空气样品采集与处理

第一章 绪论

第一节 空气理化检验课程简介

第二节 大气的结构和组成

第三节 空气污染及其危害

第四节 空气污染物的来源和分类

第五节 空气污染浓度的表示方法

第一章 绪论

第一节 空气理化检验课程简介

第二节 大气的结构和组成

第三节 空气污染及其危害

第四节 空气污染物的来源和分类

第五节 空气污染浓度的表示方法

一、空气理化检验的意义

1. 防止空气污染引起急性中毒和慢性危害； 2. 评价环境空气质量状况、评价管理和控制

体系的效果； 3. 为保护人体健康，治理空气污染提供科学

依据

一、空气理化检验的意义

1. 防止空气污染引起急性中毒和慢性危害； 2. 评价环境空气质量状况、评价管理和控制

体系的效果； 3. 为保护人体健康，治理空气污染提供科学

依据

三、空气理化检验的主要内容1 、颗粒物：生产性粉尘的浓度、分散度和游离二氧 化硅、可吸入颗粒物、降尘浓度等。 2 、有害无机物：铅、汞、锰、二氧化硫、氧化氮、臭氧等。 3 、有害有机物：苯系物、苯并（ a ）芘、甲醛、农药、杀虫

剂等。 4 、空气中有毒物质快速测定：一氧化碳、汞、二氧化硫等。 5 、气象参数的测定：气温、气湿、气压、气流。

第二节 大气的结构和组成

一、大气的结构

二、大气的组成

一、大气的结构大气：包围在地球表面的并随地球旋转的空气层。

逃逸层（无边界 )

电离层（ 85-500km ； h 增大， T 升高；反射电磁波）

中间层（ 50-85km ； h 增大， T 下降；温差变化

大）

根据大气在垂直向上温度、化学成分、荷电及垂直运

动的情况，分为 5 层

对流层（ 0-12km ； h 增大， T 下降；形成天气现象

平流层（ 12-50km ； h 增大， T 升高； 吸收太阳辐射）

）

二、 大气的组成

次要成份（ Ar ： 0.93% ； CO2 ： 0.032% ）痕量成分（ Ne 、 He 、 NH3 、 O3 、 CO 、NOx ）

主要成份（ N2 ： 78.09% ； O2 ： 20.94% ）

第四节 空气污染物

一、空气污染物的来源 二、污染物的形成和分类 三、空气污染物的存在状态

一、空气污染物的来源

自然污染

人为污染

工业企业排放污染源

生活性污染源

交通运输污染源

固定污染源

流动性污染源

二、污染物的形成和分类1. 一次污染物：由人为或自然污染直接排放

到大气中，其物理性质和化学性质均未发生变化。

2. 二次污染物：进入大气中的各种一次污染物，在物理、化学因素或生物作用下相互作用或与大气的正常组分反应形成物理或化学性质与一次污染物不同的新污染物。

三、空气污染物的存在状态1. 气体和蒸气 气体：常温常压下，以气体状态分散在空气中 蒸气：以蒸气状态存在于空气中

2. 气溶胶 悬浮在空气中的固态或液态颗粒物与空气组成的 多相分散体系。（烟、雾、尘）

第五节 空气污染浓度的表示方法

一、采气体积的换算

二、空气中污染物的表示方法

三、空气污染物的浓度换算

四、空气中有害物质的卫生标准

一、采气体积的换算 PV=nRT

P0V0/T0=PtVt/Tt

V0=PtVtT0/TtP0

二、空气污染物浓度的表示方法1. 体积表示法（ v/v)

ppm 10-6 百万分之一（ ml/m3 ）

ppb 10-9 十亿分之一

ppt 10-12 万亿分之一

2. 质量体积表示法（ mg/m3 ）（我国法定计量单位）

3. 个数体积表示法（个数 /cm3 ）

三、空气中污染浓度的换算

mg/m3=M×ppm/22.4

四、空气中有害物质卫生标准

1. 空气中有害物质卫生标准

《工业企业设计卫生标准》：居住大气、车间空气

GB9663~9673-96 ：公共场所卫生标准

2. 测定方法 《环境空气质量监测检验方法》： 47项， 95 种方

法

《车间空气监测检验方法》： 168项， 203 种方法

3. 术语 一次最高容许浓度：指任何一次测定结果的最大容许值。（防止短期内出现刺激、过敏、急性中毒）

日平均最高容许浓度：指任何一天多次测定的平均浓度的最高容许值。（防止产生慢性和潜在性危害）

第二章 空气样品的采集

第一节 最小采气量和采样效率 第二节 采样方法 第三节 采样仪器 第四节 采样注意事项 第五节 采样点的选择

第一节 最小采气量和采样效率

一、最小采气量

二、采样效率

三、影响采样效率的主要因素

一、最小采气量

最小采气量：指保证能够测出被测有害物质最

高容许浓度值所需采集的最小空气体积。

最小采气量的计算：

最小采气量（ L ） =2s×a／ T ×b

s ：分析方法的绝对检出限（ ug ） T ：被测物质在空气中的最高容许浓度（ mg/m

3 ） a ：样品溶液的总体积（ ml ） b ：分析时所取样品的量（ ml ）

例：用氟试剂 -镧盐比色法和氟离子选择电极法分别测定车间空气中的氟化氢浓度，两法的氟离子绝对检出限分别为 1ug 和 2ug 。现用 10ml水作吸收液，测定时均取 5ml样液分析。车间氟化氢的最高容许浓度为1mg/m3 ，计算两法的最小采气量。

解： 最小采气量（ L ） =2s×a／ T ×b

V1=2×1×10／ 1×5=4L

V2=2×2×10／ 1×5=8L

二、采样效率及其评价方法

采样效率：某一种采样方法在规定的条 件下（如采样流速、被采集物浓度、采样温度和采样时间等）下所采集到的被测物占其总量的百分数。

⒈ 气体和蒸气污染物采样效率评价方法

⑴ 绝对比较法：采用标准气体作样品，用单个采样器采样，然后测其采集量，计算采样效率。

y=100%×a/R

y ：采样效率； a ：采集量； R ：实际量

⑵相对比较法：没有标准气时，串联两个完全一样的采样器，以一定流速采集一定量样品，然后分别测定每个采样器内被测物的含量。 ①当单个采样器的采样效率﹥ 90%时，可用下列公式计算采样效率：

y=100%×a/ （ a+b ）

a

b

②当单个采样器的采样效率＜ 90%时，可用下列公式计算采样效率：

y=100%×(a-b)/a

x=a/y=a/[(a-b)/a]=a2/(a-b)

x—真实采样量

例：串联两支吸收管采集空气样品，分析测得前后 两管的采集量分别为 10.0ug 和 1.5ug ，求采样效 率和 空气样品真实含量各为多少？

Ⅰ：假设两管采样效率＞ 90%

y=100%×a/ （ a+b ） = 100%×10.0/(10.0+1.5)=87.0%＜ 90%

Ⅱ：采用采样效率＜ 90%公式计算 y=100%×(a-b)/a= 100%×(10.0-1.5)/10.0=85.0%

Ⅲ：计算真实含量

x=a/y=10.0/85%=11.8ug

⒉ 气溶胶状污染物的采样效率评价方法

⑴颗粒采样效率

⑵质量采样效率（常用）

三、影响采样效率的主要因素

1. 空气中污染物的存在状态和采集器 2. 空气中污染物和吸收液或固体吸附剂 的理化特性 3. 采样速度 4. 采样量

第二节 采样方法

一、集气法

二、浓缩采样法

一、集气法

集气法又称直接采样法。这种采样方法

是将空气样品收集在合适的容器内，再

带回实验室进行分析，对空气样品未加

浓缩。

1. 真空采样法

2. 置换采样法

3. 充气采样法

4. 注射器采样法

二、浓缩采样法

1. 溶液吸收法 利用空气中被测物质能迅速溶解于吸收液

中或能与吸收液及迅速发生化学反应生成稳定化合物对空气样品进行浓缩。

吸收液选择原则 ： 1. 吸收液对被采集空气污染物有较大溶解度或

反应速度快； 2. 被采集污染物在吸收液中有足够长的稳定时

间；（如 SO2 的吸收）

3. 所用吸收液成分对分析测定无影响；（如酶法测有机磷农药不能用 CH3OH ）

4. 价廉、易得、无毒。

2. 固体吸收剂采样

利用空气通过固体吸收剂时，由于固体吸附剂的吸附作用或阻留作用达到浓缩目的。 ⑴颗粒状吸附剂：硅胶、活性炭、高分子多孔微球 ⑵纤维状滤纸：定量滤纸、玻璃纤维滤纸、聚氯乙烯 ⑶筛孔状滤料：微孔滤膜、聚氨酯泡沫塑料

与溶液吸收法相比的优点：

（ 1）可长时间采样，适用于大气中微量至痕量组分的日

平均浓度的测定；

（ 2）如果固体吸附剂选择恰当，对气体、蒸气和气溶胶

都有较高的采样效率；

（ 3）浓缩在固体吸附剂上的待测污染物比在溶液中稳定

的多，可存放时间长；

（ 4）固体吸附采样管便于携带。

3.低温冷凝浓缩法（冷阱法）

利用致冷剂使空气冷凝，使空气中低沸点物质被固体吸附剂吸收。

4.静电沉降 利用高压，使气体电离，吸附在气溶胶表面，

在电场作用下沉降。

5. 气体、蒸气和气溶胶同时采样法

⑴浸渍试剂滤料 ⑵泡沫塑料采样 ⑶多层滤料采样 ⑷环状扩散管和滤料联合采样法

6. 个体计量器法（被动式个体采样器） 利用气体分子的扩散或渗透作用使其达到收液 或吸附剂表面而被吸收或吸附，不需要抽气动 力，适宜于空气中气态或蒸气态有害物质的采集。

⑴扩散法

⑵渗透法

第四节 采样仪器

组成：采集器、气体流量计、采气动力

一、采集器

1.吸收管 ⑴气泡吸收管（气体和蒸气）

⑵多孔玻板吸收管（气体、蒸气、雾状、较小颗粒）

⑶冲击式吸收管（气体、蒸气、烟、尘）

2.填充柱采样管

3.滤料采样夹

4.集气瓶

5.塑料袋

6.注射器

二、采气动力

1. 手抽气筒

2. 水抽气瓶

3. 电动抽气筒

4. 压缩空气吸引器

三、气体流量计

1. 气体流量计的种类 ⑴转子流量计 ⑵孔口流量计 ⑶皂膜流量计 ⑷湿式流量计

2. 流量计的校准

⑴其他流量计一般用皂膜流量计或湿式流量计校准 ⑵皂膜流量计体积刻度的校准：

V=W/dt v ：两刻度间的体积 w ：水的重量 dt ： t℃时水的密度

四、专用采样器

将采集器、气体流量计、抽气动力组装成专用的

采样器。

粉尘采样器

气体采样器

个体采样器

第四节 采样点的选择

一、城镇空气污染的调查

二、劳动环境中空气污染状况的调查

一、城镇空气污染的调查

1.风向和风速的影响 ⑴风向频率：从某个方位吹来风的重复次

数与各个方向吹来风的总次数的百分比。

⑵主风向：风向频率最大的风向

⑶污染规律 ①各个方向风速相差不大时

主风向的下风向污染最严重；风向频 率最小的下风向污染最轻；主风向的上风 向较远处是无污染区。

②各方位平均风速相差较大时：

某方位的风向频率烟污染强度系数 =

该方位的平均风速

烟污染强度系数最大风向的下方向污染 最重，烟污染强度系数最小风向的下方向 污染最轻。

2.废气排出高度的影响

废气有效排放高度 =烟囱高度 +烟气上升高度

3. 采样点的选择

⑴全市性污染的检测：功能区布点法

⑵个别污染源的检测：同心圆布点法

⑶综合问题的调查：方格坐标法

4. 采样时间

二、劳动环境中空气污染状况调查1.了解现场生产、流程情况

2.选择采样地点 ⑴经常接触作业的地方 ⑵废气排放口（测影响范围和污染情况） ⑶有通风、排气的地方（防护条件）

3. 采样时间

第五节 采样注意事项

一、采样步骤

二、采样误差的由来

一、采样步骤

1. 根据目的，选择采样点、采样方法、计算最小采气量

2. 检查采样装置 3. 记录气温、气压、气湿、气流 4. 及时分析，计算浓度，平行样本偏差

二、采样误差的由来

1. 采样装置（检漏、校正）

2. 采样操作

3. 共存物干扰

谢谢！