大气监测采样仪器
直接采样法采样时用采气管、塑料袋、真空瓶即可。富集采样法需使用采样仪器。采样仪器主要由收集器、流量计和采样动力三部分组成。
大气采样仪器的型号很多，按其用途可分为气态污染物采样器和颗粒物采样器。
气态污染物采样器
用于采集大气中气态和蒸气态物质，采样流量为0.5～2.0L/min。可用交、直流两种电源。工作原理如图6-12和图6-13所示。
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颗粒物采样器
颗粒物采样器有总悬浮颗粒物(TSP)采样器和可吸入颗粒物(PM10)采样器。
(1)总悬浮颗粒物采样器
总悬浮颗粒物采样器按其采气流量大小分为大流量采样器和中流量采样器。
①大流量采样器的结构如图6-14所示，滤料夹可安装20cm×25cm的玻璃纤维滤膜，以1.1～1.7m3／min流量采样8～24h。当采气量达1500～2000m3时，样品滤膜可用于测定颗粒物中的金属、无机盐及有机污染物等组分。
②中流量采样器的采样夹面积和采样流量比大流量采样器小。我国规定采样夹的有效直径为80mm或100mm。当用有效直径80mm滤膜采样时，采气流量控制在7.2～9.6m3/h；用100mm滤膜采样时，流量控制在11.3～15m3／h。
(2)可吸入颗粒物采样器
采集可吸入颗粒物广泛使用大流量采样器。在连续自动监测仪器中，可采用静电捕集法、β射线法或光散射法直接测定可吸入颗粒物的浓度，但不论哪种采样器都装有分尘器。分尘器有旋风式、向心式、多层薄板式、撞击式等多种。它们又分为二级式和多级式。二级式用于采集10μm以下的颗粒物，多级式可分级采集不同粒径的颗粒物，用于测定颗粒物的粒度分布。
①二级旋风分尘器的工作原理如图
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| 旋风分尘器的工作原理示意图 |
空气以高速度沿180°渐开线进入分尘器的圆筒内，形成沿外壁由上而下的旋转气流，大于10μm的颗粒物惯性较大，在离心力的作用下，甩到筒壁上，这些大颗粒物在不断与筒壁撞击中失去前进的能量，受气流和重力的共同作用，沿壁面落入大颗粒物收集器内；小于10μm的颗粒物惯性小，不易被甩到筒壁上。当空气进入分尘器向下高速旋转时，顶部压力下降，在压力差作用下，小于10μm的细颗粒随气流沿气体排出管上升，达到分离空气中粗、细颗粒物的目的。沿分尘器气体排出管排出的气体进入过滤器，气体中的细颗粒物被滤膜捕集，根据采样体积和采样前后滤膜的质量，即可求出空气中10μm以下的颗粒物的含量。分尘器必须用标准粒子发生器制备的标准粒子进行校准后方可使用。
②向心式分尘器工作原理如图6-17。
当气流从小孔高速喷出时，气流携带的颗粒物质量不同，其运动轨迹也不同。颗粒质量越大，惯性越大，越不容易随气流改变运动轨迹。因此，当大颗粒物随气流穿过小孔后，在惯性作用下，仍然沿着中心轴线继续前进，进入锥形收集器，被收集器底部的滤膜收集；反之，当小颗粒物随气流穿过小孔后，由于小颗粒物惯性小，可以随气流改变运动轨迹，绕过锥形收集器入口，随气流进入下一级。锥形收集器捕集的颗粒物质量的大小，受喷嘴直径、收集器入口距喷嘴距离、收集器入口直径等因素的影响。显然，当喷嘴直径变小、收集器入口距喷嘴距离变小、收集器入口直径变小时，可以使较小的颗粒物进入收集器。
多段向心式分尘器工作原理如图6-18。孔1直径最大，收集器2入口最大，孔1到收集器2之间的距离最大，收集器滤膜7捕集到气流中质量最大的颗粒物；第二级的喷嘴直径3和锥形收集器4的入口孔径变小，二者之间距离缩短，使小一些的颗粒物被收集。第三级的喷嘴直径5和锥形收集器的入口孔径6又比第二级小，其间距离更短，收集的颗粒更细。经过多级分离，剩下的极细颗粒到达最底部，被滤膜10收集。
③多段撞击式采样器的工作原理如图6-19。
当含颗粒物气体以一定速度由喷嘴喷出后，颗粒获得一定的动能产生一定的惯性。在同一喷射速度下粒径越大，惯性越大。因此，气流从第一级喷嘴喷出后，大颗粒惯性大，难于改变运动方向，与第一块捕集板碰撞被沉积下来，而惯性较小的颗粒则随气流绕过第一块捕集板进入第二级喷嘴；第二级喷嘴比第一级喷嘴口径小，故喷出颗粒物动能增加，小颗粒获得较大的惯性与第二块捕集板碰撞而被沉积，而惯性更小的颗粒物继续向下级运动；如此一级一级地进行下去，则气流中的颗粒物由大到小地一级一级地分开，分别沉积在不同的捕集板上。最末级捕集板用玻璃纤维滤膜代替，捕集最小的颗粒物。这种采样器可以设计为3～6级，也有8级的。撞击式采样器必须用标准粒子发生器制备的标准粒子进行校准后方可使用。
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