第二章 空氣樣品的采集
空氣樣品(Airsample)具有流動(dòng)性和易變性, 空氣中有害物質(zhì)的存在狀態(tài)、濃度和分布狀況易受氣象條件的影響而發(fā)生變化,要正確地反映空氣污染的程度、范圍和動(dòng)態(tài)變化的情況,必須正確采集空氣樣品。否則,即使采用靈敏和精確的分析方法,所測(cè)得的結(jié)果也不能代表現(xiàn)場(chǎng)空氣污染的真實(shí)情況。因此,空氣樣品的采集是空氣理化檢驗(yàn)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
空氣樣品的采集原則是根據(jù)監(jiān)測(cè)目的和檢驗(yàn)項(xiàng)目,采集具有代表性的樣品,以保證空氣理化檢驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。為此,在對(duì)采樣現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上,應(yīng)該選擇好采樣點(diǎn)、采樣時(shí)間和頻率;要根據(jù)待測(cè)物在空氣中的存在狀態(tài)、理化性質(zhì)、濃度和分析方法的靈敏度選擇合適的采樣方法和采樣量;正確使用采樣儀器,要建立相應(yīng)的空氣采樣質(zhì)量保證體系;在采樣過(guò)程中盡量避免采樣誤差;在樣品的采集、運(yùn)輸、貯存、處理和分析等過(guò)程中,要確保樣品待測(cè)組分穩(wěn)定,不變質(zhì),不受污染;保證采集到足夠的樣品量,以滿足分析方法的要求。
根據(jù)檢測(cè)目的不同,
第一節(jié) 采樣點(diǎn)的選擇
采集空氣樣品的地點(diǎn)稱為采樣點(diǎn)(sampling site)。采樣點(diǎn)的選擇是否正確,直接關(guān)系到所采集樣品的代表性和真實(shí)性?諝饫砘瘷z驗(yàn)?zāi)康牟煌,選擇的采樣點(diǎn)也不相同。
對(duì)于大氣污染調(diào)查的采樣點(diǎn)選擇,首先應(yīng)根據(jù)大氣污染監(jiān)測(cè)目的進(jìn)行調(diào)查研究,收集必要的基礎(chǔ)資料,經(jīng)過(guò)綜合分析,設(shè)計(jì)布點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),確定采樣頻率、采樣方法和監(jiān)測(cè)技術(shù)。大氣污染監(jiān)測(cè)
(一)大氣污染采樣調(diào)查
大氣污染是由固定污染源和流動(dòng)污染源排放的污染物擴(kuò)散造成的,而污染物的擴(kuò)散又直接與排放量、時(shí)間和空間有關(guān),受氣象、季節(jié)、地形等因素的影響極大。在設(shè)計(jì)采樣方案和選擇采樣點(diǎn)前,應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)的目的,對(duì)所檢測(cè)區(qū)域的污染源類型、位置、主要污染物及排放量、排放高度、一次污染物及二次污染物等情況進(jìn)行全面調(diào)查;了解采樣地區(qū)的功能、人口分布、居民和動(dòng)植物受大氣污染危害情況及流行性疾病等資料;掌握該地區(qū)所處的地理位置、氣象條件(包括風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、溫度變化和溫度的垂直分布)、大氣穩(wěn)定性等地形和氣象情況。綜合考慮上述因素的影響,正確選擇空氣樣品的采樣點(diǎn),使采集的樣品具有代表性和真實(shí)性。
空氣污染物對(duì)
1.風(fēng)向和風(fēng)速的影響 風(fēng)向通常分為北、東北、東、東南、南、西南、西和西北八個(gè)方位。在長(zhǎng)期觀測(cè)風(fēng)向的記錄中,從某個(gè)方位吹來(lái)的風(fēng)的重復(fù)次數(shù)與各個(gè)方位吹來(lái)的風(fēng)的總次數(shù)的百分比,稱為風(fēng)向頻率。根據(jù)風(fēng)向頻率繪制成風(fēng)向頻率圖。
表2-1 風(fēng)向頻率和煙污強(qiáng)度系數(shù)
指標(biāo) | 北 | 東北 | 東 | 東南 | 南 | 西南 | 西 | 西北 |
風(fēng)向頻率,% | 15 | 8 | 7 | 11 | 12 | 6 | 13 | 12 |
平均風(fēng)速,m/s | 6 | 5 | 2 | 5 | 2 | 4 | 6 | 6 |
煙污強(qiáng)度系數(shù) | 2.5 | 1.6 | 3.5 | 2.2 | 6.0 | 1.5 | 2.2 | 2.0 |
煙污強(qiáng)度系數(shù)百分比 |
|
| 1 |
| 27 |
| 1 |
|
風(fēng)向頻率最大的風(fēng)向稱為主導(dǎo)風(fēng)向,簡(jiǎn)稱主風(fēng)向。若各方位的平均風(fēng)速差異不大,主風(fēng)向的下風(fēng)向受污染嚴(yán)重。通常從污染源排出的廢氣受主風(fēng)向影響最大,主風(fēng)向的上風(fēng)向較遠(yuǎn)處為無(wú)污染區(qū),常選作無(wú)污染的清潔對(duì)照采樣點(diǎn)。由表2-1和圖
如果各個(gè)方位的平均風(fēng)速差異較大時(shí),必須用煙污強(qiáng)度系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)污染情況,考慮風(fēng)向和風(fēng)速兩個(gè)因素的綜合影響,污染源周圍區(qū)域受污染的程度與風(fēng)向頻率成正比,與風(fēng)速成反比。
某個(gè)方位煙污強(qiáng)度系數(shù)的大小,通常采用煙污強(qiáng)度系數(shù)的百分比來(lái)表示。
煙污強(qiáng)度系數(shù)百分比是判斷污染程度的指標(biāo)。根據(jù)煙污強(qiáng)度系數(shù)百分比繪制北南風(fēng),最小的是西南風(fēng),因此受污染最嚴(yán)重的區(qū)域在污染源的北方,污染源的東北方受污染最輕。
2.廢氣排出高度的影響 廢氣排出高度是指煙囪的有效排出高度,即煙囪本身的高度與煙氣排出后上升高度之和。在其它條件相同時(shí),廢氣有效排出高度越高,煙波接觸地面時(shí)的截面越大,排出口的風(fēng)速越大,煙氣中有害物質(zhì)越容易擴(kuò)散和稀釋,當(dāng)煙氣中的污染物接觸地面時(shí),距離煙囪越遠(yuǎn),其濃度越低。反之,煙氣中有害物質(zhì)越不易擴(kuò)散和稀釋,地面受到的污染越嚴(yán)重。因此,廢氣經(jīng)煙囪排放時(shí),煙波被推進(jìn)一定距離后才能接觸地面,煙囪附近地面處廢氣濃度反而較低。當(dāng)廢氣由家用爐灶無(wú)組織排放時(shí),廢氣中有害物質(zhì)沿地面擴(kuò)散,隨著距離的增加,濃度降低。
(二)采樣點(diǎn)選擇的原則和要求
我國(guó)《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(大氣和廢氣部分)
1.采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的高、中、低三種不同污染物濃度的地方。
2.在污染源比較集中,主風(fēng)向比較明顯時(shí),應(yīng)將污染源的下風(fēng)向作為主要監(jiān)測(cè)范圍,布設(shè)較多的采樣點(diǎn),在其上風(fēng)向布設(shè)對(duì)照點(diǎn)。
3.工業(yè)較密集的城區(qū)和工礦區(qū),人口密度及污染物超標(biāo)地區(qū),要適當(dāng)增設(shè)采樣點(diǎn);在郊區(qū)和農(nóng)村,人口密度小及污染物濃度低的地區(qū),可酌情少設(shè)采樣點(diǎn)。
4.采樣點(diǎn)的周圍應(yīng)開闊。應(yīng)避免靠近污染源,根據(jù)污染源的高度和排放強(qiáng)度選擇合適的距離設(shè)點(diǎn);避免靠近高層建筑物,以免受高層建筑物下旋流空氣的影響,通常采樣點(diǎn)與建筑物的距離應(yīng)大于建筑物高度的兩倍。采樣點(diǎn)水平線與周圍建筑物高度的夾角應(yīng)不大于30º。采樣點(diǎn)周圍無(wú)局部污染源,還盡量避開表面有吸附能力的物體(如建筑材料和樹木),間隔至少1 m。交通密集區(qū)的采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在距人行道邊緣至少1.5 m的地點(diǎn)。
5.根據(jù)監(jiān)測(cè)目的確定采樣高度。研究大氣污染對(duì)人體健康的危害時(shí)國(guó)家醫(yī)學(xué)考試網(wǎng),采樣點(diǎn)應(yīng)離地面1.5~2 m;連續(xù)采樣例行監(jiān)測(cè),采樣口高度應(yīng)距地面3~15 m;若置于屋頂采樣,采樣點(diǎn)的相對(duì)高度在1.5 m以上, 以減小揚(yáng)塵的影響。各采樣點(diǎn)應(yīng)該容易接近、安全,并能提供可靠的電源,各采樣點(diǎn)的采樣設(shè)施、條件要盡可能一致或標(biāo)準(zhǔn)化,使獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有可比性。
(三)采樣布點(diǎn)方法
1.網(wǎng)格布點(diǎn)法 將監(jiān)測(cè)區(qū)域的地面劃分成若干均勻網(wǎng)狀方格,采樣點(diǎn)設(shè)在兩條直線的交點(diǎn)處或方格中心。對(duì)于有多個(gè)污染源,且污染源分布較均勻的地區(qū)常用此法布設(shè)采樣點(diǎn),它能較好地反映污染物的空間分布。網(wǎng)格的大小視污染程度、人口密度以及人力、物力和財(cái)力條件而定。
2.功能分區(qū)布點(diǎn)法 將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)和居住混合區(qū)和商業(yè)繁華區(qū)、清潔區(qū)等,再根據(jù)具體污染情況和人力、物力條件,在各功能區(qū)設(shè)置一定數(shù)量的采樣點(diǎn)。清潔對(duì)照點(diǎn)一般設(shè)在無(wú)污染區(qū)或遠(yuǎn)郊地區(qū),一般在污染較集中的工業(yè)區(qū)和人口較密集的居住區(qū)多設(shè)采樣點(diǎn)。按功能區(qū)劃分布點(diǎn)法多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測(cè)。
3.同心圓布點(diǎn)法 適用于受單一污染源或多個(gè)污染源構(gòu)成的一個(gè)污染群所影響的地區(qū)布設(shè)采樣點(diǎn)。即以污染群的中心或特定的污染源為中心,在污染源四周不同方位的不同距離地點(diǎn)設(shè)置采樣點(diǎn)。一般在八個(gè)方位作射線,作半徑為100~5000 m的同心圓,根據(jù)污染源、風(fēng)向頻率、有害物質(zhì)排出高度和排放量以及人力、物力等情況,在不同方位一定范圍內(nèi)設(shè)采樣點(diǎn)。常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向可以多設(shè)一些采樣點(diǎn)。
4.扇形布點(diǎn)法 適用于孤立的高架點(diǎn)源, 而且主導(dǎo)風(fēng)向明顯的地區(qū)。以污染源所在位置為頂點(diǎn),常年主風(fēng)向的下風(fēng)向的扇形區(qū)域不同距離設(shè)置采樣點(diǎn),同時(shí)在無(wú)污染區(qū)選擇對(duì)照點(diǎn)。扇形的角度一般為45º,不超過(guò)90°。
為了掌握污染物的垂直分布情況,對(duì)于建筑物沿山坡層層分布的城市,除了設(shè)置水平采樣點(diǎn)外,還需設(shè)置一些垂直采樣點(diǎn)。在實(shí)際工作中,應(yīng)因地制宜,往往采用以一種布點(diǎn)方法為主,兼用其他方法的綜合布點(diǎn),使采樣網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)更完善合理。
目前,監(jiān)測(cè)大氣污染最有效的方法是建立大氣污染自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),即在一個(gè)城市、一個(gè)區(qū)域或一個(gè)國(guó)家設(shè)置監(jiān)測(cè)網(wǎng),由監(jiān)測(cè)中心站控制和指揮一系列的監(jiān)測(cè)站,各監(jiān)測(cè)站與中心站之間保持自動(dòng)的信息聯(lián)系。在一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi),采樣點(diǎn)設(shè)置數(shù)目應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)范圍大小、污染物的空間分布特征、人口分布及密度、氣象條件、地形及經(jīng)濟(jì)條件等因素綜合考慮確定。
(四)采樣時(shí)間和頻率
采樣時(shí)間系指每次采樣從開始到結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間,也稱采樣時(shí)段。采樣頻率系指在一定時(shí)間范圍內(nèi)的采樣次數(shù)。要根據(jù)監(jiān)測(cè)目的和我國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3095-1996)所要求的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、污染物分布特征及人力、物力等因素決定采樣時(shí)間和采樣頻率。
一般短時(shí)間采樣,空氣樣品缺乏代表性,監(jiān)測(cè)結(jié)果不能反映污染物濃度隨時(shí)間的變化,僅適用于突發(fā)污染事件、初步調(diào)查等情況的應(yīng)急監(jiān)測(cè)。為增強(qiáng)所采集樣品的代表性,可以采取兩種方式:一是增加采樣頻率,即每隔一定時(shí)間采樣測(cè)定一次,取多個(gè)試樣測(cè)定結(jié)果的平均值為代表值。這種方法適用于人工采樣測(cè)定的情況,是我國(guó)目前大氣污染常規(guī)監(jiān)測(cè)和環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)所采用的方法。若采樣頻率安排合理、適當(dāng)積累足夠多的數(shù)據(jù),測(cè)定結(jié)果具有較好的代表性。二是使用自動(dòng)采樣儀器進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)采樣,其監(jiān)測(cè)結(jié)果能很好地反映污染物濃度的變化,可以獲得任何一段時(shí)間(如l小時(shí)、1天、1個(gè)月、1個(gè)季度或1年)的代表值或平均值。
我國(guó)居住區(qū)大氣的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)通常要求檢測(cè)空氣中有害物質(zhì)的一次最高容許濃度和日平均最高容許濃度。因此,對(duì)城鎮(zhèn)空氣污染狀況調(diào)查時(shí),應(yīng)選擇每日適當(dāng)時(shí)間(包括夜間)多次采樣。這樣既可測(cè)得空氣污染物的一次最高濃度,又可得到其日平均濃度。
對(duì)工作場(chǎng)所空氣污染狀況調(diào)查主要是為了評(píng)價(jià)工作場(chǎng)所的環(huán)境條件,為改善勞動(dòng)環(huán)境、職業(yè)衛(wèi)生評(píng)價(jià)和經(jīng)常性衛(wèi)生監(jiān)督工作提供科學(xué)依據(jù);鑒定和評(píng)價(jià)工作場(chǎng)所中通風(fēng)、消煙除塵等衛(wèi)生技術(shù)設(shè)施的效果;調(diào)查職業(yè)中毒原因;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察與理化檢驗(yàn)相結(jié)合,為制訂職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和廠房設(shè)計(jì)等提供依據(jù)。
(一)工作場(chǎng)所空氣污染情況調(diào)查
工作場(chǎng)所指勞動(dòng)者進(jìn)行職業(yè)活動(dòng)的全部地點(diǎn)。為了正確選擇采樣點(diǎn)、采樣對(duì)象、采樣方法和采樣時(shí)機(jī),采樣前必須對(duì)工作場(chǎng)所進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,必要時(shí)可進(jìn)行預(yù)采樣,F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查主要包括:①調(diào)查工作過(guò)程中使用的原料、輔料、生產(chǎn)的產(chǎn)品、副產(chǎn)品和中間產(chǎn)物等的種類、數(shù)量、純度、雜質(zhì)及其理化性質(zhì)等。②了解工作流程包括原料投入方式、生產(chǎn)工藝、加熱溫度和時(shí)間、生產(chǎn)方式和設(shè)備的完好程度等。③了解工作地點(diǎn)(即勞動(dòng)者從事職業(yè)活動(dòng)或進(jìn)行生產(chǎn)管理過(guò)程中經(jīng);蚨〞r(shí)停留的地點(diǎn))、勞動(dòng)者的工作狀況、勞動(dòng)人數(shù),了解在工作地點(diǎn)停留時(shí)間、工作方式、接觸有害物質(zhì)的程度、頻度及持續(xù)時(shí)間等。④了解工作地點(diǎn)空氣中有害物質(zhì)的產(chǎn)生和擴(kuò)散規(guī)律、存在狀態(tài)、濃度等。⑤了解工作地點(diǎn)的衛(wèi)生狀況和環(huán)境條件、衛(wèi)生防護(hù)設(shè)施及其使用情況、個(gè)人防護(hù)設(shè)施及使用狀況等。
(二)采樣點(diǎn)的選擇
工作場(chǎng)所采樣點(diǎn)是指根據(jù)監(jiān)測(cè)需要和工作場(chǎng)所狀況,選定具有代表性的、用于空氣樣品采集的工作地點(diǎn)。2004年我國(guó)制定了工作場(chǎng)所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測(cè)的采樣規(guī)范(GBZ159-2004),包括了工作場(chǎng)所空氣中有毒物質(zhì)和粉塵監(jiān)測(cè)的采樣方法,適用于時(shí)間加權(quán)平均容許濃度、短時(shí)間接觸容許濃度和最高容許濃度的監(jiān)測(cè)。
1.采樣點(diǎn)的選擇原則 工作場(chǎng)所中采樣點(diǎn)應(yīng)該選擇有代表性的工作地點(diǎn),應(yīng)包括空氣中有害物質(zhì)濃度最高、勞動(dòng)者接觸時(shí)間最長(zhǎng)的工作地點(diǎn)。在不影響勞動(dòng)者工作的情況下,采樣點(diǎn)盡可能靠近勞動(dòng)者,空氣收集器應(yīng)盡量接近勞動(dòng)者工作時(shí)的呼吸帶。采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工作地點(diǎn)的下風(fēng)向,遠(yuǎn)離排氣口和可能產(chǎn)生渦流的地點(diǎn)。
在評(píng)價(jià)工作場(chǎng)所防護(hù)設(shè)備或措施的防護(hù)效果時(shí),應(yīng)根據(jù)設(shè)備的情況設(shè)置采樣點(diǎn),在工作地點(diǎn)勞動(dòng)者工作時(shí)的呼吸帶進(jìn)行采樣。以觀察措施實(shí)施前后,工人呼吸帶的有毒物質(zhì)濃度的變動(dòng)情況。
2.采樣點(diǎn)數(shù)量的確定
(1)工作場(chǎng)所按產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程,凡逸散或存在有害物質(zhì)的工作地點(diǎn),至少應(yīng)設(shè)置1 個(gè)采樣點(diǎn)。
(2)一個(gè)有代表性的工作場(chǎng)所內(nèi)有多臺(tái)同類生產(chǎn)設(shè)備時(shí),按1~3臺(tái)設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn);4~10臺(tái)的設(shè)置2個(gè)采樣點(diǎn);10臺(tái)以上的,至少設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)。
(3)對(duì)一個(gè)有代表性的工作場(chǎng)所,有2臺(tái)以上不同類型的生產(chǎn)設(shè)備,逸散同一種有害物質(zhì)時(shí),采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在逸散有害物質(zhì)濃度大的設(shè)備附近的工作地點(diǎn);逸散不同種有害物質(zhì)時(shí),將采樣點(diǎn)設(shè)置在逸散待測(cè)有害物質(zhì)設(shè)備處,采樣點(diǎn)的數(shù)目參照(2)的情況確定。
(4)勞動(dòng)者在多個(gè)工作地點(diǎn)工作時(shí),在每個(gè)工作地點(diǎn)設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn)。勞動(dòng)者的工作流動(dòng)時(shí),在其流動(dòng)的范圍內(nèi),一般每10 m設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn)。儀表控制室和勞動(dòng)者休息室,至少設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn)。
3.采樣時(shí)段的選擇 在空氣中有害物質(zhì)濃度最高的時(shí)段進(jìn)行采樣,采樣時(shí)間一般不超過(guò)15 min。采樣必須在正常工作狀態(tài)和環(huán)境下進(jìn)行,避免人為因素的影響。 空氣中有害物質(zhì)濃度隨季節(jié)發(fā)生變化的工作場(chǎng)所,應(yīng)將空氣中有害物質(zhì)濃度最高的季節(jié)選擇為重點(diǎn)采樣季節(jié)。在工作周內(nèi),應(yīng)將空氣中有害物質(zhì)濃度最高的工作日選擇為重點(diǎn)采樣日。在工作日內(nèi),應(yīng)將空氣中有害物質(zhì)濃度最高的時(shí)段選擇為重點(diǎn)采樣時(shí)段。
對(duì)于職業(yè)接觸限值為最高容許濃度的有害物質(zhì)的采樣,當(dāng)勞動(dòng)者實(shí)際接觸時(shí)間不足15 min時(shí),按實(shí)際接觸時(shí)間進(jìn)行采樣;對(duì)于短時(shí)間接觸容許濃度的有害物質(zhì)的采樣,采樣時(shí)間一般為15 min;采樣時(shí)間不足15 min時(shí),可進(jìn)行1次以上的采樣;對(duì)于時(shí)間加權(quán)平均容許濃度的有害物質(zhì)的采樣,根據(jù)工作場(chǎng)所空氣中有害物質(zhì)濃度的存在狀況,可選擇個(gè)體采樣或定點(diǎn)采樣,長(zhǎng)時(shí)間采樣或短時(shí)間采樣方法。以個(gè)體采樣和長(zhǎng)時(shí)間采樣為主。個(gè)體采樣應(yīng)選擇有代表性的、接觸空氣中有害物質(zhì)濃度最高的勞動(dòng)者作為重點(diǎn)采樣對(duì)象。
在所選擇的每個(gè)采樣點(diǎn)都應(yīng)采集平行樣品。即在相同條件下,用同一臺(tái)采樣器的兩個(gè)收集器的進(jìn)氣口相距5~10 cm,同時(shí)采集兩份樣品。當(dāng)平行樣品測(cè)定結(jié)果的偏差不超過(guò)20%時(shí),所采樣品為有效樣品,否則為無(wú)效樣品。平行樣品間的偏差計(jì)算公式為:
式中,
根據(jù)我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18883-2002)和民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范(GB50325-2001)對(duì)室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)布點(diǎn)的要求,在監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣污染時(shí),應(yīng)該按照所監(jiān)測(cè)的室內(nèi)面積大小和現(xiàn)場(chǎng)情況確定采樣點(diǎn)的位置、數(shù)量,以便能正確反映室內(nèi)空氣污染物的水平。
1.采樣點(diǎn)選擇的原則 室內(nèi)空氣的采樣點(diǎn)應(yīng)避開通風(fēng)道和通風(fēng)口,離墻壁距離應(yīng)大于0.5 m。采樣點(diǎn)的高度原則上與人的呼吸帶高度相一致,相對(duì)高度0.5~1.5 m。
2.采樣點(diǎn)的數(shù)量 室內(nèi)采樣點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)按房間的面積設(shè)置,原則上小于50 m2的房間應(yīng)設(shè)1~3個(gè)點(diǎn);50~100 m2設(shè)3~5個(gè)點(diǎn);100 m2以上至少設(shè)5個(gè)點(diǎn)。樣點(diǎn)設(shè)在對(duì)角線上或梅花式均勻分布,當(dāng)房間內(nèi)有2個(gè)及其以上
對(duì)于民用建筑工程的驗(yàn)收,應(yīng)抽檢具有代表性房間的室內(nèi)環(huán)境污染物濃度,采樣檢測(cè)數(shù)量不得少于5%,并不得少于3個(gè)房間。房間總數(shù)少于3間時(shí),應(yīng)全數(shù)采樣檢測(cè)。凡進(jìn)行了樣板間室內(nèi)環(huán)境污染物濃度測(cè)試結(jié)果合格的,抽檢數(shù)量減半,但不得少于3個(gè)房間。
3.采樣時(shí)間和頻率 采樣前至少關(guān)閉門窗 4 h。年平均濃度至少連續(xù)或間隔采樣3個(gè)月,日平均濃度至少連續(xù)采樣18 h;8 h平均濃度至少連續(xù)采樣6 h;1 h平均濃度至少連續(xù)采樣45 min。評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)人體健康影響時(shí),在人們正;顒(dòng)情況下采樣;對(duì)建筑物的室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)選擇在無(wú)人活動(dòng)時(shí)進(jìn)行采樣,最好連續(xù)監(jiān)測(cè)3~7日,至少監(jiān)測(cè)一日。每次平行采樣,平行樣品的相對(duì)誤差不超過(guò)20%。經(jīng)裝修的室內(nèi)環(huán)境,采樣應(yīng)在裝修完成7 d以后進(jìn)行,一般建議在使用前采樣監(jiān)測(cè)。
第二節(jié) 氣態(tài)污染物的采樣方法
氣態(tài)污染物的采樣方法通常分為直接采樣法和濃縮采樣法兩大類。
直接采樣法(direct sampling method)是一種將空氣樣品直接采集在合適的空氣收集器(air collector)內(nèi),再帶回實(shí)驗(yàn)室分析的采樣方法。該法主要適用于采集氣體和蒸氣狀態(tài)的污染物,適用于空氣污染物濃度較高、分析方法靈敏度較高、不適宜使用動(dòng)力采樣的現(xiàn)場(chǎng)
根據(jù)所用收集器和操作方法的不同,直接采樣法又可分為注射器采樣法、塑料袋采樣法、置換采樣法和真空采樣法。
1.注射器采樣法(syringe sampling method) 這種方法用50 ml或100 ml醫(yī)用氣密型注射器作為收集器。在采樣現(xiàn)場(chǎng),先抽取空氣將注射器清洗3~5次,再采集現(xiàn)場(chǎng)空氣,然后將進(jìn)氣端密閉。在運(yùn)輸過(guò)程中,應(yīng)將進(jìn)氣端朝下,注射器活塞在上方,保持近垂直位置。利用注射器活塞本身的重量,使注射器內(nèi)空氣樣品處于正壓狀態(tài),以防外界空氣滲入注射器,影響空氣樣品的濃度或使其被污染。用氣相色譜分析的項(xiàng)目常用注射器采樣法采樣。
2.塑料袋采樣法(sampling method using plastic bag)
3.置換采樣法(substitution sampling method) 置換采樣法以集氣瓶為采樣容器(圖-3),
4.真空采樣法(vacuumsampling method) 采樣容器為耐壓玻璃或不銹鋼制成的真空采氣瓶(500~1000 ml)(a)
式中,Vs為實(shí)際采樣體積,ml;Vb為集氣瓶容積,ml;P1為采樣點(diǎn)采樣時(shí)的大氣壓力,kpa;P2為集氣瓶?jī)?nèi)的剩余壓力,kpa。
直接采樣法的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)便,可在有爆炸危險(xiǎn)的現(xiàn)場(chǎng)使用。但要特別注意
濃縮采樣法(concentrated sampling method)是大量的空氣樣品通過(guò)空氣收集器時(shí),其中的待測(cè)物被吸收、吸附或阻留,將低濃度的待測(cè)物富集在收集器內(nèi)?諝庵待測(cè)物濃度較低,或分析方法的靈敏度較低時(shí),不能用直接采樣法,需對(duì)空氣樣品進(jìn)行濃縮,以滿足分析方法的要求。濃縮采樣法所采集空氣樣品的測(cè)定結(jié)果代表采樣期間內(nèi)待測(cè)物的平均濃度。
濃縮采樣法分為有動(dòng)力采樣法和無(wú)動(dòng)力(無(wú)泵)采樣法。
(一)有動(dòng)力濃縮采樣法
這種采樣方法
1.溶液吸收法(solution absorptionmethod) 該法利用空氣中待測(cè)物能迅速溶解于吸收液,或能與吸收劑迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被采集。
(1)溶液吸收原理:當(dāng)空氣樣品呈氣泡狀通過(guò)吸收液時(shí),氣泡中待測(cè)污染物的濃度高于氣-液界面上的濃度,由于氣態(tài)分子的高速運(yùn)動(dòng),
待測(cè)氣體在溶液中的吸收速度可用下式表示。
式中,為氣體吸收速度;
由于擴(kuò)散到氣-液界面的待測(cè)氣態(tài)或蒸氣分子與吸收液迅速發(fā)生反應(yīng),或被吸收液溶解而被吸收,這時(shí)可認(rèn)為cl=0。如果不考慮待測(cè)物在液相的擴(kuò)散,而只受在氣泡內(nèi)氣相擴(kuò)散的影響,則上式可寫成:
可見,增大氣-液接觸面積可以提高吸收效率。
空氣樣品是以氣泡狀態(tài)通過(guò)吸收液的,氣-液接觸的總面積為:
式中,Q為采氣流量;H為吸收管的液體高度;為氣泡的速度;d為氣泡的平均直徑。所以,當(dāng)采氣流量一定時(shí),要使氣-液接觸面積增加,以提高采樣效率,應(yīng)
(2)吸收液的選擇:常用的吸收液有水、水溶液或有機(jī)溶劑等。采集酸性污染物可選用堿性吸收液;采集堿性污染物可選用酸性吸收液;有機(jī)蒸氣易溶于有機(jī)溶劑,可選用加有一定量可與水互溶的有機(jī)溶劑作為吸收液。理想的吸收液不僅可以吸收空氣中的待測(cè)物,同時(shí)還可以用作顯色液。
實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)待測(cè)污染物的理化性質(zhì)和分析方法選擇吸收液。待測(cè)物在吸收液中應(yīng)有較大溶解度,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)速度快,穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng);吸收液的成分對(duì)分析測(cè)定無(wú)影響;選用的吸收液還應(yīng)價(jià)廉、易得、無(wú)毒害作用。
(3)收集器:溶液吸收法常用的收集器主要有氣泡吸收管、多孔玻板吸收管和沖擊式吸收管。
1)氣泡吸收管(bubbling absorption tube):
氣泡吸收管常用于采集氣體和蒸氣狀態(tài)物質(zhì)。使用前應(yīng)進(jìn)行氣密性檢查,并作
2)多孔玻板吸收管(fritted glass bubbler):有直型和U型兩種(圖2-6),可盛5~10 ml 吸收液,采樣速度0.1~1.0 L/min。采樣時(shí),空氣流經(jīng)多孔玻板的微孔進(jìn)入吸收液,大氣泡分散成許多小氣泡,增大了氣-液接觸面積,同時(shí)又使氣泡的運(yùn)動(dòng)速度減小,使采樣效率較氣泡吸收管明顯提高。多孔玻板吸收管通常用單管采樣,主要用于采集氣體和蒸氣狀態(tài)的物質(zhì),也可以采集霧狀和顆粒較小的煙狀污染物。但顆粒較大的煙、塵容易堵塞多孔玻板的孔隙,不宜用多孔玻板吸收管采集。采樣完畢,應(yīng)該用管內(nèi)的吸收液洗滌多孔玻板吸收管進(jìn)氣管內(nèi)壁3次后,再取出分析。洗滌多孔玻板吸收管時(shí),最好連接在抽氣裝置上,抽洗多孔玻板,防止孔板堵塞。
2.固體填充柱采樣法(solid adsorbent samplingmethod) 利用空氣通過(guò)裝有固體填充劑的小柱時(shí),空氣中有害物質(zhì)被吸附或阻留在固體填充劑上,從而達(dá)到濃縮的目的,采樣后,將待測(cè)物解吸或洗脫,供測(cè)定用。
(1)填充劑的采樣原理:固體填充劑是
理想的固體填充劑應(yīng)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定的理化性質(zhì)、通氣阻力小,采樣效率高,易于解吸附,空白值低等性能。顆粒狀吸附劑可用于氣體、蒸氣和氣溶膠的采樣。應(yīng)根據(jù)采樣和分析的需要,選擇合適的固體吸附劑。
填充柱采樣管是一根
(2)最大采氣量和穿透容量:在室溫
穿透容量和最大采氣量可以表示填充柱對(duì)被采集的某組分的采樣效率(或濃縮效率)。穿透容量和最大采氣體積越大,表明濃縮效率越高。對(duì)于多組分的采集,則實(shí)際的采集體積應(yīng)不超過(guò)穿透容量最小組分的最大采氣體積。
影響穿透容量和最大采氣量的主要因素有填充劑的性質(zhì)和用量、采氣流速、被采集組分的濃度、填充柱采樣管的直徑和長(zhǎng)度。此外,采樣時(shí)的溫度、空氣中水分和二氧化碳的含量對(duì)最大采氣量好有影響。
(3)填充柱的洗脫效率:用填充柱采樣后,通常采用兩種方式洗脫待測(cè)物。一是熱解吸,將填充柱采樣管插入加熱器中,迅速加熱解吸,用載氣吹出,通入測(cè)定儀器中進(jìn)行分離和測(cè)定。熱解吸時(shí)的加熱溫度要適當(dāng),既要保證能定量解吸,也要避免待測(cè)物在高溫下分解或聚合。熱解吸法常用于空氣中污染物的氣相色譜分析。另一種溶劑洗脫,選用合適的溶劑和洗脫條件,將被測(cè)物由填充柱中定量洗脫下來(lái)進(jìn)行分析。
洗脫效率是指能夠被熱解吸或洗脫液洗脫下來(lái)的被測(cè)物的量占填充劑上采集的被測(cè)物總量的百分?jǐn)?shù)。
式中,E為洗脫效率;m為洗脫下來(lái)的被測(cè)物的量;M為濾料上被測(cè)物總量。
(4)填充劑的種類:空氣理化檢驗(yàn)工作中,不但要求填充柱采樣管的采樣濃縮效率高,而且要求采樣后的解吸回收率也要高。因此,選擇合適的填充劑至關(guān)重要。
常用的顆粒狀填充劑有硅膠、活性炭、素陶瓷、氧化鋁和高分子多孔微球等。
1)硅膠(silica gel
2)活性炭(activated carbon)
3)高分子多孔微球(high polymer porositymicro-sphere):
表2-2 常用于空氣樣品采集的高分子多孔微球
商 品 名 | 化 學(xué) 組 成 | 平均孔徑 (nm) | 表面積 (m2/g) |
Amberlite XAD-2 | 二乙烯基苯-苯乙烯共聚物 | 9 | 300 |
Amberlite XAD-4 | 二乙烯基苯-苯乙烯共聚物 | 5 | 750~800 |
Chromosorb 102 | 二乙烯基苯-苯乙烯共聚物 | 8.5 | 300~400 |
Porapak Q | 甲苯乙烯基苯-二乙烯基苯共聚物 | 7.5 | 840 |
Porapak R | 二乙烯基苯-苯乙烯極性單體共聚物 | 7.6 | 547~780 |
Tenax GC | 聚2,6-二苯基對(duì)苯醚 | 72 | 18.6 |
與溶液吸收法相比,固體填充劑采樣法
3.低溫冷凝濃縮法 又稱為冷阱法(cold trap method)?諝庵心承┓悬c(diǎn)較低的氣態(tài)物質(zhì),在常溫下用固體吸附劑很難完全阻留,利用致冷劑使收集器中固體吸附劑溫度降低,有利于吸附、采集空氣中低沸點(diǎn)物質(zhì)。
常用的致冷劑有冰-鹽水(-10℃),干冰-乙醇(-72℃),液氮-乙醇(-117℃),液氮(-196℃)等。采樣管
(二)無(wú)動(dòng)力(無(wú)泵)采樣法
無(wú)泵采樣法又稱為被動(dòng)式采樣法(passive sampling method),該法是利用氣體分子的擴(kuò)散或滲透作用
根據(jù)采樣原理不同,被動(dòng)式采樣法可分為擴(kuò)散法和滲透法兩類。
1.擴(kuò)散法 該法利用待測(cè)物氣體分子的擴(kuò)散作用達(dá)到采樣目的。根據(jù)費(fèi)克(Fick)擴(kuò)散第一定律,在空氣中,
式中,c0為待測(cè)污染物在空氣中的濃度,mg/m3;c1為待測(cè)污染物在吸附(收)介質(zhì)表面處的濃度,mg/m3。
如果擴(kuò)散至吸附(收)介質(zhì)表面的待測(cè)污染物可以迅速而定量地被吸收,則可認(rèn)為cl=0,此時(shí),吸附(收)介質(zhì)所采集到的待測(cè)污染物的質(zhì)量為:
影響擴(kuò)散法的因素主要是風(fēng)速,因?yàn)轱L(fēng)速直接影響有害物質(zhì)在空氣中的濃度梯度。風(fēng)速太。
2.滲透法 利用空氣中氣態(tài)或蒸氣態(tài)分子的滲透作用
由于被動(dòng)式采樣器
隨著室內(nèi)空氣污染監(jiān)測(cè)工作的發(fā)展,個(gè)體接觸量監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為評(píng)價(jià)環(huán)境污染與人體健康影響的重要依據(jù)。在空氣污染和人體健康的監(jiān)測(cè)中,常采用無(wú)泵采樣器作為個(gè)體采樣器(personalsampler)。這種
第三節(jié) 氣溶膠污染物的采樣方法
氣溶膠的采樣方法主要有沉降法、濾料法和沖擊式吸收管法。
靜電沉降法(electrostaticsedimentation method)是使空氣樣品通過(guò)高壓電場(chǎng)(12 kV~20 kV),氣體分子被電離,產(chǎn)生離子,氣溶膠粒子吸附離子而帶電荷,在電場(chǎng)的作用下,帶電荷的微粒沉降到極性相反的收集電極上,
將濾料(濾紙或?yàn)V膜)安裝在采樣夾(圖2-10)上,抽氣,空氣穿過(guò)濾料時(shí),空氣中的懸浮顆粒物被阻留在濾料上,用濾料上采集污染物的質(zhì)量和采樣體積,計(jì)算出空氣中污染物濃度,這種采樣方法稱為濾料采樣法(samplingmethod with filter)。由于濾料具有體積小、重量輕,易存放,攜帶方便,保存時(shí)間較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),濾料采樣法已被廣泛用于采集空氣中的顆粒態(tài)污染物。
用濾紙或?yàn)V膜等濾料采樣時(shí),濾料對(duì)顆粒物不僅有直接阻擋作用,還有慣性沉降、擴(kuò)散沉降和靜電吸引等作用。濾料采樣法的采樣效率與濾料和氣溶膠的性質(zhì)有關(guān),同時(shí)還受采樣流速等因素的影響。
濾料采樣夾用優(yōu)質(zhì)塑料制成,采樣時(shí)要根據(jù)采集大氣
(一)常用濾料
常用濾料有定量濾紙、玻璃纖維濾紙、有機(jī)合成纖維濾料、微孔濾膜和浸漬試劑濾料等。
1.定量濾紙(quantitativefilter paper) 這種濾料由植物纖維素漿制成。它的優(yōu)點(diǎn)是灰分低,機(jī)械強(qiáng)度高,不易破損,耐熱(150℃),價(jià)格低廉。
2.玻璃纖維濾紙(glass fiber filter paper) 這種濾紙是用超細(xì)玻璃纖維制成
3.聚氯乙烯濾膜(polyvinyl chloride filtration membrane)
4.微孔濾膜(micro-pore filtration membrane) 這是一種
5.聚氨酯泡沫塑料(polyurethane foam plastic)
采樣濾料種類較多,采樣時(shí)應(yīng)根據(jù)分析目的和要求,選擇使用。所選的濾料應(yīng)該采樣效率高,采氣阻力小,重量輕,機(jī)械強(qiáng)度好,空白值低,采樣后待測(cè)物易洗脫提取。玻璃纖維濾紙和合成纖維濾料的阻力較小,可用于較大流量的采樣。表2-3為常用濾料中雜質(zhì)的含量。分析金屬污染物
表2-3 幾種濾料中的無(wú)機(jī)元素含量(本底值,單位:mg/cm2)
元素 | 玻璃纖維 | 有機(jī)濾膜 | 銀薄膜 |
As | 0.08 | - | - |
Be | 0.04 | 0.0003 | 0.2 |
Bi | - | <0.001 | - |
Cd | - | 0.005 | - |
Co | - | 0.00002 | - |
Cr | 0.08 | 0.002 | 0.06 |
Cu | 0.02 | 0.006 | 0.02 |
Fe | 4 | 0.03 | 0.3 |
Mn | 0.4 | 0.01 | 0.03 |
Mo | - | 0.0001 | - |
Ni | <0.08 | 0.001 | 0.1 |
Pb | 0.8 | 0.008 | 0.2 |
Sb | 0.03 | 0.001 | - |
Si | 7000 | 0.1 | 13 |
Sn | 0.05 | 0.001 | - |
Ti | 0.8 | 2 | 0.2 |
V | 0.03 | 0.001 | - |
Zn | 160 | 0.002 | 0.01 |
沖擊式吸收管(imppayment-defi.com/jianyan/inger)的外形與直型多孔玻板吸收管相同,內(nèi)管與氣泡吸收管相似,內(nèi)管垂直于外管管底,出氣口的內(nèi)徑為1.0 mm±0.1 mm,管尖距外管底5.0 mm±0.1 mm。吸收管可盛5~10 ml吸收液,采樣速度為 3L/min。沖擊式吸收管主要用于采集煙、塵等氣溶膠,由于采氣流量大,待測(cè)物隨氣流以很快的速度沖出內(nèi)管管口,因慣性作用沖擊到吸收管的底部與吸收液作用而被吸收。管尖內(nèi)徑大小及其距管底的距離,對(duì)采樣效率影響很大。使用前也應(yīng)進(jìn)行采樣效率實(shí)驗(yàn)和氣密性檢查。
沖擊式吸收管不適用采集氣態(tài)物質(zhì),因?yàn)闅怏w分子的慣性很小,在快速抽氣情況下,容易隨空氣一起跑掉,只有在吸收液中溶解度很大或與吸收液反應(yīng)速度很快的氣體分子,才能吸收完全。
第四節(jié) 氣態(tài)和氣溶膠兩種狀態(tài)污染物的同時(shí)采樣方法
許多空氣污染物并不是以單一狀態(tài)存在,常以氣態(tài)和氣溶膠兩種狀態(tài)共存于空氣中,有時(shí)需要同時(shí)采集和測(cè)定,并要求采樣時(shí)不能改變它們原來(lái)的存在狀態(tài)。兩種狀態(tài)污染物的同時(shí)采樣法主要有浸漬試劑濾料、泡沫塑料、多層濾料以及環(huán)形擴(kuò)散管與濾料聯(lián)用的采樣方法。
聚氨基甲酸酯泡沫塑料比表面積大,氣阻小,適用
采樣時(shí),通常
三、多層濾料采樣法
用兩層或三層濾料串聯(lián)組成一個(gè)濾料組合體
多層濾料采樣法存在的主要問題是:氣體通過(guò)第一層濾料時(shí),
環(huán)形擴(kuò)散管和濾料組合采樣法
環(huán)形擴(kuò)散管和濾料組合采樣1415。
環(huán)形擴(kuò)散管是由玻璃制成的兩個(gè)同心玻璃管,外管長(zhǎng)20~30 cm,內(nèi)徑3~4 cm,內(nèi)管為兩端封閉的空心玻管,內(nèi)外管之間的環(huán)縫為0.1~0.3 cm,兩段環(huán)形擴(kuò)散管可以涂漬不同的試劑。
當(dāng)采樣氣流以層流狀態(tài)(雷諾數(shù)<2000)通過(guò)擴(kuò)散管時(shí),根據(jù)possanzini等人的推導(dǎo),環(huán)形擴(kuò)散管
式中,c0為進(jìn)入管內(nèi)待測(cè)氣體的濃度,
當(dāng)采樣氣流呈層流狀態(tài)通過(guò)環(huán)形擴(kuò)散管時(shí),環(huán)型擴(kuò)散管采集氣體的效率主要決定于擴(kuò)散管的幾何尺寸和采樣速度。
環(huán)形擴(kuò)散管和濾料
環(huán)形擴(kuò)散管價(jià)格低廉,可反復(fù)使用,但是環(huán)形擴(kuò)散管的設(shè)計(jì)和加工精度要求較高,否則,顆粒物通過(guò)擴(kuò)散管環(huán)縫時(shí)也可能因碰撞或沉積而造成損失。
空氣采樣儀器又稱為空氣采樣器(air sampler),指以一定的流量采集空氣樣品的儀器,通常由收集器、抽氣動(dòng)力和流量調(diào)節(jié)裝置等組成。采樣時(shí)應(yīng)按照收集器、流量計(jì)、采樣動(dòng)力的先后順序串聯(lián),保證空氣樣品
采樣過(guò)程中需要使用抽氣動(dòng)力,使空氣進(jìn)入或通過(guò)收集器。實(shí)際工作中,應(yīng)根據(jù)采樣方法的流量和采樣體積選擇合適的抽氣動(dòng)力。常用的采氣動(dòng)力(samplingpower)有手抽氣筒、水抽氣瓶、電動(dòng)抽氣機(jī)和壓縮空氣吸引器等。
1.手抽氣筒 它是由一個(gè)金屬圓筒和活塞構(gòu)成。拉動(dòng)活塞柄,利用活塞往返運(yùn)動(dòng),可連續(xù)抽氣采樣;根據(jù)抽氣筒的容積和抽氣次數(shù)控制和計(jì)算采氣量,利用抽氣快慢控制采樣速度。適用于無(wú)電源、采氣量小和采氣速度慢的情況下采樣。手抽氣筒使用前應(yīng)校正容積,檢查是否漏氣。
2.水抽氣瓶
3.電動(dòng)抽氣機(jī) 電動(dòng)抽氣機(jī)種類較多,常見的有以下幾種:
(1)吸塵器:是一種流速較大、阻力較小的采氣動(dòng)力。采樣過(guò)程中,每隔30min應(yīng)停機(jī)片刻,以防電動(dòng)機(jī)發(fā)熱,損壞電動(dòng)機(jī)。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,若出現(xiàn)聲音異常,產(chǎn)生火花或動(dòng)力突然下降,應(yīng)立即停機(jī)檢查。 吸塵器的采樣動(dòng)力易受外界電壓變化的影響,產(chǎn)生采樣誤差。采樣時(shí)應(yīng)注意觀察流量的變化。
(2)真空泵:適于用作阻力較大的采集器的采氣動(dòng)力。真空泵可長(zhǎng)時(shí)間采樣,但機(jī)身笨重,不便于現(xiàn)場(chǎng)使用。
(3)刮板泵:適用于各種流速的采集器,可進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間采樣,具有重量輕、體積小、使用壽命長(zhǎng)和克服阻力性能好等特點(diǎn)。
(4)薄膜泵:利用電動(dòng)機(jī)通過(guò)偏心輪帶動(dòng)泵上的橡皮薄膜不斷地抬起、壓下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生吸氣、排氣作用,達(dá)到采氣目的。該泵噪聲小,重量輕,能克服一定的阻力。根據(jù)泵體的大小,采氣范圍為0.5 L/min~3 L/min。廣泛用作大氣采樣器和大氣自動(dòng)分析儀器的抽氣動(dòng)力。
4.壓縮空氣吸引器(compressed air aspirator) 又稱為負(fù)壓引射器(圖2-1617)。利用壓縮空氣高速噴射時(shí),吸引器產(chǎn)生的負(fù)壓作為抽氣動(dòng)力。適用于禁用明火及無(wú)電源但具備壓縮空氣的場(chǎng)所,特別適用于礦山井下采樣,可以連續(xù)使用。采樣時(shí)控制壓縮空氣的噴射量可調(diào)節(jié)采樣速度。
測(cè)量氣體流量的儀器稱為氣體流量計(jì)(gas flowmeter)。
(一)氣體流量計(jì)的種類
氣體流量計(jì)種類很多,常用的主要有孔口流量計(jì)
由于空氣的體積受到很多因素的影響,使用前應(yīng)校正流量計(jì)的刻度。
1.轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)由一根內(nèi)徑上大下小的玻璃管和
式中,
采樣前,應(yīng)將轉(zhuǎn)子流量計(jì)的
2.孔口流量計(jì) 它是一種壓力差計(jì),有隔板式和毛細(xì)管式兩種類型。在水平玻璃管的中部有一個(gè)狹窄的孔口(隔板),孔口前后各連接U形管的一端(圖
式中,Q為流量,
3.皂膜流量計(jì) 皂膜流量計(jì)由一根有體積刻度的玻璃管和橡皮球組成(圖2-20)。玻璃管下端有一支管,橡皮球內(nèi)裝滿肥皂水,當(dāng)用手?jǐn)D壓橡皮球時(shí),肥皂水液面上升至支管口,從支管流入的氣流使肥皂水產(chǎn)生致密的肥皂膜,并推動(dòng)其沿管壁緩慢上升。肥皂膜從起始刻度到終止刻度所示的體積值就是流過(guò)氣體的量, 記錄相應(yīng)的時(shí)間,即可計(jì)算出氣體的流速。
肥皂膜氣密性良好,質(zhì)量輕,沿清凈的玻璃管壁移動(dòng)的摩擦力只有20~30 Pa,阻力很小。由于皂膜流量計(jì)的體積刻度可以進(jìn)行校正,并用秒表計(jì)時(shí),因此皂膜流量計(jì)測(cè)量氣體流量精確,常用于校正其它種類的流量計(jì)。根據(jù)玻璃管內(nèi)徑大小,皂膜流量計(jì)可以測(cè)量1~100 ml/min的流量,測(cè)量誤差小于1%。皂膜流量計(jì)測(cè)定氣體流量的主要誤差來(lái)源是時(shí)間的測(cè)量,因此要求氣流穩(wěn)定,皂膜上升速度不超過(guò)4 cm/s,保證皂膜有足夠長(zhǎng)的時(shí)間通過(guò)刻度區(qū)。
4.濕式流量計(jì) 它由一個(gè)金屬筒制成,內(nèi)裝半筒水,筒內(nèi)裝有一個(gè)繞水平軸旋轉(zhuǎn)的鼓輪,將圓筒內(nèi)腔分成四個(gè)小室(圖2-2021)。當(dāng)氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入小室時(shí),推動(dòng)鼓輪旋轉(zhuǎn),鼓輪的轉(zhuǎn)軸與筒外刻度盤上的指針連接,指針?biāo)咀x數(shù)即為通過(guò)氣體的流量?潭缺P上的指針每旋轉(zhuǎn)一圈為5 L或10 L。記錄測(cè)定時(shí)間內(nèi)指針旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)就能得出氣體流過(guò)的體積。在濕式流量計(jì)上方配有壓力計(jì)和溫度計(jì),可測(cè)定通過(guò)氣體的溫度和壓力。濕式流量計(jì)上附有一個(gè)水平儀,底部裝有螺旋,可以調(diào)節(jié)水平位置;前方一側(cè)有一水位計(jì),多加的水可從水位計(jì)的出水口溢出,保證筒內(nèi)水量準(zhǔn)確。使用前應(yīng)進(jìn)行漏氣、漏水檢查,否則會(huì)影響流量的準(zhǔn)確測(cè)量。
不同的濕式流量計(jì)由于進(jìn)氣管內(nèi)徑不同,最大流量限額不一樣。盤面最大刻度為10 L的濕式流量計(jì),其最大流量限額為25 L/min;5 L的則為12.5 L/min。濕式流量計(jì)測(cè)量氣體流量準(zhǔn)確度較高,測(cè)量誤差不超過(guò)5%。但自身笨重,攜帶不便,常用于實(shí)驗(yàn)室中校正其它流量計(jì)。
在空氣理化檢驗(yàn)
根據(jù)其用途,專用采樣器可分為以下六種。
(一)大流量采樣器
大流量采樣器如圖2-21
(二)中流量采樣器
中流量采樣器由空氣入口防護(hù)罩、采樣夾、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、吸塵器等組成(圖2-2223)。工作原理與大流量采樣器基本相同,但采氣流量和集塵有效過(guò)濾面積較大流量采樣器小,有效集塵面的直徑為100 mm,通常以200~250 L/min流量采集大氣中的總懸浮顆粒物。采樣濾料常用玻璃纖維濾紙或有機(jī)纖維濾膜,采樣時(shí)間為8~24 h。使用前,應(yīng)校準(zhǔn)其流量計(jì)在采樣前后的流量。
(三)小流量采樣器
小流量采樣器的結(jié)構(gòu)與中流量采樣器相似。采樣夾可裝直徑40 mm的濾紙或?yàn)V膜,采氣流量20~30 L/min。由于采氣量少,需
(四)分級(jí)采樣器
通?稍诓蓸悠鞯娜肟谔幖右涣椒蛛x切割器構(gòu)成分級(jí)采樣器。圖2-24是大流量分級(jí)采樣器
(五)粉塵采樣器
攜帶式粉塵采樣器(portable dust sampler)用于采集粉塵,以測(cè)定空氣中粉塵濃度、分散度,游離二氧化硅等化學(xué)有害物質(zhì)和病原微生物。粉塵采樣器的采樣速度一般為10~30 L/min。它配有濾料采樣夾,可用濾紙或?yàn)V膜采樣。粉塵采樣器又分為固定式和攜帶式兩種。攜帶式粉塵采樣器(圖2-25)由濾料采樣夾、流量計(jì)、抽氣機(jī)等組成,可用三腳支架支撐,采樣高度為1.0~1.5 m。它有兩個(gè)采樣夾,可以進(jìn)行平行采樣。常用于采集工作場(chǎng)所空氣中的煙和塵。
(六)氣體采樣器
圖
綜上所述,采樣儀器在使用前,應(yīng)按儀器說(shuō)明書對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)和標(biāo)定
現(xiàn)場(chǎng)采樣時(shí),應(yīng)用兩個(gè)采樣管不采樣,并按其他樣品管一樣處理,作為采樣過(guò)程中空白管,進(jìn)行平行分析,若空白檢驗(yàn)超過(guò)控制范圍,則同批樣品作廢。
采樣時(shí)應(yīng)記錄現(xiàn)場(chǎng)的情況,包括各種污染源,采樣日期、時(shí)間、地點(diǎn)、數(shù)量、布點(diǎn)方式、大氣壓力、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速以及采樣者簽字等,并隨樣品一同送到實(shí)驗(yàn)室。在計(jì)算濃度時(shí)應(yīng)將采樣體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。
第六節(jié) 最小采氣量和采樣效率
最小采氣量(minimum sampling volume) 當(dāng)空氣中待測(cè)有害物質(zhì)的濃度為其最高容許濃度值時(shí),保證所采用的分析方法能夠檢出待測(cè)有害物質(zhì)所需要采集的最小空氣體積稱為最小采氣量。它與國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的待測(cè)有害物質(zhì)的最高容許濃度值、分析方法的靈敏度以及分析時(shí)所用的樣品量有關(guān)。
當(dāng)空氣中有害物質(zhì)的濃度低于國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的最高容許濃度時(shí),采氣量對(duì)分析結(jié)果有很大的影響。如采氣量足夠大,就可以測(cè)出陽(yáng)性結(jié)果;反之,就不能檢出。對(duì)于不能檢出的結(jié)果有兩種可能,一種可能是空氣中被測(cè)有害物質(zhì)的濃度很低,不能檢出;另一種可能是由于采集的空氣樣品量太少,沒有達(dá)到分析方法靈敏度所要求的采集量。為了避免后一種情形的出現(xiàn),在空氣理化檢驗(yàn)采樣時(shí)提出了最小采氣量的要求?諝鈽悠返淖钚〔蓺饬康挠(jì)算方法如下:
式中,Vmin
例如,用酚試劑分光光度法測(cè)定空氣中的甲醛濃度,方法的檢出限為0.05 μg/5ml。用10 ml含酚試劑的水溶液作吸收液,測(cè)定時(shí)取5 ml樣液分析。大氣中甲醛的最高容許濃度(一次)為0.05 mg/m3。根據(jù)上式可計(jì)算得出最小采氣量為4 L。
在實(shí)際工作中,如果采樣現(xiàn)場(chǎng)空氣中被測(cè)有害物質(zhì)的濃度較高時(shí),可相應(yīng)減少采氣量,這樣不僅可以減少采樣時(shí)間,還可以避免樣品溶液在分析時(shí)多次稀釋帶來(lái)的誤差。如果采樣現(xiàn)場(chǎng)空氣中有害物質(zhì)的濃度很低,又要求測(cè)出其低于最高容許濃度的具體數(shù)值時(shí),則應(yīng)增加采氣量,采集比Vmin
采樣效率(sampling efficiency)是指在某一采樣方法下(如采樣流量、被采集物質(zhì)濃度、采樣溫度和采樣時(shí)間等)下,某采樣方法所采集到待測(cè)物的量占其總量的百分?jǐn)?shù)。
采樣效率受多種因素的影響,在選擇采樣方法或建立新的采樣方法時(shí)必須確定其采樣效率?諝理化檢驗(yàn)工作中,采樣方法的采樣效率應(yīng)高于90%,如果采樣效率太低,將對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生較大影響?諝庵写郎y(cè)物的存在狀態(tài)不同,采樣效率的評(píng)價(jià)方法也不一樣。
(一)氣體和蒸氣態(tài)污染物采樣效率的評(píng)價(jià)方法
1.用標(biāo)準(zhǔn)氣體評(píng)價(jià) 有標(biāo)準(zhǔn)氣體時(shí),可用標(biāo)準(zhǔn)氣體作為樣品,用單個(gè)采集器采樣,測(cè)定其采集量,按下式計(jì)算采樣效率:
式中,
2.用實(shí)際采集量評(píng)價(jià) 沒有標(biāo)準(zhǔn)氣時(shí),可串聯(lián)兩個(gè)完全相同的采集器,以一定流速采集一定量的空氣樣品,分別測(cè)定每個(gè)采集器內(nèi)所采待測(cè)物的量,用以下方法計(jì)算采樣效率。
(1)用下式計(jì)算準(zhǔn)確的采樣效率:
式中,y為采樣效率;a、b分別為各采集器中待測(cè)物的采集量。
并可
(2)當(dāng)
(二)氣溶膠狀態(tài)污染物采樣效率的評(píng)價(jià)方法
采樣時(shí),
一般采用相對(duì)比較的方法來(lái)
三、影響采樣效率的主要因素
1.采集器 采集器對(duì)采樣效率影響很大。氣態(tài)和蒸氣狀態(tài)有害物質(zhì)以分子形式存在于空氣中,若用濾紙或?yàn)V膜采集,則采樣效率很低;而用溶液吸收法或適當(dāng)?shù)脑噭┙䴘n濾紙(膜)采樣則有較高的采樣效率;以氣溶膠形式存在的污染物,用固體吸附采集法可獲得很高的采樣效率,而用氣泡吸收管或多孔玻板吸收管采樣,則易發(fā)生堵塞致使采樣效率低。
2.吸收液或固體吸附劑 一般要求所選用的吸收劑對(duì)空氣中的有害物質(zhì)的溶解度大、化學(xué)反應(yīng)速度快,與之能生成穩(wěn)定的物質(zhì)。固體吸附劑應(yīng)該阻留效率大,并能使被吸附的待測(cè)物定量解吸。選擇合適的吸收液或固體吸附劑直接影響采樣效率。在選擇采樣效率高的吸收液或固體吸附劑時(shí),還應(yīng)該考慮到采樣后所生成的化合物對(duì)測(cè)定方法是否有影響。
3.采樣速度 不同的采集器應(yīng)采用不同的采樣速度,如用氣體吸收管采集空氣中的氣體污染物,采樣速度一般為0.1~2 l/min
4.其它因素 采樣時(shí)還必須考慮
復(fù)習(xí)思考題
1.根據(jù)空氣理化檢驗(yàn)的目的,怎樣正確選擇采樣點(diǎn)?
2.什么是主導(dǎo)風(fēng)向和煙污強(qiáng)度系數(shù)?
3.采樣方法分為哪幾類?選擇采樣方法的依據(jù)是什么?
4.同時(shí)采集以氣態(tài)和氣溶膠兩種狀態(tài)存在的空氣污染物,有哪幾種采樣方法?
5.用來(lái)采集氣態(tài)污染物的收集器有哪幾種類?簡(jiǎn)述其適用范圍。
6.什么是穿透容量和最大采氣量?
7.空氣采樣動(dòng)力主要有哪幾種?
8.采集空氣樣品時(shí),有時(shí)要用氣體流量計(jì),有時(shí)不要用氣體流量計(jì)。為什么?
9.簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定氣體流量的原理。
10.常用的專用采樣器有哪些?
11.如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)方法的采樣效率?影響采樣效率的因素有哪些?
12.什么是最小采氣量?
(黎源倩)