卫生检验学-空气检验.ppt

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1、1,第二章 空气样品的采集,一、概述二、采样点的选择三、常用采样方法四、采样仪器五、采样注意事项,2,第一节 采样点的选择,采集空气样品的地点称为采样点（sampling site）根据检验目的，选择采样点大气样品采样点的选择工作场所采样点的选择室内空气样品采样点的选择,3,各区域污染严重程度如何？,应在什么地点采样？,应用什么方法采样？,应在什么时候采样？,应该采多少体积？,采样效果好不好？,4,大气样品采样点的选择,大气污染采样调查 空气污染物对周围区域空气的污染程度，与风向、风速和污染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 2.废气排出高度的影响,5

2、,5,其中主要考虑两种影响因素 风向和风速的影响 废气排出高度(h)的影响,风速,污染物排放高度,风向,6,1.风向和风速 主风向 平均风速 烟污强度系数=某方位的风向频率/该 方位的平均风速 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烟污强度系数百分比是判断污染程度的指标,7,8,风向频率和烟污强度系数百分比图 1风向频率烟污强度系数,北,东北,东,东南,南,西,西北,西南,污染源,严重污染区,主风向的上风向较远处无污染区,9,一个地区受污染的程度 与风向频率成正比,与风速成反比,用烟污强度系数来衡量,10,10,污染源四周污染情况:,主风向的上风向较远处为无污染区

3、烟系最大风向的下风向为严重污染区 烟系最小风向的下风向为最轻污染区 其它方向为轻度污染区,11,2.废气排出高度的影响 废气有效排出高度越高，烟波接触地面时的截面越大，排出口的风速越大，烟气中有害物质越容易扩散和稀释，当烟气中的污染物接触地面时，距离烟越远，其浓度越低。,12,2废气排出高度(h)的影响,h1:烟囱高度 h2：烟气上升高度,13,13,废气经烟囱排出时：,h值越大，严重污染区距污染源越远，否则，严重污染区距污染源越近。,14,采样点选择的原则和要求1.采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方2.在污染源比较集中，主风向比较明显时，应将污染源的下风向作为主要监

4、测范围，布设较多的采样点，在其上风向布设对照点。3.工业较密集的城区和工矿区，人口密度及污染物超标地区，要适当增设采样点；在郊区和农村，人口密度小及污染物浓度低的地区，可酌情少设采样点,15,4.采样点的周围应开阔。5.根据监测目的确定采样高度。研究大气污染对人体健康的危害时，采样点应离地面1.52m 连续采样例行监测，采样口高度应离地面315m 若置于屋顶采样，采样点的相对高度在1.5m以上，以减小扬尘的影响,16,采样布点方法1.网格布点法：对于有多个污染源，且污染源分布较均匀2.功能分区布点法：将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、清洁区等3.同心圆布点法：以污染群的

5、中心或特定的污染源为中心，在污染源的四周不同方位的不同距离地点设置采样点4.扇形布点法：以污染源所在位置为顶点，常年主风向的下风向的扇形区域不同距离设置采样点,17,采样时间和频率 为增强所采集样品的代表性，可以采取两种方式1.增加采样频率2.使用自动采样仪器进行连续自动采样 短时间采样适用于突发污染事件、初步调查等情况的应急监测,18,工作场所采样点的选择,19,在所选择的每个采样点都应采集平行样品平行样品间的偏差计算公式 D=2（a-b)/(a+b)100%D为平行样品间的偏差 a、b分别为两个平行样品的浓度值当平行样品测定结果的偏差不超过20%，所采样品为有效样品，否则为无效样品,20,

6、1、了解现场情况 2、采样点的选择 3、采样时间的选择,一、对劳动环境中空气污染状况的调查,21,1、了解现场情况,有害物质的存在状态、种类及其逸散情况,22,采样点的选择1.采样点的选择原则 选择有代表性的工作地点，尽可能靠近劳动者，设在工作地点的下风向，远离排气口等 为了了解劳动者接触有害物质的情况，采样点应选择劳动者经常操作和活动地点。距地面1.5m高度，如工作地点不固定，则需用个体采样器；有时还需手持采样器随劳动者操作走动采样。,23,为了调查有害物质的影响范围，则在有害物质发生源的不同方向不同距离设点采样。,为了评价卫生保护措施的效果，可选择有或无此措施时分别采样。,24,2.采样点

7、数量的确定3.采样时段的选择 在空气中有害物质浓度最高的时段进行采样，采样时间一般不超过15min 采集的空气样品要能反映劳动者在整个一般工作中所接触有害物质浓度的变化情况。采样的时间和频率主要由测定的目的所决定，要考虑现场的生产情况和季节。,25,室内空气采样点的选择,1.采样点的选择原则 避开通风口，离墙壁距离应大于0.5m，高度原则上与人的呼吸带高度一致2.采样点的数量 按房间面积设置3.采样的时间和频率 采用前至少关闭门窗4h，年平均浓度至少连续或间隔采样3个月，日平均浓度至少连续采样18h，1h评价浓度至少连续采样45min,26,第二节 采样仪器,一、采气动力二、流量计三、采样器四

8、、流量计的校正,27,27,采样连接顺序：采集器 气体流量计 采气动力 保证样品先进采集器，不受污染、不被吸附,28,流量调节装置,孔口流量计 转子流量计 皂膜流量计 湿式流量计,吸收管、填充柱、滤料等,收集器,抽气动力,空气采样仪器,手抽气筒、水抽气瓶、电动抽气机 压缩空气吸引器,29,29,a、气泡吸收管：适用于气体蒸气，采样效率低、常将两管串联使用。b、多孔玻板吸收管：气体、蒸气雾状和部分烟状物质。c、冲击式吸收管：烟尘微粒的采样。d、采样夹e、填充柱采样器 采集气体蒸气和气溶胶共存时的有害物质。f、集气瓶和塑料袋,一、采集器,30,采样器,31,采样器,32,二、采气动力,1、手抽气筒

9、：适用于采气量少、采气速度慢的场所采样2、水抽气瓶：适用于现场无电源或有易燃易爆车间做抽气动力3、电动抽气机：吸尘器、真空泵等4、压缩空气吸引器：特别使用于矿山井下采样,33,33,1手抽气筒,结构,适 用：C待测物大、瞬间V小采样 无电源、采气量小、慢速采样 用前要：校正容积 气密性检查,34,34,手抽气筒气密性检查方法：,夹紧进气口，用力拉动手柄，慢慢放松手柄，若手柄能自动复原，表明气密性好。否则，不能用于采样,35,35,手抽气筒采气方法：,转动三通活塞，根据抽气筒容积和抽气次数，可连续采样，也可计算采样体积,36,2水抽气瓶,动力：水流产生负压；调节螺旋夹松紧 调节流速 适用：采样速

10、度2L/min；无电源、易燃易爆 现场用,37,37,水抽气瓶气密性检查方法,夹紧高位瓶进气口，松开螺旋夹让水流下，若短时间内水流停止，高位瓶水面不下降，表明气密性好。交换位置同样检查另一水抽气瓶,38,38,3电动抽气机,原动力：电动机 带动抽气机运转，使采样系统产生负压吸气 V采样=采样速度t采样,39,39,常用的抽气机,1.刮板泵 适用于各种流速采集器 可进行较长时间采样 2.薄膜泵 广泛用作大气采样器和 大气自动分析仪器的抽气动力,40,三、气体流量计,1、转子流量计2、孔口流量计3、皂膜流量计4、湿式流量计,41,1、转子流量计,当压力差、摩擦力共同产生的上升作用力与转子自身的重量

11、相等时，转子就停留在某一高度，刻度值指示这时的气体的流量（Q）,41,42,2、孔口流量计,是一种压力差计，采样时液柱差与两侧压力差成正比，与气体流量成正相关关系。,42,43,3、皂膜流量计,结构：见图 原理：气流推动皂膜上升，始末刻度差值就是流过气体的量（V）,同时用秒表准确计时（t）用下式计算流速F:F=V/t,44,4、湿式流量计,当气体由进气管进入小室时，推动鼓轮旋转，鼓轮的转轴与筒外刻度盘上的指针连接，指针所示读数即为通过气体的流量。,44,45,流量计的校正,没有流量刻度的转子流量计或转子流量计的转子更换后，都必须进行流量校正。孔口流量计液柱高度所表示的流量，应事先用湿式流量计校

12、正。用湿式流量计校正的方法,46,三、专用采样器,1、大流量采样器2、中流量采样器3、小流量采样器4、分级采样器5、粉尘采样器6、气体采样器,47,47,（一）大流量采样器,其流量范围为1.11.7 m3/min，滤料夹上可安装200 mm250 mm的玻璃纤维滤纸，抽气动力为电动抽气机。适用于大气中总悬浮颗粒物的采集。,48,（二）中流量采样器,中流量采样器由空气入口防护罩、采样夹、转子流量计、吸尘器等组成。,工作原理与大流量采样器基本相同，但采气流量和集尘有效过滤面积较大流量采样器小，采集大气中的总悬浮颗粒物。,49,3、小流量采样器,流量范围2030L/min，由于采气量少，需要较长时间

13、的采样才能获得足够量的样品，通常只适宜做单项组分的测定。,50,50,（四）分级采样器,通常可在采样器的入口处加一粒径分离切割器构成分级采样器。粗的颗粒被粒径分离切割器所截留，细的颗粒通过切割器后，被后面的滤料所收集。,51,5、粉尘采样器,采样速度1030L/min，常用于采集工作场所空气中的烟和尘。,51,（五）粉尘采样器,1.滤料采样夹、2.流量计、3.抽气机,结构：例携带式粉尘采样器,52,52,（六）气体采样器,a、气泡吸收管：适用于气体蒸气，采样效率低、常将两管串联使用。b、多孔玻板吸收管：气体、蒸气雾状和部分烟状物质。,用于采集空气中的气体和蒸气状态有害物质，采样速度一般在0.2

14、1.5L/min。轻便、易携、常用于现场采样。,53,第三节 气态污染物的采样方法,常用的采样方法有:一、直接采样法（集气法）二、浓缩采样法,54,一、直接采样法（集气法）,直接或经抽气将空气样品收集在容器内。测定结果只能表示空气中有害物质的瞬间浓度或短时间内的平均浓度,55,1、真空采样法 2、置换采样法 3、塑料袋采样法 4、注射器采样法 适用于污染物的浓度较高 污染物不易被吸收液或吸附剂采集 有爆炸危险的现场 空气中气体和蒸气,56,56,1.注射器采样法（syringe sampling method）,再采集现场空气样品，将进气口套上塑料帽 或橡皮帽密封。运输、保存时，应始终保持进气

15、端朝下，以防外界气体渗入,57,2塑料袋采样法(sampling method using plastic bag),采样容器：塑料袋 容器要求：气密性好、死体积小于5%、对样品不反应、不吸附、不渗漏 采气动力：注射器、手抽气筒 先清洗35次，再采样,58,58,容器：采气管、采气瓶 采样动力：100ml注射器、真空泵 采样方法：送气置换、抽真空置换，V抽真空=(610)V集气瓶,3置换采样法（substitution sampling method）,59,59,在实验室先抽真空，至P瓶内133 Pa，关闭活塞。现场慢慢打开活塞采气,4真空采样法（vacuum sampling method

16、）,60,60,Vs为实际采样体积，ml；Vb为集气瓶容积，ml；P1为采样点采样时的大气压力，kPa；P2为集气瓶内的剩余压力，kPa,采样体积为：,61,特点 直接采样,C样品不变；V采样小，V采样由采样容器决定；t采样短，测定结果是瞬间 或短时间内的C平均,62,62,直接采样法注意事项,1.容器呈惰性，不解吸、不吸附 2.尽快分析，防渗漏、防与器壁反应 3.分析方法灵敏度不高时，不能用集气法。,63,二、浓缩法,通过各种收集器从大量空气样本中，将待测物吸附或吸收或阻留下来，使低浓度的待测物浓缩。溶液吸收法1.有动力浓缩采样法 固体填充柱采样法 低温冷凝浓缩法 扩散法2.无动力（无泵）采

17、样法 渗透法,64,64,V采样大，V采样由流量计指示 t采样长，C是采样时间内的C平均 可用于采集各种状态有害物质 C待测物低，分析方法S低 时，必须用浓缩法采样,特点：,65,1、溶液吸收法：,原理：空气通过吸收液，由于气泡中有害物质分子的高速运动，迅速扩散到气-液界面上而被吸收液吸收，使待测物从空气中分离出来。待测气体在溶液中的吸收速度 v=AD(cg-c1)A为气-液接触面积，D为气体的扩散系数，cg为平衡时气相中待测组分的浓度，c1为平衡时液相中待测组分的浓度,66,气体在溶液中的吸收过程,（1）溶液吸收的原理：,67,67,由于扩散到气-液界面上的被测气态或蒸气分子迅速与吸收液发生

18、反应或被吸收液溶解而被吸收，这时可认为cl0。则上式可写成：,因此，增大气-液接触面积可以提高吸收效率！,68,68,空气样品是以气泡状通过吸收液的，气-液接触的总面积A为：,Q为采气流量；H为吸收管的液体高度；g为气泡的速度；d为气泡的平均直径。,69,69,所以当采气流量Q一定时，要使气-液接触面积增加，应增加吸收管中液体的高度（H），尽量减小气泡的直径（d）并使气泡通过吸收液时的速度减慢（g），以提高采样效率。,如何提高采样效率？,增加H；降低d、g,70,吸收液的选择 根据待测污染物的理化性质和分析方法选择吸收液 待测物在吸收液中应有较大的溶解度，发生化学反应速度快，稳定时间长 吸收液

19、的成分对分析测定无影响 选用的吸收液应价廉、易得、无毒害作用,71,收集器1.气泡吸收管：气体和蒸气状态的物质2.多孔玻板吸收管：气体和蒸气状态的物质 采样时，空气流经多孔玻板的微孔进入吸收液，大气泡分散成许多小气泡，增大了气-液接触面积，同时又使气泡的运动速度减小，使采样效率较气泡吸收管明显提高,72,2、固体填充柱采样法：,原理：固体填充剂对空气中多种气态或蒸气态污染物有较强的吸附能力，包括物理吸附和化学吸附，后者是通过分子间亲和力相互作用，吸附能力较强,73,最大采气量和穿透容量,在室温、相对湿度80%以上的条件下，用固体填充柱采样管以一定的流量采样，当柱后流出的被采集组分浓度为进入浓度

20、的5%时，固体填充剂所采集被测物的量称为穿透容量，以mg（被测物）/g（固体填充剂）表示，通过填充剂采样管的空气总体积称为穿透体积，也称为该填充柱的最大采样体积，以L表示。穿透容量和最大采气量越大，表明浓缩效率越高。,74,填充柱的洗脱效率,通常用两种方式洗脱待测物 1.热解析 2.溶剂洗脱 洗脱效率是指能够热解吸或洗脱液洗脱下来的被测物的量占填充剂采集的被测物总量的百分数,75,填充剂的种类,颗粒状吸附剂硅胶：极性吸附剂，吸水后会失去吸附能力，已吸附的物质容易解吸活性炭：非极性吸附剂，吸附容量大，但较难解吸高分子多孔微球：采集有机蒸气，如有机磷、有机氯农药以及多环芳烃。使用前需进行净化处理,

21、76,76,3低温冷凝浓缩法（冷阱法）（cold trap method）,某些气态物质沸点低，常温下难阻留，先用致冷剂将固体吸附剂降温，常用的致冷剂有 冰-盐水（-10），干冰-乙醇（-72）液氮-乙醇（-117），液氮（-196）再吸附采集,77,77,采样管做成U型或蛇型，插入冷阱中,采样时应在采样管的进气端连接干燥管（如高氯酸镁、烧碱石棉、氢氧化钾、氯化钙等），以除去水分及CO2,1.干燥管,为什么？,78,78,目的：保护吸附能力 吸附容量 减少气化体积 增大浓缩效率,填充剂吸附了水分、CO2等，将降低它对待测物的吸附能力和吸附容量 热解吸时，水分、CO2等也会同时气化，增大了气化体

22、积，将降低浓缩效率，甚至可能影响测定,79,无动力（无泵）采样法,扩散法 利用待测物气体分子的扩散作用达到采样目的。影响扩散法的主要因素是风速渗透法 利用待测物气体分子的渗透作用达到采样目的。个体采样器,80,80,1.外壳；2.密封圈；3.核孔滤膜；4.涤纶纱布；5.压环；6.吸收层；7.托板；8.底座,图2-9 徽章式个体采样器,无泵个体采样器,组成：外壳、扩散层（渗透膜）、收集剂,1,81,采样方法主要有沉降法、滤料法和冲击式吸收管法静电沉降法 使空气样品通过高压电场（12kV20kV),气体分子被电离，产生离子，气溶胶粒子吸附离子而带电荷，在电场的作用下，带电荷的微粒沉降到极性相反的收

23、集电极上，将收集电极表面的沉降物清洗下来，进行测定,第四节 气溶胶污染物的采样方法,82,滤料法采样法 将滤料安装在采样夹上，抽气，空气穿过滤料时，空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤料上，用滤料上采集的污染物的质量和采样体积，计算出空气中污染物浓度。广泛用于采集空气中的颗粒态污染物 常用滤料有定量滤纸、玻璃纤维滤纸、有机合成纤维滤料、微孔滤膜等。,83,83,滤料采样夹用优质塑料制成 气密性要好,图2-10 滤料采样夹,二、滤料采样法(sampling method with filter),84,84,滤料采样法采样原理,抽气泵将空气样品抽入采样夹，空气中的悬浮颗粒物被阻留在其中的滤料上 根据滤料

24、上被采集污染物的质量和采样体积，即可计算出空气中污染物浓度,它广泛用于采集空气中的颗粒态污染物！,85,1.定量滤纸2.玻璃纤维滤纸3.聚氯乙烯滤膜4.微孔滤膜5.聚氨酯泡沫塑料 采样效率高、采气阻力小、重量轻、机械强度好、空白值低、采样后待测物易洗脱提取。,86,3.冲击式吸收管：采集烟、尘等气溶胶 采样速度要求快，一般为35升/分，由于气体冲入采样瓶底的速度很快，使粉尘冲击到瓶底的瞬间，即被阻留于吸收液中,87,浸渍滤料法 先将某种化学试剂浸渍在滤料上，采样时，利用滤料的物理阻留作用，吸附作用，以及待测物与滤料上化学试剂的反应，同时采集气态和颗粒态污染物泡沫塑料采样法 聚氨酯泡沫塑料既可以

25、阻留气溶胶，又可以吸附有机蒸气。杀虫剂、农药、多环芳烃,第五节 气态和气溶胶两种状态污染物的同时采样方法,88,88,一、浸渍滤料(impregnated filter method),采样效率大大提高！,89,89,二、泡沫塑料采样法,泡沫塑料多孔，可以阻留气溶胶，又可以吸附有机蒸气 使用前要根据 采样实际情况预处理,采样夹罩,采样夹 装滤料,圆筒 装泡沫塑料,90,90,三、多层滤料采样法,用二层或三层滤料串联 组成一个滤料组合体，同时采集气体和颗粒物：第一层滤料 采集颗粒物 第二、第三层为浸渍了化学试剂的滤料 采集透过第一层的气态有害物,91,91,四、环形扩散管和滤料组合采样,（一）扩

26、散管和滤料组合（denuder/filter pack sampling）,是针对多层滤料采样法 的缺点发展起来的！,1.扩散管,2.滤料,采样装置由扩散管和滤料夹组成 扩散管为内壁涂有吸收液膜的玻璃管,92,92,扩散管和滤料组合采样器采集原理,当空气进入扩散管时，气体污染物分子质量小，惯性小，易扩散到管壁上，被吸收液所吸收；颗粒物则受惯性作用通过扩散管，被后面的滤料阻留,93,93,（二）环形扩散管和滤料组合采样法(annular denuder/filter pack sampling),装置组成：三部分 颗粒物切割器（图中3）环形扩散管（图中4、6）滤料夹（图中8）,自学、了解采样原理

27、！,94,污染物的存在状态与采样方法,小结,95,96,第六节 采样注意事项,1、采样器连接要正确，不漏气2、吸收液防污染3、采平行样4、防样品沾在采样器中5、做好记录，及时分析6、对剧毒物质的采样，必要时应戴防毒面具以保证安全,97,第七节 最小采气量和采样效率,一、空气样品的特征 二、空气采样要求三、采样效率四、最小采气量,98,流动性大，污染物可随气流扩散。受气象因素的影响较大。成分复杂，污染物含量低。,一、空气样品的特征,99,要有代表性 样品稳定不变质 防止外来污染保证一定数量和质量,二、空气采样要求,100,1、采样效率的定义2、测定方法 3、影响采样效率的因素,三、采样效率,10

28、1,1、采样效率的定义,指在一定条件下，能被收集器采集的空气中污染物的量与通过收集器的该物质总量的百分比，采样效率应大于90%。,102,2、评价方法,a、绝对比较法,准确配置一定浓度C0的标准品，用所选择的收集器采集标准气体，测其浓度C1 采样效率=C1/C0 100%,气体和蒸气态污染物采样效率的评价方法,103,b、相对比较法,串联两个收集器，采样后分别测定每个收集器中待测物含量，计算前一个收集器中污染物的含量与总量的百分比 采样效率=C1/（C1C2）100%,104,气溶胶状态污染物采样效率的评价方法,颗粒采样效率 采集到的气溶胶颗粒数占其总颗粒数的百分数表示质量采样效率 采集到的气

29、溶胶质量占其总质量的百分数表示,105,3、影响采样效率的因素,a、选择合适采样器 b、根据待测物的理化性质选择吸收液和 固体吸附剂c、选择合适的采样速度 d、根据方法灵敏度确定采样体积,例如：气体、蒸汽，使用气泡吸收管或多孔玻板吸收管气溶胶,使用冲击式吸收管,106,四、最小采气量,能测出国家卫生标准的最高允许浓度水平的待测污染物所需采样的最小气量。,最小采气量（升）=Sa/Tb 注释：S 分析方法的灵敏度 微克/b毫升 a 最高允许浓度 毫克/立方米 T 样品溶液的总体积 毫升 b 用于分析的样品体积 毫升注：在正常情况下，采气量应超过最小采气量。,107,1.采样点选择,大气,工作场所,

30、室内空气,污染调查,风向,风速,烟污强度系数,采样点选择,采样布点方法,采样时间、频率,本章小结,网格布点法 功能分区布点法 同心圆布点法 扇形布点法,大气,108,108,2.采样方法,气态,气溶胶,气态和气溶胶,直接采样,溶液吸收,填充柱,气泡吸收管 多孔玻板吸收管,最大采气量 穿透容量,低温冷凝浓缩,个体采样气,静电沉降发 滤料采样法（重点）冲击式吸收管,浸浸渍滤料 泡沫塑料与滤料组合 多层滤料组合 环形扩散管与滤料组合,109,3.采样仪器,采样动力,气体流量计,收集器,手抽气筒 水抽气瓶 电动抽气机,转子流量计 孔口流量计 皂膜流量计 湿式流量计,气泡吸收管 多孔玻板吸收管 冲击式吸收管 固体填充柱 滤料夹及滤料等,对采样效率的影响？如何选择合适的收集器,110,110,4.专用采样器,大流量采样器 中流量采样器 小流量采样器 分级采样器 粉尘采样器 气体采样器,转子流量计（测气体流量）电动抽气机（采样动力）自动计时器,111,思考题,1.什么是最小采气量？有何意义？2.什么是采样效率？影响采样效率的因素有哪些？3.采集气态污染物的方法有哪些？常用的采集器有哪几种类？4.常用的流量计有哪些？,