根據(jù)被測惡臭物質(zhì)在空氣中的存在狀態(tài)、濃度以及所用儀器與方法的靈敏度,可采用不同的采樣方法。按照臭氣等空氣樣品的采集狀態(tài),采樣方法可分為兩類:直接采樣法(集氣法)和濃縮采樣法(富集法)。一般情況下,惡臭的物質(zhì)濃度測定和臭氣濃度測定,多采用直接采樣法;特定情況下,對于某些濃度較低且易于濃縮的惡臭物質(zhì),可采用濃縮采樣法。
1 直接采樣法
直接采樣法即要用采樣設(shè)備直接采集樣品進行分析測定,采集到的是接近自然狀況的空氣樣品,有資料也稱為“*空氣”。在特定惡臭物質(zhì)濃度的測定中,當大氣中被測組分濃度相對較高或測定方法靈敏度較高,只需采集少量空氣不必濃縮時,或在某些情況下,不宜采用濃縮采樣法時,使用直接采樣法。該方法通常運用兩種采樣技術(shù):即被動式采樣和主動式采樣,也可以稱作無動力采樣和有動力采樣,區(qū)別在于采樣過程中是否使用了動力抽空裝置。被動式采樣容器的容積限制了采樣周期和流速,但借助限流閥或者流量控制計可以適當延長采樣時間。主動式采樣通過泵及流量控制計進入采樣容器較為靈活,但采用泵的缺點是可能存在泵污染。
在測定臭氣濃度時,使用直接采樣法,并以滿足實驗分析所需要的少樣品體積作為小采集量。此法測得的結(jié)果為瞬時濃度或短時間內(nèi)的平均濃度。采集方法的區(qū)別主要是氣體樣品的收集容器或裝置。根據(jù)收集容器的不同,常用的直接采樣法有注射器法、采樣袋法、采氣管法、真空瓶法、真空罐法等,目前我國常用的惡臭氣體的直接采樣法有采樣袋法、真空瓶法和真空罐法。應特別注意的是,由于惡臭物質(zhì)一般具有不穩(wěn)定性,樣品采集完畢應盡快避光運回實驗室進行測定,通常不超過24h。
1.1 真空瓶法
真空瓶法是常用的惡臭采樣法,主要應用于異味等氣體采樣,它具有不易吸附污染物,便于攜帶等特點。它是一種兩端具有密閉塞的耐壓玻璃瓶,容積一般為500-10000ml。采樣前,事先在實驗室中用抽真空裝置把采氣瓶內(nèi)氣體抽走,進行空氣置換洗瓶反復3次之后,將真空瓶抽真空壓力接近1.0×105Pa。帶入采樣現(xiàn)場,在采樣時,打開旋塞采樣,使樣品氣體充入真空瓶內(nèi)至常壓后,采完即關(guān)閉旋塞,采樣體積即為真空瓶體積。無組織排放源惡臭的臭氣濃度、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫以及苯乙烯等的樣品采集標準都是推薦使用真空瓶法,并且應當采集平行樣品2-3個。
1.2 采樣袋法
采樣袋法適用于采集多種空氣樣品。臭氣濃度是依靠人的嗅覺進行測試的,因此采樣袋材質(zhì)有味與否對試驗結(jié)果影響很大。根據(jù)相關(guān)標準,采樣袋材質(zhì)應選擇不吸附、不滲漏,也不與樣氣中污染組分發(fā)生化學反應的材質(zhì),可以選取FEP(四氟乙烯六氟丙烯共聚物)、PVF(聚氟乙烯)、PET(聚乙烯對苯二甲酸)、PTEF(聚四氟乙烯)等材質(zhì),還可用金屬薄膜襯里(如襯銀、襯鋁)的材質(zhì)。一般情況下,有組織污染源的臭氣濃度用聚酯袋采樣,而硫化氫、甲硫醇、甲硫醚以及二甲二硫惡臭物質(zhì)的采樣,相關(guān)標準要求使用聚四氟乙烯采樣袋。采樣時,先利用采樣動力儀器注入現(xiàn)場氣體沖洗2-3次,再充滿樣氣,密封進氣口,帶回實驗室盡快分析。各種采樣袋材料的降解時間一般都很長,長的可達500年,因此考慮環(huán)保要求必須考慮回收再利用。
1.3 真空罐法
真空罐法主要用于測定揮發(fā)性有機物(VOCs),包括其中的惡臭物質(zhì),美國清潔空氣法(title Ⅲ of the clean air act amendments of 1990)HAP列表中97種VOCs均可采用這種方法。真空罐是與特定分析儀器(如氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀GC/MS)連接的專用采樣設(shè)備,采用不銹鋼材質(zhì),其內(nèi)壁一般經(jīng)特殊處理,如高度拋光或惰性涂層處理。罐體容積分為3L 、6L等幾個不同的規(guī)格。該方法的實驗室準備和采樣過程、方法與真空瓶法類似,但其真空度高于真空瓶。這樣,既可以進行瞬時采樣,也可以加限流閥延長至較長時間測定平均濃度。
2 濃縮采樣法
濃縮采樣法是指在采樣過程中將樣品中的被測物質(zhì)進行濃縮以利于分析測定的采樣方法。大氣中污染物質(zhì)濃度一般較低(ppm-ppb數(shù)量級),而惡臭污染物更具有低濃度、多組分的特征。雖然目前的測試技術(shù)有很大的進展,出現(xiàn)了許多高靈敏度的自動測定儀器,但對一些惡臭物質(zhì)來說,直接取樣還不能滿足分析靈敏度的要求,需要采用濃縮方法。濃縮采樣法分為被動式采樣和主動式采樣兩種采樣方式。本方法一般需要一定的富集采樣時間,所以測得結(jié)果代表采樣時段的平均濃度。按照富集方式又可分為溶液吸收法、固體阻留法、低溫冷凝法等。
2.1 溶液吸收法
在氣體吸收管中裝入一定量的吸收液,連接抽氣裝置如大氣采樣器,以一定的氣體流量通過吸收管抽入空氣樣品。當空氣通過吸收液時,被測物質(zhì)組分被吸收在溶液中,以達到濃縮的目的,這種采樣方法就是溶液吸收法。該方法是采集大氣中氣態(tài)、蒸汽態(tài)及某些氣溶膠態(tài)污染物質(zhì)的常用方法。惡臭源廠界和環(huán)境空氣中的惡臭物質(zhì)氨(NH3)和空氣環(huán)境中二硫化碳(CS2)的標準采樣方法即采用本方法。另外,乙醛、*胺和氨也可用溶液吸收法進行采樣。為了更好的得到污染物樣品,一般需要選擇吸收效率高的溶液。作為本方法主要的指標,吸收效率主要決定于吸收速度和樣品氣體與吸收液的接觸面積。
2.2 填充柱阻留法(固體阻留法)
填充柱是用一根6-10cm長,內(nèi)徑3-5mm的玻璃管或塑料管,內(nèi)裝顆粒狀填充劑制成。采樣時,讓氣樣以一定流速通過填充柱,待測組分因吸附、溶解或化學反應而被阻留在填充劑上,達到濃縮目的。采樣后,通過加熱解析,吹氣或溶劑洗脫等方法,使被測組分從填充劑上釋放出來進行測定。根據(jù)填充劑阻留作用的原理,可分為吸附型、分配型和反應型三種類型。
2.3 濾料阻留法
一般將過濾材料(濾紙、濾膜等)放在采樣夾上,用抽氣裝置抽氣,則空氣中的顆粒物被阻留在過濾材料上,稱量過濾材料上富集的顆粒物質(zhì)量,根據(jù)采樣體積,即可計算出空氣中顆粒物的濃度。用于惡臭采樣時,將濾料進行處理后,專門用于采集某種惡臭物質(zhì),如浸漬堿性物進行低級脂肪酸的采樣,氨和*胺也可用酸性濾紙法進行采樣等。常用濾料包括:
纖維狀濾料:如定量濾紙、玻璃纖維濾膜(紙)、氯乙烯濾膜等;
篩孔狀濾料:如微孔濾膜、核孔濾膜、銀薄膜等。
各種濾料由不同的材料制成,性能不同,適用的氣體范圍也不同。
2.4 低溫冷凝法
借助冷凍劑的致冷作用使空氣中某些低沸點惡臭氣態(tài)物質(zhì)被冷凝成液態(tài)物質(zhì),以達到濃縮采樣的目的。該方法適用于采集沸點較低的氣態(tài)污染物質(zhì),如烯烴類、低級脂肪醛等惡臭物質(zhì)。常用致冷劑包括:冰、干冰、冰-食鹽、液氯-甲醇、干冰-二氯乙烯、干冰-乙醇等(見表1)。該方法采樣效果好、采樣量大、組分穩(wěn)定。