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大气样品的采集方法和采样仪器

  采集大气（空气）样品的方法可归纳为直接采样法和富集（浓缩）采样法两类。

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。例如，用非色散红外吸收法测定空气中的一氧化碳；用紫外荧光法测定空气中的二氧化硫等都用直接采样法。这种方法测得的结果是瞬时浓度或短时间内的平均浓度，能较快地测知结果。常用的采样容器有注射器、塑料袋、真空瓶（管）等。

常用100mL注射器采集有机蒸气样品。采样时，先用现场气体抽洗2—3次，然后抽取100mL，密封进气口，带回实验室分析。样品存放时间不宜长，一般应当天分析完。

应选择与样气中污染组分既不发生化学反应，也不吸附、不渗漏的塑料袋。常用的有聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋及聚酯袋等。为减小对被测组分的吸附，可在袋的内壁衬银、铝等金属膜。采样时，先用二联球打进现场气体冲洗2—3次，再充满样气，夹封进气口，带回尽快分析。

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，采气体积即为采气管的容积。

真空瓶是一种用耐压玻璃制成的固定容器，容积为500—1000mL。采样前，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，则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。

当用闭口压力计测量剩余压力时，现场状态下的采样体积按下式计算：

式中：V——现场状态下的采样体积（L）；

V₀——真空采气瓶容积（L）；

P——大气压力（kPa）；

P_B——闭管压力计读数（kPa）。

当用开管压力计测量采气瓶内的剩余压力时，现场状态下的采样体积按下式计算：

式中：P_K——开管压力计读数（kPa）；

其余符号意义和单位同前式。

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），直接采样法往往不能满足分析方法检测限的要求，故需要用富集采样法对大气中的污染物进行浓缩。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。这种采样方法有溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法及自然沉降法等。

该方法是采集大气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质的常用方法。采样时，用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管（瓶）。采样结束后，倒出吸收液进行测定，根据测得结果及采样体积计算大气中污染物的浓度。

溶液吸收法的吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。

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。按照它们的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，如用水吸收大气中的氯化氢、甲醛；用5％的甲醇吸收有机农药；用10％乙醇吸收硝基苯等。另一种吸收原理是基于发生化学反应。例如，用氢氧化钠溶液吸收大气中的硫化氢基于中和反应；用四氯汞钾溶液吸收SO₂基于络合反应等。理论和实践证明，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。因此，除采集溶解度非常大的气态物质外，一般都选用伴有化学反应的吸收液。吸收液的选择原则是：

（1）与被采集的物质发生化学反应快或对其溶解度大。

（2）污染物质被吸收液吸收后，要有足够的稳定时间，以满足分析测定所需时间的要求。

（3）污染物质被吸收后，应有利于下一步分析测定，*好能直接用于测定。

（4）吸收液毒性小、价格低、易于购买，且尽可能回收利用。

增大被采气体与吸收液接触面积的有效措施是选用结构适宜的吸收管（瓶）。下面介绍几种常用吸收管。

这种吸收管可装5—10mL吸收液，采样流量为0.5—2.0L/min，适用于采集气态和蒸气态物质。对于气溶胶态物质，因不能像气态分子那样快速扩散到气液界面上，故吸收效率差。

这种吸收管有小型（装5—10mL吸收液，采样流量为3.0L/min）和大型（装50—100mL吸收液，采样流量为30L/min）两种规格，适宜采集气溶胶态物质。因为该吸收管的进气管喷嘴孔径小，距瓶底又很近，当被采气样快速从喷嘴喷出冲向管底时，则气溶胶颗粒因惯性作用冲击到管底被分散，从而易被吸收液吸收。冲击式吸收管不适**集气态和蒸气态物质，因为气体分子的惯性小，在快速抽气情况下，容易随空气一起跑掉。

3.多孔筛板吸收管（瓶）

该吸收管可装5—10mL吸收液，采样流量为0.1—1.0L/min。吸收瓶有小型（装10—30mL吸收液，采样流量为0.5—2.0L/min）和大型（装50—100mL吸收液，采样流量30L/min）两种。气样通过吸收管（瓶）的筛板后，被分散成很小的气泡，且阻留时间长，大大增加了气液接触面积，从而提高了吸收效果。它们除适**集气态和蒸气态物质外，也能采集气溶胶态物质。

填充柱是用一根长6—10cm、内径3－5mm的玻璃管或塑料管，内装颗粒状填充剂制成。采样时，让气样以一定流速通过填充柱，则欲测组分因吸附、溶解或化学反应等作用被阻留在填充剂上，达到浓缩采样的目的。采样后，通过解吸或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来进行测定。根据填充剂阻留作用的原理，可分为吸附型、分配型和反应型三种类型。

这种柱的填充剂是颗粒状固体吸附剂，如活性炭、硅胶、分子筛、高分子多孔微球等。它们都是多孔性物质，比表面积大，对气体和蒸气有较强的吸附能力。有两种表面吸附作用，一种是由于分子间引力引起的物理吸附，吸附力较弱；另一种是由于剩余价键力引起的化学吸附，吸附力较强。极性吸附剂如硅胶等，对极性化合物有较强的吸附能力；非极性吸附剂如活性炭等，对非极性化合物有较强的吸附能力。一般说来，吸附能力越强，采样效率越高，但这往往会给解吸带来困难。因此，在选择吸附剂时，既要考虑吸附效率，又要考虑易于解吸。

这种填充柱的填充剂是表面涂高沸点有机溶剂（如异十三烷）的惰性多孔颗粒物（如硅藻土），类似于气液色谱柱中的固定相，只是有机溶剂的用量比色谱固定相大。当被采集气样通过填充柱时，在有机溶剂（固定液）中分配系数大的组分保留在填充剂上而被富集。例如，大气中的有机氯农药（六六六、DDT等）和多氯联苯（PCB）多以蒸气或气溶胶态存在，用溶液吸收法采样效率低，但用涂渍5％甘油的硅酸铝载体填充剂采样，采集效率可达90—100％。

这种柱的填充剂是由惰性多孔颗粒物（如石英砂、玻璃微球等）或纤维状物（如滤纸、玻璃棉等）表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成。也可以用能和被测组分发生化学反应的纯金属（如Au、Ag、Cu等）丝毛或细粒作填充剂。气样通过填充柱时，被测组分在填充剂表面因发生化学反应而被阻留。采样后，将反应产物用适宜溶剂洗脱或加热吹气解吸下来进行分析。例如，空气中的微量氨可用装有涂渍硫酸的石英砂填充柱富集。采样后，用水洗脱下来测定之。反应型填充柱采样量和采样速度都比较大，富集物稳定，对气态、蒸气态和气溶胶态物质都有较高的富集效率，是大气污染监测中具有广阔发展前景的富集方法。

该方法是将过滤材料（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。

滤料采集空气中气溶胶颗粒物基于直接阻截、惯性碰撞、扩散沉降、静电引力和重力沉降等作用。有的滤料以阻截作用为主，有的滤料以静电引力作用为主，还有的几种作用同时发生。滤料的采集效率除与自身性质有关外，还与采样速度、颗粒物的大小等因素有关。低速采样，以扩散沉降为主，对细小颗粒物的采集效率高；高速采样，以惯性碰撞作用为主，对较大颗粒物的采集效率高。空气中的大小颗粒物是同时并存的，当采样速度一定时，就可能使一部分粒径小的颗粒物采集效率偏低。此外，在采样过程中，还可能发生颗粒物从滤料上弹回或吹走现象，特别是采样速度大的情况下，颗粒大、质量重的粒子易发生弹回现象；颗粒小的粒子易穿过滤料被吹走，这些情况都是造成采集效率偏低的原因。

常用的滤料有纤维状滤料，如滤纸、玻璃纤维滤膜、过氯乙烯滤膜等；筛孔状滤料，如微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜等。

滤纸由纯净的植物纤维素浆制成，因有许多粗细不等的天然纤维素相重叠在一起，形成大小和形状都不规则的孔隙，但孔隙较少，通气阻力大，适用于金属尘粒的采集。因滤纸的吸水性较强，不利于用重量法测定颗粒性物质。玻璃纤维滤膜由超细玻璃纤维制成，具有较小的不规则孔隙，其优点是耐高温、耐腐蚀、吸湿性小、通气阻力小，采集效率高，常用于采集大气中的飘尘，并可用溶剂提取采集在它上面的有害组分进行分析。过氯乙烯滤膜、聚苯乙烯滤膜由合成纤维制成，通气阻力是目前滤膜中*小的，并可用有机溶剂溶成透明溶液，进行颗粒物分散度及颗粒物中化学组分的分析。微孔滤膜是硝酸（或醋酸）纤维素等基质交联成的筛孔状膜，孔径细小、均匀，根据需要可选择不同孔径膜，如采集气溶胶常用孔径0.8μm的膜。这种膜重量轻，金属杂质含量极微，溶于多种有机溶剂，尤其适用于采集分析金属的气溶胶。核孔滤膜是将聚碳酸酯薄膜覆盖在铀箔上，用中子流轰击，使铀核分裂产生的碎片穿过薄膜形成微孔，再经化学腐蚀处理制成。这种膜薄而光滑，机械强度好，孔径均匀，不亲水，适用于精密的重量分析，但因微孔呈圆柱状，采样效率较微孔滤膜低。银薄膜由微细的银粒烧结制成，具有与微孔滤膜相似的结构。它能耐400℃高温，抗化学腐蚀性强，适用于采集酸、碱气溶胶及含煤焦油、沥青等挥发性有机物的气样。

选择滤膜时，应根据采样目的，选择采样效率高、性能稳定、空白值低、易于处理和利于采样后分析测定的滤膜。

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。

低温冷凝采样法是将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。表3－9列举出常用致冷剂。

低温冷凝采样法具有效果好、采样量大、利于组分稳定等优点，但空气中的水蒸气、二氧化碳，甚至氧也会同时冷凝下来，在气化时，这些组分也会气化，增大了气体总体积，从而降低浓缩效果，甚至干扰测定。为此，应在采样管的进气端装置选择性过滤器（内装过氯酸镁、碱石棉、氯化钙等），以除去空气中的水蒸气和二氧化碳等。但所用干燥剂和净化剂不能与被测组分发生作用，以免引起被测组分损失。

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。下面举两个实例。

采集大气中降尘的方法分为湿法和干法两种，其中，湿法应用更为普遍。

湿法采样是在一定大小的圆筒形玻璃（或塑料、瓷、不锈钢）缸中加入一定量的水，放置在距地面5—15m高，附近无高大建筑物及局部污染源的地方（如空旷的屋顶上），采样口距基础面1.5m以上，以避免顶面扬尘的影响。我国集尘缸的尺寸为内径15cm、高30cm，一般加水1500—3  000mL（视蒸发量和降雨量而定），夏季需加入少量硫酸铜溶液，以抑制微生物及藻类的生长；冰冻季节需加入适量乙醇或乙二醇，以免结冰。采样时间为30±2天，多雨季节注意及时更换集尘缸，防止水满溢出。

干法采样一般使用标准集尘器。夏季也需加除藻剂。我国干法采样用的集尘缸示于图3－13（图略），在缸底放入塑料圆环，圆环上再放置塑料筛板。

2.硫酸盐化速率试样的采集

排放到大气中的二氧化硫、硫化氢、硫酸蒸气等含硫污染物，经过一系列氧化演变和反应，*终形成危害更大的硫酸雾和硫酸盐雾的过程称为硫酸盐化速率。常用的采样方法有二氧化铅法和碱片法。

二氧化铅采样法是将涂有二氧化铅糊状物的纱布绕贴在素瓷管上，制成二氧化铅采样管，将其放置在采样点上，则大气中的二氧化硫、硫酸雾等与二氧化铅反应生成硫酸铅。碱片法是将用碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤维滤膜置于采样点上，则大气中的二氧化硫、硫酸雾等与碳酸盐反应生成硫酸盐而被采集。

用于大气污染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。

收集器是捕集大气中欲测物质的装置。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。要根据被捕集物质的存在状态、理化性质等选用适宜的收集器。

流量计是测量气体流量的仪器，而流量是计算采集气样体积必知的参数。常用的流量计有孔口流量计、转子流量计和限流孔等。

孔口流量计有隔板式和毛细管式两种。当气体通过隔板或毛细管小孔时，因阻力而产生压力差；气体流量越大，阻力越大，产生的压力差也越大，由下部的U形管两侧的液柱差，可直接读出气体的流量。

转子流量计由一个上粗下细的锥形玻璃管和一个金属制转子组成。当气体由玻璃管下端进入时，由于转子下端的环形孔隙截面积大于转子上端的环形孔隙截面积，所以转子下端气体的流速小于上端的流速，下端的压力大于上端的压力，使转子上升，直到上、下两端压力差与转子的重量相等时，转子停止不动。气体流量越大，转子升得越高，可直接从转子上沿位置读出流量。当空气湿度大时，需在进气口前连接一个干燥管，否则，转子吸附水分后重量增加，影响测量结果。

限流孔实际上是一根长度一定的毛细管，如果两端维持足够的压力差，则通过限流孔的气流就能保持恒定，此时的流量称临界状态下的流量，其大小取决于毛细管孔径的大小。使用不同孔径的毛细管，可获得不同的流量。这种流量计使用方便，价格便宜，被广泛用于大气采样器和自动监测仪器上控制流量。限流孔可以用注射器针头代替。使用中要防止限流孔被堵塞。

流量计在使用前应进行校准，以保证刻度值的准确性。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，以皂膜流量计或标准流量计的读数标定被校流量计。

采样动力应根据所需采样流量、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。常用的有真空泵、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，其构造如图（图略）。用微电机通过偏心轮带动夹持在泵体上的橡皮膜进行抽气。当电机转动时，橡皮膜就不断地上下移动。橡皮膜上移时，空气经进气活门吸入，出气活门关闭；橡皮膜下移时，进气活门关闭，空气由出气活门排出，其采气流量为0.5—3.0L/min，适用于阻力不大的收集器（如吸收管）采气。

电磁泵是一种将电磁能量直接转换成被输送流体能量的小型抽气泵。由于电磁力的作用，振动杆带动橡皮泵室作往复振动，不断地开启和关闭泵室内的膜瓣，使泵室内造成一定的真空或压力，从而达到抽吸和压送气体的作用。电磁泵的工作动力不用电机，克服了电机电刷易磨损、发热等缺点，可长时间运转，其采气流量为0.5—1.0L/min，可装配在抽气阻力不大的采样器和某些自动监测仪器上。

将收集器、流量计、抽气泵及气样预处理、流量调节、自动定时控制等部件组装在一起，就构成采样装置。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。

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。商品仪器如GS－3型、QG－B型、DK－2A型、DQ－3B型等大气采样器。它们都是便携式的，一般可用交、直流两种电源。

颗粒物采样器有总悬浮颗粒物（TSP）采样器和飘尘采样器。

（1）总悬浮颗粒物采样器：这种采样器按其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。

大流量采样器的结构由滤料采样夹、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。商品仪器有ZC－1000G型、DCQ-1型、SH-1型等大流量TSP采样器。

中流量采样器由采样夹、流量计、采样管及采样泵等组成。这种采样器的工作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。我国规定采样夹有效直径为80mm或100mm。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。商品仪器有KB－120E型、ZC－150型、TSPM－1型、NA－1型等。

（2）飘尘采样器：采集飘尘（可吸入尘）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。但不论哪种采样器都装有分离大于10μm颗粒物的装置（称为分尘器或切割器）。分尘器有旋风式、向心式、多层薄板式、撞击式等多种。它们又分为二级式和多级式。前者用于采集10μm以下的颗粒物，后者可分级采集不同粒径的颗粒物，用于测定颗粒物的粒度分布。

二级旋风分尘器的工作原理：气以高速度沿180°渐开线进入分尘器的圆筒内，形成旋转气流，在离心力的作用下，将颗粒物甩到筒壁上并继续向下运动，粗颗粒在不断与筒壁撞击中失去前进的能量而落入大颗粒物收集器内，细颗粒随气流沿气体排出管上升，被过滤器的滤膜捕集，从而将粗、细颗粒物分开。分尘器必须用标准粒子发生器制备的标准粒子进行校准后方可使用。

向心式分尘器原理：气流从小孔高速喷出时，因所携带的颗粒物大小不同，惯性也不同，颗粒质量越大，惯性越大。不同粒径的颗粒各有一定的运动轨线，其中，质量较大的颗粒运动轨线接近中心轴线，*后进入锥形收集器被底部的滤膜收集；小颗粒物惯性小，离中心轴线较远，偏离锥形收集器入口，随气流进入下上等。**级的喷嘴直径和锥形收集器的入口孔径变小，二者之间距离缩短，使小一些的颗粒物被收集。第三级的喷嘴直径和锥形收集器的入口孔径又比**级小，其间距离更短，所收集的颗粒更细。如此经过多级分离，剩下的极细颗粒到达*底部，被夹持的滤膜收集。

撞击式采样器的工作原理：含颗粒物气体以一定速度由喷嘴喷出后，颗粒获得一定的动能并且有一定的惯性。在同一喷射速度下，粒径越大，惯性越大，因此，气流从**级喷嘴喷出后，惯性大的大颗粒难于改变运动方向，与**块捕集板碰撞被沉积下来，而惯性较小的颗粒则随气流绕过**块捕集板进入**级喷嘴。因**级喷嘴较**级小，故喷出颗粒动能增加，速度增大，其中惯性较大的颗粒与**块捕集板碰撞而被沉积，而惯性较小的颗粒继续向下级运动。如此上等上等地进行下去，则气流中的颗粒由大到小地被分开，沉积在不同的捕集板上。*末级捕集板用玻璃纤维滤膜代替，捕集更小的颗粒。这种采样器可以设计为3—6级，也有8级的，称为多级撞击式采样器。单喷嘴多级撞击式采样器采样面积有限，不宜长时间连续采样，否则会因捕集板上堆积颗粒过多而造成损失。多级多喷嘴撞击式采样器捕集面积大，应用较普遍的一种称为安德森采样器，由八级组成，每级200—400个喷嘴，*后上等也是用纤维滤膜代替捕集板捕集小颗粒物。安德森采样器捕集颗粒物粒径范围为0.34—11μm。

（3）个体剂量器：近年来，为研究大气污染物对人体健康的危害，已研制出多种个体剂量器，其特点是体积小、重量轻，便于携带在人体上，可以随人的活动连续地采样，经分析测定得出污染物的时间加权平均浓度，以反映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。

扩散式剂量器由外壳、扩散层和收集剂三部分组成，其工作原理是空气通过剂量器外壳通气孔进入扩散层，则被收集组分分子也随之通过扩散层到达收集剂表面被吸附或吸收。收集剂为吸附剂、化学试剂浸渍的惰性颗粒物质或滤膜等。如用**啉浸渍的滤膜可采集大气中的SO₂等。

渗透式剂量器由外壳、渗透膜和收集剂组成。渗透膜为有机合成薄膜，如硅酮膜等。收集剂一般用吸收液或固体吸附剂，装在具有渗透膜的盒内，气体分子通过渗透膜到达收集剂被收集。如大气中的H₂S通过二甲基硅酮膜渗透到含有乙二胺四乙酸二钠的0.2mol/L氢氧化钠溶液而被吸收。

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（如采样流量、污染物浓度范围、采样时间等）下所采集到的污染物量占其总量的百分数。由于污染物的存在状态不同，评价方法也不同。

（一）采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法

**配制一个已知浓度为c₀的标准气体，用所选用的采样方法采集，测定被采集的污染物浓度（c₁），其采样效率（K）为：

用这种方法评价采样效率虽然比较理想，但因配制已知浓度的标准气有一定困难，往往在实际应用时受到限制。

配制一个恒定的但不要求知道待测污染物准确浓度的气体样品，用2—3个采样管串联起来采集所配制的样品。采样结束后，分别测定各采样管中污染物的浓度，其采样效率（K）为：

式中：c₁、c₂、c₃——分别为**、**和第三个采样管中污染物的实测浓度。

**、第三管的污染物浓度所占比例越小，采样效率越高。一般要求K值在90％以上。采样效率过低时，应更换采样管、吸收剂或降低抽气速度。

（二）采集颗粒物效率的评价方法

对颗粒物的采集效率有两种表示方法。一种是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。另一种是质量采样效率，即所采集到的颗粒物质量占颗粒物总质量的百分数。只有全部颗粒物的大小相同时，这两种采样效率在数值上才相等。但是，实际上这种情况是不存在的，而粒径几微米以下的小颗粒物的颗粒数总是占大部分，而按质量计算却只占很小部分，故质量采样效率总是大于颗粒采样效率。在大气监测评价中，评价采集颗粒物方法的采样效率多用质量采样效率表示。

评价采集颗粒物方法的效率与评价采集气态和蒸气态物质采样效率的方法有很大不同。一则配制已知颗粒物浓度的气体在技术上比配制气态和蒸气态物质标准气体要复杂的多，而且颗粒物粒度范围很大，很难在实验室模拟现场存在的气溶胶各种状态。二则滤料采样就像滤筛一样，能漏过**张滤料的细小颗粒物，也有可能会漏过**张或第三张滤料，因此用相对比较法评价颗粒物的采样效率就有困难。

鉴于以上情况，评价滤料采样法效率一般用另一个已知采样效率高的方法同时采样，或串联在它的后面进行比较得出。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。

采样记录与实验室分析测定记录同等重要。在实际工作中，不重视采样记录，往往会导致由于采样记录不完整而使一大批监测数据无法统计而报废。因此，必须给予高度重视。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与气体体积换算

（一）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，另一种是污染物体积与气样总体积的比值，根据污染物的存在状态选择使用。

1.单位体积内所含污染物的质量数

单位体积内所含污染物质量的单位常用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。

2.污染物体积与气样总体积的比值

污染物体积与气样总体积比值的单位为ppm、或ppb。ppm系指在100万体积空气中含有害气体或蒸气的体积数；ppb是ppm的1/1000。显然，这种表示方法仅适用于气态或蒸气态物质。

两种单位可以相互换算，其换算式如下：

式中：c_p——以ppm表示的气体浓度；

c——以mg/m³表示的气体浓度；

M——污染物质的分子量；（g）

22.4——标准状态下（0℃，101.325kPa）气体的摩尔体积（L）。

对于大气悬浮颗粒物中的组分，可用单位质量悬浮颗粒物中所含某组分的质量数表示，即μg/g或ng/g（相当于ppm和  ppb）。

气体的体积受温度和大气压力的影响，为使计算出的浓度具有可比性，需要将现场状态下的体积换算成标准状态下的体积。根据气体状态方程，换算式如下：

式中：V₀——标准状态下的采样体积（L或m³）；

V_t——现场状态下的采样体积（L或m³）；

t——采样时的温度（℃）

P——采样时的大气压力（kPa）

美国、日本和世界卫生组织开展的环境监测系统采用的是参比状态（25℃，101.325kPa）；此状态下的气体摩尔体积为24.5，进行数据比较时应注意。

[例]测定某采样点大气中的NO_x时，用装有5mL吸收液的筛板式吸收管采样，采样流量为0.30L/min，采样时间为1h，采样后用分光光度法测定并计算得知全部吸收液中含2.0μgNO_x。已知采样点的温度为5℃，大气压力为100kPa，求气样中NO_x的含量。

解：（1）求采样体积V_t和V₀

（2）求NO_x的含量（以NO₂计）

式中：46——NO₂物的摩尔质量（g）。