空气采样是环境监测、职业卫生、科学研究等领域中获取空气污染物数据的重要手段。其核心目的是通过科学方法收集空气样品，分析其中污染物的种类、浓度及分布特征，为环境质量评估、健康风险防控等提供依据。根据采样原理和应用场景的不同，空气采样方法可分为主动采样、被动采样和在线监测三大类，每种方法各有其技术特点与适用条件。
一、主动采样法：动力驱动的精准采集
主动采样是通过动力装置（如泵）将空气强制通过收集介质，从而捕获目标污染物的方法。其优势在于可控性强、采样效率高，适用于定量分析。
1. 溶液吸收法
该方法主要用于气态污染物的采集，如二氧化硫、氮氧化物等。采样时，空气以特定流速通过装有吸收液（如氢氧化钠溶液）的冲击式吸收瓶，污染物与吸收液发生化学反应后被固定。例如，采集二氧化硫常用四氯汞钾溶液作为吸收液，形成稳定的络合物。关键技术参数包括吸收液种类、采样流速（通常0.5-2 L/min）和采样时间，需根据污染物特性调整。
2. 固体吸附法
适用于挥发性有机物（VOCs）和部分无机气体。将空气泵入填充吸附剂（如活性炭、Tenax管或硅胶）的采样管中，污染物通过物理吸附或化学吸附被截留。活性炭对非极性有机物吸附效果显著，而硅胶更适用于极性物质。采样后需通过热脱附或溶剂洗脱进行实验室分析。此方法的难点在于吸附剂选择和解吸效率控制，例如苯系物采样常采用活性炭管，采样流速建议0.1-0.5 L/min。
3. 滤膜捕集法
针对颗粒物（如PM2.5、重金属粉尘）的经典方法。空气通过滤膜（玻璃纤维、石英或聚碳酸酯材质）时，颗粒物被截留在膜表面。TSP（总悬浮颗粒物）采样使用大流量采样器（流量约1.1 m³/min），而PM2.5采样需加装旋风切割器。滤膜称重法可测定质量浓度，后续可通过XRF、ICP-MS等技术分析成分。需注意温湿度对滤膜称重的影响，实验室需恒温恒湿平衡24小时后再称重。
二、被动采样法：无需动力的长期监测
被动采样依靠分子扩散或渗透原理采集污染物，无需电力设备，适合大范围布点或长期累积监测。
1. 扩散采样器
典型代表是氮氧化物被动采样管，其内部涂有三乙醇胺吸收层，NO2通过扩散作用与吸收剂反应生成亚硝酸盐。采样周期通常为一周至一个月，数据反映时间加权平均浓度。该方法成本低但精度较低，适用于社区网格化监测。
2. 渗透膜式采样器
用于VOCs监测，如Radicello采样器采用半透膜隔离外界气流，污染物缓慢渗透至吸附剂。美国EPA推荐用于苯等致癌物的年度累积监测，检测限可达0.1 μg/m³。
三、在线监测技术：实时数据获取
现代监测体系中，在线自动分析仪能实现污染物浓度的分钟级更新，但采样环节仍是关键前置步骤。
1. 连续颗粒物监测仪
β射线吸收法（BAM）和微量振荡天平法（TEOM）是主流技术。以TEOM为例，空气以16.7 L/min流速通过滤膜，通过膜片振荡频率变化计算颗粒物质量。需定期进行流量校准和膜更换。
2. 开放光程监测
差分吸收光谱（DOAS）系统利用紫外-可见光波段吸收特征反演污染物浓度，采样路径可达数百米，适用于区域污染分布研究，但受气象条件影响较大。
四、特殊场景采样技术
1. 应急快速检测
突发污染事件中常用直读式检测仪（如PID检测VOCs、电化学传感器测有毒气体），配合Summa罐采样（不锈钢罐真空采集空气，实验室通过GC-MS分析），可在15分钟内完成现场采样。
2. 个体暴露采样
职业卫生领域使用个体采样泵（如SKC AirChek XR5000），佩戴于劳动者呼吸带，流量0.5-2 L/min，连续8小时采集工作场所空气，评估实际暴露水平。
五、质量控制关键环节
- 采样前准备：校准流量计误差需≤5%，吸收液需现配现用，滤膜需预平衡称重。
- 现场操作：避开障碍物3倍直径距离，采样高度1.5m（呼吸带高度），同步记录温湿度、气压。
- 运输保存：VOCs样品需4℃冷藏避光，重金属滤膜需-20℃冷冻，最长保存期7天。
六、技术发展趋势
新型采样技术如无人机搭载采样系统可实现三维空间污染分布测绘；微流控芯片采样器将实验室功能集成到便携设备中；人工智能算法开始用于优化采样点布设。2024年发布的ISO 13138标准新增了纳米颗粒物采样规范，反映技术前沿动态。
在实际应用中，采样方法的选择需综合考虑监测目的（瞬时浓度或长期趋势）、污染物性质（气态/颗粒态/半挥发性）、检测限要求及成本预算。例如，工业园区VOCs常规监测可结合在线GC-MS与每周被动采样，而科研项目可能采用高时间分辨率的质子转移反应质谱（PTR-MS）联用采样系统。只有严格遵循《环境空气采样技术导则》（HJ 194-2017）等标准规范，才能确保数据的准确性和可比性。
