被动式采样是基于分子扩散原理或渗透原理采集溶媒中气态或蒸气态污染物的一种采样方法，与主动式采样器比较，其主要特点在于不需要任何电源和抽气动力，因此，又称为无泵采样器，这种采样器具有体积小、质量轻、操作简便、易维护和安全可靠的特点^{[1, 2]}。本实验设计了一种采集空气中苯、甲苯、二甲苯的被动式个体采样器，该采样器的特点在于采用柱状结构，圆柱四周都有扩散孔，增加了扩散面积，利于提高采样速率，采用套管状结构，易于操作和保存，并在实验室条件下对该采样器的性能进行了评价。

1 材料与方法 1.1 仪器和试剂

岛津2010气相色谱仪，二硫化碳(分析纯)，苯、甲苯、二甲苯(色谱纯)；微量进液器、气体采样器、被动式采样器、风速计、温湿度计。

1.2 采样器的组装

采样器共有外壳、挡风层、吸收层组成，外壳为直径1.0 cm，长3 cm的圆筒，外周有一定数量的扩散孔，内壁有200目的铜网，吸收层为一定数量的活性炭颗粒，活性炭在使用前放在120℃烘箱中2 h，除去其吸附的杂质，安装完成后密封保存以供使用。

1.3 采样器的性能评价

采样器的性能评价指标主要包括活性炭解析效率、采样流量、吸附容量、最短采样时间、样品稳定性、用前稳定性、精密度、环境因素干扰实验、对比实验^[3]。

1.3.1 测试条件

温度(20±2) ℃、标准大气压、相对湿度40%～60%、风速100 cm/s。

1.3.2 解析效率

测定方法方取18份活性炭吸附介质，分为3组，每组6份，3组分别加上0.866，1.732，3.464 mg的苯、甲苯、二甲苯，密闭放置24 h后解析测定。

1.3.3 采样流量

在配气柜中配制约150 mg/m³的苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，放入6个设计好的被动式采样器和6个标准的有泵采样器，采样2 h后取出测定，根据采样流量=被动式型采样的测得的待测物质的量/有泵式测得浓度×采样时间计算出被动式采样器的采样流量。

1.3.4 吸附容量和最短采样时间

测定方法为在配气柜中配制约800 mg/m³的苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，放入18个设计好的被动式采样器，分别采样0.5，1，2，4，6，8 h，每次取出3个测定，以标准气的浓度和采样时间的乘积为横坐标，待测物质的量为纵坐标，绘制吸附曲线，曲线开始弯曲的时间为短采样时间即开始采样到采样平衡的时间，曲线上端为弯点位最大吸附容量，其值的2/3为吸附容量。

1.3.5 样品稳定性

在配气柜中配制约150 m/m³的苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，放入3组被动式采样器，每组6个，采样4 h后取出，第10组当天测定，另外2组在室温条件下保存，分别于7，14 d后取出，按照1.4的方法测定。测定结果分别与第10组比较，进行t捡验。

1.3.6 精密度

在配气柜中配制约50，100，200 m/m5的苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，每个浓度分别放入6个被动式采样器，采样4 h后取出测定，以测定结果的相对标准偏差来考察采样器的精密度。

1.3.7 用前稳定性

在配气柜中配制约150 mg/m³的苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，制后0，10，30 d后，分别取出6个完整包装的采样器，同时取6个当天制备的采样器，放入标准气中，暴露4 h后取出测定，对2组的测定结果进行t检验。

1.3.8 环境干扰实验

(1) 温度的影响：测定方法为在配气柜中配制约150 mg/m³苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，在10，20，40℃的条件下，每个温度分别放入6个被动式采样器，采样4 h后取出测定。(2) 风速的影响：测定方法为在配气柜中配制药150 mg/m³苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，在风速50，100，600 cm/s的条件下，每个风速分别入6个被动式采样器，采样4 h时后取出测定。(3) 湿度的影响：测定方法为在配气柜中配制约150 mg/m³苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，在相对湿度20%、40%、80%的条件下，每个湿度分别放入6个被动式采样器，采样4 h时后取出测定。

1.3.9 对比实验

测定方法为在配气柜中配制约150 mg/m³苯、甲苯、二甲苯的气体浓度，放入放入6个设计好的被动式采样器和6个标准的有泵采样器，4 h后取出测定，对2组测定结果进行t检验。

1.4 分析测定

采样器采样完成后，打开采样器后盖，将活性炭倒入10 ml带塞试管中，加2 ml的二硫化碳超声解析30 min，取解析液1 μl进行分析气相色谱。

2 结果 2.1 解析效率解(表 1)

解析效率反映了化学物质从吸附介质上洗脱下来的能力，良好的吸附剂的解析效率应>90%，吸附剂的解析效率不低于75%。从表 1中可见，3种化合物的解吸效率均高午75%，应注意的是活性炭解析时的温度最好在30℃左右，否则解析效率可能会降低。

2.2 采样流量

采样流量的高低直接反映了采样器的性能，要保证采样器的灵敏度，就要提高采样流量，因此采样器的采样流量应不低于25 ml/min，被动式采样器的理论采样流量=扩散系数×扩散层面积，扩散层厚度，但在实际中由于受到环境因素的影响往往不符合这个公式计算的结果，需要进行实验室测定以确定采样流量。结果表明，采样器的采样流量为(50.00±3.56) ，(41.72±1.91) ，(55.04±2.87) ml/min。

2.3 吸附容量和最短采样时间

吸附容量是指采样器所能吸附化学物质的最大量，吸附容量太低可能导致不能准确测定高浓度化学物质的含量。测定结果表明，可以确定该采样器最短采样时间为30 min，最大吸附容量为12.86，16.09，10.87 mg，吸附容量为8.57，10.73，7.25 mg。采样器的最短采样时间为30 min。

2.4 样品稳定性

样品在采集完成后并不能立即在现场测定，往往需要隔一段时间后带回实验室分析，因此，采样完成后，样品需要一定的稳定时间以保证样品的浓度恒定。结果表明，采样完成后第7，14 d测定的结果与采样完成后当天测定的结果差异无统计学意义(P＞0.05) 。因此，该采样器在采样完成后可以在室温下保存14 d，其浓度保持不变。

2.5 精密度实验

结果表明，采样器测定苯、甲苯、二甲苯的相对标准偏差(RSD)分别在4.75%～8.56%，7.53%～8.56%，6.91%～0.65%范围以内，符合应用要求即低于10%的要求。

2.6 用前稳定性

用前稳定性反映了被动式采样器的有效寿命，即保质期限。结果表明，在制成后的1，0，30 d时t检验，P＞0.05，说明采样器的用前稳定性时间>30 d。影响采样器的用前稳定性的重要因素是采样器的密封状况和吸附剂的稳定性，因此，在选择吸附剂时应选择稳定性好的吸附剂，并应保存在密闭环境中，防止吸附剂性能降低。

2.7 环境干扰实验 2.7.1 温度的影响

按前述方法在不同温度条件下评价采样器的性能，结果表明在10，25，40℃条件下，采样器采集的苯的质量为3.22，3.16.3.27 mg；甲苯的量为2.88，2.88，2.75 mg；二甲苯的量为2.17，2.09，2.25 mg，对在不同温度条件下测定的结果进行方差分析。结果表明苯、甲苯、二甲苯方差结果P＞0.05，说明在温度10～40℃范围内采样器不受影响。

2.7.2 风速的影响

按前述方法在不同风速条件下评价采样器的性能，结果表明，在50，100，600 cm/s的条件下采样器采集的苯的质量为2.04，2.07，1.96 mg；甲苯的量为2.05，2.29，2.07mg；二甲苯的量为1.55，1.66，1.68 mg；对在不同风速条件下测定的结果进行方差分析。结果表明苯、甲苯、二甲苯方差结果P＞0.05，说明在风速50～600 cm/s范围内采样器不受影响。

2.7.3 湿度的影响

按前述方法在不同湿度条件下评价采样器的性能，结果表明在20%，40%，80%的条件下采样器采集的苯的质量为2.04，2.21，2.23 mg；甲苯的量为2.05，2.22，2.07 mg；二甲苯的量为1.55，1.62，1.66 mg；对在不同湿度条件下测定的结果进行方差分析。结果表明苯、甲苯、二甲苯方差结果P＞0.05，说明在湿度20%～80%范围内采样器不受影响。

2.8 对比实验

按前述方法进行测定，对2组采样器测定的结果进行t检验，结果2组差异无统计学意义(P＞0.05) 。

3 小结

本实验在采样器的设计方面，具有体积小、易携带、便于操作、易于保存的特点，经过在实验室条件下评价，该采样器在湿度20%～80%、温度10～40℃、风速50～600 cm/s的范围内采样器的性能不受影响，对于苯、甲苯、二甲苯3种化学物质而言，其采样流量可以达到50.00,41.72,55.04 ml/min，最大吸附容量为12.86,16.09，10.87 mg，证明该采样器的性能可以满足空气中苯、甲苯、二甲苯的测定，具有在实际中应用的广泛前景。