职业健康现场采样的标况体积

2022-11-03 来源：Cougar 浏览：

从事职业健康采样的工作人员都会知道一个名词【标况采样体积】。今天就和大家聊聊什么是标况体积？为什么需要标况体积？怎么得到标况体积？

什么是标况体积

常见的物质形态有固态、液体、气态三种：固态物质有固定的形状和体积，正常情况下形状和体积都不会改变；液态物质没有固定的形状，但是有固定的体积，形状可以任意改变，但是总体积不会变化；气态物质既没有固定的形状，也没有固定的体积，体积会随着温度和气压而变化，变化规律遵循热力学理想气体状态方程(P₁V₁)/T₁=(P₂V₂)/T₂【T为开尔文温度，数值为摄氏度+273.15】，标况体积是指任何状态下的一定量的气体，在温度和气压调整到指定状况下的体积。环境卫生标况是0℃，101.3kPa，职业卫生标况体积是20℃，101.3kPa。

为什么需要标况体积

气体的浓度表示方式有两种，体积比浓度和质量浓度，体积比浓度就是常用的百分比浓度、PPM浓度和PPB浓度，这些浓度是指102份、106份和109份气体中所包含的对象气体的份数，这种浓度只用于气态物质的浓度表示，无论体积变大或变小，对象气体占背景气体的比值不会变化，所以无论气象条件发生任何变化，只要没有发生化学反应，体积比浓度都不会发生变化；质量浓度就是单位体积中含有对象物质的质量，可用于表示固液气三种状态的物质浓度，因为气体没有固定的体积，所以同一种气体在不同状态下的质量浓度都会有变化，为了比较气体浓度是否超过限值，就需要把对象气体和限值浓度气体转换为相同的温度和气压条件下比较。

怎么得到标况采样体积

◆采样体积V=Ft：F为采样器流量，t为采样时间，如果整个采样过程中流量恒定不变，采样体积V=Ft就没有问题，但是所有采样器的采样流量在启动和运行过程中都会有少量的波动，这时的采样体积就应该是。

◆按照热力学理想气体状态方程(P₁V₁)/T₁=(P₂V₂)/T₂转换，V₀=(P_aV_a)/T_a×T₀/P₀，P_a为采样环境的气压，单位kPa，T_a为采样环境的卡尔文温度，单位为K，V_a为采样体积，单位为m³，P₀为标况气压101.3kPa，T₀为标况温度20℃（293.15K），如果采样过程中采样流量恒定，环境温度和气压均为恒定值，V₀=(P_aF_at)/T_a×T₀/P₀，当采样流量不恒定时，，当采样温度和气压都不恒定时，；

因为专业，所以超越

较早的采样器没有体积计算功能，我们只能假设流量恒定通过V=Ft计算出采样体积，然后通过测量环境的温度和气压来计算标况采样体积，V₀=(P_a F_at)/T_a×T₀/P₀ ，这样标况采样体积就可以通过V₀=(P_aV_a)/T_a×T₀/P₀来计算，这样计算出来的标况体积不受流量波动影响，准确度较高，但是如果遇到温度和气压不恒定的情况下，标况体积还是有一定误差；最后出现了标况体积直读采样器，可以直接记录标况采样体积，但是有一次在个体10小时采样过程快结束时发现采样器还在正常采样，标况采样体积数值在下降，通过分析得知采样环境的温度较低，采样后劳动者将采样器带回休息区，休息区温度较高，采样器的温度传感器数值上升，根据，当Ta上升较快时，尽管还在采样，V₀也会下降，所以这款采样器是通过V₀是通过停泵前的温度和气压传感器计算的，这个V₀不能代表采集样品的标况体积；所以我在设计Cougar标况采样体积时采样的公式为，采样过程中每一秒的采样体积通过转换标况体积后累加至上一秒的标况体积，这样我们的V₀才是采集的样品对应的标况体积。