CN104697824A - 一种大气有机污染物被动采样装置 - Google Patents

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何莲
李怀瑞
张皓
朱华斌
王炎震
陈钊增
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Abstract

本发明涉及一种大气有机污染物被动采样装置，属于大气环境监测领域。所要解决的技术问题是提供一种采样速率快、样品处理简便的被动采样器。其技术解决方案是：所述采样装置包括采样材料放置支架、半透膜和采样材料；采样材料放置支架为空心柱体，空心柱体的侧面设有连接装置，使空心柱体的两个侧面中间形成一个夹层；半透膜置于所述采样材料放置支架的夹层中；采样材料置于半透膜中，采样材料与采样材料放置支架之间设有半透膜。

Description

一种大气有机污染物被动采样装置
技术领域
本发明涉及一种大气有机污染物被动采样装置，属于大气环境监测领域。
背景技术
随着我国近年来城市化和工业化的快速发展，城市大气环境污染问题变得越来越严重，给城市居民带来了诸多健康安全方面的危害和威胁。随着许多先进分析方法的陆续开发，环境样品的分析测试水平得到极大提高。但是，环境大气样品的采集工作还受到诸多条件的限制，目前常用的大气主动式（如大体积空气采样仪）采样设备因体积大、需要使用电力驱动等，使野外大规模采样难以进行。为了解决这一问题，有学者提出了大气被动采样（PAS，Passive Air Sampling）的理念。PAS以环境介质间的浓度差为驱动力，通过气体分子扩散、吸附、沉积作用及渗透原理，实现吸附材料对目标污染物的捕获。PAS具有体积小，携带方便，无需电力补给等优点，能够较长的时间来采集环境中低浓度的有机污染物，进而获得污染物时间加权平均浓度（TWA，Time Weighted Average）以反映人类长期暴露于污染环境中的生存状况。
目前3种最常用的大气被动采样技术包括聚氨酯泡沫碟片大气被动采样器（PUF-PAS）、XAD-2树脂被动采样器（XAD-2PAS）和半透膜被动采样器（SPMD-PAS），但都存在一些缺陷。PUF-PAS采样器具有PUF碟片上吸附的颗粒态与气态样品不易分离、采样容量小、易饱和的缺点。XAD-2PAS采样器以XAD-2树脂粉末作为吸附剂，其主要缺点是采样速度过慢。SPMD-PAS采样器也有不足之处，即制作时需在弱氮气流保护下的超净手套箱中进行，操作程序及样品净化分析程序都较复杂。因此，本发明的一个目的就是解决上述问题，并且提供一种采样速度快、样品处理程序简便、容量大的大气被动采样技术，应用于大气有机污染物的采样与测定工作。
CN201210172065.5公开了一种大气中持久性有机污染物被动采样装置，该方法采用涂覆硅油的烷基化硅藻土为采样介质，但是采样口和大气之间仅有一层低密度聚乙烯薄膜，风速对采样结果影响极大，且低密度聚乙烯薄膜容易破裂，在大雨大风天气运行困难。CN201210474571.X公布了一种多组分大气有机污染物被动采样装置，通过多层挡板叠加支持并保护采样筛筒，但是较高的风速对采样结果也会产生较大的影响，且由于多个挡板自身的重量因素，整个采样装置的尺寸不宜过大，采样速率也受到了限制。CN200910077064.0公布了一种持久性有机污染物被动采样装置，该方法采样内罩加外罩的设计，内罩上下分别放置的两种采集材料来实现气态污染物和颗粒态污染物的同时采集，CN201310325898.5公布了一种持久性有机污染物被动采样装置，其气态污染物与采样介质的接触面积仅仅是圆柱型采样装置的上底面，当量采样量小，采样速率收到了限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服上述现有技术的缺陷而提供一种大气有机污染物被动采样装置。
本发明为解决现有技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种大气有机污染物被动采样装置，所述采样装置包括采样材料放置支架、半透膜和采样材料；所述采样材料放置支架为空心柱体，所述空心柱体的侧面设有连接装置，使空心柱体的两个侧面中间形成一个夹层；所述半透膜置于所述采样材料放置支架的夹层中；所述采样材料置于半透膜中，所述采样材料与所述采样材料放置支架之间设有半透膜。
其中，优选地，所述采样材料放置支架主要由金属或其它不吸附目标污染物的材料制成。
其中，优选地，所述采样材料放置支架为空心圆柱、空心长方体或其他形状的空心柱体的一种。
其中，优选地，所述采样材料放置支架的侧面设有微孔。
其中，优选地，所述半透膜为低密度聚乙烯薄膜或其他低密度聚合物膜。
所述一种大气有机污染物被动采样装置的使用方法，：取适量采样材料装入半透膜中，封口后形成半透膜袋，置于采样材料放置支架的夹层中。
同现有技术比较，本发明的优势在于：
1、将半透膜与XAD树脂的技术优势联合起来，采样介质和样品的处理程序更加简便，同时实现样品中的气相和颗粒相有机污染物的分离；
2、提出一种空心柱体设计替代传统的实心圆柱设计，污染物与吸附材料的接触面积增加了近一倍，大大提高了采样速率，进而提高了富集系数，降低了检出限；
3、降低大气采样的运行成本，适用于野外环境的采样工作。
由此可见，本发明为一种大气有机污染物被动采样装置，采样速度快、样品处理程序简便、容量大，能够满足研究和实际大气监测的需要。
附图说明
图1是本发明的采样装置的结构示意图。
图2是本发明的采样装置的俯视图。
图3是实施例采样8周之后样品的总离子流图。
图4是实施例多氯联苯累积吸附总量随时间的变化曲线。
图中各标记如下：1采样材料放置支架的侧面，2半透膜，3采样材料。
具体实施方式
下列实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下列实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例，某市一工业园区内大气中多氯联苯的采集及测定
(1) 将XAD树脂（一种采样材料）装入低密度聚乙烯薄膜袋中，用热封机封口后平铺于干净桌面上形成均匀的一层，置于采样材料放置支架的夹层中；
(2) 在采样地点，布置4个采样装置于离开地面约150cm处，进行大气样品的采集；
(3) 采样时间达到2，4，6，8周时，回收采样装置，采集到的样品置于-20℃保存，带回实验室进行分析；
(4)样品采用快速溶剂萃取仪ASE提取，提取溶剂为丙酮：二氯甲烷1：1，温度为100℃，压力为1650psi，静态提取时间为6分钟，循环提取次数为3次。氮气吹扫体积为120s。提取液经旋转浓缩至约1ml，样品净化参考美国环保署标准EPA1668B进行。净化之后使用气相色谱-质谱（GC-MS）进行分析，进样口温度设为280℃，载气流速为1.2ml/min；程序升温条件为110℃保留2分钟，以20℃/min升至150℃，让后以3℃/min升到300℃，保留5分钟；
(5) 图3是本实施例采样8周之后样品的总离子流图，该工业区使用较多的19种多氯联苯都有检出。图4是本实施例中多氯联苯累积吸附总量随时间的变化曲线，图4表明随着采样时间的延续，采样装置采集到多氯联苯总量也在随之增加，呈现出良好的线性相关性，仍处于被动采样的线性阶段。
显而易见，本领域的技术人员，可以使用本发明中的一种大气有机污染物被动采样装置，对各种类型的空气和废气进行采样。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。

Claims (7)

1.一种大气有机污染物被动采样装置，其特征在于：
所述采样装置包括采样材料放置支架、半透膜和采样材料；
所述采样材料放置支架为空心柱体，所述空心柱体的侧面设有连接装置，使空心柱体的两个侧面中间形成一个夹层；
所述半透膜置于所述采样材料放置支架的夹层中；
所述采样材料置于半透膜中，所述采样材料与所述采样材料放置支架之间设有半透膜。
2.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于：所述采样材料放置支架主要由金属或其它不吸附目标污染物的材料制成。
3.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于：所述采样材料放置支架为空心圆柱、空心长方体或其他形状的空心柱体的一种。
4.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于： 所述采样材料放置支架的侧面设有微孔。
5.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于：所述半透膜为低密度聚乙烯薄膜或其他低密度聚合物膜。
6.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于：所述采样材料为可吸附大气有机污染物的吸附材料如XAD树脂、活性炭、硅胶、硅藻土、分子筛的一种或几种。
7.权利要求1所述采样装置的使用方法，其特征在于：取适量采样材料装入半透膜中，封口后形成半透膜袋，置于采样材料放置支架的夹层中。
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