环境气体污染物采样与现场快速分析新方法研究

赵欢

摘 要：现场采样是环境污染物检测过程的十分基础且重要的环节。环境污染物较多，每种污染物采样与分析方法不尽相同。该文以室内环境中气体污染物为研究对象，重点研究其现场采样及现场快速分析方法，同时以甲醛为重点案例进行研究，以期丰富环境气体污染物快速检测方法成果。

关键词：环境气体污染物 采样 分析

中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0115-02

近年来，引发身体病变甚至危害生命的事件频繁发生，人们开始重视居住环境，开始意识到环境气体污染物的危害性，希望能有效地控制及减少环境气体污染，因此，人们对室内环境气体污染物检测需求也开始不断增加。因此，文章以室内环境气体污染物为研究对象，重点研究其现场采样和现场快速分析新方法。

1 现场采样的重要性

现场采样作为环境气体污染物监测的基础，十分重要，会直接影响最后的检测结果。因受外部环境因素的影响，比如气候条件、房屋的结构、现场装修等，环境中气体污染物的分布并不均匀。假若所采集到的样品不能够代表整个室内环境气体污染物的平均构成，则不论分析如何准确及认真，最后的结果也没有意义。由于因此得到的分析结果，代表的是所做的分析气体污染物的构成，结果会直接影响人们得到错误的信息，做出不准确的判断，会形成无法预估的后果。所以，要慎重地审查室内环境气体的采集方式是否得当，结果是否具有代表性。

2 检测环境污染物的采样方法

2.1 气态污染物的采样方法

（1）直接采样法。

如果空气中要被测的成分其浓度相对高，抑或是采用的分析方式灵敏度较高时，能采用直接采样法。采用此方法，最后的检测结果会是一个平均浓度，瞬时的或者是短期内的。与此同时，能够很快地获取相关的分析结果。

（2）有动力采样法。

有动力采样法指的是一个借力、借由介质的方法，主要由抽气泵、吸收介质组成。具体原理则是，通过抽气泵将空气样品吸收进瓶中的吸收介质中，将待测的污染气体浓缩在此，最后得到浓缩采样。一般，吸收材质是液体与多孔状固体颗粒物。此方法，不但能够浓缩待测气体，还能去除干扰成分。

（3）被动式采样法。

被动式采样法是利用气体分子扩散或渗透原理，不需要任何动力或者抽气装置，因此也被叫作无泵采样器。这类采样器一般体积较小，轻便，能够制成各种工艺品，比如钢笔或徽章等。使用时，可以将其作为个体接触待测气体，也能够放置在待测场所中，能够实现连续采样，也是一种间接检测环境空气质量。当前，被运用于室内空气污染或者个体接触剂量的分析中。

2.2 颗粒物（气溶胶） 的采样方法

空气中颗粒物质的采样方法很多，最基本的方法是自然沉降和滤料法。

（1）自然沉降法。

自然沉降法是使用颗粒物重力场原理，使得空气中的颗粒物质沉降至敞开的容器当中，但是最终采集的只是较大直径的颗粒物体。自然沉降法只会采集到直径较大的尘粒，是测定室外空气降尘的一个方式，很少用于室内。此方法纵然相对简单，却容易受环境气象等因素影响，所以误差相对较大。

（2）滤料法。

滤料法则是依据料子切割器还有采样流速等不同，分别用于采集空气中不同直径的颗粒物。空气中的汽溶胶颗粒物的采集方式一般是直接进行阻截或者进行扩散沉降。空气中的颗粒物大大小小处于并存状态，如果采样的速度一致，会致使一些直径小的颗粒物采集的效率降低。除此之外，在采样的途中，还会有附着在滤料上的颗粒物被弹走的情况。

3 以甲醛的现场采集与现场快速分析新方法为例

把固相微萃取衍生技术与自创设计的便携式气象色谱方法用于现场快速采集与分析检测环境气体污染物——甲醛含量。此方法的独特优势体现在，首先，便携式的气体收集方式，能够取代大型的标准化的吸气机器。其次，固相微萃取方式能快速将收集的气体在水中进行衍生、萃取。最后，迅速的便携式气相色谱分析，能够快速得到监测结果。这个新方法快速、操作简便，用时一般不到30 min并且无溶剂残留。此方式是一个有效的环境气体污染物现场检测新方法。

3.1 采集装置设计

自创设计了简易的采集气体的装置，简易的吸气装置能够模拟大型标准吸气机器。此设备由三部分组成，左侧一般是顶空瓶，其用于采集空气中污染气体的主流气体。中间则是空气泵，能够产生动力。右侧则是玻璃容器，模拟吸烟机，尽可能多地吸收气体。所有的通道均是玻璃材质，目的是尽可能减少吸附着壁。

3.2 气体萃取

将可溶性的甲醛收集至简易装置容量25 mL的顶空瓶的1 mL水中，采集结束之后，往里加入20 mL的PFBHA溶液（20 mg/mL）。水中的甲醛则会和衍生剂发生反应，从而生成衍生物。然后，将衍生物进行萃取，将其集富于SPME萃取头中。

分别用3种商品化的SPME萃取头对标准浓度的甲醛样品进行萃取。65%浓度的聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯；85%浓度的聚丙烯酸酷；30%浓度的二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷。继而考察，顶空瓶中不同的暴露温度（20、30、40、50、60 ℃）不同萃取时间（2、4、6、8、10 min）以及收集烟气的水体积（0.5、1、2、3、5 mL）磁力搅拌的速率采用1 100转/min。萃取后，萃取头经由色谱进样口进行热脱附，并进行色谱分析。

3.3 衍生

把浓度不一的标准溶液装至直径1 cm宽的磁力搅拌棒，且容量25 mL的顶空瓶之中。与此同时，还要控制温度。将实际采集到的溶1 mL水中的气体，往其中加入前述的衍生剂，进行衍生操作。

3.4 便携式气相色谱条件

热脱附条件一般温度要求为250 ℃下进行脱附，此过程维持2 min。10 mx0.32 nunx.n.，0.25 cm涂层厚度进样口，温度250 ℃，不分流进样模式，载气为氢气。检测器为微型火焰离子化检测器，温度设定为200 ℃柱温箱程序升温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 生成色谱图

检测时，尽量保持上条件，尽量保持一个最优条件下，衍生-萃取之后，采用氣相色谱的方法，获得一圈衍生物的色谱图。多次检测发现，空气中含有甲醛浓度较高时，很可能会有很大的致癌性以及带来其他毒害作用。

5 结语

进行室内环境现场采样时，要严格规范操作，保证采集现场处于最佳条件，采集选点、流量校准等都要认真选择校核。只有获得有代表性的采集检测样品，才会得到有效且能真实反映环境的检测结果。

参考文献

[1] 尹雪梅.微环境中甲醛气体的被动采样及快速分析方法的研究[D].华东理工大学，2014.

[2] 林华清.烟气及环境污染物采样与现场快速分析新方法研究[D].复旦大学，2009.

[3] 邓朝晖，池军.室内环境污染物现场采样的分析与探讨[J].工程质量，2008（1）：19-20.