一、气体样本的采集
1.气体样本的采样点布设
（1）气体样本采样点布设原则
1）应设在整个取样区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。
2）在污染源比较集中、主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要的取样范围，布设较多的采样点，上风向布设少量点作为参照。
3）工业较密集的城区和工矿区，人口密度大及污染物超标地区，要适当增设采样点，城市郊区和农村、人口密集较小及污染物浓度低的地区，可酌情少设采样点。
4）采样点的周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30°，测点周围无污染源，并应避开树木及吸附能力较强的建筑物，交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少15m远处。
5）各采样点的设置条件应尽可能一致或标准化。
6）采样高度根据实验目的而定，如研究大气污染对人体的危害，采样口应在离地面1.5～2m处，研究大气污染对植物或器物的影响，采样口高度应与植物或器物高度相近，连续采样例行监测采样口高度应距地面3～15m；若置于屋顶采样，采样口应与基础面有1.5m以上的相对高度，以减少扬尘的影响。特殊地形可以视情况选择采样高度。
（2）采样点布设数目的要求
采样点布设数目是与经济投资和精度要求相对应的一个效益函数，应根据监测范围的大小、污染物的空间分布特征、人口分布及密度、气象、地形以及经济条件等因素综合考虑确定。具体规定见表5-1和表5-2。
表5-1 WHO和WMO推荐的城市大气自动监测站（点）数目
表5-2 我国大气环境污染例行监测采样点设置数目
（3）布点方法
1）功能区布点法 按功能区划分布点法多用于区域性常规监测。先将检测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业居住混合区、交通稠密区、清洁区等，再根据具体污染情况和人力、物力条件，在各功能区设置一定数量的采样点。各功能区的采样点数不要求平均，一般在污染较集中的工业区和人口较密集的居住区多设采样点。
2）网格布点法 此方法是将监测区域地面划分成若干均匀网状方格，采样点设在两条支线的交点处或方格中心（见图5-1）。网格大小视污染源强度、人口分布及人力、物力条件等确定。若主导风向明显，下风向设点应多一些，一般占采样点总数的60%。对于有多个污染源且污染源分布较均匀的地区，常采用这种布点方法。它能较好地反映污染物的空间分布，如将网格划分得足够小，则将实验结果绘制成污染物浓度空间分布图，对指导城市环境规划和管理具有重要意义。
3）同心圆布点法 此方法主要用于多个污染源构成污染群，且大污染源较集中的地区。先找出污染群的中心，以此为圆心在地面上画若干同心圆，从圆心作若干放射线，将放射线与圆周的交点作为采样点（见图5-2）。不同圆周上的采样点数目不一定相等或均匀分布，常年主导风向的下风向比上风向多设一些点。
图5-1 网格布点法
图5-2 同心圆布点法
4）扇形布点法 此方法适用于孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。以点源所在位置为顶点，主导风向为轴线，在下风向地面上划出一个扇形区作为布点范围。扇形的角度一般为45°，也可更大些，但不能超过90°。采样点设在扇形平面内距点源不同距离的若干弧线上（见图5-3）。每条弧线上设3～4个采样点，相邻两点与顶点连线的夹角一般取10°～20°。在上风向应设对照点。
图5-3 扇形布点法
在实际工作中，为做到因地制宜，使采样网点布设得完善合理，往往采用以一种布点方法为主、兼用其他方法的综合布点法。
2.气体样本采样方法
根据气体样本中所测污染物的不同性质，按污染物呈气态、气溶胶态和混合态来介绍气体样本的采样方法。
（1）气态污染物采样方法
1）直接采样法 此法适用于大气中被测组分浓度高或者所用的分析方法很灵敏的情况，直接取少量样本就可以满足分析需要。主要有以下几种方法。
①注射器采样 在现场直接用100mL注射器连接一个三通活塞抽取空气样本，密封进样口，带回实验室分析。采样时，先用现场空气抽洗3～5次，然后抽样，将注射器进气口朝下，垂直放置，使注射器内压力略大于大气压。
②塑料袋采样 用一种与所采集的污染物既不起化学反应，也不吸附、不渗漏的塑料袋采样。使用前做气密性检查：充足气后，密封进气口，将其置于水中，不应冒气泡。使用时用现场空气冲洗3～5次后，再充进现场空气，夹封袋口，带回实验室分析。此法具有经济和轻便的特点，使用前应事先对塑料袋进行样本稳定性实验。
③固定容器法 此法适用于采集少量空气样本。具体方法有两种：一种方法是将真空采气瓶抽真空至133Pa左右，若瓶中事先装好吸收液，可抽至溶液冒泡为止。将真空采气瓶携带至现场，打开瓶塞，被测空气即充进瓶中。关闭瓶塞，带回实验室分析。采气体积即为真空采气瓶的体积。也可以将真空采气瓶抽真空后拉封，到现场后从断痕处折断，空气即充进瓶内，完成后盖上橡皮帽，带回实验室分析。另一种方法是使用采气管，以置换法充进被测空气。在现场用二联球打气，使通过采气管的空气量至少为管体积的6～10倍（这样才能使采气管中原有的空气完全被置换），然后封闭两端管口，带回实验室分析。采样体积即为采气管容积。
2）动力采样法 大气中污染物含量往往很低，故需要采用一定的方法将大量空气样本进行浓缩，使之满足分析方法灵敏度的要求。动力采样法就是为适应这种需求而设计的。
此方法具体操作如下：采用抽气泵抽取空气，将空气样本通过收集器中的吸收介质，使气体污染物浓缩在吸收介质中，从而达到浓缩采样的目的。根据吸收介质的不同，可以分为溶液吸收法、填充柱采样法、低温冷凝浓缩法等。
①溶液吸收法 此方法为用一个气体吸收管，内装吸收液，后接抽气装置，以一定的气体流量，通过吸收管抽入空气样本。当空气通过吸收液时，被测组分的分子被吸收在溶液中。取样后倒出吸收液分析其中被测物的含量。吸收液应注意选择对被采集的物质溶解度大、化学反应速率快、污染物在其中有足够的稳定时间并有利于下一步反应的溶剂。
②填充柱采样法 此方法采用一个内径为3～5mm、长5～10cm的玻璃管，内装颗粒物或纤维状固体填充剂。空气样本被抽过填充柱时，空气中被测组分因吸附、溶解或化学反应作用，而被阻留在填充剂上。
③低温冷凝浓缩法 基于大气中某些沸点比较低的气态物质在常温下用固体吸附剂很难完全被阻留的特点，应用制冷剂使其冷凝下来，浓缩效果较好。常用的冷凝剂有冰-盐水（-10℃）、干冰-乙醇（-72℃）、液氧（-183℃）、液氮（-196℃）以及半导体制冷器等。使用此法时应在管口接干燥剂去除空气中的水分和二氧化碳，避免在管路中同时冷凝，解析时与污染物同时气化，增大气化体积，降低浓缩效果。
3）被动式采样法 被动式气体采样器是基于气体分子扩散或渗透原理采集空气中气态或蒸气态污染物的一种采样方法。由于它不用任何电源和抽气动力，又称无泵采样器。使用被动式个体采样器收集气体污染物的方法称为被动式采样法。
（2）气溶胶（烟雾）采样方法
气溶胶的采样方法主要有沉降法和滤料法。
1）沉降法 沉降法主要有自然沉降法和静电沉降法。
①自然沉降法 自然沉降法是利用颗粒物受重力场作用，沉降在一个敞开的容器中。此法适用于较大粒径（大于30μm）的颗粒物的测定。例如，测定大气中降尘则是利用此种方法。测定时将容器置于采样点，采集空气中的降尘，采样后用重量法测定降尘量，并用化学分析法测定降尘中的组分含量。结果用单位面积、单位时间从大气中自然沉降的颗粒物质量表示。此方法较为简便，但受环境气象条件影响，误差较大。
②静电沉降法 静电沉降法主要利用电晕放电产生离子附着在颗粒物上，在电场作用下使带电颗粒物沉降在极性相反的收集极上。此法收集效率高，无阻力。采样后取下收集极表面沉降物质，供分析用。不宜用于易爆的场合，以免发生危险。
2）滤料法 滤料法的原理是抽气泵通过滤料抽入空气，空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤料上。分析滤料上被浓缩的污染物的含量，再除以采样体积，即可计算出空气中的污染物浓度。常用滤料的适用情况和优缺点如表5-3所示。
表5-3 滤料法常用滤料一览表
（3）混合污染物样本采样方法
大气污染控制工程实验所需要的气体样本往往不是以单一的形态存在，经常会出现气态和气溶胶共存的状况。综合采样法就是针对这种情况得来的。其基本原理是使颗粒物通过滤料截留，在滤料后安置吸收装置吸收通过的气体。由于采样流量受到后续气体吸收的制约，故在具体操作中针对不同的实验要求进行一定的改进。具体方法有以下几种。
1）浸渍试剂滤料法 此方法将某种化学试剂浸渍在滤纸或滤膜上，作为采样滤料，在采样中，空气中污染物与滤料上的试剂迅速起化学反应，就会将以气态或蒸气态存在的被测物有效地收集下来。用这种方法可以在一定程度上避免滤料采集颗粒物时气态物质逃逸的情况，能同时将气态和颗粒物质一并采集，效率较高。
2）泡沫塑料采样法 聚氨基甲酸酯泡沫塑料比表面积大，通气阻力小，适用于较大流量采样，常用于采集半挥发性的污染物，如杀虫剂和农药。采集过程中，可吸入颗粒物采集在玻璃纤维纸上，蒸气态污染物采集在泡沫塑料上。泡沫塑料在使用前根据需要进行处理，一般方法为先用NaOH溶液煮沸10min，再用蒸馏水洗至中性。在空气中干燥。如采样后需要用有机溶剂提取被测物，应将泡沫塑料放在索氏提取器中，用正己烷等有机溶剂提取4～8h，挤尽溶剂后在空气中挥发残留溶剂，必要时在60℃的干燥箱内干燥。处理好后，泡沫塑料需在密闭的瓶中保存，使用后洗净，可以重复使用。这一方法已成功用于空气中多环芳烃蒸气和气溶胶的测定。
3）多层滤料法 此法用两层或三层滤料串联组成一个滤料组合体。第一层用玻璃纤维纸或其他有机合成纤维滤料，采集颗粒物，第二层或第三层可用浸渍试剂滤纸，采集通过第一层的气体污染物成分。
4）环形扩散管和滤料组合采样法 此法主要是针对多层滤料法中气体通过第一层滤料时的气体吸附或反应所造成的损失而提出的。气体通过扩散管时，由于扩散系数增大，很快扩散到管壁上，被管壁上的吸收液吸收。颗粒物由于扩散系数较小，受惯性作用随气流穿过扩散管并采集到后面的滤料上。此法克服了气体污染物被颗粒物吸附或与之反应造成的损失，但是环形扩散管的设计和加工以及内壁涂层要求很高。
3.气体样本采样频率和时间
气体样本的采样频率和时间视实验目的而定。
如果是事故性污染和初步调查等情况的应急监测，可以允许短时间周期采样；对于其他用途试样，为了增加采样的可信度，应增加采样时间。增加采样时间的方法主要有两种：一是增加采样频率；二是采用自动采样仪器进行连续自动采样。
我国监测技术规范对大气污染例行监测规定的采样时间和频率列于表5-4中。
表5-4 气体污染物采样时间和采样频率
在《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）中，要求测定日平均浓度和最大一次浓度。若采用人工采样测定，应满足以下要求。
1）应在采样点受污染最严重的时期采样测定。
2）最高日平均浓度全年至少监测20d，最大一次浓度样本不得少于25个。
3）每日监测次数不少于3次。