それぞれの利点というか、理想は水上置換で最終手段が下方置換と上方置換っていう感じだと思います。
水上置換は水蒸気、上方置換と下方置換は空気が混ざりますが、水蒸気は乾燥剤で割と簡単に取り出せるけど空気はたぶん無理です（自分が知らないだけかもしれませんが）。というわけで水上置換だけは簡単に純粋な気体の状態で取り出せます。
他に調べてみると水上置換は量がわかりやすいっていうのもあるらしいです。
下方置換と上方置換のメリットはたぶんないでしょう。
回答
水上置換法は水中で行うので水に溶けにくい気体向き。
上方置換法は気体を上に集めるので空気よりも体積(重さ)が軽い気体向き。
下方置換法は気体を下に集めるので空気よりも体積(重さ)が重い気体向き。
これで大丈夫ですか？？
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