一、大氣采樣監測的技術意義

環境空氣采樣是大氣環境監測的基礎環節，采樣數據的準確性直接影響環境質量評價和污染治理決策。隨著我國大氣污染防治工作的深入，對PM2.5、PM10、TSP等顆粒物以及SO?、NOx、VOCs等氣態污染物的監測需求持續增長，對采樣設備的性能和功能也提出了更高要求。

綜合大氣采樣器作為集氣體采樣與顆粒物采樣于一體的多功能設備，能夠同時采集多種污染物，大幅提高監測效率，已成為環境監測站、第三方檢測機構、科研院校的常用裝備。特別是五路設計的綜合采樣器，可同時開展多組分、多平行樣采集，在環境應急監測、污染源排查、科研課題研究等場景中發揮重要作用。

二、大氣采樣相關標準體系

大氣采樣器的設計、生產和使用需遵循一系列國家和行業標準，主要包括：

（一）采樣器技術標準

1. JJG 956-2013《大氣采樣器》——大氣采樣器計量檢定規程

2. JJG 943-2011《總懸浮顆粒物采樣器》——顆粒物采樣器檢定規程

3. HJ/T 374-2007《總懸浮顆粒物采樣器技術要求及檢測方法》

4. HJ/T 375-2007《環境空氣采樣器技術要求及檢測方法》

5. HJ 93-2026《環境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）采樣器技術要求及檢測方法》

（二）監測方法標準

1. HJ 618-2011《環境空氣PM10和PM2.5的測定 重量法》

2. HJ 656-2013《環境空氣顆粒物（PM2.5）手工監測方法（重量法）技術規范》

3. 各類氣態污染物的采樣分析方法標準

這些標準對采樣流量、切割性能、計時精度、流量穩定性等關鍵技術指標做出了明確規定，是采樣器選型和質量控制的重要依據。

三、綜合大氣采樣器工作原理

（一）溶液吸收法采氣原理

大氣中氣態污染物的采集普遍采用溶液吸收法。其原理是：使空氣通過裝有吸收液的吸收管，氣泡穿過吸收液時，待測組分因溶解或化學反應進入液相，從而實現從氣相到液相的轉移富集。采樣完成后，通過分析吸收液中污染物濃度，結合采樣體積計算空氣中污染物濃度。

吸收效率與吸收液性質、氣泡大小、接觸時間、氣液比等因素密切相關。采樣流量的穩定性直接影響吸收效率和采樣體積計算的準確性。

（二）濾膜重量法采顆粒物原理

顆粒物采樣采用濾膜重量法。使一定體積的空氣通過切割器和已知重量的濾膜，空氣中的顆粒物被截留在濾膜上。采樣前后濾膜的質量差即為采集的顆粒物質量，除以采樣體積得到空氣中顆粒物濃度。

切割器是顆粒物采樣的核心部件，利用慣性沖擊原理實現不同粒徑顆粒物的分離。通過精確設計噴嘴直徑和沖擊距離，實現特定粒徑的50%切割效率。

四、五路采樣系統設計特點

以山東天眾LZ-300型五路綜合大氣采樣器為例，其采用四路大氣加一路顆粒物的五路設計，具有以下技術特點：

（一）獨立泵體設計

五路采樣系統各自配備獨立的直流無刷抽氣泵，可獨立控制流量和啟停，實現同時采樣、單獨采樣、多次采樣、隔日采樣、循環采樣等多種模式。無刷泵運行時間大于20000小時，適合長期連續運行。

（二）智能流量控制

采用進口壓力流量傳感器，實時監測采樣流量，通過閉環控制保持流量穩定。流量精度可達±2.5%，流量穩定性優于2%，流量響應時間小于5秒，能夠適應阻力變化和電壓波動，保證采樣體積準確。

（三）狀態自動換算

儀器可實時測量大氣壓力、環境溫度，自動將工況流量換算為標況體積，消除溫壓變化對采樣體積的影響，確保不同時間、不同地點采樣數據的可比性。

（四）數據安全保障

1. 斷電保護：交流停電時保存采樣數據，來電后自動恢復采樣，自動扣除掉電時間

2. 數據存儲：采樣設置和數據自動記憶，下次開機一鍵采樣

3. 密碼保護：標定和維護需密碼進入，防止數據被誤改

4. 日志記錄：具備網絡定位、網絡授時、操作日志功能，保證采樣過程可追溯

（五）人性化設計

1. OLED寬溫顯示屏，超低溫環境下仍可正常工作

2. 干燥、過濾、防倒吸三合一干燥筒，長期運轉免清洗

3. 三腳架云臺式設計，現場安裝方便

4. 交直流兩用，選配鋰電池可在無電源場合連續工作4小時以上

5. 支持RS232打印和U盤數據導出

五、采樣操作關鍵要點

（一）采樣前準備

1. 濾膜準備：選擇符合標準的濾膜，稱量前在恒溫恒濕環境平衡24小時，使用萬分之一分析天平稱量，記錄初始重量

2. 吸收液配制：根據監測項目配制相應吸收液，臨用前檢查有效期

3. 氣密性檢查：啟動采樣泵，堵住進氣口，觀察流量是否降為零，檢查管路氣密性

4. 流量校準：采樣前用標準流量計對采樣流量進行校準，確保流量準確

5. 參數設置：設置采樣流量、采樣時間、間隔時間、循環次數等參數

（二）采樣點選擇

1. 避開污染源和障礙物，采樣口周圍應有270°以上的自由空間

2. 采樣高度：顆粒物采樣口距地面1.5-15m，氣體采樣高度與人的呼吸帶一致

3. 交通源監測：距人行道邊緣外側1m處設置采樣點

4. 風速大于8m/s時不宜采樣

（三）采樣過程控制

1. 流量監控：采樣過程中定期檢查流量，偏差超過±10%時及時調整

2. 溫壓記錄：記錄采樣前后的大氣壓力和環境溫度

3. 時間控制：準確記錄采樣開始和結束時間，計算實際采樣時長

4. 濾膜保護：安裝和取下濾膜時避免觸碰和污染，使用鑷子操作

5. 吸收液防護：夏季高溫時注意避光，防止吸收液揮發變質

（四）采樣后處理

1. 濾膜稱量：采樣后濾膜在相同恒溫恒濕條件平衡后稱量，計算增重

2. 樣品保存：吸收液樣品按規定條件保存，盡快分析

3. 數據處理：根據采樣體積和分析結果計算污染物濃度

4. 質量控制：每批次樣品做空白樣和平行樣，檢查數據可靠性

六、顆粒物切割器技術要求

切割器性能直接影響顆粒物粒徑分級的準確性，需滿足以下技術要求：

（一）切割粒徑精度

1. PM10切割器：50%切割粒徑Da50 = 10μm ± 0.5μm

2. PM2.5切割器：50%切割粒徑Da50 = 2.5μm ± 0.2μm

（二）捕集效率分布

捕集效率的幾何標準偏差σg應符合：

- PM10：σg = 1.5 ± 0.1

- PM2.5：σg = 1.2 ± 0.1

（三）切割器維護

1. 定期清潔切割器內壁，防止顆粒物積累影響切割性能

2. 檢查噴嘴和沖擊板有無磨損變形

3. 按規定周期進行切割性能驗證

4. 鋁合金材質切割器抗靜電吸附，便于清潔維護

七、常見問題與解決方案

（一）流量不穩定

可能原因：

1. 濾膜阻力過大或堵塞

2. 管路漏氣

3. 泵體磨損

解決方案：

1. 更換濾膜，檢查濾膜安裝是否正確

2. 檢查管路接頭和密封件，排除漏氣點

3. 聯系廠家維護泵體

（二）采樣體積偏差大

可能原因：

1. 流量校準不準確

2. 溫壓傳感器漂移

3. 計時誤差

解決方案：

1. 用標準流量計重新校準

2. 校準溫壓傳感器

3. 檢查計時精度，必要時更換時鐘模塊

（三）顆粒物結果偏低

可能原因：

1. 切割器性能下降

2. 濾膜安裝不密封

3. 采樣期間風速過大

解決方案：

1. 檢查切割器，必要時更換

2. 確保濾膜正確安裝，密封圈完好

3. 選擇合適天氣條件采樣

八、典型應用場景

（一）環境空氣質量監測

各級環境監測站開展城市環境空氣質量例行監測，同時采集PM2.5、PM10等顆粒物和SO?、NO?等氣態污染物，五路設計可同時采集多項目，提高監測效率。

（二）污染源周邊監測

對工業園區、交通干道等污染源周邊開展空氣質量監測，評估污染影響范圍和程度。多路采樣可同時布設多個監測點或采集平行樣。

（三）職業衛生檢測

勞動衛生檢測部門對工作場所空氣中有害物質進行采樣檢測，評估職業接觸水平。便攜式設計便于進入各類工作場所開展現場采樣。

（四）科研課題研究

高校和科研院所開展大氣污染相關課題研究，需要同時采集多種污染物進行分析。五路采樣器可滿足復雜實驗設計需求。

（五）應急監測

突發環境事件時，快速部署采樣設備，掌握污染程度和擴散情況，為應急決策提供數據支持。交直流兩用設計適應野外無電源場景。

九、結語

綜合大氣采樣器作為環境監測的基礎裝備，其技術性能直接關系到監測數據的準確性和可靠性。五路綜合設計大幅提升了采樣效率和靈活性，能夠滿足日益復雜的大氣監測需求。

山東天眾LZ-300型五路綜合大氣采樣器嚴格遵循HJ 93-2026等最新標準，采用獨立泵體、智能流量控制、狀態自動換算等技術，具有流量穩定、功能豐富、操作便捷、運行可靠等特點，適用于環境監測、衛生防疫、勞動保護、科研院校等部門開展大氣有害氣體及顆粒物采樣工作。

在實際使用中，操作人員應嚴格按照標準規范進行采樣前準備、過程控制和后處理，定期對儀器進行校準和維護，確保采樣數據的準確性和可比性。同時，隨著監測技術不斷發展，采樣設備的智能化、網絡化、便攜化水平將持續提升，為大氣環境治理提供更有力的技術支撐。

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