Відбір проб повітря

ВИВЧЕННЯ МЕТОДІВ ВІДБОРУ ПРОБ ПОВІТРЯ, ВОДИ ТА ГРУНТУ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН

Лабораторна робота №1.

Мета роботи – навчитися брати проби повітря, води та ґрунту для визначення вмісту шкідливих речовин.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Встановлення хімічного складу і фізичних властивостей елементів довкілля – повітря, води, ґрунтів – досить важке завдання і вимагає певних навичок. Особливістю повітря є його надзвичайна рухливість, тому забруднююча речовина в атмосфері може дуже швидко розсіятися, змінити своє місцеперебування, вступити в хімічну взаємодію з компонентами атмосферного повітря чи іншими забруднюючими речовинами. Це саме стосується і води, хоча вона менш рухливе середовище ніж повітря. Особливістю ґрунтів є їхня мозаїчність: на незначній території хімічний склад різних ділянок може значно відрізнятися за вмістом вологи, концентрацією ліофільних елементів, забруднюючих речовин, кислотністю тощо, що зумовлює і відмінності в рослинному і тваринному світі, які, в свою чергу, прямо чи опосередковано впливають на свій екотоп.

Склад повітря, поверхневих вод та ґрунтів взаємно впливають одне на одне. Його формують і живі організми, починаючи від найпростіших – мікроорганізмів – до вищих тварин. Однак найбільший коригувальний вплив на стан довкілля чинить господарська діяльність людини. Саме людина змінює довкілля до невпізнанності, будуючи житло, господарські об’єкти, транспортні артерії, видобуваючи корисні копалини та викидаючи й складаючи відходи виробництва.

Хімічний склад компонентів довкілля змінюється в часі та при зміні умов середовища: температури, вологості, тиску, наявності певних речовин. Він залежить також від характеру рельєфу та його геологічної будови, особливостей і обсягів техногенного тиску, динаміки фізико–географічних умов. Тому відбір проб (місце точок відбору, відстань між ними, обсяги зразків і особливості їх зберігання тощо) має велике значення для вірного встановлення складу природних об’єктів, прогнозування забруднення та його поширення, визначення можливості й швидкості процесів самоочищення повітря чи поверхневих природних вод, загрози фотохімічного смогу під час розв’язання екологічних і народногосподарських завдань.

Склад повітря та його кількість – один із найважливіших, життєво необхідних екологічних чинників, від яких залежать колообіги хімічних елементів, життєдіяльність живих організмів, функціонування всієї біосфери.

Забруднення атмосферного повітря, особливо в приземному шарі, аерозолями та газоподібними сполуками негативно впливає на здоров’я людей, рослинний та тваринний світ.

Контроль за станом атмосфери здійснюють контактними і дистанційними методами.

За контактних методів аналізу проби повітря відбирають переважно аспіраційним методом, пропускаючи повітря крізь поглинальну систему. Поглиначі, які при цьому використовують, можна розподілити на три групи:

- рідкі поглиначі (фізична або хімічна абсорбція) – розчини кислот, лугів, солей: наприклад, аміак поглинають розчином сульфатної кислоти, оксиди сульфуру – лугом; отримані розчини можна аналізувати, здійснивши попереднє концентрування, видалення домішок (у разі потреби); їх використовують для поглинання парогазуватих речовин;

- тверді поглиначі – гідрофільні неорганічні матеріали (силікагель та молекулярні сита), гідрофобні (активоване вугілля), синтетичні макропористі органічні матеріали; вони поглинають гази, паруваті речовини, рідкі аерозолі; для вилучення їх з пор твердого сорбента здійснюють термодесорбцію (через нагріту трубку пропускають гелій, азот, аргон) або екстракцію гексаном, бензолом, етанолом тощо;

- фільтрувальні матеріали використовують для вловлювання твердих аерозолів, після аспірації їх розчиняють у розчинах кислот чи лугів і отримані розчини аналізують.

У практиці використовують механічні, теплові, магнітні, електричні, оптичні, хроматографічні мас-спектральні газоаналізатори.

Крізь поглинальний розчин або сорбент за допомогою насоса чи звичайного медичного шприца прокачують газ, контролюючи об’єм поглинутої газової суміші і швидкість аспірації, яка не повинна перевищувати 1,5–2,0 л/хв для рідких поглинальних систем.

Якісний аналіз газових сумішей проводять органолептичним або індикаційним методом з використанням пористих сорбентів.

Органолептично: за запахом - можна виявити гідрогенсульфур – сірководень Н₂S, оксид сульфуру (IV) – сірчистий ангідрид SO₂, оксид нітрогену (IV) – бурий газ NO₂, бензол, хлор; за кольором – хлор, оксид нітрогену (IV). Індикаційним методом визначають озон (побуріння паперу, обробленого розчином КІ), гідрогенсульфур (почорніння паперу, обробленого розчином Pb(NO₃)₂), аміак (червоний лакмусовий папірець синіє).

Дистанційними методами за допомогою зондів, авіації, космічних супутників визначають турбулентність потоків повітря, пилове забруднення, вміст вологи, концентрацію окремих забруднюючих речовин. Так, наступного дня після аварії на Чорнобильській АЕС хмару радіоактивних аерозолів було виявлено над територією Західної Європи з японського супутника.

Вперше радіохвилі були використані для аналізу стану іоносфери (за відбиванням і заломленням хвиль), а в 1965р було складено карту хмарового покриву майже над усією земною поверхнею.

З метою встановлення ступеня забрудненості повітря кількома речовинами, що діють одночасно, використовують комплексний показник – індекс забрудненості атмосфери (ІЗА). Для цього нормовані на відповідні ГДК (граничнодопустимі концентрації) середні концентрації домішок, які приводять до концентрації SO₂ і підсумовують. ІЗА показує, у скільки разів сумарне забруднення повітря перевищує ГДК SO₂.

Відбір проб повітря є відповідальним етапом санітарно–хімічних досліджень повітряного середовища. Достовірність результатів аналізу знаходиться в прямій залежності від дотримання усіх необхідних умов при відборі проби, а саме: підбір фільтруючого матеріалу, який забезпечує повне поглинання даної речовини з повітря, тип та кількість поглинаючих приборів, швидкість аспірації повітря, об’єм аспіруючого повітря, охолодження поглинаючого прибору у час відбору проби та ін. Усі ці умови при розробці методу встановлюються шляхом досліджень для кожної речовини окремо.

Відбір проб проводять аспіраційним методом, який базується на протягуванні певного об’єму повітря крізь фільтруючі матеріали або рідини поглинаючого середовища, в залежності від агрегатного стану препарату. При цьому слід зауважити, що об’єм аспіруючого повітря повинен забезпечувати визначення ½ граничнодопустимої концентрації речовини, а час відбору не повинен перевищувати 30 хвилин.

Розрахунок об’єму повітря (V_o, л), який доцільно протягнути при відборі проби, проводять за слідуючою формулою:

, де

а – чутливість застосованого методу, мкг

½ С_о – половина граничнодопустимої концентрації речовини, мг/м³

V – загальний об’єм проби, мл

V₁ – об’єм проби, який відібрали для аналізу, мл

Для протягування повітря крізь фільтруючі матеріали застосовують аспіратори різних типів: водяний аспіратор, при використанні якого дозволяється максимальна швидкість аспірації 2 – 3 л/хв; електроаспіратор, який дає можливість одночасно відбирати 4 проби повітря з швидкістю протягування від 0,1 до 20 л/хв. Цей прилад розраховано на роботу без перерви, протягом 3–х годин. Там, де немає умов для роботи електроаспіратора, використовують аспіратор з двигуном (напруга 12 В, акумулятор). Такий аспіратор або має акумулятори, або можуть бути підключені до акумуляторів трактору, автомашини та ін. Так, наприклад на приборі АЕР (аспіратор ежекторний рудничний) швидкість аспірації повітря складає від 2 до 25 л/хв.

Для поглинання високодисперсних аерозолів застосовують аналітичні аерозольні фільтри АФА (АФА-З – для проведення зважувального аналізу, АФА-ХА – для проведення аналізу хімічним шляхом) або паперові фільтри „блакитна стрічка”. Фільтри АФА мають високу затримуючу та пропускну здатність – до 100 л/хв, невелику вагу (біля десятих долей граму), що в значній мірі знижує похибку визначення маси аерозолів ваговим методом.

Більшість з відібраних проб може бути транспортовано до лабораторій і тільки деякі з них повинні бути проаналізовані на місці. Це вказано у методиках. Для транспортування проби переносять з поглиначів до скляночок і щільно зачиняють пробкою. Фільтри також рекомендується переносити до скляночок. Строки зберігання проб для кожної речовини різні. Загальні правила – не відкладати аналіз.

Речовина, яку досліджують для хімічного аналізу, відокремлюється від фільтруючого матеріалу розчинником; у деяких випадках саме на фільтрі воно проходить усі операції, які вказані у методиці.

Для розрахунку концентрації досліджуючої речовини у повітрі в мг/м³ (Х) застосовують слідуючи формули:

1. , де

А – кількість речовини, яку знайшли у аналізуючому об’ємі, мкг

В – загальна кількість аналізуючого розчину, мл

С – кількість аналізуючого розчину, яку відібрали для аналізу, мл

V₂₀ – об’єм аналізуючого повітря, який доведен до стандартних умов, л

2. , де

А – кількість речовини, яку знайшли в загальному об’ємі аналізуючого розчину, мкг

V₂₀ – об’єм аналізуючого повітря, який доведен до стандартних умов, л

Дата добавления: 2014-10-23