Атмосферного повітря

Відбір проб та обладнання для відбору проб

Проби, а потім і концентрації забруднюючих речовин, підрозділяються в залежності від режиму відбору:

1) разові - тривалість відбору 20-30 хвилин;

2 ) середні добові - відбір у 1 поглинальний прилад чи на 1 фільтр безперервно протягом 24 годин або дискретно, коли через рівні інтервали часу протягом доби відбирають декілька, але не менш чотирьох, разових проб.

Відбір проб атмосферного повітря є основним елементом аналізу його якості. Визначення концентрацій багатьох забруднюючих речовин в атмосферному повітрі виконується лабораторними методами.

Існує 2 методи відбору проб:

1) аспіраційний;

2) заповнення судин обмеженої ємності.

Першим методом відбір проб здійснюється шляхом аспірації визначеного обсягу повітря через поглинальний прилад, заповнений твердим або рідким сорбентом для уловлювання забруднювальної речовини, чи через аерозольний фільтр, що затримує частинки, які містяться в атмосфері.

В результаті аспірації відбувається концентрування забруднюючих речовин у поглинальному розчині (наприклад, розчинення і хімічна реакція аналізованого газоподібного забруднювача) чи на твердому сорбенті (силікагель, алюмогель, здрібнене скло й ін.). Поглинальні прилади найчастіше мають U-образну форму і виробляються з інертних матеріалів: стекло, фторопласт. Для уловлювання з повітря зважених частинок (пилу, сажі) використовуються фільтри, виготовлені з паперу, з волокнистих полімерних матеріалів (перхлорвініла, полістиролу, ацетілцелюлози), а також мембранні, скловолокняні фільтри. Фільтр розміщується в металевому фільтроутримувачі з конусною насадкою.

Параметри відбору проб, такі як витрата повітря і тривалість його аспірації через поглинальний прилад, тип поглинального приладу чи фільтра встановлюються в залежності від обумовленої забруднюючої речовини. Для достовірного визначення концентрації забруднюючих речовин витрата повітря повинна складати десятки і сотні літрів у хвилину.

Другий метод добору проб, метод заповнення судин обмеженої ємності, можна підрозділити на:

- вакуумний спосіб (з герметично закритої судини відкачують повітря, а потім у місці відбору проби судину відкривають);

- метод примусового продування судини 10-кратним обсягом повітря в місці добору проби, після чого судину герметизують;

- спосіб витиснення попередньо залитої в судину інертної рідини повітрям на місці відбору проби, після чого судину герметизують.

В якості судин використовують звичайні скляні ємності (чи з іншого хімічно інертного матеріалу), застосовані як поглинальні прилади. Найчастіше, ці методи використовують для визначення оксиду вуглецю чи газоподібних домішок невідомої природи.

Для зважених домішок застосують тільки аспіраційний метод відбору проб, а для газоподібних домішок підходять обидва способи.

Для відбору проб атмосферного повітря використовуються електроаспіратори ЭА-1, ЭА-2 і відбірники повітря (пилососи), тобто побудники прокачування повітря. ЭА-1 застосовують для відбору разових проб газоподібних забруднювачів; ЭА-2С – для добових проб пилу на 1 фільтр у циклічному чи безперервному режимі на “ПОСТ-2”; ЭА-3 – для разових і добових проб великого обсягу (пилу і газових речовин) на 1 фільтр і в один поглинальний прилад на станціях фонового моніторингу.

Відбірники повітря “Компонент” застосовують для циклічного відбору разових проб повітря у поглинальні прилади з метою подальшого визначення концентрацій газоподібних домішок. Тут передбачений автоматичний відбір 32 проб по чотирьох каналах на “ПОСТ-2”.

Методи дискретного відбору проб повітря для наступного аналізу в хімлабораторії безсумнівно важливі і необхідні в загальній системі спостережень за забрудненням атмосфери. Однак, використовуючи трьох- чи чотирьохсрочні спостереження, не можна бути упевненим, що розраховані по них середні добові концентрації є достовірними. Не виключено, що в проміжний термін спостерігалися значно більш високі чи більш низькі концентрації. За даними дискретних спостережень важко встановити зв'язок забруднення з метеорологічними характеристиками і не можна установити добовий хід концентрації домішки. Тому на постах моніторингу установлюють газоаналізатори, що подають інформацію про добовий хід концентрації по запису на діаграмній стрічці. Крім того, дані газоаналізаторів необхідні для глибоких наукових пророблень, наприклад, для проведення спектрального аналізу.

Найбільше поширення мають наступні газоаналізатори:

1) ГКП-1 – кулонополярографічний (кулонометрічний) газоаналізатор для виміру SO_2;

2) ГМК-3 – оптико-акустичний газоаналізатор для виміру CO;

3) 645ХЛ – хемілюмінесцентний газоаналізатор для виміру NO_x;

4) 623ИН – іонізаційний газоаналізатор (вуглеводні);

5) 652ХЛ – хемілюмінесцентний газоаналізатор (О₃).

ГКП-1 - кулонополярографічний (кулонометрічний) газоаналізатор являє собою стаціонарний, безупинно діючий реєструючий прилад, що призначений для визначення концентрації SO₂ в атмосферному повітрі в діапазоні від 0 до 10 мг/м³ і від 10 до 100 мг/м³. Погрішність виміру 20%. Час виходу на реальні показання - менш 8 хвилин. Hа показання приладу впливає наявність у повітрі пилу, сірководню і деяких органічних речовин. У цьому випадку треба користатися спеціальними фільтрами.

ГМК-3 - автоматичний оптико-акустичний газоаналізатор призначений для визначення вмісту СО в атмосферному повітрі в діапазоні від 0 до 400 мг/м³. Газоаналізатор має 3 шкали вимірів:

- від 0 до 40 мг/м³ - погрішність 10%;

- від 0 до 80 мг/м³ - погрішність 5%;

- від 0 до 400 мг/м³ - погрішність 10%.

Вихід на показання в межах погрішності - менш 10 хвилин. На показання приладу впливають механічні (0,001 г/м³), агресивні домішки (0,01 г/м³) і СО₂ (6 г/м³), тому використовують фільтри. Найбільш впливають водяні пари, тому є блок попередньої підготовки газу, де вони віддаляються.

Відбір проб атмосферного повітря здійснюється на стаціонарних чи пересувних постах, укомплектованих устаткуванням для проведення відбору проб чи автоматичними газоаналізаторами для безперервного визначення концентрації полютантів, а також приладами для метеорологічних спостережень.

На стаціонарних постах засоби виміру розміщаються в комплектних лабораторіях “Пост-1” і “Пост-2”, на маршрутних і підфакельних постах – у лабораторії “Атмосфера-II”.

У комплектній лабораторії “ПОСТ-1” розміщується основне і допоміжне устаткування для проведення спостережень за рівнем забруднення атмосфери і вимірів метеопараметрів. Працює при наступних параметрах: температурі 10-35 ⁰С, відносній вологості - до 80%, атмосферному тиску - 900-1040 гПа.

Устаткування включає: автоматичні газоаналізатори ГМК-3 (СО) і ГКП-1 (SO₂), системи для проведення відбору проб і метеорологічних спостережень, щоглу для установки датчика вітру, систему електропостачання і висвітлення. Стіни павільйону вироблені з термоізолюючого матеріалу: усередині – пластик, зовні – дюралюмінієві осередки. У спеціальній камері розташовується метеостанція М-49. З чотирьох сторін павільйону на висоті 1,5 м знаходяться люки з кришками, у які можна виставити блок для відбору проб на пил і сажу. Над кришкою на 50 см виходить трубопровід (з фторопласта чи скла) із захисним ковпачком для добору газових речовин.

“ПОСТ-2” відрізняється наявністю автоматичного забірника повітря “Компонент” і ЭА-2С. Для виміру метеопараметрів використовується автоматичний метеорологічний комплекс.

Пересувна лабораторія “Атмосфера-2” призначена для визначення рівня забруднення атмосфери і вимірів метеопараметрів при проведенні маршрутних і підфакельних спостережень. Це автофургон типу УАЗ, у приладовому відсіку якого розташовані прилади й устаткування для відбору проб на газові домішки (висота – 2,6 м), сажу і пил, газоаналізатори, вимірювальний пульт М-49 (чи М-47) і пульт управління. На даху – датчик швидкості і напрямку вітру, виносна штанга для датчиків температури, вологості й анеморумбометру.

Існують напівавтоматичні переносні прибори-індикатори на SO₂, H₂S (“Атмосфера-1”), Cl₂ і O₃ (“Атмосфера-2”), які застосовують у випадку аварій.

6.8. Метеорологічні спостереження при відборі проб повітря

Оскільки метеорологічні фактори визначають умови переносу і розсіювання шкідливих речовин в атмосфері, то відбір проб повітря повинний супроводжуватися спостереженнями за основними метеорологічними величинами: напрямком і швидкістю вітру, температурою і вологістю повітря, атмосферним тиском, станом погоди і поверхні, що підстилає.

Результати спостережень записуються в робочий журнал спостерігача, а оброблені результати – у книжку КЗА-1.

Стан погоди оцінюється візуально і записується в КЗА-1 цифрою коду від 0 до 9:

0 – атмосферних явищ шифру 2-9 немає;

1 – ясно;

2 – імла (блакитний відтінок повітря);

3 – димка (видимість більш 1 км, сіруватий відтінок повітря);

4 – дощ;

5 – мряка;

6 – пилова буря;

7 – сніг;

8 – туман;

9 – туман (чи димка) з опадами.

Стан підстилаючої поверхні у радіусі 100 м від місця спостереження відзначається по градаціях словами:

- суха, що порошить (у принципі може чи не може порошити – відкритий ґрунт чи асфальт);

- суха, що не порошить;

- волога;

- мокра;

- зелена трава;

- сніг.

Вимір швидкості і напрямку вітру. Спостереження проводяться за допомогою метеорологічної станції М-49, а також за допомогою вітромірів, анемометрів, флюгерів, вимпелів і ін. Вимір швидкості (м/с) і напрямку (у градусах, румбах) вітру проводяться три рази – на початку, у середині і кінці терміну спостережень (1, 11 і 18 хвилина терміну спостереження). Щораз записують 10 значень відліку напрямку і швидкості вітру через 10 сек. Потім визначають середнє значення з 10 відліків, а потім – середнє з трьох вимірів. При відсутності вітру в журналі пишуть для напрямку – „штиль”, а для швидкості – 0.

Якщо виміри ведуться за допомогою вітроміру чи ручного анемометру, що кріпляться на відстані 3-4 м із навітряної сторони на тринозі на висоті 2 м від землі, то анемометри включають по секундоміру на 10 хвилин. Початкові і кінцеві значення показників приладу записують у книжку КЗА-1. Різницю рахунків поділяють на 600 секунд і за графіком чи таблицею приладу визначають швидкість вітру з точністю до 0.1 м/с. Напрямок визначають протягом 2 хвилин по 16 румбах.

Спостереження по М-49 вносять до журналу КЗА-1 з точністю 0,5 м/с і 1^о.

Вимір вологості і температури повітря. У лабораторіях типу ПОСТ вимір температури і вологості здійснюється за допомогою метеостанції М-49. За 10 хвилин до початку спостережень датчики температури і вологості виводяться на штанзі з павільйону на відстань
1,5 м. Вимір робіться 3 рази наприкінці спостережень. Розраховується середнє значення, а на температуру вводиться виправлення, узяте з паспорту. Результат записують у КЗА-1 з точністю до 0,5^оС. Протягом 20 хвилин спостереження проводять по М-49 тричі: на 10, 12, 14 хвилинах.

Якщо немає М-49, то можна використовувати аспіраційний психрометр, що виносять із приміщення узимку за 30 хвилин до виміру, а влітку - за 15 хвилин. Психрометр підвішують на висоті 1,5 м від землі і спостерігають на 14, 18 і 20 хвилинах. Отримані значення осереднюють, вводять виправлення і записують у КЗА-1. Відносну вологість можна визначати по психрометричних таблицях.

Атмосферний тиск. Вимірюється на станції «ПОСТ-2» за допомогою спеціального барометра М-67 з точністю до 1 мм рт. ст. або запитується на найближчій метеостанції.

Усі спостереження записуються в робочий журнал спостерігача. Запис в робочих журналах дозволяє підвищити ефективність контролю якості результатів спостережень.

Дата добавления: 2014-01-07