工作場所采樣技術1

1、2012013 3年職業(yè)衛(wèi)生技術服務機構專業(yè)技術人員培訓年職業(yè)衛(wèi)生技術服務機構專業(yè)技術人員培訓目錄目錄一、空氣樣品采集的重要性二、工作場所空氣樣品的特征三、有害物質在空氣中的存在狀態(tài)四、空氣樣品的采集方法五、空氣樣品采集技術的重點內容一、空氣樣品采集的重要性一、空氣樣品采集的重要性 工作場所空氣中化學物質檢測包括空氣樣品的采集和實驗室檢測兩部分，其中空氣樣品的采集既是首要的也是十分重要的，它決定了檢測結果的真實性、準確性和可靠性。 檢測結果的準確性：檢測結果的準確性： 測定數(shù)據(jù)的準確可靠； 所采樣品的代表性和真實性。 代表性代表性 一是要滿足衛(wèi)生標準的要求。按照衛(wèi)生標準的要求，必須選擇在有害物

2、質濃度最高的工作地點及有害物質濃度最高的工作時段進行采樣檢測，測得的有害物質濃度用于職業(yè)衛(wèi)生狀況的評價，這樣才符合衛(wèi)生標準的要求；二是要滿足檢測的目的。 真實性真實性 即采樣檢測結果反映的是工作場所空氣中待測物的“真實濃度”。“真實濃度”是指在正常工作和生產(chǎn)條件下，在正常的氣象條件和生產(chǎn)環(huán)境下，存在于工作場所空氣中待測物的濃度，是勞動者在正常工作和生產(chǎn)狀況下經(jīng)常接觸的濃度，而不是在特殊情況下的待測物濃度。 二、工作場所空氣樣品的特征二、工作場所空氣樣品的特征 1. 1.有害物質種類多有害物質種類多 據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)有化學物質約1000萬種。我國職業(yè)衛(wèi)生限值標準中的化學物質有339種，粉塵47種。 在

3、職業(yè)活動中使用或產(chǎn)生的原料、輔料、中間產(chǎn)物、成品和副產(chǎn)品等，不論是固體、液體和氣體，都可能逸散到空氣中來。 2. 2.空氣中有害物質濃度變化大空氣中有害物質濃度變化大 我國制定的工作場所有害因素職業(yè)接觸限值標準中，70%以上的物質的接觸限值10 mg/m3，最低為0.0005 mg/m3，最高可達18 000 mg/m3。 3. 3.影響空氣中有害物質狀況的因素多影響空氣中有害物質狀況的因素多 氣象因素對空氣樣品的影響比較顯著。氣溫、氣壓和濕度等氣象因素不僅影響空氣樣品的體積，而且影響有害物質在空氣中的存在狀態(tài)和擴散速度。此外風向、風速等氣象因素，工作現(xiàn)場的環(huán)境條件、生產(chǎn)狀況和人員行為等因素也

4、均可以對作業(yè)場所空氣中有害因素的濃度或強度產(chǎn)生影響。 標準采樣體積：氣溫標準采樣體積：氣溫2020，大氣壓，大氣壓101.3 kPa101.3 kPa 當空氣溫度低于5和高于35、大氣壓低于98.8 kPa和高于103.4 kPa，在計算空氣中有毒物質濃度之前，必先將采集的空氣體積換算為“標準采樣體積”。式中 V0標準采樣體積，L； Vt溫度為t、大氣壓為p時的采樣體積，L； t采樣點的氣溫，； p采樣點的大氣壓，kPa。 3 .1012732930ptVVt換算公式如下：（1）tttTVPTVP000)(4703 .1010 .105372732936080 . 13 .1012732930

5、LptVVt例題：例題： 某工作場所空氣檢測采樣，溫度37.0，氣壓105.0 kPa，采樣流量1.00 L/min，采樣時間8h。問標準采樣體積是多少？ 解：根據(jù)公式(1)三、有害物質在空氣中的存在狀態(tài)三、有害物質在空氣中的存在狀態(tài) 各種有害物質由于其理化性質不同，同時受職業(yè)現(xiàn)場環(huán)境及職業(yè)活動條件的影響，在工作場所空氣中存在氣體、蒸氣和氣溶膠三種狀態(tài)。 1. 1.氣態(tài)和蒸氣態(tài)氣態(tài)和蒸氣態(tài) 氣態(tài)：氣態(tài)：常溫下是氣體的有害物質如氯氣、一氧化碳等，通常以氣態(tài)存在于空氣中。 蒸氣態(tài)：蒸氣態(tài)：常溫下是液體的有害物質如苯、丙酮等，以不同的揮發(fā)性呈蒸氣態(tài)存在于空氣中。常溫下是固體的有害物質如酚、三氧化二砷

6、等，也有一定的揮發(fā)性，特別在溫度高的工作場所，也可以蒸氣狀態(tài)存在。 空氣中的氣態(tài)和蒸氣態(tài)有害物質除汞以原子狀態(tài)存在外，都是以分子狀態(tài)存在?？諝庵械脑雍头肿幽苎杆贁U散，其擴散情況與它們的密度和擴散系數(shù)有關，密度小者（如甲烷等）向上飄浮，密度大者（如汞蒸氣）就向下沉降；擴散系數(shù)大的，能迅速分散于空氣中，基本上不受重力的影響，能隨氣流以相等速度流動。 2. 2.氣溶膠氣溶膠 以液體或固體為分散相，分散在氣體介質中的溶膠物質，稱為氣溶膠。 按氣溶膠形成方式和方法的不同，可分成固態(tài)分散性氣溶膠、固態(tài)凝集性氣溶膠、液態(tài)分散性氣溶膠和液態(tài)凝集性氣溶膠四種類型。 按氣溶膠存在的形式可分成霧、煙和粉塵。 (1

7、) (1)霧霧 分散在空氣中的液體微滴，多由蒸氣冷凝或液體噴散形成（液態(tài)分散性氣溶膠或液態(tài)凝集性氣溶膠）。霧的粒徑通常較大，在10m上下。 (2) (2)煙煙 煙屬于固態(tài)凝集性氣溶膠，同時含有固態(tài)和液態(tài)兩種粒子的凝聚性氣溶膠也稱為煙。如鉛煙、銅煙等。煙的粒徑通常比霧小，在1m以下。 (3) (3)粉塵粉塵 能夠較長時間懸浮于空氣中的固體微粒。粉塵屬于固態(tài)分散性氣溶膠，如鉛塵等。塵的粒徑范圍較大，從1m到數(shù)十m。 氣溶膠對人體的危害程度與其粒徑有關，粒徑大的顆粒既不能在空氣中長期懸浮，也不易于被吸人呼吸道。一般認為，515 m的顆粒易被阻留在上呼吸道，而無法進入體內，對人體危害較小；粒徑小于5m

8、 的顆粒則容易進入支氣管和肺泡，被機體吸收，危害較大。 由于氣溶膠顆粒會受重力作用下沉，特別是密度大、粒徑大的顆粒，下沉速度會更快。因此，在采樣時，需要一定的采樣流量，才能克服重力的影響，有效地將氣溶膠顆粒采入收集器內。幾種典型的呼吸性粉塵分離曲線幾種典型的呼吸性粉塵分離曲線1美國原子能委員會（AEC）曲線； 2美國工業(yè)衛(wèi)生學家協(xié)會（ACGIH）曲線；3英國醫(yī)學委員會（BMRC）曲線；4肺泡沉積曲線。B BMRCMRC委員會不同空氣動力學直徑塵粒的沉積效率委員會不同空氣動力學直徑塵粒的沉積效率捕集率/%102030405060708090100粒徑/m2.23.23.94.555.55.96.

9、36.97.1 英國醫(yī)學研究委員會規(guī)定的呼吸性粉塵標準的塵粒最大空氣動力學直徑為7.07m，5m粉塵沉積效率為50%。 將呼吸性粉塵分離曲線作為采樣標準曲線，BMRC曲線的理論模型是以粉塵的肺部沉積的主要機理為分離基礎，并確定這是導致塵肺病發(fā)生的主要原因。1967年召開的國際衛(wèi)生組織會議通過了BMRC曲線。目前，世界各國采用BMRC標準曲線的較多，我國選取這一曲線也是與國際接軌。四、空氣樣品的采集方法四、空氣樣品的采集方法 空氣樣品采集是進行工作場所空氣中有害物質檢測的第一步，正確的操作方法是：根據(jù)待測物在工作場所空氣中存在的狀態(tài)、各種采樣方法的適用性、采樣點的工作狀況和采樣環(huán)境等因素選擇。(

10、 (一一) )氣態(tài)和蒸氣態(tài)化學物質的采樣方法氣態(tài)和蒸氣態(tài)化學物質的采樣方法 采集工作場所空氣中氣態(tài)和蒸氣態(tài)有害物質分為：直接采樣法、有泵型采樣法和無泵型采樣法。 1. 1.直接采樣法直接采樣法 直接采樣法是用采樣容器，如100 ml注射器、采氣袋或其他容器，采集一定量體積空氣樣品，供測定用。 這種方法適用于空氣中揮發(fā)性強、吸附性小的待測物，待測物濃度較高或測定方法的靈敏度高，只需要少量空氣樣品就可滿足檢測要求的情況。 在不宜采用有泵型采樣法時，如在需要防爆的工作場所，可使用此法。直接采樣法常用裝置直接采樣法常用裝置(1)100ml(1)100ml注射器注射器 (2) (2)采樣管采樣管(3)(

11、3)采樣袋采樣袋 (4) (4)真空采氣瓶真空采氣瓶 （1)1)注射器采樣注射器采樣 使用前必需檢測注射器的氣密性能。方法是：將玻璃注射器垂直架起，芯子應能自由下落；當抽入空氣至滿刻度，封閉進氣口后，檢查注射器芯的下落程度，下落越少，氣密性能越佳。垂直架起24小時內，芯子自由下落不得超過滿刻度的20%。使用塑料注射器時，將注射器電的氣全部排出，密封進氣口，用力拉起芯子，并保持12分鐘，然后放開，芯子應回到原處。 使用注射器采集空氣樣品，其優(yōu)點是操作簡易、快速，不需空氣采樣器，可反復使用，成本和費用低，適用于短時間的采樣。其缺點是采樣體積有限，注射器易破碎，攜帶不方便；樣品保存時間短，采樣后應盡

12、快分析；不適用于采集易吸附、對玻璃有腐蝕作用的毒物樣品，不能進行長時間采樣。使用注意事項使用注意事項 應選用氣密性好的注射器，采樣前應用現(xiàn)場空氣抽洗3次。采樣后應立即封閉進氣口，垂直放置，利用注射器芯的重力使注射器內保持正壓狀態(tài)，以避免外界空氣進入注射器內，影響樣品濃度或污染樣品。封閉注射器進氣口用的材料應是惰性的，即不與待測物起任何反應（化學反應或吸附等）。用小注射器從大注射器中取氣時，采用壓出法，即推大注射器的芯子將樣品氣壓入小注射器中，并必須先用樣品氣洗滌小注射器3次。避免注射器內壁吸附待測物，特別在氣溫低、待測物揮發(fā)性小的時候；必要時，可將注射器放在一定溫度的恒溫箱內，減少器壁吸附。采

13、樣后應盡快測定，通常在24小時完成測定。在采樣、運輸和保存過程中，要防止玻璃注射器破碎。用注射器采樣時，采樣時間最好不少于5分鐘，即在5分鐘內完成100ml空氣的采集。 (2) (2)采氣袋采樣采氣袋采樣 采氣袋將空氣樣品打入采氣袋內，封好進氣口，帶回實驗室供測定?？梢愿鶕?jù)測定的需要，選擇吸附性小、密閉性好、不漏氣的采氣袋。它應具有使用方便的采氣和取氣裝置，并能反復使用；死體積不能大于其總體積的5%。采氣袋多用于無機氣體如一氧化碳、二氧化碳的采集，也可用于揮發(fā)性有機化合物的采集。常用的采氣袋有聚四氟乙烯塑料采氣袋和鋁塑采氣袋。因為它們對許多種氣體或蒸氣待測物吸附性小，不透氣，采樣后待測物濃度較

14、穩(wěn)定。常用采氣袋容量為0.5、1、2、5、10L，可根據(jù)測定所需樣品量來選用。采氣袋必須不漏氣。檢查方法是將采氣袋打進空氣后，把它壓入水下觀察，不應產(chǎn)生氣泡。 使用采氣袋采集空氣樣品，優(yōu)點是采氣袋重量輕、不易破碎，可重復使用；樣品保存時間比注射器長；可根據(jù)所需采樣體積選擇不同大小的采氣袋。其缺點是需要空氣采樣器或其他采氣動力；采樣量有一定限制；對揮發(fā)性小的待測物可能發(fā)生吸附，影響待測物的濃度。使用注意事項使用注意事項 1)采樣前，必須在采樣地點用現(xiàn)場空氣樣品先吹洗34次，再采集一定量的空氣樣品。 2)要防止容器內壁對樣品中待測物的吸附或吸收，特別是沸點較高的待測物容易發(fā)生吸附，化學活性高的待測

15、物可能與器壁發(fā)生化學反應，產(chǎn)生吸收作用。為了減少或防止吸附，可將容器保存在適當?shù)臏囟认隆?3)采樣后，應盡快分析。 4)在采樣、運輸和保存過程中，采氣袋避免接觸尖銳物件，造成破損。 2.2.有泵型采樣法有泵型采樣法 有泵型采樣法也叫有動力采樣法，是用空氣采樣器（由電動抽氣泵和流量計組成）作為抽氣動力，將樣品空氣抽過樣品收集器，空氣中的待測物被樣品收集器采集下來，供測定用。 有泵型采樣法根據(jù)采樣方式不同，分為定點采樣和個體采樣，如圖3-1所示。 根據(jù)使用的樣品收集器不同，有液體吸收法、固體吸附劑管法和浸漬濾料法等。 (1) (1)液體吸收法液體吸收法 將裝有吸收液的吸收管作為樣品收集器，當樣品氣

16、流通過吸收液時，吸收液氣泡中的有害物質分子迅速擴散進入吸收液內，由于溶解或化學反應很快地被吸收液吸收。 優(yōu)點：優(yōu)點：適用范圍廣，可用于各種化學物質的各種狀態(tài)的采樣；采樣后，樣品往往可以直接進行測定，不需經(jīng)過樣品處理；吸收管可以反復使用，費用小。 缺點：缺點：吸收管易損壞，攜帶和使用不方便；不適用于個體采樣和長時間采樣；需要采樣動力。 吸收液的選擇原則吸收液的選擇原則 與待測物發(fā)生化學反應快或對其溶解度大； 待測物被吸收液吸收后，應有足夠高的穩(wěn)定時間，以滿足分析測定所需時間的要求； 待測物被吸收液吸收后，要有利于下一步分析測定，最好能直接用于測定； 吸收液毒性小、價格低、易于購買，且盡可能回收使

17、用。 使用注意事項使用注意事項 1）根據(jù)待測物理化性質及其在空氣中存在的狀態(tài)，正確選用吸收管和吸收液； 2）要正確和準確使用采樣流量； 3）采樣時間要準確適當，使用易揮發(fā)的吸收液在高氣溫下采樣時，采樣時間不能長； 4）吸收液用量要準確，采樣過程中若有損失，采樣后要補充到原來用量； 5）吸收管與空氣采樣器的連接要正確，防止倒流，損害采樣泵； 6）采樣前后要密閉進出氣口，直立放置，防止吸收管破碎； 7）采樣后測定前，要用管內吸收液洗滌吸收管的進氣管內壁34次，混勻后供測定； 8）有的吸收液需避光保存，應注意使用條件和要求，保證吸收液的有效性。 (2) (2)固體吸附劑法固體吸附劑法 當空氣樣品通過

18、固體吸附劑管時，空氣中的氣態(tài)和蒸氣態(tài)待測物被多孔性固體吸附劑吸附而采集。 特性：特性：固體吸附劑都是多孔性物質，有大的比表面積，其吸附作用有物理性和化學性兩種，物理性吸附是靠分子間的作用力，吸附比較弱，容易在物理作用下發(fā)生解吸。化學性吸附是靠化學親和力（原子價力）的作用，吸附較強，不易在物理作用下解吸。 要求：要求：用于空氣采樣的理想固體吸附劑應具有良好的機械強度、穩(wěn)定的理化性質、足夠強的吸附能力和容易解吸、價格較低等特性。 常用的吸附劑有活性炭、硅膠、高分子多孔微球及其他具有較大外表面和內表面的物質。 1 1）活性炭）活性炭 屬于非極性吸附劑，吸附非極性和弱極性的有機氣體和蒸氣，吸附容量大，吸附力強。水對活性炭的吸附能力影響不大。 應用：應用：活性炭的吸附能力很強，沸點高于0的各種物質蒸氣，常溫下可以被有效地吸附，但是沸點低于-150的物質，如一氧化碳、甲烷等，不能用物理方法吸附。沸點在-1000之間的物質，如氨、乙烯、甲醛、氯化氫、硫化氫等，常溫下不能定量吸附。 為了采集這些物質，可在冷凍下吸附，也可用浸漬化學試劑的活性炭，以增加化學吸附和吸收的能力。 活性碳適合于采集有機氣體和蒸氣混合物，特別是空氣中待測物濃度很低時，需要長時間采樣，或空氣的相對濕度較高時。雖然活性碳的吸附能力很強，沸點高于0的各種物質蒸氣，常溫下可以被有效地吸附，但是，沸點低于-150的物