[科普中国]-采样效率

释义

采样方法或采样器的采样效率是指在规定的采样条件（如采样流量、污染物浓度范围、采样时间等）下所采集到的污染物量占其总量的百分数。换言之，如果我们能够知道采集的样品中污染物含量与实际大气中此污染物含量的比值大小，即可把采集到的样品中污染物含量除以这个比值，就可以得到大气中此污染物含量。这个比值就是采样率。

影响采样效率的因素吸收效率的影响因素是多方面的，在采样过程中要想得到理想的采样效率，必须考虑以下因素。

收集器及吸收剂的选择对于一个待测物质的采样效率的高低，十分重要的一环是选择合适的收集器及吸收剂。根据有害物质在空气中的存在状态、理化性质、测定方法的灵敏度、现场条件及收集器与吸收剂的性能综合地选择。

（1）根据有害物质的存在状态

以气态或蒸气态存在的有害物质，呈分子状态分散于空气中，若用滤纸或滤膜采集，则阻留率很低，如用气泡吸收管或多孔玻板吸管则可得到较高的采样效率。以气溶胶存在的有害物质，胶体颗粒是分子的集合体，不易被气泡吸收管的吸收液吸收或阻留，而选用滤料采样则可得到较高的采样效率。

（2）根据有害物质的理化性质

根据有害物质的理化性质来选择合适的吸收液或固体吸附剂。一般选用对空气中有害物质溶解度较大的或与 有害物质能迅速起化学反应的溶液作吸收液，采样效率的高低，在很大程度上取决于有害物在吸收液中溶解度的大小，或与吸收液起化学反应速度的快慢，所以在选择吸收液时，最好选择与有害物质能迅速起化学反应的。因 单纯利用溶解作用，在采样过程中已被吸收的有害物质还有可能从吸收液中挥发。选择吸收液还必须不妨碍以后 的分离和测定。所以在选择吸收液或固体吸附剂时，除考虑采样效率外还必须考虑采样后应用的分析方法。

（3）根据测定方法的灵敏度

测定方法的灵敏度决定采样体积的大小，一般测定要求能测到最高允许浓度以下或接近最高允许浓度。测定方法灵敏度越高，所需被测物质的量越少，采样体积越小。相反灵敏度越低，采样体积就越大，所以，在现场采样以前必须计算一下最小采样体积。测定方法的灵敏度低，物质的最高允许浓度低时，需要采集大量空气，而各种收集器都有一定的采样速度范围，若单纯为了满足大量空气的采集，使用超过收集器所能承受的采样速度。就会降低采样效率。在测定方法灵敏度低，最高允许浓度也低的情况下，宜选择采样速度大的收集器。

（4）根据现场条件

现场条件是选择收集器及吸收剂的重要根据，所以应对现场情况如工艺流程、生产情况及气象条件等做全面细致地调查，估计测定地点有害物质浓度的高低，如超过最高允许浓度几十或几百倍，应采集少量空气即可满足分析。现场的气象条件对选择吸收剂有很大关系，测定地点温度很高时不能用过氯乙烯滤膜采样，因过氯乙烯滤膜受热变形，不能保证采样效率，现场温度低时，对吸收液应考虑防冻问题，因某些化学反应速度在低温下显著变慢，同样影响采样效率。

采样速度一般对气态和蒸气态物质采样速越慢，气体分子与吸收液的接触时间越 长，吸收效率越高。但如果采样速度太慢，所需时间太长，应取一合适的速度即可。

采样速度对气溶胶，特别是粉尘状物必须有一定的抽气速度，才能保证高的采样效率。因为粉尘的颗较大小不一，受重力的作用缓慢沉降，颗粒大沉降快，由于气流的影响使粒尘不是垂直沉降，它的沉降途径及速度决定于颗位的重量及气流的大小和方向，所以采样速度应大于颗粒的运动速度，否则可能有部分颗拉因下落而不能进入收集器中。对于雾和烟，采样速度要求并不严，一般以高速度为好，但应注意在高速度下的采佯效率因有害物质的漏失和反弹现象的增加而下降，采样速度适当降低有利于扩散作用，并防止漏失。总之在选定了收集器和吸收液或吸附剂后，控制一定的采样速度是提高采样效率的关键，不能任意改变。

综上所述，空气样品的采集是一项复杂、细致科学性极强的工作，要获得满意的采样，必须在现场调查的基础上，确保采样效率和采样的真实性。尽量减少和避免采样的误差，才能保证所采集样品的准确性和代表性1。

评价方法采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法（1）绝对比较法

精确配制一个已知浓度为c0 的标准气体，用所选用的采样方法采集，测定被采集的污染物浓度（c1），其采样效率（K）为：

用这种方法评价采样效率虽然比较理想，但因配制已知浓度的标准气有一定困难，往往在实际应用时受到限制。

（2）相对比较法

配制一个恒定的但不要求知道待测污染物准确浓度的气体样品，用2~3个采样管串联起来，采集所配制的样品。采样结束后，分别测定各采样管中污染物的浓度，其采样效率（K）为：

式中：c1、c2、c3———分别为第一、第二和第三个采样管中污染物的实测浓度。

用此法计算采样效率时，要求第二管和第三管的浓度之和与第一管比较是极小的，这样三个管浓度之和就近似于所配制的气样浓度。

采集颗粒物效率的评价方法对颗粒物的采集效率有两种表示方法：一种是用采集颗粒数效率表示，即所采集到的颗粒物粒数占总颗粒物粒数的百分数；另一种是质量采样效率，即所采集到的颗粒物质量占颗粒物总质量的百分数。只有全部颗粒物的大小相同时，这两种采样效率在数值上才相等，但是，实际上这种情况是不存在的，而粒径几微米以下的小颗粒物的颗粒数总是占大部分，而按质量计算却只占很小部分，故质量采样效率总是大于颗粒数采样效率。在空气监测中，评价采集颗粒物方法的采样效率多用质量采样效率表示。

评价采集颗粒物方法的效率与评价采集气态和蒸气态物质采样效率的方法有很大不同。一是配制已知颗粒物浓度的气体在技术上比配制气态和蒸气态物质标准气体要复杂得多，而且颗粒物粒度范围很大，很难在实验室模拟现场存在的各种气溶胶状态。二是滤料采样就像滤筛一样，能漏过第一张滤料的细小颗粒物，也有可能会漏过第二张或第三张滤料，因此用相对比较法评价颗粒物的采样效率就有困难。为此，评价滤纸或滤膜的采样效率一般用另一个已知采样效率高的方法同时采样，或串联在它的后面进行比较得知2。

注意事项1、从理论上讲，大采气效率是吸收液、吸附剂或采样管、夹等对大气中某污染物采集的百分率，而测定时则与具体采用的分析方法有关，因而实际测定或应用的采样效率K，巳包括了方法的测定误差，故实际应用的采样效率K的大小与所选用的分析方法有关。

2、应控制采集和分析测定大气样品的操作条件和采集、分析测定采样效率K时的条件完全一致，这样采样效率K的数据才可用3。