新乡医学院教案首页 课程名称 环境卫生学 授课题目 大气及室内空气采样 授课对象 本科2011级预防医学专业 1.空气污染物的存在状态 10分钟 2.空气样品的采集方法、分类 30分钟 3.常用气体采样器 15分钟 4.现场空气采样 10分钟 时间分配 5.空气采样体积的测量和流量计的校准 10分钟 6.采样效率及其评价以及空气污染物浓度表示方法10分钟 7.学生练习 30分钟 5.小结 5分钟 共120分钟 1.了解空气污染物的存在状态。 课时目标 2.熟悉空气样品的采集方法、分类及有关注意事项。 3.掌握根据空气污染物类型选择采样方法以及掌握空气污染物 浓度的表示方法。 授课重点 空气样品的采集方法。 2.空气污染物浓度的表示方法。 授课难点 根据污染物类型选择采样方法 授课形式 小班实验课教学 授课方法 版书结合示教 参考文献 《环境卫生学》（第6版） 思考题 教研室主任（签字） 课程负责人（签字） 教研室主任 及课程负责
教学组织与 授课内容 教学安排 实验一大气及室内空气采样 实验目的 强调实验室纪 1.了解空气污染物的存在状态。 律，实验过程中 2.熟悉空气样品的采集方法、分类及有关注意事项。 要有安全意识 3.掌握根据污染物类型选择采样方法。 4.掌握空气污染物浓度的表示方法。 一、大气中有害物质的存在状态 根据污染物在大气中的存在状态，大致可分为气态和气溶胶两大 带领学生一起 类。 回顾理论课相 (一)气态 关内容 气态污染物包括气体和蒸气，是指某些污染物质，因其化学性质不 稳定、沸点低等因素的影响，在常温常压下以气体形式分散在大气中。 气态污染物可分为5类： 含硫化合物 主要有S0,S0,和HS。其中S0数量最大，危 害也最严重： 含氮化合物一一主要有NO,NO,和NH,等： 碳氧化合物一一主要是C0和C0, 碳氢化合物一一包括烃类，醇类，酮类，脂类以及胺类等： 卤素化合物一一主要是含氯和含氟化合物 常见的气态污染物有：C0、S02、NOX、C12和苯等 (二)气溶胶 有害物质的固体微粒或液体微滴逸散于空气中以多种状态同时存在 的分散系称气溶胶，常常称作大气颗粒物。有雾、烟、尘三类气溶胶。 强调雾、烟、尘 三者相同点与 雾为液态，由气体蒸发至空气后遇冷凝聚而成。烟和尘均为固态，前者 区别 是由固态物质受热蒸发至空气中遇冷凝聚而成，后者是固态物质因机械 粉碎或爆破时产生的微粒，能长期悬浮于空气中
二大气采样方法 采集空气样品的方法很多，根据待测物在空气中的存在状态、理化性 质、浓度和分析方法的灵敏度来选择合适的采样方法。采样方法根据大 气中污染物的类型不同可分为三种： 黑板上写出不 同类型采样方 法，详细讲解气 态污染物采样 方法。 上述采样方法可归纳为直接采样法和浓缩采样法两类： (一)直接采样法 又称集气法，是将空气样品直接收集在合适的采集器内，再带回实 验室分析。该法适用于采集气体和蒸气状态的物质，当空气中被测组分 浓度较高，或者所选用分析方法的灵敏度较高时，现场不适宜使用动力 采样的情况，采用直接采样法采取少量空气样品就可满足分析需要，采 样后应尽快分析。根据所用采集器和操作方法的不同，又可分为： 1.注射器采样选用一支气密性好的100ml注射器作为采集器（事 先检查注射器的气密性，看是否漏气，并校正刻度)。现场采样时先排 洗3~5次，然后采样、密封（进气端套上塑料帽或橡皮帽），当天送检。 2、塑料袋采样专用塑料袋或铝箔袋连接一个特制的采气用二联 强调与普通的 球。在采样现场首先对采气袋用空气冲洗3一5次，然后采样，用乳胶 塑料袋有所不 帽封口，尽快送检分析。 3、真空瓶取样选用500一一1000ml耐压玻璃或不锈钢制成的真空 3
采气瓶，先用抽气泵抽出其内空气，使瓶内剩余压力为133P左右，在在抽真空时，应 采样点将活塞慢慢打开，待现场空气充满集气瓶后，关闭活塞，带回实将集气瓶放于 验室尽快分析。 厚布袋中，以防 玻璃瓶炸裂伤 直接采样法的主要优点是简便。但应注意引起两方面问题：一是容 器器壁的吸附和解吸附问题。采集器内壁的吸附作用可使待测组分浓度 降低，如一般塑料袋对S0、氧化氮都有吸附作用，对这些性质活泼的 气态污染物应选用聚四氟乙烯塑料制成的采集器，以防止吸附和渗透。 值得注意的是，某些容器内壁的解析作用又会使得待测组分浓度增高。 二是直接采样法采集的空气样品最好尽快分析，以免待测物质与器壁发 生化学反应、吸附、解析和渗透等使其浓度发生变化。 (二)浓缩采样法 当空气中被测组分浓度较低或分析方法的灵敏度较低时，不能用直 接采样法，而需要对空气样品进行浓缩，以满足分析方法对采气量的要 求。 1.溶液吸收法利用空气中待测物质能迅速溶解于吸收液中或能 与吸收剂迅速发生化学反应生成稳定化合物而被采集。溶液吸收法一般 用于气态或蒸气态污染物的采集。吸收液的选择应根据待测污染物的理强调溶液吸收 化性质和分析方法而定。常用的吸收液为水、水溶液和有机溶剂等。 法一用于气 态或蒸气态污 选择吸收液时应考虑到以下几点：①被测物质在吸收液中溶解度大 染物的采集。 或者与其发生化学反应的速度快：②被测组分在吸收液中要有足够长的 稳定时间：③吸收液的成分对分析测定无影响，而且选择的吸收液还要 考虑到下一步化学反应，应与以后的分析步骤紧密衔接起来；④吸收液 要价廉易得。 2.滤纸和滤膜阻留法主要用以气溶胶污染物的采集。它是使用考虑到职业卫 动力装置使空气通过滤料，通过机械阻留、吸附等方式采集空气中的气生与取业医学 溶胶。常用的滤料有玻璃纤维滤料，有机合成纤维滤料，微孔滤膜和浸 已经学过本部 渍试剂滤料等。 分内容，故简要 介绍气溶胶污 针对空气中被测组分选择合适的滤料是一个关键性问题，通常应考 染物的采集。 虑以下几方面的要求：①所选用的滤料和采样条件要能保证有足够高的
采样效率。②滤料的种类，例如分析空气中无机元素应选用有机滤料（因 本底值低)，而分析空气中有机成分时，应选用无机玻璃纤维滤料。③ 滤料的阻力要尽量小，这样可提高采样速度，且易解决动力问题。④滤 料的机械强度，本身重量以及价格等也要考虑。 3.气态和气溶胶两种状态同时采样 许多空气污染物并不是以 单一状态存在，而常以气态和气溶胶两种状态同时共存于空气中，需要 同时采集和测定空气中的颗粒物，并在采样时不改变他们的存在状态 主要的采样方法有浸渍试剂滤料、泡沫塑料以及环形扩散管与滤料联用 等采样方法。 浸渍试剂滤料法一一化学试剂浸渍在滤纸上作为采样滤料，利用滤 料的物理性质和吸附以及浸渍在滤料上的试剂的化学反应两种作用，可 同时采集气态和颗粒污染物。 泡沫塑料采样法一一利用泡沫塑料比表面积大，具有多孔性，气阻 小等特点，常用于采集半挥发性的污染物。如：杀虫剂、农药。这些污 染物在空气中以蒸气态和气溶胶两种状态同时存在。既可以阻留气溶 胶，又可以吸附有机蒸气。 4.固体吸附剂阻留法利用空气通过装有固体吸附剂的采样管 时，被测组分被吸附或阻留在固体吸附剂上，从而达到浓缩的目的。采 样后通过解吸或洗脱后进行分析测定。 常用的吸附剂有颗粒状吸附剂和纤维状吸附剂。 三、采样仪器 大气采样设备通常由样本收集器和动力装置所组成。 (一)收集器 根据被测组分在空气中的存在状态，选择合适的收集器，现介绍几 种常用的收集器。 1.液体吸收管 (1)气泡吸收管 分普通型和直筒型两种。两种很相似，只不过 普通型吸收管内可装5一一10ml吸收液，采气流量为0.5~1.5Lmin: 直筒型吸收管可装50ml吸收液，采气流量0.2L/min,用于24小时采样
目前普通型吸收管采样比较多用。 气泡吸收管有内管和外管，内管管尖内径约为1mm,距管底距离 小于5mm,外管下部缩小，可使吸收液液柱增高，延长空气与吸收液 的接触时间，从而以利吸收待测物：外管上部膨大，可以避免吸收液随 气泡溢出吸收管。 (2)多孔玻板吸收管分普通型和大型两种。图实1-6普通型装 入10ml吸收液，采气流量为0.1~1L/min,用于短时间采样；大型装 50ml吸收液，采气流量为0.1~1Lmin,用于24小时采样。多孔玻板 吸收管的优点是采样时空气流经多孔玻板的微孔进入吸收液，形成许多 小气泡，增加了气体与吸收液的接触面积，使采样效率明显高于气泡吸 收管。 可采集气体和蒸气态的物质，也可采集雾状和颗粒较小的烟状物质 但颗粒较大的烟、尘易堵塞多孔玻板的孔隙，不能用多孔玻板吸收管采 (3)冲击式吸收管分小型和大型两种。图实1-7小型管其进气中心 管的出气口内径为1mm,至底的距率为5mm,可装10ml吸收液，采 气流量为2.8L/mim:大型管其进气中心管的出气口内径为2.3mm,至底 端的距离为5mm。可装50~100ml吸收液，采气流量为28L/min。 冲击式吸收管主要适用于采集粉尘和烟状气溶胶物质。待测物随气 流以很快的速度冲出内管管口，因惯性冲击到吸收管的底部与吸收液作 用而被吸收。采样效率主要取决于中心管嘴尖大小（决定气流冲击速度 及其与瓶底的距离。 2.填充柱采样管用一个内径3~6mm,长60~150mm的玻璃管或 内径5mm,长178mm,内壁抛光的不锈钢管，内装吸附剂，对于不同 被测组份的采集，关键在于吸附剂的选择。 3.低温冷凝浓缩采样瓶在气温较高时，采集低沸点的气态或蒸气态 物质时，易发生挥发或蒸发等损失，这样可通过降低采集器和吸收液的 温度以提高采样效率。具体做法是在特制的低温瓶内装入制冷剂，将装 有媳妇机的U形采样管插入冷阱中，采样的流量和时间根据被测组份
吸附剂性质及其它相关各件而定。 (二)采样器 常用的采样器有：1.小流量气体采样器、2.小流量可吸入颗粒采样 器、大流量颗粒物采样器以及4.个体采样器。其中小流量气体采样器由 于体积小，携带方便等优点比较常用。 小流量气体采样器 全名为TMP一一1500电子时控大气采样 拿起采样器，讲 解其具体用法。 器。该仪器由一个小型泵、调节阀、缓冲器、流量计、电源等几部分组 档数1234567☐8 分钟手动5102030405060 选定所需的定时时间，向上推动采样器电源开关，红色指示灯亮 仪器开始工作。 1.小流量气体采样器常用的小流量气体采样器的流量范围为0.1~3Lmi,其 体积小，便于携带至现场使用，能用于多种气态或气溶胶空气污染物采样。 2.小流量可吸入颗粒采样器采气流量范围1~30L/min,如国产的KC-8310 可吸入颗粒采样器，它使用直径10cm圆形玻纤滤纸，当采气流量为13L/min时， 所采集的颗粒物直径≤10μm,但由于采气量小，所需采样时间较长，且称量滤 纸时需110万分析天平，故难于推广应用。 3.大流量颗粒物采样器流量范围1.1~1.7m3/min。用于测定空气中总悬浮 颗粒物。 4,个体采样器用于评价个体对污染物的接触量，按其工作原理，分为主 动式与被动式两类。 (1)主动式个体采样器 由样品收集器、流量计、抽气泵与电源几部分组成， 是一种随身携带的微型采样装置，技术要求：重量不大于550克，体积上长度≤ 150mm,宽度≤75nmm,厚≤50mm,连续采样时间≥8h,流量可达2.8L/min,功 率损失<20%，携带方便等 (2)被动式个体采样器无动力装置，污染物通过扩散或渗透作用与采样器中
的吸收介质反应，以达到采样的目的，按作用原理分为扩散式个体采样器和渗透 式个体采样器。这些采样器体积小、重量轻、结构简单、使用方便、价格低廉， 是一类新型的采样工具，适用于气态污染物采样。 四、现场空气采样 (一)气体采样的基本要求 1.采样点现场的要求采样点设在空旷地点；气体采样器放置高度 为1.5m左右，即呼吸带高度：颗粒物采样器放置高度为3~5m,避免 地面扬尘。 2.采集的样品在时间空间上都具有代表性。 3.采样速度能保证最佳吸收效率，且采样量应能满足分析方法的需 要。 4记录现场采样条件包括采样点及其周围环境：采样器类型及编 号：采气流量：采样持续时间：采样者：采样日期：现场气候条件，包 括睛天、雨天、气温、气压、气湿等。 (二)大气采样 参见环境卫生学第五版教材（大气卫生章节）。 (三)室内空气采样 1采样点采样点的数量根据监测对象的面积大小来定，公共场所可 先讲后让学生 按100m㎡设2~3个点：居室面积小于10m的设一个点，10~25m设2自已学习采样。 个点，25一50m设3一4个点。两点之间相距5米左右，采样点离墙不 得少于1m,除特殊目的外，一般采样分布均匀，离开门窗一定距离， 高度1.5米，同时，应在室外设置一个对照点。 2.采样时间 (1)长期累积浓度的监测：这种监测多用于对人体健康影响的研究。一般采样 需24小时以上，甚至连续几天进行累积性的采样，以得出一定时间内的平均浓 度。 (2)短期浓度的监测：为了解瞬时或短时间内室内污染浓度的变化，可采用短 时间的采样方法，采样时间为几分钟至1小时。可反映瞬时浓度的变化及每日各 时点的变化，主要用于公共场所及室内污染的研究。该法对仪器及测定方法的灵 8
敏度要求较高 (3)监测持续时间安排：为反映一个地区室内污染水平，一般应选择采暖期门 窗关闭的情况下与非采暖期门窗开放的情况下进行监测。每次监测时间不应少于 7天（包括一个星期天）。如用短期采样方法，其采样频率一般每天不少于8次 每次不少于半小时，也可根据室内污染的规律和特点，安排采样时间。 五、空气采样体积的测量和流量计的校准 (一)空气采样体积的测量 1直接采样法直接用塑料袋、注射器、真空瓶等采样时，只需校准 这些器具的容积，就可知道准确的采样体积。 2有动力采样法采样前事先对采样器的气体流量计进行校准。在现 场，当采样流量稳定时，用流量乘以采样时间可得到空气采样体积。 3.标准状态下的采样体积换算由于空气的体积随温度、气压等因素 的变化而变化，因此，需按下式换算成标准状况下的空气体积。其目的 是为了便于资料的可比性。 V0一一标准状况下的采样体积，L或M3 VT一一为实际采样体积，L或M3 T0一—状况下的绝对温度，273K T一一为采样时摄氏温度，0C P0一一为标准状况下的大气压101.325kPa P一一采样时的大气压，kPa (二)流量计的校准 空气采样器均带有流量计，设定所采空气的流量。流量计的种类很 多，如：孔口流量计、转子流量计、皂膜流量计和湿式流量计。其中前 两者轻便，易于携带，比较适合于现场采样：而后两者测量气体流量较 准确，所以一般用来校正其它流量计。由于气体体积受多种因素的影响， 使用前应校正流量计的刻度
六、采样效率及其评价 前面讲过许多采样方法，一般认为，一个方法的采样效率应在90% 以上，才适合实际应用。下面介绍采样效率的几种评价方法： (一)评价气态和蒸气态采样效率的方法 1.绝对比较法配制一个已知浓度的标准气体，然后用所选定的采样 方法采集标准气体，测定其浓度。实测浓度C1与标准气浓度C0之比， 即为采样效率K 2相对比较法配制一个恒定浓度的气体，而其浓度不一定要求 已知，然后用2个或3个采样管串联起来采样，分别测定各管的浓度， 计算第一管含量占各管总量的百分比，即为采样效率K。 (二)评价气溶胶采样效率的方法 采集气溶胶的效率有两种表示方法，一种是颗粒采样效率，就是所 采集到的气溶胶颗粒数目占总的颗粒数目的百分比：另一种是质量采样 效率，就是所采集到的气溶胶质量数占总的质量的百分比。只有当气溶 胶全部颗粒大小完全相同时，这两种表示方式才一致，但实际上不会出 现。目前在大气监测中一般用质量采样效率表示。 具体评价时应采用某一公认的高效率方法，与你的选择的方法同时 进行采样，然后计算百分比。 七、大气中被测组分浓度的表示方法 在计算大气中被测组分浓度时，需将实际采气量换算成标准状态下 (O0C,101.325kPa)的空气体积 大气浓度表示方法有以下两种： 物质的质量浓度(gm3,mgm3) 物质的相对浓度(moVm3,个cm3