大氣采樣技術(shù)講義

大氣采樣技術(shù)主講人：?jiǎn)挝唬耗夸洸键c(diǎn)方法和采樣時(shí)間監(jiān)測(cè)目的采集方法和采樣儀器資料收集和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目制定大氣污染監(jiān)測(cè)方案的程序首先要根據(jù)監(jiān)測(cè)目的進(jìn)行調(diào)查研究，收集必要的基礎(chǔ)資料；然后經(jīng)過(guò)綜合分析，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目；設(shè)計(jì)布點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)；選定采樣頻率、采樣方法和監(jiān)測(cè)技術(shù)；建立質(zhì)量保證程序和措施；提出監(jiān)測(cè)結(jié)果報(bào)告要求及進(jìn)度計(jì)劃等。監(jiān)測(cè)目的①判斷空氣質(zhì)量。通過(guò)對(duì)環(huán)境空氣中主要污染物質(zhì)進(jìn)行定期或連續(xù)地監(jiān)測(cè)，判斷空氣質(zhì)量是否符合《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》或環(huán)境規(guī)劃目標(biāo)的要求，為空氣質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)提供依據(jù)；②判斷污染程度。通過(guò)對(duì)污染源的監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)污染物排放情況和造成的污染程度，為確定污染控制措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)，通過(guò)對(duì)大氣污染源治理設(shè)施運(yùn)行后的監(jiān)測(cè)，可判斷治理設(shè)施的效果；③研究空氣質(zhì)量的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)展空氣污染的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以及研究污染物遷移、轉(zhuǎn)化情況提供基礎(chǔ)資料。④為政府環(huán)保部門(mén)執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法規(guī)，開(kāi)展空氣質(zhì)量管理及修訂空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)和基礎(chǔ)資料。資料收集污染源分布及排放情況(污染類(lèi)型、數(shù)量、位置、主要污染物)12345

氣象資料(風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、降水、日照時(shí)間等)地形資料(地形對(duì)風(fēng)向、風(fēng)速和大氣等情況影響)土地利用和功能分區(qū)情況

人口分布及人群健康情況監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

我國(guó)《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)表。類(lèi)別必測(cè)項(xiàng)目按地方情況增加的必測(cè)項(xiàng)目選測(cè)項(xiàng)目空氣污染物監(jiān)測(cè)TSP、SO2、NO2（或NOx）、硫酸鹽化速率、灰塵自然沉降量CO、總氧化劑、總烴、PM10、F2、HF、B（）P、Pb、H2S、光化學(xué)氧化劑CS2、Cl2、HCl、硫酸霧、HCN、NH3、Hg、Be、芳香烴、酚、甲醛等空氣降水監(jiān)測(cè)pH值、電導(dǎo)率K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42－、NO3－、Cl布點(diǎn)方法●布點(diǎn)的原則和要求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，主導(dǎo)風(fēng)向比較明顯的情況下，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)；上風(fēng)向布設(shè)少量點(diǎn)作為對(duì)照。③工業(yè)較密集的城區(qū)和工礦區(qū)人口密度大及污染物超標(biāo)地區(qū)，要適當(dāng)增設(shè)采樣點(diǎn)；城市郊區(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?chē)鷳?yīng)開(kāi)闊，采樣口水平線與周?chē)ㄖ锔叨葕A角應(yīng)不大于30°。測(cè)點(diǎn)周?chē)鸁o(wú)局地污染源，并應(yīng)避開(kāi)樹(shù)木及吸附能力較強(qiáng)的建筑物。交通密集區(qū)的采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在距人行道邊緣至少1.5m遠(yuǎn)處。⑤各采樣點(diǎn)的設(shè)置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?！癫蓸痈叨雀鶕?jù)監(jiān)測(cè)目的而定?！芯看髿馕廴緦?duì)人體的危害，采樣口應(yīng)在離地面1.5-2m處；—研究大氣污染對(duì)植物或器物的影響，采樣口高度應(yīng)與植物或器物高度相近；—連續(xù)采樣例行監(jiān)測(cè)采樣口高度應(yīng)距地面3-15m；—若置于屋頂采樣，采樣口應(yīng)與基礎(chǔ)面有1.5m以上的相對(duì)高度，以減小揚(yáng)塵的影響；—特殊地形地區(qū)可視實(shí)際情況選擇采樣高度?！癫蓸狱c(diǎn)應(yīng)布置在主要障礙物和高大建筑物的背風(fēng)，障礙物的頂部與采樣點(diǎn)的水平方向應(yīng)成30°左右?！駱悠啡肟谂c主要污染源（如工業(yè)煙囪等）的距離至少早20m以上，一般不要正對(duì)排放源（如公路、停車(chē)場(chǎng)、工業(yè)煙囪等）的下風(fēng)口。布點(diǎn)數(shù)目的確定采樣點(diǎn)數(shù)目的確定應(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、地形及經(jīng)濟(jì)條件等因素綜合考慮。監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)的確定有人口數(shù)法、經(jīng)驗(yàn)法、地理變異系數(shù)法和功能區(qū)法等。我國(guó)對(duì)空氣環(huán)境污染例行監(jiān)測(cè)采樣站（點(diǎn)）設(shè)置數(shù)目主要參照世界衛(wèi)生組織WHO和美國(guó)EPA的方法，即以城市人口分布為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)法。

布點(diǎn)數(shù)目的確定世界衛(wèi)生組織（WHO）和世界氣象組織（WMO）提出按城市人口多少設(shè)置城市大氣地面自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，見(jiàn)表。采樣點(diǎn)布點(diǎn)方法1、功能區(qū)布點(diǎn)法多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測(cè)。便于了解工業(yè)污染對(duì)其他功能區(qū)的影響。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)、混合區(qū)、交通稠密區(qū)、清潔區(qū)等，在各功能區(qū)設(shè)置一定數(shù)量的采樣點(diǎn)。2、網(wǎng)格布點(diǎn)法多用于有多個(gè)污染源，且污染源分布較均勻的情況下。網(wǎng)格布點(diǎn)法采樣點(diǎn)布點(diǎn)方法3、同心圓布點(diǎn)法主要用于污染群，且重大污染源較集中的地區(qū)。以污染群的中心為圓心，畫(huà)若干同心圓，再?gòu)耐膱A作若干放射線，放射線與圓周的交點(diǎn)即為采樣點(diǎn)。同心圓半徑取4、10、20、40km，從里向外各圓周上分別設(shè)4、8、8、4個(gè)點(diǎn)。

同心圓布點(diǎn)法采樣點(diǎn)布點(diǎn)方法4、扇形布點(diǎn)法適用于孤立的高架點(diǎn)源，且主導(dǎo)風(fēng)向明顯的地區(qū)。以點(diǎn)源所在位置為頂點(diǎn)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)檩S線，在下風(fēng)向地面劃出一扇形區(qū)。

扇形布點(diǎn)法采樣點(diǎn)布點(diǎn)方法

采用同心圓和扇形布點(diǎn)法時(shí)，應(yīng)考慮高架點(diǎn)源的擴(kuò)散特點(diǎn)。同心圓或弧線不宜等距離劃分，而是靠近最大濃度值的地方密一些，以免漏測(cè)最大濃度。而污染物最大濃度出現(xiàn)的位置，與源高、氣象條件和地面狀況密切相關(guān)。

采樣點(diǎn)布點(diǎn)方法例如，對(duì)于平坦地面上50m高煙囪，污染物最大地面濃度出現(xiàn)的位置與氣象條件的關(guān)系如表所示。

實(shí)際工作中，為使采樣網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)合理，應(yīng)做到因地制宜，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)法。

大氣穩(wěn)定度最大濃度出現(xiàn)位置(相當(dāng)于煙囪高度的倍數(shù))不穩(wěn)定5～10中性20左右穩(wěn)定40以上采樣時(shí)間與頻率●采樣時(shí)間（時(shí)段）：是指每次采樣從開(kāi)始到結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間。根據(jù)采樣時(shí)間的長(zhǎng)短可分為短期采樣、長(zhǎng)期采樣、間歇性采樣?！癫蓸宇l率：是指在一個(gè)時(shí)段內(nèi)的采樣次數(shù)。

●要根據(jù)監(jiān)測(cè)目的、污染物分布特征及濃度水平、分析方法靈敏度、人力物力等因素確定采樣時(shí)間和采樣頻率。1、應(yīng)急監(jiān)測(cè)：●要求盡快得知結(jié)果，采樣時(shí)間應(yīng)盡量短。但短期采樣，代表性較差。采樣時(shí)間與頻率2、為監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)：●長(zhǎng)期連續(xù)自動(dòng)采樣是最佳的采樣方式，可取得任何一段時(shí)間的平均值，但受儀器限制，難于普及?！衩扛粢欢〞r(shí)間采樣叫間歇性采樣，也是較常用的采樣方式，適用于受人力、物力限制而進(jìn)行人工采樣測(cè)定的情況。是目前廣泛采用的方法，應(yīng)用得當(dāng)，也有較好的代表性。采樣時(shí)間與頻率國(guó)家環(huán)保局頒布的空氣質(zhì)量采樣時(shí)間和采樣頻率規(guī)定，見(jiàn)表監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采樣時(shí)間和頻率二氧化硫隔日采樣，每天連續(xù)采樣24h±0.5h，每月14～16d，每年12個(gè)月二氧化氮（總氮氧化物）同二氧化硫總懸浮顆粒物隔雙日采樣，每天連續(xù)采樣24h±0.5h，每月5～6d，每年12個(gè)月灰塵自然沉降量每月采樣30d±2d，每年12個(gè)月硫酸鹽化速率每月采樣30d±2d，每年12個(gè)月采樣時(shí)間與頻率污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)有效性的規(guī)定污染物取值時(shí)間數(shù)據(jù)有效性規(guī)定SO2、NOx、NO2年平均每年至少有分布均勻的144個(gè)日均值，每月至少有分布均勻的12個(gè)日均值TSP、PM10、Pb年平均每年至少有分布均勻的60個(gè)日均值，每月至少有分布均勻的5個(gè)日均值SO2、NOx、NO2、CO日平均每日至少有18h的采樣時(shí)間TSP、PM10、B(a)P、Pb日平均每日至少有12h的采樣時(shí)間SO2、NOx、NO2、CO、O31小時(shí)平均每小時(shí)至少有45min的采樣時(shí)間采樣方法與采樣儀器大氣采樣

塑料袋采樣直接采樣法

綜合采樣方法氣溶膠采樣方法氣態(tài)污染物采樣濃縮采樣法固體吸附劑阻留法濾筒和濾膜阻留法

溶液吸收法真空采氣瓶采樣注射器采樣多層濾料法泡沫塑料采樣法浸漬試劑濾料法環(huán)形擴(kuò)散管和濾料組合采樣法沉降法濾料法自然積集法低溫冷凝法采樣方法與采樣儀器●直接采樣法

當(dāng)空氣中被測(cè)組分濃度較高，或所用分析方法的靈敏度較高時(shí)，采用直接采樣法采取少量空氣樣品就可滿(mǎn)足分析需要。注射器采樣塑料袋采樣采樣方法與采樣儀器保存要點(diǎn)：防止收集容器器壁的吸附和解吸現(xiàn)象，應(yīng)選用聚四氟乙烯塑料收集器采集這些性質(zhì)活潑的氣態(tài)檢測(cè)物。因此，用直接采樣法采集的空氣樣品應(yīng)該盡快測(cè)定，減少收集器內(nèi)壁的吸附、解吸作用。真空蘇瑪罐直接采樣●濃縮采樣法

大氣中的污染物質(zhì)濃度一般都比較低（ppm一ppb數(shù)量級(jí)），直接采樣法往往不能滿(mǎn)足分析方法檢測(cè)限的要求，故需要用富集采樣法對(duì)大氣中的污染物進(jìn)行濃縮。富集采樣時(shí)間一般比較長(zhǎng)，測(cè)得結(jié)果代表采樣時(shí)段的平均濃度，更能反映大氣污染的真實(shí)情況。主要包括溶液吸收法、濾筒和濾膜阻留法、固體吸附劑阻留法、低溫冷凝法、自然積集法。采樣方法與采樣儀器采樣方法與采樣儀器溶液吸收法吸收液的選擇原則1.被測(cè)物質(zhì)在吸收液中溶解度大，反應(yīng)速度快；2.被測(cè)組分在吸收液中要有足夠的穩(wěn)定時(shí)間；3.需要考慮到下一步化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)與以后的分析步驟銜接起來(lái)；4.吸收液毒性小、價(jià)格低、易于購(gòu)買(mǎi)，且盡可能回收利用。常用吸收液有水、水溶液和有機(jī)溶劑。采樣方法與采樣儀器保存要點(diǎn)：避免高溫光照碰撞防止揮發(fā)

氧化分解保持低溫密封避光便攜式大氣采樣器氣泡吸收管多孔篩板吸收管采樣方法與采樣儀器環(huán)境空氣二氧化硫的測(cè)定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法HJ482-2009甲醛緩沖液吸收，樣品采集、運(yùn)輸、貯存過(guò)程中應(yīng)避免陽(yáng)光照射《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)國(guó)家環(huán)?？偩?/p>

2003年甲醛緩沖溶液吸收-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法5.4.1.5甲醛緩沖液吸收，樣品的采集、運(yùn)輸和貯存過(guò)程應(yīng)避光。當(dāng)氣溫高于30℃時(shí)，采樣后如不能當(dāng)天測(cè)定，可將樣品溶液貯于冰箱環(huán)境空氣和廢氣氯化氫的測(cè)定離子色譜法（暫行）HJ549-2009用堿性吸收液吸收，樣品采集后密封，應(yīng)盡快分析，若不能當(dāng)天測(cè)定，應(yīng)將樣品密封后于0～4℃冷藏保存，保存期不超過(guò)48h環(huán)境空氣臭氧的測(cè)定靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法HJ504-2009磷酸鹽緩沖溶液吸收，采樣管避光保存，于室溫暗處存放至少可穩(wěn)定7d空氣質(zhì)量甲醛的測(cè)定乙酰丙酮分光光度法GB/T15516-1995樣品采集在蒸餾水吸收管中，于2-5℃保存，2d內(nèi)分析完畢，以防甲醛被氧化環(huán)境空氣氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的測(cè)定鹽酸萘乙二胺分光光度法HJ479-2009吸收液采集。樣品采集、運(yùn)輸及存放過(guò)程中避光保存，樣品采集后盡快分析。若不能及時(shí)測(cè)定，將樣品于低溫暗處存放，樣品在30℃暗處存放，可穩(wěn)定8h；在20℃暗處存放，可穩(wěn)定24h；于0-4℃冷藏，至少可穩(wěn)定3天采樣方法與采樣儀器硫化氫《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)國(guó)家環(huán)?？偩?/p>

2003年亞甲基藍(lán)分光光度法3.1.11.2氫氧化鎘-聚乙烯醇磷酸銨吸收液，避光采樣，8h內(nèi)測(cè)定，采樣后現(xiàn)場(chǎng)加顯色劑固定污染源排氣中氯氣的測(cè)定甲基橙分光光度法HJ/T30-1999甲基橙吸收液采集，該樣品顯色完成后溶液顏色穩(wěn)定，常溫下至少可保存15d固定污染源排氣中酚類(lèi)化合物的測(cè)定

4-氨基安替比林分光光度法HJ/T32-1999NaOH吸收液采集，最好當(dāng)天分析完畢，在室溫不超過(guò)25℃，干擾物影響不大時(shí)，可存放3d環(huán)境空氣和廢氣氨的測(cè)定

納氏試劑分光光度法HJ533-2009稀硫酸溶液吸收，采樣管采集完畢應(yīng)盡快分析，以防吸收空氣中的氨，若不能立即分析，2-5℃可保存7天空氣質(zhì)量苯胺類(lèi)的測(cè)定鹽酸萘乙二胺分光光度法GB/T15502-1995硫酸吸收液采集，采好的樣品應(yīng)避光保存，2d內(nèi)分析完畢，2-5℃可保存7d甲醇《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）國(guó)家環(huán)?？偩?003年

氣相色譜法6.1.6.1蒸餾水吸收，天熱時(shí)吸收管應(yīng)浸在冰鹽水浴中采樣采樣方法與采樣儀器濾筒和濾膜阻留法

該方法是將過(guò)濾材料（濾紙、濾膜等）放在采樣夾上，用抽氣裝置抽氣，則空氣中的顆粒物被阻留在過(guò)濾材料上，稱(chēng)量過(guò)濾材料上富集的顆粒物質(zhì)量，根據(jù)采樣體積，即可計(jì)算出空氣中顆粒物的濃度。采樣方法與采樣