8 сентября 2009 года Методы отбора проб

8 сентября 2009 года

Методы отбора проб воздуха

Основным источником поступления загрязняющих веществ является автотранспорт (83%), а за ним следуют выбросы от стационарных источников промышленных предприятий (11%). Объектам теплоэнергетики принадлежит примерно 6% от суммарного объема выбросов загрязняющих веществ.

Оценка качества атмосферного воздуха производится для широкого спектра загрязняющих веществ путем сравнения измеренных концентраций с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), анализа повторяемости (в %) превышения ПДК по отдельным веществам, расчету индекса загрязнения атмосферы по пяти приоритетным загрязняющим веществам – ИЗА 5.

Концентрации загрязняющих веществ Максимальное среднесуточное значение, ПДКсс Минимальное значение, ПДКсс Среднее значение, ПДКсс Значение Дата Значение Оксид углерода 0, 4 2, 6 30. 11. 2008 0. 1 Диоксид азота 1, 0 4, 7 30. 11. 2008 0, 1 Оксид азота 0, 9 7, 4 30. 11. 2008 0, 1 Углеводороды(мг/м 3) 1, 8 3, 6 30. 11. 2008 1, 1 Диоксид серы 0, 1 0, 9 24. 11. 2008 Менее 0, 1 PM 10 0, 027 0, 230 25. 11. 2008 0, 010 Озон 0, 5 1, 4 21. 11. 2008 Менее 0, 10 Формальдегид 3, 4 7, 8 30. 11. 2008 1, 5 Бензол Менее 0, 1 0, 2 30. 11. 2008 Менее 0, 1 Толуол Менее 0, 1 30. 11. 2008 Менее 0, 1 Параксилол Менее 0, 1 30. 11. 2008 Менее 0, 1 Фенол 0, 3 0, 5 30. 11. 2008 0, 1 Стирол 1, 1 1, 9 26. 11. 2008 0. 3 Метаксилол Менее 0, 1 30. 11. 2008 Менее 0, 1 Этилбензол 0, 4 0, 5 30. 11. 2008 0, 2

Уровень загрязнения воздуха Индекс загрязнения атмосферы рассчитывается на основании концентраций в воздухе пяти основных загрязнителей - оксида углерода, диоксида азота, озона и формальдегида

Рассчитывается комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) по 5 веществам, концентрация которых наибольшая: где: qсpi - средняя концентрация i- вещества; пдкi среднесуточная ПДК i- вещества; сi -безразмерная константа, позволяющая привести степень вредности i-того вещества к вредности оксида серы. Среднее значение сi для групп веществ 4 -х классов опасности принимается равным: для первого - 1, 7; для второго - 1, 3; для третьего - 1, 0; для четвертого - 0, 9.

Индекс загрязнения атмосферы на различных территориях города Москвы.

Средние концентрации загрязняющих веществ в Москве в 1 квартале 2008 года Загрязняющее вещество Среднее значение, мг/куб. м. Среднее значение в долях ПДКсс в первом квартале 2008 года Оксид углерода (CO) 0, 56 0, 2 Диоксид азота (NO 2) 0, 036 0, 9 Оксид азота (NO) 0, 032 0, 5 0, 6 Углеводороды (мг/м 3) 1, 58 - 1, 64 (мг/куб. м) Диоксид серы (SO 2) 0, 003 0, 1 Сероводород (H 2 S) 0, 002 - 0, 002 PM 10 (мг/м 3) 0, 037 - 0, 026 Озон (O 3) 0, 043 1, 4 1, 1 Формальдегид 0, 011 3, 7 3, 0 Бензол 0, 003 менее 0, 1 Толуол 0, 011 менее 0, 1 Параксилол 0, 002 менее 0, 1 Фенол 0, 001 0, 2 Метаксилол 0, 004 менее 0, 1 Этилбензол 0, 020 1, 0

Прежде всего необходимо отметить, что химический анализ чаще всего начинают с отбора и подготовки пробы к анализу. Все стадии анализа связаны между собой. Так, тщательно измеренный аналитический сигнал не дает правильной информации о содержании определяемого компонента, если неправильно проведен отбор или подготовка пробы к анализу. В большинстве случаев именно отбор и подготовка пробы к химическому анализу лимитирует надежность и, в целом, качество получаемых результатов, а также трудоемкость и длительность аналитического цикла.

Погрешность при пробоподготовке и отборе пробы часто определяет общую ошибку определения компонента и делает бессмысленным использование высокоточных методов. В свою очередь отбор и подготовка пробы зависят не только от природы анализируемого объекта, но и от способа измерения аналитического сигнала. Приемы и порядок отбора пробы настолько важны при проведении химического анализа, что обычно предписываются Государственным стандартом.

Универсального способа пробоотбора, позволяющего одновременно улавливать из воздуха все загрязняющие вещества, не существует. Выбор адекватного способа отбора определяется, прежде всего, агрегатным состоянием веществ, а также их физико-химическими свойствами.

В воздухе загрязняющие компоненты могут находиться в виде: • газов (NO, NO 2, CO, SO 2), • паров (преимущественно органических веществ с температурой кипения до 230 -250 0 С), • аэрозолей (туман, дым, пыль).

Отбор проб

Пробоотборный зонд ПЗВЗ "Атмосфера" для отбора проб воздуха для подачи к газоанализаторам. Пробоотборный зонд для подачи воздуха к аспиратору. Пробоотборное устройство (аспиратор) с набором сорбционных трубок и кассетами.

Летучесть – максимальная концентрация паров, выраженная в единицах массы на объем воздуха при данной температуре. Летучесть L (мг/л) рассчитывают по формуле: L = 16 × P× M/(273 + t), где P – давление насыщенного пара при данной температуре, мм. рт. ст. ; M - молекулярная масса вещества; t – температура, 0 С.

Оптимальный объем воздуха V необходимый для определения токсической примеси с заданной точностью, можно просчитать по следующей формуле: V = a × V 0 / Vп× К × С, Где а – нижний предел обнаружения в анализируемом объеме пробы, мкг; V 0 – общий объем пробы, мл; Vп – объем пробы, взятой для анализа, мл; С – предельно допустимая концентрация, мг/м 3; К – коэффициент, соответствующий долям ПДК (1/2, 1 ПДК и т. д. ).

Отбор проб в жидкие среды Отбор парогазовых веществ в жидкие поглотительные среды – наиболее распространенный способ. Анализируемые вещества растворяются или вступают в химическое взаимодействие с поглотительной средой (хемосорбция), которая обеспечивает полноту поглощения за счет образования нелетучих соединений. При этом упрощается подготовка пробы к анализу, который обычно проводят в жидкой фазе.

Прибор Рихтера Поглотительный прибор

“Проскок” К (в %) вычисляют по формуле: К = А 2 /(А 1 + А 2) × 100, где А 2 – масса вещества во втором абсорбере, мкг; А 1 – масса вещества в первом абсорбере, мкг. Степень поглощения Э (в %) вычисляют по формуле: Э = 100 – К. Эффективность поглощения считают достаточной, если в первом сосуде абсорбировалось около 95 % исследуемого вещества.

Отбор проб на твердые сорбенты Применение твердых сорбентов дает возможность увеличить скорость пропускания воздуха (по сравнению с пропусканием через жидкость) и за короткое время накопить исследуемое вещество в количестве, достаточном для его определения. Твердые сорбенты позволяют также осуществлять избирательную сорбцию одних веществ в присутствии других, кроме того, твердые сорбенты удобны как в работе, так и при транспортировке и хранении отобранных проб.

Для анализа воздуха применяют три группы твердых адсорбентов, однако, ни один из сорбентов не является универсальным. Первая группа представляет собой гидрофильные неорганические материалы типа силикагелей и молекулярных сит. Вторая группа – гидрофильные неорганические материалы – активные угли. К третьей группе относят синтетические макропористые органические материалы с высокой степенью гидрофобности и небольшой удельной поверхностью – это пористые полимеры.

Силикагели(Si. O 2× x. H 2 O) представляют собой гидрофильные сорбенты с высокоразвитой капиллярной структурой геля. Адсорбционная способность силикагеля обусловлена наличием на его поверхности силанольных групп Si-OH, способных к образованию водородных связей с молекулами сорбата. Силикагели избирательно поглощают примеси полярных соединений, таких как амины, спирты, фенол, альдегиды и аминоспирты. Однако этот адсорбент применяют в практике анализа загрязнений реже, чем активный уголь и полимерные сорбенты. Это обусловлено его гидрофильностью, что приводит к значительному снижению сорбционной емкости ловушек.

Активный уголь. Угли являются неполярными сорбентами с сильно развитой пористой структурой. Удельная поверхность активного угля достигает 1000 м 2/г, уголь способен прочно удерживать большинство органических соединений и некоторые неорганические газы при обычной температуре. Воздух пропускают со скоростью 0, 1 -1, 0 л/мин. Эффективность улавливания составляет 80 -100%, а адсорбционная емкость сорбента может достигать сотен мг.

Полимерные сорбенты. В условиях повышенной влажности применение активного угля и силикагеля для отбора проб становится практически невозможным. В этом случае рекомендуется применять полимерные пористые сорбенты, такие как порапаки, хромосорбы, полисорбы, тенакс и др.

Пористые полимеры инертны, гидрофобны, обладают достаточно хорошо развитой поверхностью, эффективно улавливают из воздуха примеси вредных веществ и не менее легко отдают их при термодесорбции. Успешно применяют для улавливания из воздуха примесей с большой молекулярной массой и таких опасных приоритетных загрязнителей, как пестициды, диоксины. Эффективность улавливания на полимерных сорбентах составляет 88 -100 %. Недостатком является плохая адсорбция газов и паров низкомолекулярных соединений.

Для концентрирования вредных веществ из воздуха в качестве адсорбентов применяют также непористые адсорбенты – карбонат калия, сульфат меди, хлорид кальция и др. Преимуществом таких адсорбентов является высокоэффективная десорбция сконцентрированных микропримесей, в том числе одновременное переведение в раствор как самого сорбента, так и адсорбированных на его поверхность химических веществ.

Для быстрого и эффективного отбора микропримесей используют пленочные сорбенты, представляющие собой стеклянную крошку с размером зерен 3 -5 мм, обработанную раствором, образующим пленку. Такой тип адсорбентов применяют для концентрирования из воздуха диметиламина, хлороводорода, фтороводорода и др.

Криогенное концентрирование • • Применяют при отборе из воздуха нестабильных и реакционноспособных соединений. Техника криогенного концентрирования сводится к пропусканию исследуемого воздуха через охлаждаемое сорбционное устройство с большой поверхностью, например, через стальные или стеклянные трубки, заполненные инертным носителем (стеклянными шариками, стеклянной ватой). В качестве хладогентов используют следующие смеси: лед – вода (0 0 С); лед – хлорид натрия (-16 0 С); твердая углекислота – ацетон (-80 0 С); жидкий азот (-185 0 С).

Хемосорбция представляет собой адсорбцию, сопровождающуюся химическим взаимодействием поглощаемого вещества и сорбента, обработанного соответствующим растворителем (реагентом). Хемосорбция протекает очень быстро, поэтому адсорбируются незначительные количества загрязняющих веществ. Примером использования для аналитических целей хемосорбентов являются индикаторные трубки. В качестве носителей в индикаторных трубках используют силикагель, оксид алюминия, фарфор, стекло, хроматографических сорбенты. Определение основано на линейноколористическом принципе, отражающем зависимость длины окрашенного слоя от концентрации вещества. Концентрацию находят по шкале, прилагаемой или нанесенной на трубку.

Отбор проб в контейнеры • • К ограничениям этого метода отбора можно отнести следующие: ограниченный набор определяемых соединений; ограничение предела обнаружения примесей; сорбция компонентов на стенках контейнеров; возможность протекания химических реакций при хранении пробы в контейнере в присутствии влаги и кислорода воздуха.

Пробоотборник-дозатор НП-3 М Работа с индикаторными трубками Отбор проб воздуха в специальные пластиковые емкости Отбор проб воздуха на сорбционные трубки, поглотители и т. п.

Термодесорбер ТДС-1 Термодесорбер предназначен для анализа летучих органических соединений в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны, промышленных выбросах. Органические вещества, предварительно сконцентрированные в сорбционных трубках, десорбируются в термодесорбере и разделяются в хроматографической колонке. Модификация сорбента или их комбинация подбираются в зависимости от характера анализируемых веществ.

Концентрирование на фильтрах Вещества, находящиеся в воздухе в виде высокодисперсных аэрозолей (дымов, туманов, пыли), концентрируют на различных фильтрующих волокнистых материалах: перхлорвиниловой ткани, ацетилцеллюлозе, полистироле, стекловолокне. Перспективными являются фильтры, состоящие из волокнистого фильтрующего материала, импрегнированного тонкодисперсным активным углем. Большой интерес также представляют фильтры, импрегнированные твердым сорбентом, с добавлением химических реагентов.

Кассета ЕВКН 5. 886. 038 - для размещения в процессе транспортировки и отбора проб сорбционных трубок СТ , фильтров АФА, сосудов Рихтера и т. п.

Предназначен для автоматического отбора проб биологических аэрозолей при проведении санитарного контроля воздуха различных помещений и атмосферного воздуха. Аспиратор обеспечивает отбор проб аэрозолей на плотную питательную среду импакционным осаждением. (обьемы от 50 до 1000 л, чашки Петри 90 и 100 мм)

предназначен для автоматического отбора проб газов, паров и аэрозолей (в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе и промышленных выбросах) для проведения санитарного и экологического контроля.

Устройство УОПВ-4 -220 В-40 предназначено для отбора веществ, загрязняющих окружающую среду (газов, паров, аэрозолей), при анализе воздуха на содержание в нём примесей. Отбор можно проводить одновременно по 4 каналам, прокачивая воздух через химические поглотители, сорбционные индикаторные трубки или аэрозольные фильтры АФА.

Аспиратор ОП-42 ТЦ

Газоанализатор Колион-1 В-02 двухдетекторный Предназначен для измерения содержания вредных соединений: пары углеводородов нефти, бензин (в том числе этилированный), керосин, дизельное топливо и др. нефтепродукты, органические растворители (сольвент, уайт-спирит, ацетон), алифатические (кроме метана и этана), ароматические и непредельные углеводороды, хлоралкены (винилхлорид, трии тетрахлорэтилен), этанол и др. спирты, альдегиды и кетоны, сложные эфиры, этиленоксид, амины, меркаптаны, аммиак , а также оксида углерода в воздухе рабочей зоны.