近年来人们对室内挥发性有机化合物（ＶＯＣ）的关注度持续增加，原因为：１）由于室内空气流动缓慢、新风供应不足，加上装修装饰材料及新型材料在室内的大量使用等原因，室内 ＶＯＣ的浓度普遍高于室外环境［１－３］；２）多数 ＶＯＣ对人体健康存在负面效应，系物）可能引起哮喘、癌症、白血病等疾病［１，４］；３）长期接触低浓度 ＶＯＣ（比如苯人们约９０％的时间在室内度过［５－６］。已有研究表明，室内是人体对污染物暴露的主要场所，约７０％的暴露风险来自室内。所以，对室内 ＶＯＣ进行检另外，随着我国快速的工业化和城镇化，室内外环境已发生了显著变化，数亿人口受到影响［７］。另外，随着我国快速的工业化和城镇化，室内外环境已发生了显著变化，数亿人口受到影响［７］。但是现阶段，反映我国室内 ＶＯＣ污染特性的测试（数据）很少，主要原因是缺少经济适用和准确可靠的采样方法［８－９］。因此，根据我国实际情况，发展经济适用且准确可靠的检测方法十分必要。由于环境温度和通风等因素的改变，环境中的ＶＯＣ种类和浓度时常发生时间和空间上的变化。被动采样器基于分子自由扩散采集空气样品，可持续工作几小时甚至几天，获取污染物的时间加权平均浓度，能准确地反映人体的暴露水平［１０］，因而备受人们关注。而主动采样需要电力支撑，不适合长时间采样，难以给出有效的暴露信息。此外，被动采样器由于具有轻便、体积小，采样无噪声、无需人员看管且价格低廉等优点，在大范围和个体采样中自１９７３年Ｐａｌｍｅｓ等人［１３］成功发展了可定量分析 ＮＯ２ 的被动采样技术以来，人们设计和研制了多种不同的被动采样器，如 Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅｌｍｅｒ［１４］，３Ｍ３５００［１５］，ＳＫＣ［１６］，Ｒａｄｉｅｌｌｏ［１７］等。此外，被动采样器的应用范围也不断拓展，最初仅适合空气采样，现已成功应用于水环境、土壤环境和气溶胶的采样分析。但需指出的是，本文主要关注适用于室内空气中 ＶＯＣ采样分析的被动采样器。图１列出了４０年来已发展的重要被动采样器。根据被动采样器阻挡层的不同，现有被动采样器可分为两类：扩散式采样器和渗透式采样器。扩散式采样器阻挡层为一层较厚的多孔材料，而渗透式采样器阻挡层为一层较薄的渗透膜。它们的作用均是减少采样器内部气体流动受外部环境因素的干扰。研究发现，现有被动采样器检测 ＶＯＣ的性能依然不够稳定，表现在被动采样器测试不确定度波依然不够稳定，表现在被动采样器测试不确定度波閲?鏍烽€熺巼鐨勫彉鍖栧彲瀵艰嚧锛橈紣锛呬互涓婄殑娴嬭瘯涓嶇‘瀹?度［１８］。同时发现，Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅｌｍｅｒ扩散管对苯的采样速率存在高达３００％的偏差［１９－２１］。因此，继续提高被动采样器测试的准确性和稳定性十分重要。欲实现此目标，关键是科学设计采样器使之在不同测试环境下的采样速率保持稳定［１１，１８，２２－２３］。基于此目标，本文回顾了被动采样器的工作原理和几何结构，以及环境因素对采样器性能的影响；并以被动采样器暴露量测试误差最小为反问题优化目标，结合被动采样器的结构特性建立了传质模型，提出了一种新的被动采样器设计方法。１　被动采样器的工作原理和设计方法行了描述，假定吸附剂为绝对的汇，即污染物在吸附剂表面的浓度为０，建立了一个简单的稳态传质模型，得到采样速率ＳＲ＝ＤＡ／Ｌ，其中Ｄ 为空气中污染 物 扩 散 系 数，Ａ 为 扩 散 面 积，Ｌ 为 扩 散 距离［１３］。而后，Ｇｏｒｅｃｋｉ等人总结了扩散式采样器和渗透式采样器的工作原理［２４］，见表１，同样假定吸采样速率有明显差别，利用其进行计算，将低估污染物浓 度［２７］。由 此 可 见，现有仅考虑阻挡层（扩散层或渗透膜）内传质过程的被动采样器的工作原理不能很好地预测采样器的性能，利用其指导采样器设计将产生偏差。样器的应用范围也不断拓展，最初仅适合空气采样，现已成功应用于水环境、土壤环境和气溶胶的采样分析。但需指出的是，本文主要关注适用于室内空气中 ＶＯＣ采样分析的被动采样器。图１列出了４０年来已发展的重要被动采样器。根据被动采样器阻挡层的不同，现有被动采样器可分为两类：扩散式采样器和渗透式采样器。扩散式采样器阻挡层为一层较厚的多孔材料，而渗透式采样器阻挡层为一层较薄的渗透膜。它们的作用均是减少采样器内部气体流动受外部环境因素的干扰。度［１８］。同时发现，Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅｌｍｅｒ扩散管对苯的采样速率存在高达３００％的偏差［１９－２１］。因此，继续提高被动采样器测试的准确性和稳定性十分重要。欲实现此目标，关键是科学设计采样器使之在不同测试环境下的采样速率保持稳定［１１，１８，２２－２３］。基于此目标，本文回顾了被动采样器的工作原理和几何结构，以及环境因素对采样器性能的影响；并以被动采样器暴露量测试误差最小为反问题优化目标，结合被动采样器的结构特性建立了传质模型，提出了一种新的被动采样器设计方法。采样速率有明显差别，利用其进行计算，将低估污染物浓 度［２７］。由 此 可 见，现有仅考虑阻挡层（扩散层或渗透膜）内传质过程的被动采样器的工作原理不能很好地预测采样器的性能，利用其指导采样器设计将产生偏差。以被动采样器暴露量测试误差最小为优化目标，结合被 动 采样器的 传质模 型，指 导 被 动采样 器设计［２８］。该方法优先考虑对被动采样器测试不确定度贡献较大的因素：环境浓度的波动、分析仪器检测下限以及环境风速变化。以被动采样器测量暴　　对该传质模型进行空间有限离散，再结合边界条件和初始条件可数值求解。结果输出为采样器扩散层和吸附剂层内 ＶＯＣ 随时间和空间变化的浓度值。结合反问题优化目标，可得到不同采样情形下采样器的误差值。在全局空间搜索满足小误差的采样器的关键参数（Ｄｓ，Ｋ 等），即可有效指导采样器设计。模拟结果见文献［２８］。基于此思路，笔者研发了一种新型被动采样器ＴＨＰＤＳ，见图３。扩散壳为３０ｍｍ 长不锈钢颗粒烧　　采样器结构与采样器性能密切相联，它不仅限定了采样速率，也在一定程度上影响了采样器吸附剂的选择以及分析物的脱附方式。表２总结了目吸附剂及脱附方式。徽章式采样器因其采样后可作为萃取容器，故脱附方式一般为萃取，吸附剂最常采用活性炭，其次为硅胶和分子筛等；而管式轴向和管式径向采样器一般适合热脱附，吸附剂则包１）徽章式采样器：形似纽扣，扩散面积较大，扩散半径较小，因而采样速率较大，但受环境风速影响也较明显。开口处一般放置扩散层或渗透膜。吸附剂既可选择适合萃取解析的活性炭［２９－３０］，又可２）管式轴向采样器：采样管一端或两端开口，扩散面积最小，扩散半径较大，因此采样速率一般最小。一般地，可通过调节长径比，减小环境因素３）管式径向采样器：轴心对称设计，分子沿采样器半径方向自由扩散，拥有较大的扩散面积和较小的扩散半径，因而采样速率一般最大。采样器既可填充适合热解析的吸附剂，又可填充适合萃取解析的吸附剂［１７］。如图４ｃ所示，Ｒａｄｉｅｌｌｏ是目前使用最多的管式径向采样器。　　采样器结构与采样器性能密切相联，它不仅限定了采样速率，也在一定程度上影响了采样器吸附剂的选择以及分析物的脱附方式。表２总结了目吸附剂及脱附方式。徽章式采样器因其采样后可作为萃取容器，故脱附方式一般为萃取，吸附剂最常采用活性炭，其次为硅胶和分子筛等；而管式轴向和管式径向采样器一般适合热脱附，吸附剂则包结而成的多孔圆柱，孔隙率为３７％～３８％，外径１０ｍｍ，厚度３ｍｍ；ＶＯＣ分 子沿圆柱半径方向扩