新浪博客

大气样品的采集方法和采样仪器

2012-06-28 14:25阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2779706474



采集大气样品的方法可归纳为直接采样法和富集（浓缩）采样法两类。现介绍如下。
一、直接采样法
当大气中的被测组分浓度较高，或者监测方法灵敏度高时，从大气中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。常用的采样容器有注射器、塑料袋、真空瓶（管）等。 1、注射器采样：先用现场气体抽洗2—3次，然后抽取100mL，密封进气口。样品存放时间不宜长，一般应当天分析完。2、塑料袋采样：先用二联球打进现场气体冲洗2—3次，再充满样气，尽快分析。3、采气管采样：采气管是两端具有旋塞的管式玻璃容器，其容积为100—
500mL。采样时，打开两端旋塞，将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，关上两端旋塞。4、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。先用抽真空装置将采气瓶（瓶外套有安全保护套）内抽至剩余压力达1.33kPa左右；如瓶内预先装入吸水液，可抽至溶液冒泡为止，关闭旋塞。采样时打开旋塞，被采空气即充入瓶内，关闭旋塞，采样体积为真空采气瓶的容积。如果采气瓶内真空度达不到1.33kPa，实际采样体积应根据剩余压力进行计算。
二、富集（浓缩）采样法
大气中的污染物质浓度一般都比较低（ppm—ppb数量级），往往需要用富集采样法进行浓缩。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，更能反映大气污染的真实情况。常用有溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法及自然沉降法等。
1、溶液吸收法：用抽气装置将空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管（瓶）。倒出吸收液测定、计算污染物的浓度。欲提高吸收速度，必须根据被吸收污染物的性质选择效能好的吸收液。常用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。吸收原理可分为两种类型，一种是气体分子溶解于溶液中的物理作用，另一种是发生化学反应。伴有化学反应的吸收溶液的吸收速度比单靠溶解作用的吸收液吸收速度快的多。
2、填充柱阻留法：填充柱是一根长6—10cm、内径3－5mm的玻璃管或塑料管，内装颗粒状填充剂。让气样以一定流速通过填充柱，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。采样后通过解吸或溶剂洗脱，使被测组分释放出来进行测定。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。
3、滤料阻留法：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。
4、低温冷凝法：大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。 将U形或蛇形采样管插入冷阱中，当大气流经采样管时，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，可将采样管与仪器进气口连接，移去冷阱，在常温或加热情况下气化，进入仪器测定。 致冷方法有致冷剂法和半导体致冷器法。
5、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。这种采样方法不需要动力设备，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。
三、常用采样仪器
（一）组成部分
大气监测的采样仪器主要由收集器、流量计和采样动力三部分组成。1、收集器。前面介绍的气体吸收管（瓶）、填充柱、滤料采样夹、低温冷凝采样管等都是收集器。 2、流量计。常用的流量计有孔口流量计、转子流量计和限流孔等。 流量计在使用前应进行校准，校正方法是将皂膜流量计或标准流量计串接在采样系统中。 3、采样动力。采样动力应根据所需采流量、采样体积、所用收集器及采样点的条件进行选择。一般应选择重量轻、体积小、抽气动力大、流量稳定、连续运行能力强及噪声小的采样动力。 注射器、连续抽气筒、双连球等手动采样动力适用于采气量小、无市电供给的情况。对于采样时间较长和采样速度要求较大的场合，需要使用电动抽气泵。常用的有刮板泵、薄膜泵及电磁泵等。真空泵和刮板泵抽气速度较大，可作为采集大气中颗粒物的动力。薄膜泵是一种轻便的抽气泵，用微电机通过偏心轮带动橡皮膜进行抽气。一般采气流量为0.5—3.0L/min，适用于阻力不大的收集器（如吸收管）采气。薄膜泵的优点尤其是无污染性、自吸性使其在仪器仪表行业得到了广泛运用。近年来由于在薄膜材质上取得了突破性的进展，薄膜泵在世界先进国家和我国得到了越来越多的应用，占据了其它泵的一些领域。仪器行业使用较多的薄膜泵常常也称为微型真空泵。目前质量优异的高端微型真空泵有德国、美国等进口产品和国产“气海”品牌。高端的微型真空泵经过最不利工况下长时间运转试验，可靠性大大高于一般产品。作为主要运转部件，采样动力宜选用质量可靠的优质微型真空泵。
（二）专用采样装置
将收集器、流量计、抽气泵及气样预处理、流量调节、自动控制等部件组装在一起，就构成专用采样装置。有多种型号的商品大气采样器出售，按其用途可分为大气采样器、颗粒物采样器和个体采样器。
1、大气采样器 用于采集大气中气态和蒸气态物质，采样流量为0.5—2.0L/min。一般是便携式的。2、颗粒物采样器，有总悬浮颗粒物（TSP）采样器和飘尘采样器。 总悬浮颗粒物采样器按采气流量大小分为大流量（1.1—1.7m3/min）和中流量（50—150L/min）两种类型。 大流量采样器由滤料采样夹、抽气风机、流量记录仪、计时器及控制系统、壳体等组成。滤料夹可安装20×25cm2的玻璃纤维滤膜，以1.1—1.7m3/min流量采样8—24小时。当采气量达1500—2000m3时，样品滤膜可用于测定颗粒物中的金属、无机盐及有机污染物等组分。中流量采样器的原理与大流量采样器相似，只是采样夹面积和采样流量比大流量采样器小。当用有效直径80mm滤膜采样时，采气流量控制在7.2—9.6m3/h；用100mm滤膜采样时，流量控制在11.3—15m3/h。飘尘采样器，采集飘尘广泛使用大流量采样器。在连续自动监测仪器中可采用静电捕集法、β射线法或光散射法直接测定飘尘浓度。3、个体剂量器。近年来已研制出多种个体剂量器，其特点是体积小、重量轻，可以随人的活动连续地采样，测定得出污染物的时间加权平均浓度，以研究人体实际吸入的污染物量。这种剂量器有扩散式、渗透式等，但都只能采集挥发性较大的气态和蒸气态物质。
为了满足用户对仪器智能化日益提高的要求，专用采样装置的发展方向是提高自动化水平。国内外采样装置生产商对抽气泵、流量控制、微电脑等部分不断进行改进。先进的采样装置抛弃了旧的玻璃流量计等调节方式，采用单片机控制流量，精度高，流量稳定。为了配合智能化的需求，市场上出现了新型的真空泵。新型的国产“气海”长寿命可调速微型真空泵选用了优质、长寿命部件，率先采用了先进的无刷电机，自带PWM（脉宽调制），能方便可靠地调节流量。能输出电机转速反馈信号（FG)，实现了对电机工况的实时监控，更便于自动控制。用户根据需要调节转速还可以提高泵的寿命。
四、采样效率
一个采样方法或一种采样器的采样效率是指在规定的采样条件下所采集到的污染物量占其总量的百分数。采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法有： 1、绝对比较法， 2、相对比较法。 采集颗粒物效率的评价方法有：1、用采集颗粒数效率表示，即所采集到的颗粒物粒数占总颗粒数的百分数。 2、质量采样效率，即所采集到的颗粒物质量占颗粒物总质量的百分数。在大气监测评价中，多用质量采样效率表示。 对颗粒采样效率的测定，常用一个灵敏度很高的颗粒计数器测量进入滤料前后的空气中的颗粒数来计算。
五、采样记录
采样记录与实验室分析测定记录同等重要。采样记录的内容有：所采集样品被测污染物的名称及编号；采样地点和采样时间；采样流量、采样体积及采样时的温度和大气压力；采样仪器、吸收液及采样时天气状况及周围情况；采样者、审核者姓名。
六、大气中污染物浓度表示方法
大气中污染物浓度有两种表示方法，一种是单位体积内所含污染物的质量数，单位常用mg/m3或μg/m3。这种表示方法对任何状态的污染物都适用。我国大气质量标准中日平均、时平均及任何一次污染物浓度所用单位为mg/m3（标），系指标准状态下单位空气体积中污染物的质量。另一种是污染物体积与气样总体积的比值，单位为ppm、或ppb。显然，这种表示方法仅适用于气态或蒸气态物质。
XX-2012-06

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享