環境氣體污染物采樣與現場快速分析新方法研究

趙歡

摘 要：現場采樣是環境污染物檢測過程的十分基礎且重要的環節。環境污染物較多，每種污染物采樣與分析方法不盡相同。該文以室內環境中氣體污染物為研究對象，重點研究其現場采樣及現場快速分析方法，同時以甲醛為重點案例進行研究，以期豐富環境氣體污染物快速檢測方法成果。

關鍵詞：環境氣體污染物 采樣 分析

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0115-02

近年來，引發身體病變甚至危害生命的事件頻繁發生，人們開始重視居住環境，開始意識到環境氣體污染物的危害性，希望能有效地控制及減少環境氣體污染，因此，人們對室內環境氣體污染物檢測需求也開始不斷增加。因此，文章以室內環境氣體污染物為研究對象，重點研究其現場采樣和現場快速分析新方法。

1 現場采樣的重要性

現場采樣作為環境氣體污染物監測的基礎，十分重要，會直接影響最后的檢測結果。因受外部環境因素的影響，比如氣候條件、房屋的結構、現場裝修等，環境中氣體污染物的分布并不均勻。假若所采集到的樣品不能夠代表整個室內環境氣體污染物的平均構成，則不論分析如何準確及認真，最后的結果也沒有意義。由于因此得到的分析結果，代表的是所做的分析氣體污染物的構成，結果會直接影響人們得到錯誤的信息，做出不準確的判斷，會形成無法預估的后果。所以，要慎重地審查室內環境氣體的采集方式是否得當，結果是否具有代表性。

2 檢測環境污染物的采樣方法

2.1 氣態污染物的采樣方法

（1）直接采樣法。

如果空氣中要被測的成分其濃度相對高，抑或是采用的分析方式靈敏度較高時，能采用直接采樣法。采用此方法，最后的檢測結果會是一個平均濃度，瞬時的或者是短期內的。與此同時，能夠很快地獲取相關的分析結果。

（2）有動力采樣法。

有動力采樣法指的是一個借力、借由介質的方法，主要由抽氣泵、吸收介質組成。具體原理則是，通過抽氣泵將空氣樣品吸收進瓶中的吸收介質中，將待測的污染氣體濃縮在此，最后得到濃縮采樣。一般，吸收材質是液體與多孔狀固體顆粒物。此方法，不但能夠濃縮待測氣體，還能去除干擾成分。

（3）被動式采樣法。

被動式采樣法是利用氣體分子擴散或滲透原理，不需要任何動力或者抽氣裝置，因此也被叫作無泵采樣器。這類采樣器一般體積較小，輕便，能夠制成各種工藝品，比如鋼筆或徽章等。使用時，可以將其作為個體接觸待測氣體，也能夠放置在待測場所中，能夠實現連續采樣，也是一種間接檢測環境空氣質量。當前，被運用于室內空氣污染或者個體接觸劑量的分析中。

2.2 顆粒物（氣溶膠） 的采樣方法

空氣中顆粒物質的采樣方法很多，最基本的方法是自然沉降和濾料法。

（1）自然沉降法。

自然沉降法是使用顆粒物重力場原理，使得空氣中的顆粒物質沉降至敞開的容器當中，但是最終采集的只是較大直徑的顆粒物體。自然沉降法只會采集到直徑較大的塵粒，是測定室外空氣降塵的一個方式，很少用于室內。此方法縱然相對簡單，卻容易受環境氣象等因素影響，所以誤差相對較大。

（2）濾料法。

濾料法則是依據料子切割器還有采樣流速等不同，分別用于采集空氣中不同直徑的顆粒物。空氣中的汽溶膠顆粒物的采集方式一般是直接進行阻截或者進行擴散沉降。空氣中的顆粒物大大小小處于并存狀態，如果采樣的速度一致，會致使一些直徑小的顆粒物采集的效率降低。除此之外，在采樣的途中，還會有附著在濾料上的顆粒物被彈走的情況。

3 以甲醛的現場采集與現場快速分析新方法為例

把固相微萃取衍生技術與自創設計的便攜式氣象色譜方法用于現場快速采集與分析檢測環境氣體污染物——甲醛含量。此方法的獨特優勢體現在，首先，便攜式的氣體收集方式，能夠取代大型的標準化的吸氣機器。其次，固相微萃取方式能快速將收集的氣體在水中進行衍生、萃取。最后，迅速的便攜式氣相色譜分析，能夠快速得到監測結果。這個新方法快速、操作簡便，用時一般不到30 min并且無溶劑殘留。此方式是一個有效的環境氣體污染物現場檢測新方法。

3.1 采集裝置設計

自創設計了簡易的采集氣體的裝置，簡易的吸氣裝置能夠模擬大型標準吸氣機器。此設備由三部分組成，左側一般是頂空瓶，其用于采集空氣中污染氣體的主流氣體。中間則是空氣泵，能夠產生動力。右側則是玻璃容器，模擬吸煙機，盡可能多地吸收氣體。所有的通道均是玻璃材質，目的是盡可能減少吸附著壁。

3.2 氣體萃取

將可溶性的甲醛收集至簡易裝置容量25 mL的頂空瓶的1 mL水中，采集結束之后，往里加入20 mL的PFBHA溶液（20 mg/mL）。水中的甲醛則會和衍生劑發生反應，從而生成衍生物。然后，將衍生物進行萃取，將其集富于SPME萃取頭中。

分別用3種商品化的SPME萃取頭對標準濃度的甲醛樣品進行萃取。65%濃度的聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯；85%濃度的聚丙烯酸酷；30%濃度的二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷。繼而考察，頂空瓶中不同的暴露溫度（20、30、40、50、60 ℃）不同萃取時間（2、4、6、8、10 min）以及收集煙氣的水體積（0.5、1、2、3、5 mL）磁力攪拌的速率采用1 100轉/min。萃取后，萃取頭經由色譜進樣口進行熱脫附，并進行色譜分析。

3.3 衍生

把濃度不一的標準溶液裝至直徑1 cm寬的磁力攪拌棒，且容量25 mL的頂空瓶之中。與此同時，還要控制溫度。將實際采集到的溶1 mL水中的氣體，往其中加入前述的衍生劑，進行衍生操作。

3.4 便攜式氣相色譜條件

熱脫附條件一般溫度要求為250 ℃下進行脫附，此過程維持2 min。10 mx0.32 nunx.n.，0.25 cm涂層厚度進樣口，溫度250 ℃，不分流進樣模式，載氣為氫氣。檢測器為微型火焰離子化檢測器，溫度設定為200 ℃柱溫箱程序升溫40 ℃保持2 min，以30 ℃/min升到80 ℃保持2 min，再以30 ℃/min的速度升到180 ℃。

4 生成色譜圖

檢測時，盡量保持上條件，盡量保持一個最優條件下，衍生-萃取之后，采用氣相色譜的方法，獲得一圈衍生物的色譜圖。多次檢測發現，空氣中含有甲醛濃度較高時，很可能會有很大的致癌性以及帶來其他毒害作用。

5 結語

進行室內環境現場采樣時，要嚴格規范操作，保證采集現場處于最佳條件，采集選點、流量校準等都要認真選擇校核。只有獲得有代表性的采集檢測樣品，才會得到有效且能真實反映環境的檢測結果。

參考文獻

[1] 尹雪梅.微環境中甲醛氣體的被動采樣及快速分析方法的研究[D].華東理工大學，2014.

[2] 林華清.煙氣及環境污染物采樣與現場快速分析新方法研究[D].復旦大學，2009.

[3] 鄧朝暉，池軍.室內環境污染物現場采樣的分析與探討[J].工程質量，2008（1）：19-20.