Lấy mẫu phân tích mẫu khí

- 257 -

CHƯƠNG VII
LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH MẪU KHÍ
Mẫu ô nhiễm khí tồn tại hai dạng mẫu đó là: mẫu nguồn, trong đó chứa đựng các
chất ô nhiễm tại các nguồn đặc biệt; mẫu không khí xung quanh là mẫu khí trong đó
chứa đựng các chất ô nhiễm phân tán khắp trên bề mặt trái đất. Mẫu không khí xung
quanh là đối tượng chính để nói tới trong chương này.
PHẦN THỨ NHẤT: LẤY MẪU KHÔNG KHÍ XUNG QUANH
7.1. MỤC ĐÍCH CỦA LẤY MẪU KHÔNG KHÍ XUNG QUANH
Mục đích của việc lấy mẫu khí xung quanh nhằm kiểm soát chất lượng môi
trường không khí, dựa trên một cơ sở chuẩn về chất lượng môi trường không khí. Các
trạm quan trắc môi trường sẽ lựa chọn và xác đònh các số liệu nếu chúng gần với các
giá trò chuẩn. Bởi vì các trạm quan trắc cấp nhà nước, cấp đòa phương nếu cùng thực
hiện biện pháp lấy mẫu theo phương pháp chuẩn, phân tích theo phương pháp chuẩn
thì các số liệu này có thể dùng để so sánh được. Về tổng quát, xác đònh các mẫu
không khí xung quanh cung cấp cho ta một hệ thống số liệu, dùng làm các thông tin
nền cho việc xác đònh lượng ô nhiễm và nguồn phát sinh ô nhiễm.
7.2. TRÌNH TỰ CỦA VIỆC LẤY MẪU
Trình tự lấy mẫu dựa trên cơ sở mẫu chất ô nhiễm, kỹ thuật thu chất ô nhiễm, lựa
chọn thiết bò (phụ thuộc vào kỹ thuật lấy mẫu) và phương pháp phân tích (có quan hệ
với thiết bò sử dụng). Mẫu không khí xung quanh liên quan đến việc phân tích lưu
lượng không khí đã thu vào khi lấy mẫu (m
3
). Thông qua lưu lượng không khí này mà
ta có thể xác đònh ra được lượng chất ô nhiễm có trong mẫu, lượng chất ô nhiễm được
- 258 -

xác đònh bằng đơn vò microgram (μg). Nồng độ chất ô nhiễm trong mẫu có trong mẫu
thì được xác đònh bằng đơn vò microgram/mét khối (μg/m
3

).
7.2.1. Các nhân tố cần xem xét khi lấy mẫu
Vò trí đặt thiết bò

Lấy mẫu là điều cần phải quyết đònh đầu tiên, sau đó là xem xét tới
khoảng thời
gian lấy mẫu
dựa trên mục đích của việc kiểm tra. Mục đích kiểm tra có thể là kiểm
tra nồng độ trung bình trên một khu vực hay là nồng độ tức thời cao nhất của chất ô
nhiễm trên một khu vực. Mẫu lấy trong 24h thường dùng để xác đònh nồng độ trung
bình của chất ô nhiễm, trái lại nồng độ tức thời có thể được nhận ra gián tiếp hoặc lấy
một chuỗi các mẫu rồi chọn một giá trò thích hợp. Các mẫu có thể lấy nối tiếp nhau
theo từng giờ, hai giờ, có thể là dài hơn.
Lúc này vò trí lấy mẫu, khoảng thời gian lấy mẫu đã được xác đònh thì công việc
tiếp theo là xem xét tới
kích thước mẫu
. Nó phải luôn luôn đủ lớn cho mẫu có độ
chính xác hơn. Ví dụ nơi mà chất ô nhiễm có nồng độ cao thì lấy mẫu trong thời gian
1h là đủ lượng chất ô nhiễm để có thể thống kê chính xác. Ở những nơi có nồng độ ô
nhiễm thấp thì mẫu cần thiết phải lấy mẫu quá 24h thì mới đủ lượng chất ô nhiễm để
tính toán chính xác. Điều này có nghóa là phải thay đổi khoảng thời gian lấy mẫu cho
phù hợp. Tiếp theo là
tốc độ lấy mẫu
cũng liên quan đến kích thước mẫu. Tốc độ lấy
mẫu xác đònh dựa trên cơ sở thời gian tiếp xúc giữa thời gian tiếp xúc và vật liệu hấp
thụ hoặc dung dòch thuốc thử hấp thụ để có thể tìm ra nồng độ chất hấp thụ. Khi lưu
lượng khí vào mẫu tăng, áp lực giảm, thuốc thử sẽ hấp thụ được nhiều hơn. Thay đổi
các tốc độ lấy mẫu khác nhau tới khi xác đònh được một tốc độ thích hợp
Một vài nhân tố khác cũng có thể cần xem xét tới. Ví dụ nồng độ NO
2

có liên
quan tới các mẫu lấy SO
2
gây trở ngại cho quá trình lấy mẫu, đòi hỏi phải tăng thêm
thuốc thử. Trình tự lấy mẫu NO
2
theo Jacob-Hochheiser thì có hiệu quả kém hơn trình
tự lấy mẫu theo Saltzman, nó thích hợp hơn trong việc ngăn chặn tác động làm nhạt
màu. Tuy nhiên, khi yếu tố màu sắc không quan trọng và yêu cầu phải có độ chính
xác cao hơn khi lấy mẫu NO
2
thì bắt buộc phải dùng các thiết bò theo trình tự
Saltzman.

Đơn vò dùng để trình bày kết quả thì phải theo từng phương pháp phân tích,
để có thể so sánh với các tập hợp dữ liệu khác. Những phương pháp lấy mẫu và
những phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm thì chỉ giới hạn với từng kỹ
thuật lấy mẫu.
- 259 -

7.2.2. Các bước chuẩn bò lấy mẫu
Yếu tố nền tảng cho lấy mẫu là chuẩn bò thiết bò lấy mẫu, đó là thiết bò hướng
dòng khí, thiết bò đo lưu tốc và máy móc thu mẫu với một thiết bò phát hiện chất ô
nhiễm, đây là bộ phận chính mang về phân tích trong phòng thí nghiệm. Dòng khí
chuyển động có lưu tốc sẽ kéo theo sự chuyển động của các chất ô nhiễm vào trong
dòng khí, đi tới máy thu mẫu chúng sẽ bò giữ lại trong mẫu. Một vài ví dụ về các dòng
khí chuyển động do các máy hút bụi, các quạt thổi thóc, làm di chuyển chất lỏng, hút
chân không. Trên đây là hai nhiệm vụ cơ bản của dòng khí chuyển động.
Việc chuẩn bò cho lấy mẫu nhất thiết phải có thiết bò đo lưu lượng (lưu lượng kế),
nhằm xác đònh khối lượng khí đi vào mẫu trong khoảng thời gian lấy mẫu. Thiết bò

này phải có độ chính xác cao chấp nhận như là kích thước chuẩn.
Máy lấy mẫu có nhiều loại khác nhau, nhưng hầu hết đều được thiết kế để có thể
vừa lấy được mẫu khí vừa tính toán ra lượng chất ô nhiễm có trong mẫu.
7.3. LẤY MẪU BỤI
Chất ô nhiễm được phân loại ra gồm ô nhiễm bụi và ô nhiễm khí. Thiết bò và kỹ
thuật lấy mẫu với từng loại khác nhau và được xem xét cụ thể cho từng trường hợp.
Lấy mẫu bụi là vấn đề xem xét trong phần này.
Các tính chất vật lý như kích cỡ, mật độ, trọng lực của các hạt bụi là khác nhau.
Những tính chất liên quan đến thời gian chúng tồn tại trong khí quyển và lựa chọn
phương pháp lấy mẫu bụi. Nếu bụi trôi tự do trong không khí thì gọi là bụi lơ lửng,
nếu bụi bò lắng tách ra khỏi không khí nhờ trọng lực thì gọi là bụi lắng. Ví dụ, muội
sinh từ đốt dầu chúng có kích thước rất nhỏ, mật độ thấp nên chúng tồn tại lơ lửng
trong không khí một thời gian dài. Như vậy khi mục đích lấy mẫu là lấy bụi lơ lửng thì
phương pháp lấy phải theo phương pháp lấy bụi lơ lửng. Phấn hoa cũng là một loại
bụi có mật độ thấp, chúng có khuynh hướng được giữ lại trong khí quyển. Tro tàn và
bụi khi phát tán vào trong khí quyển, chúng có kích thước và mật độ lớn nên sẽ luôn
luôn lắng xuống. Bởi vậy cũng có thể phân loại chúng thuộc loại bụi lắng. Có hai loại
bụi khác cũng được xác đònh đó là bụi chất phóng xạ, như là các hạt beta và bụi tổng
cộng là lượng bụi đo đạc với tất cả các loại bụi
Kỹ thuật lấy mẫu phụ thuộc vào loại bụi cần lấy mẫu, nghóa là sau khi xác đònh
ra loại bụi cần kiểm tra rồi mới quyết đònh tới kỹ thuật lấy mẫu dựa trên đó và lựa
- 260 -

chọn thiết bò lấy mẫu. Trong một vài trường hợp có vài thiết bò có thể thực hiện được
với từng kỹ thuật một. Sau khi đã lựa chọn được kỹ thuật cụ thể thì sẽ biết được các
thiết bò sẽ dùng. Những cách thực hiện thường xuyên được sử dụng sẽ được thảo luận
tới sau, còn những cách khác thì chỉ được liệt kê ra mà thôi. Từ hình (7-1) đến (7-13)
trình bày những thiết bò lấy bụi, bảng (7-1) liệt kê ra những cách lấy bụi thường dùng.
a. K
ỹ

thuật hút
Kỹ thuật này thường dùng để lấy những mẫu bụi lắng (bụi bò tách ra khỏi khí
quyển do tác động của trọng lực). Thiết bò lấy mẫu dùng cho kỹ thuật này tương tự
như thiết bò lấy mẫu có đầu lấy bụi. Thiết bò này rẻ tiền, dễ sử dụng và yêu cầu khi
phân tích chỉ là xác đònh trọng lượng. Thiết bò đầu lấy mẫu bụi thường dùng để xác
đònh nồng độ bụi trung bình trên một khu vực nào đó, nhưng không thể xác đònh được
giá trò tức thời cao nhất tốt như những phương pháp khác. Thêm vào đó nữa là, chỉ lấy
một mẫu bụi nhỏ mà lại làm đại diện cho cả một khối không khí rộng lớn. Trong vài
trường hợp, khi phân tích mẫu bụi còn có một lượng bụi tăng thêm là do tác động cơ
học lên bụi đất gần vò trí lấy mẫu và nước mưa (chúng hình thành, ngưng tụ xung
quanh các hạt bụi), bụi nặng do giao thông, bụi phân tán trong khí quyển bởi gió và
những luồng khí. Những tác động này gián tiếp làm ảnh hưởng tới kết quả phân tích
mẫu bụi.
Đầu lấy mẫu bụi có thể có tạo hình cố đònh hoặc có thể được dán bằng giấy bóng
kính bao xung quanh vật chất hút bụi và bao xung quanh là lớp màng nhầy dính bụi.
Nhưng hầu hết là chúng được chế tạo ở dạng đầu thu bụi (xem hình 8-1 đối tượng có
màu đỏ sáng). Kích thước đầu thu cỡ khoảng 8,5 inch, cao và có chứa nước để thu bụi.
Ở những vùng có thời tiết ấm, amoni clorua hấp thụ vào trong nước có tác dụng làm
ngăn cản sự phát triển của các loài tảo, một yếu tố cũng góp phần tăng thêm lượng
bụi vào trong khí quyển. Trong thời tiết mùa đông, rượu đẳng propyl dùng làm chất
chống lạnh, ngăn chặn khả năng tạo thành đá, đây là một yếu tố làm ngăn cản các
chất ô nhiễm hấp thụ vào trong nước.
Đầu thu bụi được xúc rửa sạch, sau đó đưa vào sấy khô, cân lên theo đơn vò
miligram. Từ lượng khí cần thiết để lấy mẫu tính toán ra được diện tích diện tích của
pittong. Khoảng thời gian lấy mẫu chuẩn là 30 ngày, kết quả được tính toán theo đơn
vò mg/m
3
/30 ngày.
b. K
ỹ

thu
ậ
t l
ọ
c
- 261 -

Kỹ thuật này dùng để thu các hạt bụi lơ lửng trong không khí mà không lắng
đọng. Các hạt bụi chuyển động theo dòng khí nhờ sức hút của thiết bò (ví dụ như máy
hút bụi) và những hạt bụi được giữ lại nhờ một tấm lọc xốp. Kỹ thuật lọc này cũng có
thể dùng để lấy những mẫu bụi phóng xạ. Thiết bò xác đònh lưu lượng dòng khí (hình
7-2 và 7-3) thường được dùng nhất trong kỹ thuật lấy mẫu với bụi lơ lửng. Thiết bò
này đặt trong một cái hộp nhằm tránh sự lắng đọng của các bụi lắng, một bơm với lưu
lượng cao hút và kéo theo các hạt bụi lơ lửng và tại tấm lọc xốp bụi được giữ lại
không khí sạch thoát ra ngoài. Thiết bò đo lưu lượng được thiết kế chính xác theo quy
chuẩn, nhằm xác đònh chính xác lượng không khí hút vào trong thời gian lấy mẫu (có
thể là 24h). Với những mẫu có khả năng lọc không khí với lưu lượng lớn thì lấy trong
thời gian ngắn hơn. Xác đònh được trọng lượng bụi thông qua trọng lượng tấm lọc
trước và sau lấy mẫu, tính theo đơn vò là microgram (μg). Nồng độ bụi có trong không
khí thì tính theo đơm vò microgram/m
3
(μg/m
3
).
c. Kỹ thuật dùng giấy lọc
Đây là một phương pháp lọc khác dùng để thu các mẫu bụi lơ lửng. Nó thích hợp
nhất trong việc thu các mẫu bụi nhỏ mòn hoặc là những vật chất bẩn
Hình 7.1
. Đầu lấy bụi và đèn pero chì
Hình 7.2.

Hộp hút khí với lưu lượng
Thiết bò này đặc biệt thuận lợi bởi vì nó tự động đưa ra các con số có thể đọc
được trong một ngày, ước tính khá chính xác lượng chất bẩn. Nó cũng có thể lấy
những mẫu với những khoảng thời gian khác nhau do con người chọn lựa (hình 7-4
cho thấy thiết bò khi chưa gắn mẫu).
Kỹ thuật lấy mẫu dùng giấy lọc bao gồm một bơm dùng để hút dòng khí có chứa
bụi, sau khi đi qua tấm lọc bằng các sợi xenlulo bụi được giữ lại. Bơm này tự động
- 262 -

họat động theo một chế độ do người sử dụng cài đặt, thông thường là 2h, sau đó
chuyển vò trí và lấy mẫu tiếp. Đồng hồ bấm giờ trong thiết bò có thể chạy hơn 24h.
Đọc giá trò hiển thò trên thiết bò đo lưu tốc hoặc thiết bò đo tỷ trọng (xem phương pháp
hấp thụ bụi bằng bức xạ trong chương sau).
d. Kỹ thuật quán tính
Kỹ thuật này dùng để lấy mẫu với tổng số bụi có trong không khí. Nguyên tắc
của kỹ thuật này là, tạo ra một sức hút hút dòng không khí ô nhiễm vào trong thiết bò,
trong đó có đặt các vật cản trên đường đi của dòng khí. Những vật cản này làm cho
dòng khí bò đổi hướng, nhưng các hạt bụi thì theo quán tính vẫn chuyển động theo
hướng cũ và chúng va vào các vật cản. Nếu trên bề mặt vật cản này có chất dính, các
hạt bụi va chạm và sẽ bò giữ lại trên bề mặt vật cản.

Hình 7.3.
Máy hút khí có lưu lượng cao và bộ lọc có thiết bò ghi

Hình 7.4.
Máy lấy mẫu dùng giấy

Các vật cản này sau đó được nhúng vào trong chất lỏng và các hạt bụi đã thu
được lắng đọng vào trong chất lỏng. Nếu thiết bò quán tính này được thiết kế các
- 263 -

đường dẫn hình tròn, dòng khí chuyển động nhanh các hạt bụi có xu hướng chuyển
động rời xa tâm hơn, như vậy ngoài tác động của lực quán tính chúng còn chòu tác
động của lực ly tâm, hiệu quả thiết bò sẽ cao hơn.
Thông thường thiết bò lấy mẫu kiểu quán tính được dùng để lấy mẫu với từng loại
bụi khác nhau có trong không khí. Mẫu Durham dùng biện pháp bôi vazolin lên bề
mặt kính vật của kính hiển vi để thu phấn hoa, sau đó dùng ngay kính hiển vi này để
xem xét hiệu quả. Mẫu roto quay (hình 7.5.) và mẫu kiểu bẫy bào tử Hirst (hình 7.6)
dùng để lấy mẫu với các dạng bào tử, phấn hoa, bằng cách đặt thiết bò ngược theo
chiều gió và có thể dùng phương pháp như lấy các chất ô nhiễm có trọng lượng
- 264 -

Hình 7.5.
Thiết bò roto quay

Hình 7.6.
Thiết bò bẫy bào tử Hirst


Mẫu Andersen (hình 7.7) là thiết bò dùng để thu những vi khuẩn hoặc những bụi
vũ trụ khác, nó có cấu trúc gồm 8 đóa thép không gỉ, thiết kế giả như hệ thống hô hấp
của con người, các hạt bụi thu được ở đây dùng để kiểm chứng lại sự xâm nhập của
các hạt bụi vào trong hệ thống hô hấp của con người, qua phế quản đi tới các túi phổi.
Mẫu thu Cascade Impactor dùng thu tổng bụi có kích thước nhỏ. Thu mẫu bằng màng
dính, màng dính bao phủ lên một bình, đưa vào trong một luồng gió thu tổng tất cả
các bụi và phương pháp đếm bụi dùng để phân tích bụi từ phương pháp màng dính.
Một số thiết bò dùng trong kỹ thuật va chạm quán tính là Greenburg-smith
impinger (hình 7.7 bên trái) và Midget impinger (hình 7.7 ở giữa).
Greenburg-smith impinger là một xylanh thủy tinh, bên trong lồng một ống thủy
tinh nhỏ đồng tâm. Ở đầu ống nhỏ này có những cái vòi nhỏ và impinger cấu trúc

- 265 -

thủy tinh này được nhận chìm trong một dung dòch hấp thụ lỏng. Nó giữ lại tất cả các
bụi bẩn, khói, hơi, khí hòa tan và bụi không tan có kích thước lớn hơn 2μm.
Hình 7.7
Greenberg-Smith impinger, midget impinger, mẫu cyclon

Kỹ thuật lấy mẫu quán tính còn có sử dụng tới loại cyclon, nó có thể thu được
những bụi có kích thước lớn hơn 5μ (hình 7.7 bên phải).
e. Kỹ thuật lắng
- 266 -

Đây là kỹ thuật sử dụng quá trình lắng do tác dụng của nhiệt và điện. Kỹ thuật
lắng do nhiệt như sau: gia nhiệt cho dòng khí có chứa các bụi phóng xạ bởi quá trình
trao đổi nhiệt đối lưu, dòng khí này chuyển động tới một bề mặt được làm lạnh, các
phần tử trong dòng khí sẽ va chạm vào bề mặt đã được làm lạnh này. Các hạt bụi có
kích thước từ 0,01μ đến 10μ bò dính lên bề mặt lạnh này. Kỹ thuật lắng do điện là
dùng năng lượng điện tác động lực lên các hạt bụi, làm cho chúng bò tách ra khỏi
dòng không khí bám lên bề mặt thu bụi. Kỹ thuật này có hiệu quả tốt khi thu những
bụi nhỏ mòn, bụi hóa học và bụi chất phóng xạ. Các hạt bụi có kích cỡ từ 0,01μ đến
10μ thiết bò này đều thu được. Tuy nhiên thiết bò này lại không dùng được khi có mặt
các khí ô nhiễm, bởi vì quá trình gia nhiệt và tác dụng của nguồn điện đều làm tăng
khả năng gây hại của các khí ô nhiễm.
Thiết bò lấy mẫu bụi theo kỹ thuật lắng bao gồm: thiết bò lắng điện (hình 7.8)
dùng thu bụi và dùng trong nghiên cứu về loại và tính chất của các bụi phóng xạ, thiết
bò lắng nhiệt (hình 7.9). Các thiết bò lấy bụi tổng quát xem trong bảng 7.1
Hình 7.8 Thiết bò lắng điện (phải) Hình 7.9.
Thiết bò lắng nhiệt (trái)
- 267 -

Bảng 7.1:
Thiết bò lấy mẫu bụi

Thiết bò lấy mẫu
Kỹ thuật
chọn lựa
Chất ô nhiễm cần
thu
Phương pháp phân
tích
Đầu lấy bụi (h 7-1) Hút, 30
ngày
Bụi lắng Trọng lực
Máy hút khí (h 7-2. 7-3)
Lọc 24 giờ
Bụi lơ lửng (gồm cả
bụi vô cơ, hữu cơ,
chất phóng xạ)
Trọng lực
Giấy lọc bụi (h7-4)
Lọc 24 giờ Bụi lơ lửng (bụi đất)
Đo lưu lượng (h7-3),
đo trọng lượng
Mẫu Durham, Roto
quay (h 7.5), bẫy bào tử
Hirst (h7.6)
Va chạm Phấn hoa, bào tử Đếm
Màng dính Va chạm Tổng bụi Gruber particle
Mẫu Andersen Va chạm Vi khuẩn - bụi Đếm
Mẫu Cascader Va chạm Tổng bụi

Greenberg-Smith
(h7.7)
Va chạm Tổng bụi Trọng lực
Midge impinger (7.7) Va chạm Tổng bụi Trọng lực
Mẫu cyclon (h 7.7) Va chạm Bụi > 5 micron Trọng lực
Lắng tónh điện (h 7.8) Lắng Bụi phóng xạ Nghiên cứu loại
Lắng do nhiệt (h 7.9) Lắng Tổng bụi Trọng lực

7.4. LẤY MẪU KHÔNG KHÍ
Như trên đã nói, chất ô nhiễm không khí được phân ra thành bụi và khí độc.
Trong phần tiếp sau đây sẽ đề cập tới các kỹ thuật và thiết bò thường dùng cho việc
lấy mẫu khí độc.
- 268 -

7.4.1. Kỹ thuật và thiết bò lấy mẫu
Bốn kỹ thuật cơ bản của việc lấy mẫu các khí thải là hấp thụ, hấp phụ, cô đặc và
hút mẫu.
a. Phương pháp hấp thụ
Phương pháp hấp thụ là quá trình làm cho dòng không khí có chứa các khí ô
nhiễm được đưa vào tiếp xúc với các hóa chất lỏng, tại đó xảy ra phản ứng hấp thụ
tạo ra dạng chất rắn hoặc lỏng (không còn là khí). Dung dòch hóa chất dùng thích ứng
với các khí cần thu mẫu. Trong kỹ thuật này, điều quan trọng nhất là phải xác đònh
cho được tất cả các khí ô nhiễm đi vào tiếp xúc với dung dòch hóa chất hấp thụ và
mức độ hấp thụ chất ô nhiễm trong khoảng thời gian lấy mẫu. Xác đònh cho thích hợp
thì thu mẫu mới đạt hiệu quả cao.
Để giúp cho việc thu mẫu đạt kết quả cao, những vấn đề sau đây cần phải xem
xét: Quá trình sủi bọt trong thiết bò, dòng không khí có chứa chất ô nhiễm đi qua dung
dòch hấp thụ, phần lớn các khí có sự tiếp xúc giữa chất khí và chất lỏng. Kích cỡ thích
hợp của thiết bò hoặc nói cách khác tỷ lệ lưu lượng khí lấy mẫu phải thích hợp, nhằm
mục đích tạo cho dòng khí và dung dòch hấp thụ có đủ thời gian tiếp xúc, dung dòch

hấp thụ có thể giữ lại hết các chất ô nhiễm. Nồng độ dung dòch hấp thụ là xác đònh
trên cơ sở nồng độ các chất ô nhiễm cần hấp thụ. Bởi vậy nếu xét tới khía cạnh an
toàn, khi có quá nhiều chất phản ứng ở trong dung dòch hấp thu, chúng sẽ hấp thụ tất
cả các chất ô nhiễm kể cả chất ô nhiễm nặng nếu chúng gặp, độ chính xác của việc
lấy mẫu giảm đi. Thời gian tiếp xúc giữa khí ô nhiễm và dung dòch hấp thụ rất ngắn,
bởi vậy nồng độ dung dòch hấp thụ phải đủ để xảy ra phản ứng hấp thụ ngay lập tức.
Một loại thiết bò cũng sử dụng theo nguyên tắc hấp thụ cho nhiều loại khí đồng
thời, loại này tương tự như loại Sủi bọt 24 h (Twenty-fuor hour bubble) (hình 7.10).
Loại thiết bò lấy mẫu này được thiết kế để lấy đồng thời 5 loại khí khác nhau, dùng 5
loại dung dòch hấp thụ ứng với 5 loại khí ô nhiễm cần thu với từng thiết bò sủi bọt.
Một bơm hút khí vào đồng thời 5 dung dòch hấp thu, với các đường vào ra khác nhau.
Lưu lượng của dòng khí có thể kiểm soát được bằng cách điều chỉnh miệng hút khí
vào. Một thiết bò nhiệt tónh học luôn luôn gia nhiệt để tạo ra độ ổn đònh nhiệt cho
dòng khí vào mẫu. Nhờ việc sử dụng dụng cụ sủi bọt và dung dòch hấp thụ thích hợp
với từng loại khí, các mẫu có thể lấy được là SO
2
, NO
2
, H
2
S, NH
3
và Aldehyd. Kết
quả sau phân tích được tính theo đơn vò μg/m
3
.
- 269 -

Một thiết bò khác cũng sử dụng nguyên lý hấp thụ là thiết bò sử dụng mẫu mắc
nối tiếp, nó bao gồm nhiều thiết bò sủi bọt khác nhau. Một thiết bò chọn đúng có 12

thiết bò sủi bọt, nó có thể lấy mẫu nối tiếp với các khoảng thời gian nối tiếp nhau (một
mẫu lấy trong 2h, sau đó chuyển sang thiết bò sủi bọt khác, lấy mẫu cho toàn thiết bò
trong 24h). Thiết bò lấy mẫu này có thể cho ta giá trò tức thời cao nhất chính xác của
khí ô nhiễm. Hình 7.10 cũng cho thấy một vài kiểu ống hấp thụ thủy tinh của thiết bò
lấy mẫu trên. Những ống thủy tinh này chế tạo dạng sủi bọt nhỏ nhằm cung cấp khí
cho quá trình hấp thụ. Chúng hoàn toàn khác với với kiểu impinger ống lồng dùng để
thu mẫu bụi.
Dùng đèn Pero chì (hình 7-1) để đònh lượng nồng độ khí sulfur dioxit trong khí
quyển là phương pháp đơn giản nhất trong kỹ thuật hấp thụ. Trong kỹ thuật hấp thụ
khí ô nhiễm, khả năng hấp thụ bằng chất rắn ít hơn so với khả năng hấp thụ bằng chất
lỏng. Các khâu sứ hình trụ được bao quanh bởi một màng mỏng các dung dòch hấp thụ
pero chì. Pero chì phản ứng với sulfur dioxit tạo ra dạng chì sunfat. Tổng lượng sunfat
chì sau khi thí nghiệm 30 ngày được cân xác đònh trọng lượng hoặc đònh lượng bởi tác
động đổi màu của dung dòch hấp thu.
Các biểu hiện qua quan sát thiết bò theo nguyên tắc hấp thụ sẽ được đề cập tiếp
trong chương sau.
b. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ lấy mẫu dựa trên nguyên tắc; bề mặt các chất rắn có tác
dụng hút và giữ các khí trên nó. Lượng chất khí ô nhiễm được hấp phụ liên quan đến
diện tích bề mặt chất hấp phụ, mức độ duy trì áp suất và nhiệt độ dòng khí lấy mẫu
(hai nhân tố này có ảnh hưởng tới lưu lượng và nồng độ), đặc điểm lý học và hóa học
của chất hấp phụ đã được dùng. Các chất hấp phụ khác nhau sẽ được thảo luận trong
phần tiếp.



Hình 8.15: Mẫu nối tiếp - Hình 7.15 trang 110
Hình 7.10. Ống thủy tinh sủi bọt hoặc hấp thụ
- 270 -

•
Cacbon hoạt tính
Đây là loại than được tạo ra từ hạt quả đào, vỏ quả dừa… là những vật chất tốt
nhất dùng làm chất hấp phụ. Các hydrocacbon bám trên bề mặt than hoạt tính chòu tác
dụng oxy hóa bởi tác dụng hoạt hóa của chúng. Các quá trình oxy hóa này được thử
nghiệm thường xuyên với sự gia nhiệt ứng với từng khoảng nhiệt độ khác nhau ứng
với các khoảng thời gian dài. Một vài loại khí luôn bò hấp thụ bởi bề mặt than hoạt
tính là NH
3
, NO
x
, CO và CO
2
.
•
Silica gen
Đây là một dạng đông đặc, hóa keo của dung dòch acid silicic, tạo thành dạng
silicon oxit, chúng có tính cứng bóng và xốp, có khả năng hấp phụ các loại khí như
H
2
S, SO
2
và H
2
O.
•
Alumin hoạt tính
Đây là những hạt hấp thụ tìm thấy trong những ống phát hiện nhanh, chúng bao
gồm hầu hết là những hạt oxit nhôm có tính xốp cao, dùng làm chất chỉ thò hóa học
bằng cách đo lường độ biến đổi màu sắc của các hạt.

•
Lưới phân tử (a molecular seive)
Đây là chất tổng hợp bởi natri hoặc canxi không có alumin, chúng từng được
dùng để hấp phụ CO
2
, H
2
S, SO
2
, NH
3
và ecetylen.
Một vài thuận lợi của nguyên tắc hấp phụ dựa trên nguyên tắc hấp thụ là:
1/ Chất ô nhiễm có thể được phát hiện nhanh nhờ tác động làm thay đổi màu sắc;
2/ Các mẫu thu được có thể được vận chuyển ở dạng rắn;
3/ Nó có thể thu được tốt các loại khí dễ bay hơi;
4/ Chúng có thể thực hiện lấy mẫu trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau;
5/ Có thể hấp thụ tốt các chất ô nhiễm khi ở nồng độ cao.
Hộp thử nghiệm khí trong vũ trụ
(A universal tester kit)
Đây là sản phẩm của công ty Mine Safety Appliance, sử dụng nguyên lý hấp thụ
để có thể phát hiện nhanh ra các khí độc, hơi, khói, bụi. Mẫu đơn giản của thiết bò là
một bơm pittông dùng để hút không khí cần lấy mẫu vào các thiết bò chỉ thò hoặc ống
phát hiện nhanh hoặc các tấm giấy lọc có thấm các loại hóa chất dùng để phát hiện
- 271 -

chất ô nhiễm. Để khẳng đònh chắc chắn tính độc của các hợp chất có thể dùng biện
pháp gia nhiệt với từng nhiệt độ khác nhau, bằng cách này phát hiện ra tính độc hóa
học ứng với từng nhiệt độ, ở đây tính độc ứng với từng nồng độ các hợp chất có liên
quan tới tính độc nguyên thủy của chúng. Nhiệt cung cấp cho thiết bò ở đây cung cấp

bởi bình điện nhiệt phân (hình 7.11)
Hình 7.11. Thiết bò nhiệt phân
Một thí nghiệm chuẩn dùng cho việc phát hiện CO là dùng ống phát hiện nhanh,
trong ống phát hiện nhanh có chứa silica gen được thấm nhiễm bởi dung dòch H
2
SO
4
,
alumin molypden, sulfat paladi hòa tan. Không khí có chứa CO đi nhanh qua ống, màu
sẽ nhanh chóng chuyển từ màu vàng sang màu xanh thẫm, lượng CO được xác đònh
bởi việc so sánh với các cột màu (thiết bò phát hiện CO hấp phụ, hình 7.12).
Làm lạnh hoặc ngưng tụ mẫu

Là phương pháp dùng thể thu thập khí hydrocacbon, hơi chất phóng xạ và các
chất không tan hoặc không bay hơi khác. Chất ô nhiễm không khí tồn tại ở dạng khí
có thể bò “bẫy” hoặc tách ra khỏi không khí nhờ phương pháp làm lạnh hoặc ngưng
tụ. Bẫy nói ở đây có nghóa là thu các chất ô nhiễm hoặc tách chất ô nhiễm ra khỏi
dòng khí.
Máy móc dùng cho quá trình làm lạnh hoặc ngưng tụ như sau: Không khí lấy mẫu
được hút vào một hộp đã được làm lạnh từ trước, nếu nhiệt độ trong hộp thấp hơn
hoặc bằng với nhiệt độ ngưng tụ của các khí, chúng sẽ chuyển sang dạng lỏng. Những
chất lỏng hoặc chất ngưng tụ này được đựng trong hộp, ngay tại nơi chúng đã bò
- 272 -

chuyển từ dạng khí sang dạng lỏng. Quá trình lấy mẫu dựa trên nguyên tắc làm lạnh
này, nếu muốn thu thập một vài lo
ạ
i khí trong cùng một thời gian thì ta phải dùng
nhiều hộp lấy mẫu cùng một lúc.
Hình 7.12.

Thiết bò hấp thụ phát hiện CO

Một loại thiết bò lấy mẫu đặc biệt gồm có 5 cái bẫy thủy tinh được nối liền với
nhau bởi các khớp nối có joăng bao kín. Những bẫy này có cấu trúc là những bình cổ
dài, nơi chứa các khí theo trật tự dòng khí đi vào: Bình (1) được làm lạnh bởi chất tải
lạnh là dung dòch nước muối ở nhiệt độ -16
o
C, các bình (2,3 và 4) được làm lạnh làm
khô bởi khí CO
2
và aceton hoặc methyl cellosolve giữ cho nhiệt độ ở mức -80
o
C và
bình 5 là bình dùng để thu nitro lỏng được giữ ở nhiệt độ -195
o
C. Dòng khí được hút
vào bẫy này (những bình cổ dài) nhờ một bơm hút. Sau khi lấy mẫu xong để chuẩn bò
phân tích thì phải sấy nóng mẫu lên, các khí trở về dạng gốc của nó, sau đó được
phân tích bởi tia hồng ngoại hoặc sắc ký khí.
Trong phương pháp lấy mẫu kiểu ngưng tụ thì vấn đề quan trọng nhất là vấn đề
các tinh thể nước đá sẽ bít kín những hộp lấy mẫu. Để tránh hiện tượng này, đầu vào
của những bình được chế tạo loe đường kính ra 2 inch và dài ra 2 inch nữa. Ở những
chỗ đầu vào, đầu ra của các bình cổ dài hoặc các ống nối, chỗ uốn cong được thiết kế
bán kính rộng ra. Cũng như vậy tại những vò trí cao thì được làm khô sẽ giảm bớt được
các vấn đề này. Giữ cho các dung dòch hoạt động được, thiết bò hoạt động được thì
việc quản lý và vận hành là một vấn đề không nhỏ.
Lấy mẫu tức thời
(Grab sampling)
- 273 -

Lấy mẫu tức thời là một kỹ thuật khác dùng để lấy mẫu không khí bò ô nhiễm.
Lấy mẫu tức thời là lấy mẫu ở điểm thời gian nào đó đặc biệt, với khoảng thời gian
lấy mẫu khoảng từ vài giây đến 1 phút. Một mẫu tức thời có thể dùng làm đại diện
cho một tập hợp các mẫu khác khi nguồn lấy mẫu là không thay đổi. Những mẫu này
được dùng để xác đònh các khí có trong thành phần không khí (mẫu khí chứa những
chất ô nhiễm) và xác đònh xem nồng độ các chất ô nhiễm ngay tại thời điểm lấy mẫu.
Kỹ thuật lấy mẫu tức thời có tác dụng khi mà những chất ô nhiễm có liên quan
không bò hấp thụ bởi chất lỏng hoặc mức độ chòu hấp phụ chậm. Hơn nữa dung dòch
hấp thụ lại phải đặt trong dụng cụ lấy mẫu và mẫu thu được có thể trở nên bão hòa
với dung dòch hấp thụ trước khi đïc phân tích.
Hầu hết những mẫu lấy theo kỹ thuật này thường được sử dụng với những thiết bò
nhỏ và không yêu cầu về trình độ, kinh nghiệm của người lấy mẫu trong những phần
công việc.
Có nhiều loại thiết bò lấy mẫu tức thời có sẵn. Một loại là túi plastic đã xì hơi đặt
trong một cái hộp với một cái ống vươn ra ngoài hộp. Mẫu được lấy bằng cách hút
không khí từ trong túi ra, đưa túi tới nơi lấy mẫu mở ra cho không khí được hút vào
trong túi mẫu đã được lấy.
Đôi khi phương pháp dùng ống tiêm tạo ra lỗ trên bề mặt chất rắn dùng để thu
những lượng khí ô nhiễm nhỏ. Một loại thiết bò khác là bình hút cổ dài (hình 7.13)
thích hợp với khóa vòi và đầu hút. Trong cách thu mẫu này, dung dòch có khả năng
hấp thụ chất ô nhiễm cũng là vấn đề đáng nói tới, khi nói tới thiết bò lấy mẫu bằng
bình cổ dài. Những bình này sau khi được hút khí ra (ngoài hay trong phòng thí
nghiệm) cho tới áp suất bay hơi của dung dòch hấp thu, nhiệt độ và áp suất trong bình
được ghi chép lại sau đó khóa vòi lại.
Hình 7.13. Bình hút cổ dài
- 274 -

Khi bình cổ dài mở ra, dòng khí được hút vào trong bình. Để tránh gãy vỡ hư
hỏng, bình lấy mẫu phải đặt trong hộp bảo vệ bên trong bọc xốp hoặc là bằng bông
thủy tinh tránh va chạm mạnh.

Một thiết bò khác được dùng như là một thiết bò làm sạch hoặc thiết bò trao đổi
khí (hình7.14) với một ống hình trụ có khóa ở hai đầu. Khi cả hai khóa ở cả hai đầu
đều mở, một dòng không khí được hút vào thiết bò. Đóng khóa hai đầu lại ta chứa
được mẫu khí mang về.
Hình 7.14.
Thiết bò trao đổi khí

Một thiết bò khác trong kỹ thuật lấy mẫu tức thời là thiết bò trao đổi vò trí của chất
lỏng (hình 7.15). Một bình đứng có chứa chất lỏng dùng làm chất trao đổi vò trí với
khí. Chất lỏng được tháo ra khỏi bình nhờ van ở đáy bình, không khí bên ngoài được
hút vào ở van ở phía trên đỉnh bình thay thế vào vò trí mà chất lỏng vừa được rút ra.
Việc lựa chọn chất lỏng dùng để thay thế (nước, nước muối, thủy ngân hoặc là chất
lỏng đã hòa tan bão hòa với khí lấy mẫu) được chọn dựa trên tính chất của khí cần lấy
mẫu. Với yêu cầu là khí lấy mẫu không có bất kỳ một phản ứng nào với chất lỏng
dùng làm chất thay thế vò trí.
Hình 7.15.
Thiết bò lấy mẫu bằng phương pháp dời chỗ chất lỏng