb年平均每年至少有分布均匀的60个日平均浓度值每月至少有分布均匀的5个日平均浓度值Pb季平均每季至少有分布均匀的15个日平均浓度值每月至少有分布均匀的5个日平均浓度值TSP、B[a]P、Pb24小时平均每日应有24小时的采样时间表3-4污染物浓度数据有效性的最低要求三、采样仪器和方法采样仪器选择：（1）污染物在空气中的存在状态；（2）污染物浓度的高低；（3）污染物的物理化学性质；（4）分析方法的灵敏度。1.直接采样法适用于组分浓度较高监测方法灵敏度高测得结果：瞬时浓度或短时间内的平均浓度。常用方法有：（一）气态污染物的采样方法（1）注射器采样常用100mL注射器采集样品。采样时，先用现场气体抽洗2-3次，然后抽取样气；取样后，密封，进口朝下，垂直放置，带回实验室分析。注意：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方法取样。（2）塑料袋采样不吸附、不渗漏，不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋，如聚四氯乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等，还有用金属薄膜作衬里（如衬银、衬铝）的塑料袋。采样时，先用二联苯橡皮球打进现场气体冲洗2-3次，再充满样气，加封进气口，带回实验室尽快分析。（3）采气管采样容积：100-500mL采样时，打开两端旋塞，用二连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，采气管容积即为采气体积。（4）真空采气瓶采样具有活塞的耐压玻璃瓶，容积500—1000mL。真空采气瓶抽真空装置采样前，先将瓶内抽成真空并测剩余压力（一般1.33kPa），携带至现场，打开旋塞，被测空气自动进入瓶内，采完关闭旋塞，采样体积为真空瓶体积。2.有动力采样法用抽气苯，将空气样品通过吸收管（瓶）中的吸收介质，使空气样品中的待测污染物浓缩在吸收介质中。适用：污染物质浓度较低

直接采样不能满足分析测定要求采样时间：较长，结果可代表采样时段的平均浓度常用方法有：溶液吸收法、填充柱采样法和低温冷凝法有动力采样法低温冷凝法溶液吸收法填充柱阻留法（1）溶液吸收法采集气态、蒸汽态及某些气溶胶污染物质的常用方法。采样时，用抽气装置将待测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管（瓶），使被测组分与吸收液发生物理、化学反应，阻留在吸收液中，以达到浓缩的目的。采样结束后，倒出吸收液进行测定，根据测得的结果及采样体积计算空气中污染物的浓度。气泡式吸收管（瓶）小型气泡吸收管（瓶）大型气泡吸收管（瓶）适用于采集气态和蒸汽态物质，不宜采气溶胶物质。冲击式吸收管（瓶）大型冲击式吸收瓶管内有一尖嘴玻璃管作冲击器。适用于采集气溶胶物质和易溶解的气体样品，不宜采集气体和蒸汽态物质。小型冲击式吸收瓶多孔玻板吸收管（瓶）内管出气口熔接一块多孔性的砂芯玻板。当气体通过多孔玻板时，一方面被分散成很小的气泡，增大了与吸收液的接触面积；另一方面被弯曲的孔道所阻留，然后被吸收液吸收。适用于任何气体样品。（1）溶液吸收法吸收效率：取决于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。吸收液的选择原则：

（1）与被采集的物质发生不可逆化学反应快或对其溶解度大；（2）污染物质被吸收液吸收后，要有足够的稳定时间，以满足分析测定所需时间的要求；（3）污染物质被吸收后，应有利于下一步分析测定，最好能直接用于测定；（4）吸收液毒性小，价格低，易于购买，并尽可能回收利用。（2）填充柱阻留法（固体阻留法）。。。。。。。颗粒状填充剂抽气泵﹡﹡﹡﹡﹡﹡组分

空气填充柱类型反应型吸附型分配型（固体颗粒状吸附剂，如活性炭、硅胶等）（涂有高沸点有机溶剂的惰性多孔颗粒物，如硅藻土等）（填充剂和被测组分发生化学反应而被富集在柱内）固体阻留法特点①可以长时间采样，测日平均或一段时间内的平均浓度值；溶液吸收法则由于液体在采样过程中会蒸发，采样时间不宜过长；②选择合适的固体填充剂，对气态、蒸气态和气溶胶物质都有较高的富集效率，而溶液吸收法一般对气溶胶吸收效率要差些；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。所以，固体阻留法是空气监测中具有广阔发展前景的采样方法。（3）低温冷凝法致冷剂致冷作用使空气中某些低沸点气态物质被冷凝成液态物质，以达到浓缩的目的。适用于空气中某些沸点较低的气态污染物质，如烯烃类、醛类等。1.过滤器；2.采样器；3.冷阱低温冷凝采样装置1.空气入口；2.制冷剂；3.样品浓缩管；4.水分过滤器；5.流量计；6.流量调节阀；7.泵低温冷凝采样装置示意图常用致冷剂：冰、干冰、冰-食盐、液氯-甲醇、干冰-二氯乙烯、干冰-乙醇等。优点：效果好、采样量大、利于组分稳定。（3）低温冷凝法3.被动采样法被动式采样器是基于气体分子扩散或渗透原理采集空气中气态或蒸气态污染物的一种采样方法，不用任何电源或抽气动力，所以又称无泵采样器。采样器体积小，非常轻便，可制成一支钢笔或一枚徽章大小，用作个体接触剂量评价的监测；也可放在待测场所，连续采样，间接用作环境空气质量评价的监测。常用于室内空气污染和个体接触量的评价监测。主要有滤料法和自然沉降法自然沉降法：用于采集颗粒物粒径大于30μm的尘粒滤料法：根据粒子切割器和采样流速等的不同，分别用于采集空气中不同粒径的颗粒物，或采集烟尘和粉尘（二）颗粒态污染物的采样方法常用滤料有：定量滤纸玻璃纤维滤膜（纸）过氯乙烯滤膜有机滤膜定量滤纸玻璃纤维滤膜（纸）过氯乙烯滤膜微孔滤膜浸渍试剂滤料法：将某种化学试剂浸渍在滤纸或滤膜上。采样中，气态污染物与滤纸上的试剂迅速反应，从而被固定在滤纸上。（三）两种状态共存的污染物的采样方法四、

采样效率

采样效率指在规定的采样条件（如采样流量，气体浓度，采样时间等）下所采集到的量占总量的百分数。（一）采样效率的评价方法

采样效率评价方法与污染物在环境空气中存在状态有很大关系，不同状态的污染物有不同的评价方法。

1、评价采集气态和蒸气态污染物的方法

2、评价采集气溶胶状态污染物的方法3、评价采集气态和气溶胶共存状态物质的方法1、评价采集气态和蒸气态污染物的方法（1）绝对比较法精确配制一个已知浓度的标准气体,然后用所选用的采样方法采集标准气体，测定其浓度，比较实测浓度C1和配气浓度Cs，采样效率K为：

用这种方法评价采样效率虽然比较理想，但是，由于配制已知浓度标准气体有一定困难，往往在实际应用时受到限制。1、评价采集气态和蒸气态污染物的方法（2）相对比较法配制一个恒定浓度的气体，其浓度不一定要求已知。然后用两个或三个采样管串联起来采样，分别分析各管的含量，计算第一管含量占各管总量的百分数，采样效率K为：

式中C1、C2、C3分别为第一管、第二管和第三管中分析测得的浓度。2、评价采集气溶胶状态污染物的方法（1）颗粒采样效率

所采集到的气溶胶颗粒数目占总的颗粒数目的百分数（2）质量采样效率

所采集到的气溶胶质量数占总的质量的百分数。

评价滤纸和滤膜的采样效率要用另外一个已知采样效率高的方法同时采样，或串联在其后面进行比较得出。颗粒采样效率常用一个灵敏度很高的颗粒计数器测量进入滤膜前和通过滤膜后的空气中的颗粒数来计算。

3、评价采集气态和气溶胶共存状态物质的方法对于气态和气溶胶共存的物质的采样更为复杂，评价其采样效率时，对两种状态的采样效率都应加以考虑，以求其总的采样效率。（二）影响采样效率的主要因素1.根据污染物存在状态选择合适的采样方法和仪器2.根据污染物的理化性质选择吸收液、填充剂或各种滤料3.确定合适的抽气速度4.确定适当的采气量和采样时间5.气象参数对采样的影响气态或蒸气态污染物用滤纸和滤膜采集效率很低；用液体吸收管或填充柱采样，可得到较高的采样效率以气溶胶状污染物不易被吸收液吸收，宜用滤膜法采样采集铅烟

装有稀硝酸的气泡吸收管采样，效率很低；滤纸采样，可得到较好的采样效率气溶胶和蒸气状态共存的污染物

如浸渍试剂的滤膜（纸）采样法1.根据污染物存在状态选择合适的采样方法和仪器溶液吸收法采样

要选用对污染物溶解度大的，或者与污染物能迅速起化学反应的溶液作吸收液填充柱或滤料采样

要选择阻留率大的，并容易解吸下来的填充剂或滤料2.根据污染物的理化性质选