Methodology of passive air
sampling
Roman Prokeš 
Petra Přibylová 
Kateřina Šebková 
Jana Klánová 
Ivan Holoubek 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
1 
 
Methodology of passive air sampling 
 
	
Contents	
 
1.  Sampler characterization ...................................................................................................................... 2 
2.  Sampler deployment – site selection .................................................................................................... 4 
3.  Installation and changing of PUF disk ................................................................................................... 5 
3.1.  PUF disk installation ...................................................................................................................... 6 
3.2.  PUF disk changing .......................................................................................................................... 9 
4.  Transport and storage of PUF disk ...................................................................................................... 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CITATION: 
Prokeš,  R.,  Přibylová,  P.,  Šebková,  K.,  Klánová,  J.,  Holoubek,  I.,  Methodology  of  Passive  Air  Sampling,  Masaryk 
University, RECETOX. RECETOX‐TOCOEN REPORT No.704, 2019. 
https://www.recetox.muni.cz/en/services/recetox‐laboratories/environmental‐monitoring‐networks 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
2 
 
1. Sampler	characterization 
 
Passive air sampler consists of two stainless steel bowls attached to the common axes to form a protective 
chamber for the polyurethane foam disk (PUF disk). The disk is attached to the same rod and it is sheltered 
against the wet and dry atmospheric deposition, wind and UV light. The air flux is stabilized by the PUF 
disk  positioning  as  well.  The  sampling  period  depends  on  type  and  concentration  level  of  measured 
pollutants, it´s usually from 4 to 12 weeks. 
PUF disks are made from non‐colored foam with defined thickness (1,5 cm) and diameter (15 cm), and 
small hole in the middle. All disks are cleaned in Soxhlet extractors in set of solvents chosen according to 
the group of pollutants that is targeted for sampling.  
PUF  disk  extracted  in  acetone  and  dichloromethane  (DCM)  is  appropriate  for  the  analyses  of 
organochlorinated  pesticides  (OCPs),  polychlorinated  biphenyls  (PCPs)  and  polybrominated  diphenyl 
ethers (PBDEs). 
PUF disk extracted in acetone and toluene is appropriate for the analyses of polychlorinated dibenzo‐p‐
dioxins (PCDD), dibenzofurans (PCDD/Fs) and dioxins‐like PCBs. 
Finally, PUF disk extracted in acetone and methanol is aimed at capturing perflourinated compounds and 
its precursors (PFCs). 
Each disk with the metal insert is wrapped in two layers of aluminium foil. The date of cleaning and type 
of cleaning (solvents like DCM, toluene or methanol) are noted on the package. The labeled wrapped PUF 
disks are placed in a zip‐lock polyethylene bag, excess air is removed and bag is closed. Clean disks are 
stored in a freezer at ‐18°C prior to deployment. 
 
Scheme of the passive air sampler with PUF disk. 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
3 
 
The assembly order of passive air sampler is (from top to bottom): 
 Hanging hook – to hang the sampler 
 Nut and safety nut – to fix the upper bowl 
 Pad 
 Upper bowl with diameter 30 cm placed upside down – protection of PUF disk 
 Pad 
 Nut – to fasten the upper bowl 
 Distance tube (longer one) – to fix PUF disk in proper position below upper bowl 
 Pad 
 PUF disk with stainless steel insert (clean disk is prepared in the lab) 
 Pad 
 Distance tube (shorter one) – to fix the PUF disk position above lower bowl 
 Nut – to fix the distance tube before the lower bowl mounting 
 Pad 
 Lower bowl with diameter 24 cm placed bottom down – condensed water can drain through four 
holes in the bottom of the bowl 
 Pad 
 Nut and safety nut – to fix the lower bowl position 
 Safety hook – it protects the sampler against the falling apart due to vibrations caused by the 
strong wind, simultaneously enables to stabilize the sampler in a vertical position. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
4 
 
2. Sampler	deployment	–	site	selection	
 
Passive air sampler is only hanged in vertical position with the bigger bowl up and placed ideally in the 
man breathing zone 1,5 – 2 m above the ground (preferably grass). The metal construction is commonly 
used for the sampler installation and open terrain location without significant obstacles for free air stream 
around the sampler is optimal. Sampler should be installed on a background station which is not affected 
by the direct sources of air pollution. Do not install the sampler close to the fire place, chimney or outlet 
and outflow of measured pollutants. To prevent damage or sampler loss a secured place is required. 
 
            
Passive air sampler deployment. 
 
The sampling site may be located centrally so as to obtain information on time trends of regional sources. 
The site should avoid individual and large sources of pollutants so that they reflect a large area around the 
site and not emissions from just a few local point sources. Requirements for such a site also include 
geographic considerations and appropriately use already existing meteorological station. Site description 
should follow a standardized approach and should be documented in a sampling protocol (see chapter 3). 
 
 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
5 
 
3. Installation	and	changing	of	PUF	disk	
 
All sampling material is prepared before passive air sampler installation. There is a list of material which is 
needed for PUF disk installation: 
 Passive air sampler – two bowls (one big and one small bowl), one threaded rod, six nuts, six pads, 
two distance tubes (one big and one small tube), one safety hook [provided] 
 PUF disk [provided] 
 Sampling protocol [provided] and pen  
 Open‐end or ring spanner (17 mm) 
 Cooler box 
 Wash bottle with ethanol (alternatively hexane, acetone or isopropanol) 
 Paper tissue 
 Permanent marker 
 Aluminium foil 
 Disposable examination nitrile gloves (alternatively latex gloves) 
 Manual – Methodology of passive air sampling [provided]. 
 
Sampling material preparation 
 
It is necessary to locate the sampling site with GPS coordinates (latitude and longitude) and altitude as 
well as to take the pictures of sampler location during the first sampler installation. It is useful for the 
sampler  deployment  to  prepare  the  metal  construction,  binding  wire  or  rope  for  before  the  first 
installation. 
The installation and PUF disk changing is only made with gloves according to the procedure below. 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
6 
 
3.1.PUF	disk	installation	
 
1. The upper part mounting:  
- two nuts are screwed on the top of threaded 
rod,  
- pad, upper bowl and pad are put on the rod, 
- upper bowl is fasten with nut (to tighten use 
the spanner). 
 
 
 
2. Put the longer distance tube and pad on the 
rod. 
 
 
 
3. Remove  the  non‐exposed  PUF  disk  from 
cooler box, unpack from polyethylene bag and 
two layers of aluminium foil.  
 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
7 
 
4. The unpacked PUF disk with metal tube insert 
is  put  on  the  rod  using  aluminium  foil,  see 
picture below. 
 
 
 
5. Put the pad and shorter distance tube on the 
rod. 
 
 
 
6. PUF disk is fixed with nut (to tighten use the 
spanner). 
 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
8 
 
7. Put the pad, lower bowl and pad on the rod. 
 
 
 
8. Two nuts are used for the fixing of lower bowl 
in  proper  position  (to  tighten  use  the 
spanner). 
 
 
 
9. Finally insert the safety hook to the small hole 
in the rod. 
 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
9 
 
10.Place the passive air sampler with PUF disk on 
the  prepared  metal  construction.  Use  the 
hook on the top of the sampler and mount the 
sampler on the construction with a climbing 
carabine,  wire  or  rope.  If  there  is  no  metal 
construction, use the wire or rope and fix the 
sampler  on  an  unobstructed  tree  branch 
about two meters above ground. 
 
 
 
11.All  sampling  data  must  be  written  in  the 
sampling  protocol  –  write  the  sample  code, 
start  of  sampling,  site  description,  GPS 
coordinates, weather conditions and possible 
sampling influences. 
 
 
 
 
3.2.PUF	disk	changing	
 
Passive samplers should remains in the field for 3 months (84 days). Exposed PUF disks are removed by 
reversing the installation steps. 
12.Detach the passive air sampler from the metal 
construction. 
13.Remove the safety hook, nut, safety nut and 
pad starting from bottom. 
14.Carefully  remove  the  lower  bowl  without 
contact with PUF disk. 
15.Remove the pad and nut fixing the distance 
tube. 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
10 
 
 
16.Carefully  remove  the  shorter  distance  tube 
and the pad next to PUF disk. 
 
 
 
17.  Using  aluminium  foil  remove  PUF 
disk together with metal insert from the rod. 
 
 
   
18.  Wrap  PUF  disk  into  two  layers  of 
aluminium foil. 
 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
11 
 
 
 
 
19.PUF disk must be labeled using the permanent 
marker with the sampling code according to 
annex 1.  
 
 
 
20.Place  PUF  disk  into  polyethylene  bag  (zip‐
lock), push out the air from bag and close it. 
 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
12 
 
21.Exposed  PUF  disk  is  transported  using  the 
cooler box to the storage place. 
 
 
 
22.Write all data including the end of sampling to 
the sampling protocol. 
 
 
23.It is necessary to check the passive air sampler 
before  new  PUF  disk  installation.  Clean  the 
sampler with ethanol and paper tissue. 
 
 
 
 
 
 
24.The installation of non‐exposed PUF disk must 
be realized according to the procedure which 
is described in steps from 3 to 11. 
 
 
 
 
 
 
    RECETOX, Masaryk University, Kamenice 753/5, pavilion A29, 625 00 Brno, Czech Republic 
13 
 
4. Transport	and	storage	of	PUF	disk	
 
All exposed PUF disks are transported to the storage place and stored in a freezer at ‐18°C until the 
shipment or analyses of targeted analytes. The shipment of PUF disks is organized according to the 
appended table. There is an information about number and type of samples, their coding and 
responsible laboratory.