大气样品采集方法

参考答案: 大气样品的采集方法分为直接采样法和富集（浓缩）采样法两类。
一、直接采样法--容器采样法适用于大气中被测组分浓度较高或监测方法灵敏度高的情况，这时不必浓缩，只需用仪器直接采集少量样品进行分析测定即可。此法测得的结果为瞬时浓度或短时间内的平均浓度。常用容器有注射器、塑料袋、采气管、真空瓶等。
1.注射器采样：常用100ml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100ml，密封进气口，带回实验室分析。样品存放时间不宜长，一般当天即分析完成。气相色谱分析法常采用此法取样。取样后，应将注射器进气口朝下，垂直放置，以使注射器内压略大于外压。
2.塑料袋采样：应选不吸附、不渗漏，也不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋，如聚四氟乙烯袋、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，先用二联球打进现场气体冲洗2～3次，再充满样气，夹封进气口，带回实验室尽快分析。
3.采气管采样：采气管容积一般为100～1000ml。采样时，打开两端旋塞，用二联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，采气管体积即为采气体积。
4.真空瓶采样：真空瓶是一种具有活塞的耐压玻璃瓶，容积一般为500～1000ml。采样前，先用抽真空装置把采气瓶内气体抽走，使瓶内真空度达到1.33kPa之后，便可打开旋塞采样，采完即关闭旋塞，则采样体积即为真空瓶体积。
二、富集采样法--浓缩采样法富集（浓缩）采样法：是使大量的样气通过吸收液或固体吸收剂得到吸收或阻留，使原来浓度较小的污染物质得到浓缩，以利于分析测定。适用于大气中污染物质浓度较低，用直接采样法所得的样品进行分析，往往不易检出的情况。采样时间一般较长，测得结果可代表采样时段的平均浓度，更能反映大气污染的真实情况。具体采样方法包括溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法、自然积集法等。
（一）溶液吸收法主要用于吸收以气态和蒸气态存在的有害物质。当空气通过装有吸收液的吸收管时，有害物质分子被阻留在吸收液中，因而能同时达到采集大气和浓集有害物质的目的。其吸收原理是：当空气通过适当的吸收液时，在气泡和吸收液的界面上，有害物质分子由于溶解作用或化学反应能很快地进入吸收液中。同时，处于气泡中间的气体分子，由于运动速度很大，也能迅速地扩散到气液界面上而被吸收，因而整个吸收过程能很好地完成。各种气体吸收管就是根据上述原理设计的，是采集大气中气态、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），使被测物质的分子阻留在吸收液中，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大气中污染物的浓度。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。常用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。选择吸收液时应考虑到以下几点：被测物质在吸收液中的溶解度大，且具有足够的稳定时间；选择吸收液要考虑下一步化学反应，应与以后的分析步骤衔接；吸收液要价廉易得。
1.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.常用吸收管
（1）气泡式吸收管：适用于采集气态和蒸气态物质，不宜采集气溶胶态物质。
（2）冲击式吸收管：适宜采集气溶胶态物质和易溶解的气体样品，而不适用于气态和蒸气态物质的采集。（3）多孔筛板吸收管（瓶）：是在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。所以多孔筛板吸收管既适用于采集气态和蒸气态物质，也适用于采集气溶胶态物质。
（二）填充柱阻留法（固体阻留法）空气通过装有固体吸附剂的采样管时，有害物质被固体吸附剂吸附而被浓集。固体吸附剂有颗粒状吸附剂和纤维状吸附剂两种。填充柱是用一根6～10cm长、内径3～5mm的玻璃管或塑料管，内装颗粒状填充剂制成。采样时，让气样以一定流速通过填充柱，则欲测组分因吸附、溶解或化学反应而被阻留在填充剂上，达到浓缩采样的目的。采样后，通过加热解吸，吹气或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来测定。
1.常用的颗粒吸附剂种类：常用的颗粒吸附剂有硅胶、活性炭、素烧陶瓷和分子筛等，它们是多孔性物质，具有较大的比表面积，对气体和蒸气有极强的吸附作用。同时尘粒在多孔性气路中因惯性碰撞而被阻留。因此，用固体颗粒状吸附剂采样，在气体和尘粒共存时，有时是个较好的采样方法。采样完后，再选择适当的溶剂，将被测物质洗脱下来；如为有机蒸气，也可用加热吹气法解析，然后进行分析测定。
2.常用填充柱的种类：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。
（1）吸附型填充柱：所用填充剂为颗粒状固体吸附剂，如活性炭、硅胶、分子筛、氧化铝、素烧陶瓷、高分子多孔微球等多孔性物质，对气体和蒸气吸附力强。
（2）分配型填充剂：所用填充剂为表面涂有高沸点有机溶剂（如甘油异十三烷）的惰性多孔颗粒物（如硅藻土、耐火砖等），适于对蒸气和气溶胶态物质（如六六六、DDT、多氯联苯等）的采集。气样通过采样管时，分配系数大的或溶解度大的组分阻留在填充柱表面的固定液上。
（3）反应型填充柱：其填充柱是由惰性多孔颗粒物（如石英砂、玻璃微球等）或纤维状物（如滤纸、玻璃棉等）表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成，也可用能与被测组分发生化学反应的纯金属（如金、银、铜等）丝毛或细粒作填充剂。采样后，将反应产物用适宜溶剂洗脱或加热吹气解吸下来进行分析。
3.固体阻留法的优点
（1）用固体采样管可以长时间采样，测得大气中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）只要选择合适的固体填充剂，对气态、蒸气态和气溶胶态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。
（3）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，固体阻留法是大气污染监测中具有广阔发展前景的富集方法。
（三）滤料阻留法主要用以采取尘粒状气溶胶，如烟和总悬浮颗粒物。采用动力装置使空气通过滤纸或滤膜时，阻留尘粒于膜或滤料上。常用的滤料有玻璃纤维滤料、有机合成纤维滤料、微孔滤膜和浸渍试剂滤料等。所选用的滤料和采样条件要保证有足够高的采样效率。滤料的选择，要求不含待测物质，或含量低而分布均匀；例如，分析空气无机元素应选用有机滤料，而分析有机成分时，应选用无机的玻璃纤维滤料。滤料的阻力要尽量小，以提高采样速度。为此，在采样前，应常根据目的和要求对滤膜进行预处理。
常用滤料有两类：
①纤维状滤料，如定量滤纸、玻璃纤维滤膜（纸）、氯乙烯滤膜等；
②筛孔状滤料，如微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜等。各种滤料由不同的材料制成，性能不同，适用的气体范围也不同。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）低温冷凝法是借制冷剂的制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。适用于大气中某些沸点较低的气态污染物质，如烯烃类、醛类等。
1.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。
2.优点：效果好、采样量大、利于组分稳定。
（五）自然积集法利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集大气中的被测物质，如自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物等大气样品的采集。其优点是不需动力设备，简单易行，且采样时间长，测定结果能较好地反映大气污染情况。