空气样品采集与处理

工作对象一 空气样品采集与处理工作任务（一）了解样品类型 工作任务（二）设计采样方案（选择采样点、采样频率和时间）

工作任务（三）采集样品（说明：包括采集方法、原理、容器、仪器设备） 工作任务（四）样品处理（保存、运输、制备、处理） 工作任务（五）质量控制

工作对象一 空气样品采集与处理 工作任务一 了解样品的类型 一、空气检测物存在形态

空气中检测物的存在状态，取决于它们本身的理化性质和形成过程，气象条件也有一定影响，空气检测物有气体、蒸气和气溶胶三种存在状态。根据存在状态的不同，空气检测物可分为气体、蒸气和气溶胶状态检测物。 （一）气体和蒸气状态检测物

1．气体状态检测物 气体(gas)状态检测物是指在常温、常压下以气体状态分散在空气中的检测物。常见的气体状态检测物有SO、CO、CO、NO、NH、HS、HF等，它们的22223沸点都比较低，在常温常压下以气体形式存在，从污染源进入空气后，仍然以分子形式存在。 2．蒸气状态检测物 蒸气( vapour)状态检测物是指固态或液态物质受热升华或挥发而分散在空气中的检测物。例如汞蒸气、苯蒸气和硫酸蒸气等。蒸气遇冷后，仍能逐渐恢复至原有的固体或液体状态。

气体和蒸气状态检测物均匀地分布在空气中，它们的运动速度较大，可以扩散到较远的地方。不同的气体或蒸气的密度各不相同，相对密度大的向下沉降，相对密度小的可以长时间的漂浮在空气中。

（二）气溶胶状态检测物

气溶胶( aerosol)是由固态颖粒和液态颗粒分散在空气中形成的一种多相分散体系。气溶胶粒度大小不同，其化学和物理学性质差异也很大。极细的颗粒几乎与气体和蒸气一样，它们受布朗运动支配，在空气中经过碰撞，能聚集或凝聚成较大的颗粒，而较大的颗粒因受重力影响很大，很少聚集或凝聚，易沉降。气溶胶状态检测物的化学性质受颗粒物的化学组成和表面所吸附物质的影响。目前对于气溶胶尚无统一的分类方法。

1．按物理形态分类 通常根据气溶胶的物理形态可分为尘( dust)、烟(smoke)和雾(fog)。尘是由于各种机械作用粉碎而成的颗粒，其化学性状与母体材抖相同。烟是燃烧产物，是炭粒、水汽、灰分等燃烧产物的混合物。雾是悬浮在空气中的液体微粒，粒径一般在10μm以下。雾一般由蒸气冷凝或液体雾化而产生，如硫酸雾、硝酸雾等。气象学上是指使大气能见度减小到lkm内的水滴悬浮体系。

2．按形成方式分类气溶胶按其形成方式分为以下三类。

(l)分散性气溶胶：由固态或液态物质经粉碎或喷射，形成微小粒子．分散在空气中形成的气溶胶称为分散性气溶胶。如煤粉尘、矿石粉尘属于固态分散性气溶胶：硫酸雾、喷洒农药产生的微小液滴属于液态分散性气溶胶。

(2)凝聚性气溶胶：白气体或蒸气（其中包括固态升华而成的蒸气）遇冷凝聚成液态或固态徽粒形成的气溶胶称为凝聚性气溶胶。例如金属冶炼时，形成的金属氧化物烟尘；有机溶剂遇冷凝聚形成的雾滴等，这些都属于凝聚性气溶胶。

(3)化学反应形成的气溶胶：有些一次检测物在空气中可发生多种化学反应，形成颗粒状物质，悬浮在空气中形成气溶胶。这种气溶胶称为化学反应形成的气溶胶：如N0、S022在一定条

件下氧化并与水反应生成硝酸、亚硝酸和硫酸，再与空气中无机尘粒反应形成硝酸盐、亚硝酸盐和硫酸盐气溶胶。

空气气溶胶不仅参与空气中云、雨、雾、雪等湿沉降过程，而且还造成一系列的环境问题，如臭氧层破坏、酸雨的形成、烟雾事件的发生等。空气气溶胶颗粒的化学成分、粒径大小和浓度不同时，对环境和健康的影响程度也不同。近年来，人们进一步认识到空气气溶胶的细颗粒物PMIO、PM2.5易于富集空气中的有毒重金属、酸性氧化物、有机检测物、细菌因此，对人体健康危害极大。甚至进入肺部沉积，细颗粒气溶胶可附着于呼吸道，和病毒等， 对气溶胶的卫生检验是空气污染监测的重要部分。

空气检测物的存在状态非常复杂，许多检测物以多种状态存在于空气中。例如SO、2NO在空气中可以气态存在，也可与NH反应生成硫酸铵和硝酸铵以气溶胶状存在；PAHs3X多数聚集在颗粒物表面以气溶胶状态存在，也可能以PAHs蒸气状态存在。因此，采样时应该根据气溶胶的实际存在状态，选用正确的采样方法，确保采样效率，以便获得正确的检验

结果。空气样品(air sample)具有流动性和易变性，空气中有害物质的存在状态、浓度和分布 状况易受气象条件的影响而发生变化，要正确地反映空气污染的程度、范围和动态变化的情 况，必须正确采集空气样品。否则，即使采用灵敏和精确的分析方法，所测得的结果也不能代表现场空气污染的真实情况。因此，空气样品的采集是空气理化检验中至关重要的环节。 二、 空气检测物浓度的表示方法 （一）空气检测物浓度的表示方法

空气检测物的浓度通常表示方法有以下几种：

3

。mg/m 这种方法以每立方米空气中含有物质的毫克数表示，单位为1、质量体积浓度 (百万分之一， 指每立方米空气中含有检测物的毫升数，单位为mL/m2、体积浓度

这是我国法定计量单位之一，可用于表示气体、蒸气和气溶胶状态空气检测物的浓度。

3

ppm)。这种表示法仅适用于表示气体和蒸气状态检测物的浓度，不适用于气溶胶状态检测物的浓度。

3

。m 指每立万米空气中含有多少个分子、原子或自由基，单位为个数／ 3、数量浓度

通常用来表示空气中浓度水平极低的检测物的含量。

我国颁布的居住区大气和车间空气中有害物质的最高容许浓度以及室内空气质量卫生3表示，国外一些文献有时以体积浓度(ppm或ppb)标准中空气检测物的浓度均以mg/m表示空气检测物的浓度。这两种浓度可按下式换算。

3

=M×mg/m22ppm/22.4

（二）体积标准换算

在测定空气中有害物质时，不同现场的气象条件可能不同，为了使污染物的测定结果具有可比性，必须将采样体积换算成标准状况下的体积，再进行空气中有害物质浓度的计算。因此，采样时应记录采样现场的气温和气压，并根据气体状态方程将其换算成标准状况下的采样体积。

TP273P0?? PT 325T101.× Vt=×V=Vt0033为标准状况下 ；为实际采样体积，VtmTm式中，

V为标准状况下的采样体积，；00；为标准状况下的大气压 K；T为采样时的绝对温度，；P101. 325kPa273K的绝对温度，0 。kPaP为采样时的大气压， 工作任务二 设计采样方案

空气样品的采集原则是根据监测目的和检验项目，采集具有代表性的样品，以保证空应该选择好采样点、在对采样现场调查的基础上，气理化检验结果的真实性和可靠性。为此，浓度和分析方法的灵敏度理化性质、采样时间和频率；要根据待测物在空气中的存在状态、选择合适的采样方法和采样量；正确使用采样仪器，要建立相应的空气采样质量保证体系；在采样过程中尽量避免采样误差；在样品的采集、运输、贮存、处理和分析等过程中，要确以满足分析方法的要不受污染；保证采集到足够的样品量，保样品待测组分稳定，不变质， 求。根 工作场所和室内环境

分别阐述空气样品采样点的选择；按大气、 根据检测目的不同，气溶胶和两种状态共存的检测物分别介绍空据待测物在空气中的存在状态，按空气中气态、 气样品的采集方法、原理以及最小采气量和采样效率等基本概念。直接关系到所。(sampling site)采集空气样品的地点称为采样点 采样点的选择是否正确， 采集样品的代表性和真实性。 一、大气样品采样点的选择对于大气污染调查的采样点选择，首先应根据大气污染监测目的进行调查研究，收集．

必要的基础资料，经过综合分析，设计布点网络，确定采样频率、采样方法和监测技术。 大气污染监测有三个主要目的：①通过对大气环境中主要检测物进行定期或连续地监测，判断大气质量是否符合大气质量标准，并对大气环境质量状况作出评价。②研究大气质量的变化规律和发展趋势，为开展大气污染的预测预报工作提供依据。③研究大气环境污染与人体健康的关系，为修订大气环境质量标准提供基础资料和依据。 （一）大气污染采样调查

大气污染是由固定污染源和流动污染源排放的检测物扩散造成的，而污染物的扩散又直接与排放量、时间和空间有关，受气象、季节、地形等因素的影响极大。在设计采样方案和选择采样点前，应根据监测的目的，对所检测区域的污染源类型、位置、主要检测物及排放量、排放高度、一次污染物及二次污染物等情况进行全面调查；了解采样地区的功能、人口分布、居 民和动植物受大气污染危害情况及流行性疾病等资料；掌握该地区所处的地理位置、气象条件（包括风向、风速、气温、温度变化和温度的垂直分布）、大气稳定性等地形和气象情况。综合考虑上述因素的影响，正确选择空气样品的采样点，使采集的样品具有代表性和真实性。

空气污染物对周围区域空气的污染程度，与风向、风速和检测物的排出高度直接相关，选择采样点时应首先考虑到这些因素的影响。

1．风向和风速的影响 风向通常分为北、东北、东、东南、南、西南、西和西北八个方位。在长期观测风向的记录中，从某个方位吹来的风的重复次数与各个方位吹来的风的总次数的百分比，称为风向频率。根据风向频率绘制成风向频率图。

风向频率最大的风向称为主导风向，简称主风向。若各方位的平均风速差异不大，主风向的下风向受污染严重。通常从污染源排出的废气受主风向影响最大，主风向的上风向较远处为无污染区，常选作无污染的清洁对照采样点。由表2-1和图2-1可见，主导风向为北风，主导风向的下风向（南方）受污染严重，污染源的南方区域是严重污染区。风向频率最小的西甫风的下风向（东北方）污染程度最小，是污染最轻的区域。 表2-1风向频率和烟污强度系数

如果各个方位的平均风速差异较大时，必须用烟污强度系数来评价污染情况，考虑风向和风速两个因素的综合影响，污染源周围区域受污染的 程度与风向频率成正比，与风速成反比。

烟污强度系数=某方位的风向频率/该方位的平均风速

某个方位烟污强度系数的大小，通常采用烟污强度系数的百分比来表示。

烟污强度系数百分比（%）=（某方位的烟污强度系数/各方位烟污强度系数的总和）?100% 烟污强度系数百分比是判断污染程度的指标。根据烟污强度系数百分比绘制的烟污强度系数图，可以 直观地反映污染源周围区域受风向和风速的综合影响情况。由表2-1和图2-1可见，烟污强度系数百分比最大的风向是南风，最小的是西南风，因此受污染最严重的区域在污染源的北方，污染源的东北方受污染最轻。 图2-1风向频率和烟污强度系数百分比图