五路综合大气采样器操作要点及应用

一、大气采样监测的技术意义

环境空气采样是大气环境监测的基础环节，采样数据的准确性直接影响环境质量评价和污染治理决策。随着我国大气污染防治工作的深入，对PM2.5、PM10、TSP等颗粒物以及SO₂、NOx、VOCs等气态污染物的监测需求持续增长，对采样设备的性能和功能也提出了更高要求。

综合大气采样器作为集气体采样与颗粒物采样于一体的多功能设备，能够同时采集多种污染物，大幅提高监测效率，已成为环境监测站、第三方检测机构、科研院校的常用装备。特别是五路设计的综合采样器，可同时开展多组分、多平行样采集，在环境应急监测、污染源排查、科研课题研究等场景中发挥重要作用。

二、大气采样相关标准体系

大气采样器的设计、生产和使用需遵循一系列国家和行业标准，主要包括：

（一）采样器技术标准

1. JJG 956-2013《大气采样器》——大气采样器计量检定规程

2. JJG 943-2011《总悬浮颗粒物采样器》——颗粒物采样器检定规程

3. HJ/T 374-2007《总悬浮颗粒物采样器技术要求及检测方法》

4. HJ/T 375-2007《环境空气采样器技术要求及检测方法》

5. HJ 93-2026《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）采样器技术要求及检测方法》

（二）监测方法标准

1. HJ 618-2011《环境空气PM10和PM2.5的测定 重量法》

2. HJ 656-2013《环境空气颗粒物（PM2.5）手工监测方法（重量法）技术规范》

3. 各类气态污染物的采样分析方法标准

这些标准对采样流量、切割性能、计时精度、流量稳定性等关键技术指标做出了明确规定，是采样器选型和质量控制的重要依据。

三、综合大气采样器工作原理

（一）溶液吸收法采气原理

大气中气态污染物的采集普遍采用溶液吸收法。其原理是：使空气通过装有吸收液的吸收管，气泡穿过吸收液时，待测组分因溶解或化学反应进入液相，从而实现从气相到液相的转移富集。采样完成后，通过分析吸收液中污染物浓度，结合采样体积计算空气中污染物浓度。

吸收效率与吸收液性质、气泡大小、接触时间、气液比等因素密切相关。采样流量的稳定性直接影响吸收效率和采样体积计算的准确性。

（二）滤膜重量法采颗粒物原理

颗粒物采样采用滤膜重量法。使一定体积的空气通过切割器和已知重量的滤膜，空气中的颗粒物被截留在滤膜上。采样前后滤膜的质量差即为采集的颗粒物质量，除以采样体积得到空气中颗粒物浓度。

切割器是颗粒物采样的核心部件，利用惯性冲击原理实现不同粒径颗粒物的分离。通过精确设计喷嘴直径和冲击距离，实现特定粒径的50%切割效率。

四、五路采样系统设计特点

以山东天众LZ-300型五路综合大气采样器为例，其采用四路大气加一路颗粒物的五路设计，具有以下技术特点：

（一）独立泵体设计

五路采样系统各自配备独立的直流无刷抽气泵，可独立控制流量和启停，实现同时采样、单独采样、多次采样、隔日采样、循环采样等多种模式。无刷泵运行时间大于20000小时，适合长期连续运行。

（二）智能流量控制

采用进口压力流量传感器，实时监测采样流量，通过闭环控制保持流量稳定。流量精度可达±2.5%，流量稳定性优于2%，流量响应时间小于5秒，能够适应阻力变化和电压波动，保证采样体积准确。

（三）状态自动换算

仪器可实时测量大气压力、环境温度，自动将工况流量换算为标况体积，消除温压变化对采样体积的影响，确保不同时间、不同地点采样数据的可比性。

（四）数据安全保障

1. 断电保护：交流停电时保存采样数据，来电后自动恢复采样，自动扣除掉电时间

2. 数据存储：采样设置和数据自动记忆，下次开机一键采样

3. 密码保护：标定和维护需密码进入，防止数据被误改

4. 日志记录：具备网络定位、网络授时、操作日志功能，保证采样过程可追溯

（五）人性化设计

1. OLED宽温显示屏，超低温环境下仍可正常工作

2. 干燥、过滤、防倒吸三合一干燥筒，长期运转免清洗

3. 三脚架云台式设计，现场安装方便

4. 交直流两用，选配锂电池可在无电源场合连续工作4小时以上

5. 支持RS232打印和U盘数据导出

五、采样操作关键要点

（一）采样前准备

1. 滤膜准备：选择符合标准的滤膜，称量前在恒温恒湿环境平衡24小时，使用万分之一分析天平称量，记录初始重量

2. 吸收液配制：根据监测项目配制相应吸收液，临用前检查有效期

3. 气密性检查：启动采样泵，堵住进气口，观察流量是否降为零，检查管路气密性

4. 流量校准：采样前用标准流量计对采样流量进行校准，确保流量准确

5. 参数设置：设置采样流量、采样时间、间隔时间、循环次数等参数

（二）采样点选择

1. 避开污染源和障碍物，采样口周围应有270°以上的自由空间

2. 采样高度：颗粒物采样口距地面1.5-15m，气体采样高度与人的呼吸带一致

3. 交通源监测：距人行道边缘外侧1m处设置采样点

4. 风速大于8m/s时不宜采样

（三）采样过程控制

1. 流量监控：采样过程中定期检查流量，偏差超过±10%时及时调整

2. 温压记录：记录采样前后的大气压力和环境温度

3. 时间控制：准确记录采样开始和结束时间，计算实际采样时长

4. 滤膜保护：安装和取下滤膜时避免触碰和污染，使用镊子操作

5. 吸收液防护：夏季高温时注意避光，防止吸收液挥发变质

（四）采样后处理

1. 滤膜称量：采样后滤膜在相同恒温恒湿条件平衡后称量，计算增重

2. 样品保存：吸收液样品按规定条件保存，尽快分析

3. 数据处理：根据采样体积和分析结果计算污染物浓度

4. 质量控制：每批次样品做空白样和平行样，检查数据可靠性

六、颗粒物切割器技术要求

切割器性能直接影响颗粒物粒径分级的准确性，需满足以下技术要求：

（一）切割粒径精度

1. PM10切割器：50%切割粒径Da50 = 10μm ± 0.5μm

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

（二）捕集效率分布

捕集效率的几何标准偏差σg应符合：

- PM10：σg = 1.5 ± 0.1

- PM2.5：σg = 1.2 ± 0.1

（三）切割器维护

1. 定期清洁切割器内壁，防止颗粒物积累影响切割性能

2. 检查喷嘴和冲击板有无磨损变形

3. 按规定周期进行切割性能验证

4. 铝合金材质切割器抗静电吸附，便于清洁维护

七、常见问题与解决方案

（一）流量不稳定

可能原因：

1. 滤膜阻力过大或堵塞

2. 管路漏气

3. 泵体磨损

解决方案：

1. 更换滤膜，检查滤膜安装是否正确

2. 检查管路接头和密封件，排除漏气点

3. 联系厂家维护泵体

（二）采样体积偏差大

可能原因：

1. 流量校准不准确

2. 温压传感器漂移

3. 计时误差

解决方案：

1. 用标准流量计重新校准

2. 校准温压传感器

3. 检查计时精度，必要时更换时钟模块

（三）颗粒物结果偏低

可能原因：

1. 切割器性能下降

2. 滤膜安装不密封

3. 采样期间风速过大

解决方案：

1. 检查切割器，必要时更换

2. 确保滤膜正确安装，密封圈完好

3. 选择合适天气条件采样

八、典型应用场景

（一）环境空气质量监测

各级环境监测站开展城市环境空气质量例行监测，同时采集PM2.5、PM10等颗粒物和SO₂、NO₂等气态污染物，五路设计可同时采集多项目，提高监测效率。

（二）污染源周边监测

对工业园区、交通干道等污染源周边开展空气质量监测，评估污染影响范围和程度。多路采样可同时布设多个监测点或采集平行样。

（三）职业卫生检测

劳动卫生检测部门对工作场所空气中有害物质进行采样检测，评估职业接触水平。便携式设计便于进入各类工作场所开展现场采样。

（四）科研课题研究

高校和科研院所开展大气污染相关课题研究，需要同时采集多种污染物进行分析。五路采样器可满足复杂实验设计需求。

（五）应急监测

突发环境事件时，快速部署采样设备，掌握污染程度和扩散情况，为应急决策提供数据支持。交直流两用设计适应野外无电源场景。

九、结语

综合大气采样器作为环境监测的基础装备，其技术性能直接关系到监测数据的准确性和可靠性。五路综合设计大幅提升了采样效率和灵活性，能够满足日益复杂的大气监测需求。

山东天众LZ-300型五路综合大气采样器严格遵循HJ 93-2026等最新标准，采用独立泵体、智能流量控制、状态自动换算等技术，具有流量稳定、功能丰富、操作便捷、运行可靠等特点，适用于环境监测、卫生防疫、劳动保护、科研院校等部门开展大气有害气体及颗粒物采样工作。

在实际使用中，操作人员应严格按照标准规范进行采样前准备、过程控制和后处理，定期对仪器进行校准和维护，确保采样数据的准确性和可比性。同时，随着监测技术不断发展，采样设备的智能化、网络化、便携化水平将持续提升，为大气环境治理提供更有力的技术支撑。

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