Методы и средства измерения аэрозолей в атмосферном воздухе

Методы и средства измерения аэрозолей в атмосферном воздухе Челибанов В. П. , Белозеров А. Б. Российское приборостроительное предприятие ЗАО ОПТЭК E-mail: optec@peterlink. ru

Монографии • Фукс Н. А. Механика аэрозолей. - Изд. АН СССР, 1955. - 353 с. Фундаментальный труд по механике аэрозолей, в котором даны физические основы процессов образования, коагуляции и осаждения аэрозолей. • Грин Х. , Лейн В. Аэрозоли - пыли, дымы и туманы. - Изд. «Химия» , 1972. - 428 с. Книга является переводом монографии, подготовленной специалистами в области изучения аэродисперсных систем - работниками Британской военно-химической службы. Монография состоит из двух частей: первая посвящена физическим и физико-химическим свойствам аэрозолей, вторая - образованию, применению и разрушению их. • Райст П. Аэрозоли: Введение в теорию. - Изд. «Мир» , 1987. - 280 с. Книга автора из США посвящена проблемам защиты атмосферы от аэрозольных загрязнений. Представлены не только фундаментальные понятия, но и чисто аэрозольные процессы, такие, как конденсация, осаждение, испарение и коагуляция частиц. Рассмотрены оптические свойства аэрозолей. Приведены примеры и задачи по основным проблемам.

Аэрозоли • В современном понимании аэрозоли представляют собой дисперсные системы с газовой дисперсионной средой и твёрдой или жидкой дисперсной фазой, иначе говоря, это взвесь твердых или жидких частичек в газе, чаще всего в воздухе. • К природным аэрозолям можно отнести аэрозоли вулканического происхождения, облака, туманы, лесные и степные пожары; аэрозоли, образующиеся вследствие эрозии почв; пыльные бури, морские брызги; биогенные аэрозоли (пыльца, споры, микроорганизмы и др. ). • К аэрозолям антропогенного происхождения обычно относят аэрозоли, образующиеся в результате сжигания разнообразных видов топлива, выхлопные газы транспорта, выбросы промышленных предприятий, распыление пестицидов, т. е. всё то, что связано с хозяйственной деятельностью человека.

Чем ограничен диапазон размеров аэрозольных частиц? • Очевидно, что частица дисперсной фазы должна содержать хотя бы несколько молекул. Многие газы и пары содержат ассоциаты молекул. Критерием здесь может служить различие в поведении газовых молекул и аэрозольных частиц, в частности, при столкновении с твердыми поверхностями. Оказывается, что в отличие от частиц газа мельчайшие аэрозольные частицы не отскакивают от поверхности при любом столкновении. Эта способность появляется тогда, когда частицы достигают размера не менее 6 -10 молекул. Эту величину можно принять за нижнюю границу размеров аэрозольных (пылевых) частиц. • К аэрозолям относят такие взвеси частичек в газе, в которых частички перемещаются в основном вместе с потоками содержащего их газа, т. е. составляют с газом достаточно устойчивую систему. Для турбулентности, существующей при умеренном ветре в приземном слое атмосферы и вещества с плотностью воды этому условию соответствуют частицы сферической формы размером 40 -60 мкм.

Диапазон размеров аэрозольных частиц

Пыль, дым, туман • • • Пыль - общий термин, используемый для обозначения твердых частиц различных размеров и различного происхождения, которые в общем случае могут некоторое время быть суспензированы в газе. Дым - аэрозоль твердых частиц, образующихся главным образом при металлургических процессах при конденсации паров расплавленных веществ, сопровождающихся обычно химическими реакциями, такими как окисление. Туман - общий термин, относящийся к суспензии капелек в газе. Что такое РМ? • • • РМ - от англ. рarticulate matter – твердые примеси в атмосфере; в русскоязычной литературе этому термину соответствует термин "взвешенные вещества". Наиболее часто используются следующие размерные фракции: TSP (сумма взвешенных веществ): включает все находящиеся в воздухе частицы. РМ 10: используется для частиц с аэродинамическим диаметром менее 10 мкм. РМ 2, 5: используется для частиц с аэродинамическим диаметром менее 2, 5 мкм. Грубая фракция (между 2, 5 и 10 мкм). Ультрамелкая: используется для частиц с аэродинамическим диаметром менее 0, 1 мкм. Аэродинамический диаметр частицы - диаметр сферы плотностью 1 г/см 3 , которая в условиях спокойного воздуха за счет силы гравитации имеет скорость осаждения, равную скорости осаждения частицы в анализируемом воздухе при преобладающих значениях температуры, давления и относительной влажности.

Как выглядят аэрозольные частицы? Portland cement Arizona dust fine U. Teipel, H. Winter, J. Casar, and A. Gromov: Characterization of Test Dust for Product Qualification. Bulk Solids & Powder – Science & Technology • Vol. 3 (2008) No. 4

Как выглядят аэрозольные частицы? Фотографии получены на растровом электронном микроскопе Hitachi S 570 c SDD детектором, позволяющим диагностировать микрозерна пыли по химическому составу. Крыша дома Владимир Кнауф, к. г. -м. н. : Чем дышим в Санкт-Петербурге? (и еще немного о составе пыли. . . ). ЗАО "НАТИ", Санкт-Петербург, 2010.

Как выглядят аэрозольные частицы? Жалюзи Владимир Кнауф, к. г. -м. н. : Чем дышим в Санкт-Петербурге? (и еще немного о составе пыли. . . ). ЗАО "НАТИ", Санкт-Петербург, 2010.

Как выглядят аэрозольные частицы? Стекло автомобиля Стекло дома Владимир Кнауф, к. г. -м. н. : Чем дышим в Санкт-Петербурге? (и еще немного о составе пыли. . . ). ЗАО "НАТИ", Санкт-Петербург, 2010.

Химический состав пыли Таблица 1. Химический состав дорожного смета вдоль автомагистрали (M±m, %) Компоненты Содержание, % по массе Si. O 2 71, 8± 2, 3 7, 4± 1, 1 3, 2± 0, 9 2, 7± 1, 0 1, 7± 0, 3 7, 6± 0, 8 5, 6± 0, 7 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Ca. O Mg. O Органические вещества Прочие Копытенкова О. И. , руководитель испытательного центра «Экологическая безопасность и охрана труда» , проф. кафедры техносферной и экологической безопасности ПГУПС, д. м. н. - Безопасность: нанотехнологии и экология, № 1, 2013

Аризонская испытательная пыль ISO 12103 -1 A 1 Ultrafine Test Dust Particle Size Distributions (Volume % Less Than) SIZE (µm) 1 68 - 76 Ca 0 2. 0 - 5. 0 Al 203 10 - 15 Mg 0 1. 0 - 2. 0 Fe 203 2 - 5 Ti 02 0. 5 - 1. 0 Na 20 2 - 4 K 20 2. 0 - 5. 0 83. 0 - 88. 0 10 Si 02 56. 0 - 64. 0 7 % Of Weight 36. 0 - 44. 0 5 Chemical 21. 0 - 27. 0 4 % Of Weight 9. 0 - 13. 0 3 Chemical 1. 0 - 3. 0 2 Typical Chemical Analysis ISO 12103 -1, A 1 Ultra. Fine Test Dust 97. 0 - 100 20 100 40 -- 80 -- 120 --

Необходимость измерений • За последнее десятилетие значительно вырос объем фактических данных, подтверждающих связь между концентрацией в атмосфере взвешенных частиц размером до 10 мкм (РМ 10 и РМ 2. 5) и целым рядом последствий для здоровья. • Пыль становится одним из приоритетных загрязнителей при организации мониторинга атмосферного воздуха во всем мире, в том числе в странах Восточной Европы и России. • Дополнение № 8 к ГН 2. 1. 6. 1338 -03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» . Величина ПДК (мг/м 3) Наименование вещества максимальная разовая среднесуточная Взвешенные частицы РМ 10 0, 3 0, 06* Взвешенные частицы РМ 2. 5 0, 16 0, 035*

Необходимость измерений Рекомендации для стран ВЕКЦА: для начала оценки тенденций в изменении концентрации РМ 10 необходимо как можно быстрее обеспечить получение данных в нескольких выбранных местах с помощью прибора для непрерывного автоматического контроля. Выполнение рекомендаций: В странах Восточной Европы, Кавказа и Центральной Азии мониторинг PM 10 и PM 2, 5 очень ограничен: лишь небольшое число станций мониторинга имеется в Беларуси, Российской Федерации (Москва) и Узбекистане (одна в Ташкенте и одна в Нукусе).

Воздухозаборные устройства Воздухозаборное устройство - система, которая в идеале должна, прежде всего, обеспечить отбор представительной (репрезентативной) пробы взвешенных частиц в точке контроля. Представительной (репрезентативной) считается такая проба, которая в максимальной степени характеризует качество среды по аналитическому показателю, является типичной и не искаженной вследствие различных факторов. Иными словами, отношение концентрации и распределение частиц должно оставаться постоянным как в общей массе исходного материала, так и во взятой пробе. Взвешенные частицы (РМ) представляют собой широко распространенный загрязнитель атмосферного воздуха, включающий смесь твердых и жидких частиц, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии. К показателям, которые обычно используются для характеристики РМ и имеют значение для здоровья, относятся массовая концентрация частиц диаметром менее 10 мкм (PM 10) и частиц диаметром менее 2, 5 мкм (PM 2, 5). Что может помешать получению представительной пробы?

Воздухозаборные устройства Аспирационные потери

Воздухозаборные устройства Транспортные потери

Воздухозаборные устройства ВЗУ типа концентрическая щель

Воздухозаборные устройства Конструкция ВЗУ регламентируется как на национальном, так и международном уровне. Представлены ВЗУ для частиц РМ 10 и РМ 2. 5, соответствующие Европейским стандартам EN 12341 и EN 14907, Q=38. 3 л/мин (2. 3 м 3/час). Селектирующее устройство – многоструйный импактор.

Воздухозаборные устройства Принцип действия импактора – инерционное осаждение частиц с определенным диаметром на импактирующей проверхности.

Воздухозаборные устройства Элементы конструкции ВЗУ типа концентрическая щель

Воздухозаборные устройства Стандарт EPA - ВЗУ РМ 10 с дополнительными устройствами типа WINS и SCC для РМ 2. 5 16. 6 л/мин (1 м 3/час).

Воздухозаборные устройства Виртуальный импактор Устройство для разделения по размеру частиц, которые под действием внутренних сил сталкиваются с предполагаемой (виртуальной) поверхностью. Крупные частицы проходят через некоторую предполагаемую поверхность, в то время как частицы мелкой фракции отклоняются вместе с основной частью воздушного потока. Позволяет одновременно контролировать две фракции.

Воздухозаборные устройства

Воздухозаборные устройства

Воздухозаборные устройства Стенд для проверки характеристик ВЗУ

Воздухозаборные устройства Стенд для проверки характеристик ВЗУ

Воздухозаборные устройства Стенд для проверки характеристик ВЗУ

Воздухозаборные устройства Эффективность аспирации ВЗУ TSI мод. 8535 при различных скоростях воздушного потока

Воздухозаборные устройства ВЗУ GRIMM EDM 180

Воздухозаборные устройства ВЗУ TSI мод. 8533 Пробоотборный зонд

Методы непрерывного измерения Метод колеблющегося микробаланса конического элемента (TEOM) Суть метода - воздух с частицами протягивается через конический стеклянный элемент с приложенным к нему фильтром. Элемент колеблется на характерной частоте, которая уменьшается при накоплении массы на приложенном фильтре. Измерение изменения в частоте преобразуется в измерение накопленной массы. Поскольку в течение периода отбора проб скорость потока постоянна, можно также рассчитать и массовую концентрацию.

Метод колеблющегося микробаланса конического элемента (TEOM) Имеет высокое разрешение по массе и времени. Широко используется в системах атмосферного мониторинга, в том числе и в России.

β-затухание Анализатор частиц модель F-701 фирмы Verewa, Германия В начале каждого цикла прибор измеряет количество β-излучения, которое поглощено ненагруженной фильтрующей лентой. Это, по-существу, автоматическая коррекция нуля. После этого проба пропускается через ленту со скоростью 1 м 3/час. Частицы оседают на фильтрующей ленте и затем вновь измеряется количество β-излучения. По разнице судят о концентрации. Чувствительность 0, 005 мг/м 3. Возможен анализ лишь одной фракции аэрозоля. Применение источника β-излучения С-14 позволяет избежать специфических эталонных калибровок, поскольку испускаемые им электроны имеют низкую энергию (0, 156 Мэ. В), и их поглощение не зависит от химического состава частиц.

Анализатор частиц модель SPM 613 -D фирма KIMOTO, Япония За счет использования виртуального импактора осуществляется одновременный анализ двух фракций пыли РМ 10 и РМ 2. 5. Пробы отбираются на фильтровальную ленту со скоростью 1 м 3/час в течение 24 часов.

Массчувствительный пьезорезонансный метод Пьезобалансный измеритель массовой концентрации KANOMAX 3521 Входной импактор из общей массы выделяет частицы до 10 мкм, которые в последующем заряжаются на коронирующем электроде и осаждаются на поверхности пьезоэлемента (кварца). Кварцевый пьезоэлемент включен в цепь генератора электрических колебаний. При осаждении пыли на его поверхности изменяется вес пьезоэлемента и как следствие - частота его колебаний. Изменение частоты линейно зависит от массы осажденной на элемент пыли и является величиной измеряемой весовой концентрации аэрозоля.

Пьезобалансный измеритель массовой концентрации KANOMAX 3521 Существенным недостатком прибора является необходимость ручной очистки пьезоэлемента после 10 -20 измерений. Однако этот момент не является принципиальным, если измерения проводятся через достаточно большие промежутки времени. подготовка очистителя очистка

Оптические методы Анализатор пыли APM-2 фирмы DERENDA, Германия Конструкция воздухозаборника позволяет пропускать в виртуальный импактор только частицы менее 10 микрон, где они разделяются на две фракции. Объемная скорость аспирации составляет 0. 2 м 3/час. Одновременное измерение РМ 10 и РМ 2. 5 осуществляется с помощью двух встроенных нефелометров. Возможность отбора пробы на фильтр отсутствует.

Анализатор пыли DUST TRAK-8530 фирма TSI, США Нефелометр, обеспечивающий измерение в непрерывном режиме одной из четырех аэрозольных фракций – РМ 10, РМ 4, РМ 2. 5 или РМ 1. Анализируемая проба поступает в прибор со скоростью 0. 2 м 3/час. В оптической ячейке проба облучается светом, генерируемым лазерным источником. Рассеянный свет собирается сферическим зеркалом, покрытым золотом, и направляет его на фотодетектор. Световой сигнал преобразуется в электрический, пропорциональный массовой концентрации определяемой фракций пыли. Предусмотрен отбор проб на гравиметрический анализ.

Анализатор пыли DUST TRAK-8530 фирма TSI, США

Анализатор пыли GRIMM EDM 180 В отличие от нефелометров, спектрометр аэрозоля измеряет интенсивность рассеивания каждой индивидуальной частицы в качестве основы для определения размера частицы

Анализатор пыли GRIMM EDM 180 Счетное распределение частиц - основание для вычисления массового распределения РМ. Значения диаметра частиц сначала преобразуются в объем частиц, используя средний диаметр между значениями отсечки 31 различного канала и предположение о сферической форме частиц. Затем данные объема преобразуют в массовое распределение, используя коэффициент плотности, соответствующий установленному GRIMM фактору “городской окружающей среды”. Наконец, используя значение объемной скорости отбора пробы переходим к значениям массовой концентрации.

Анализатор пыли DUST TRAK-8533 фирма TSI, США Нефелометр + счетчик частиц. Сочетает в себе фотометрическое измерение массовой концентрации аэрозоля с оптическим детектированием отдельных частиц в единой оптоэлектронной системе. В данной модели анализатора использован запатентованный метод одновременного определения отдельных фракции массовых концентраций (PM 1, PM 2. 5, РМ 4, PM 10 и общей) в широком диапазоне концентраций (0. 001 -150 мг/м 3) в режиме реального времени. Анализируемая проба поступает в прибор со скоростью 0. 2 м 3/час. В оптической ячейке проба облучается светом, генерируемым лазерным источником. Рассеянный свет собирается линзами, расположенными под углом 90° к потоку пробы и направлению излучения, и попадает на фотодетектор. При этом дальнейшая обработка сигнала существенно отличается от обычного фотометра. Помимо того, что напряжение на фотодетекторе служит для измерения массовой концентрации аэрозоля, фиксируемые им одиночные импульсы используется также для определения размера отдельных частиц.

Анализатор пыли DUST TRAK-8533 фирма TSI, США Длина волны 655 нм, применяемая в приборе, определяет максимальную чувствительность в диапазоне размеров частиц примерно 0. 5 - 1 мкм. Это позволяет использовать фотометрический сигнал, чтобы довольно точно оценить концентрацию аэрозоля PM 2. 5. Импульсные оптические измерения определяют размер и количество частиц с аэродинамическим диаметром только более 1 мкм. При низких счетных концентрациях, фотометрический сигнал напряжения близок к нулю. Частицы, размер которых более предела обнаружения, будут замеряться и подсчитываться. При высоких концентрациях, надежные фотометрические сигналы могут быть измерены количественно. Частицы малого размера при этом не могут быть установлены точно. По этой причине, прибор подсчитывает лишь частицы размером более 1 мкм. Масса частиц рассчитывается и регистрируется в одном из четырех заданных размерных диапазонов массовой концентрации (PM 1 -2. 5, РМ 2. 5 -4, РМ 4 -10 и PM>10).

Анализатор пыли DUST TRAK-8533 фирма TSI, США Таким образом, массовая концентрация PM 2. 5 получается с использованием только фотометрии, а массовые фракции PM 1 -2. 5, PM 2. 5 -4, PM 4 -10 и РМ> 10 определяются за счет измерения размеров отдельных частиц. Эти два результата объединяются, чтобы получить значение массовых концентраций заданных фракций: PM 1 = PM 2. 5 - PM 1 -2. 5 PM 2. 5 = Фотометрический сигнал PM 4 = PM 2. 5 + PM 2. 5 -4 PM 10 = PM 4 + PM 4 -10 TPM (общая) = PM 10 + PM>10 1. 10 После детектирования все частицы, пересекающие оптическую камеру, могут быть собраны на внутреннем фильтре для гравиметрического или химического анализа.

Анализатор пыли DUST TRAK-8533 фирма TSI, США В последнее время признается, что важно определять помимо фракций РМ 10 и РМ 2. 5 так же фракцию РМ 2. 5 -10 = РМ 10 - РМ 2. 5 Частицы РМ 2. 5 отличаются от РМ 2. 5 -10 не только по размерам и воздействию на человека, но и образуются от существенно разных источников, имеют отличный химический состав и физические свойства (очень мелкие частицы обычно являются результатом конденсации веществ из газовой фазы и фотохимических реакций; частицы большего размера обычно являются результатом механического измельчения материалов). Поэтому, определение каждой из указанных фракций позволяет усилить действия контролирующих органов, как в плане эффективности надзора, так и планирования стратегий мониторинга. Специалисты ОПТЭК специально для прибора Dust. Trak 8533 разработали ПО, позволяющее определять отдельные фракции РМ 1, РМ 1 -2. 5, РМ 2. 5 -4, РМ 4 -10 и РМ >10 то есть получать, по сути, дифференциальное распределение массовых концентраций внутри общей фракции исследуемого аэрозоля.

Анализатор пыли DUST TRAK-8533 фирма TSI, США Испытания с Аризонской пылью показали высокую степень корреляции результатов, полученных анализатором пыли DUST TRAK-8533 в сравнении с эквивалентным методом ТЕОМ, широко используемым при атмосферном мониторинге взвешенных частиц. Сравнение результатов измерения массовой концентрации пробы Arizona Road Dust (A 1) при помощи Dust. Trak DRX и TEOM с оголовником PM 10. Линейное соответствие между Dust. Trak DRX и TEOM при измерении массовой концентрации пробы Arizona Road Dust (A 1). Прибор TEOM с оголовником PM 10.

Сравнение методов Метод контроля/прибор Характеристика TEOM/ Series 1400 -затухан. / F-701 Пьезобаланс/ Kanomax 3521 Спектрометр/ Grimm 180 Нефелометр + счетчик/ Dust. Trak 8533 Диапазон измерений 0 -5000 мг/м 3 0. 005 -10 мг/м 3 0. 02 -10 мг/м 3 0. 0001 -1. 5 мг/м 3 0. 001 -150 мг/м 3 Экспозиция 10 сек 60 мин 15 мин 24 час 10 сек-60 мин 6 - 60 сек 1 - 60 сек Объемная скорость 1 м 3/час 0. 06 м 3/час 0. 072 м 3/час 0. 2 м 3/час Одновременный анализ РМ 10 и РМ 2. 5 нет нет да + РМ 1 да + РМ 4, РМ 1 Отбор проб на фильтр да нет да да 26500 20000 5000 310000 Цена, $

Использование анализаторов пыли в измерительных комплексах Станция мониторинга СКАТ с совмещенными функциями. Средства измерений экологических лабораторий объединены в единую сеть сбора, обработки, архивации, протоколирования и передачи данных с использованием специализированного регистратора данных - Data Logger. Данные с ПАК станций типа СКАТ через сервер поступают на терминалы пользователям.

Структура программно-аппаратного комплекса Регистратор данных RS-232/RS-485/GSM Каналы LAN, Internet, GSM, телефонные Регистратор данных (data-logger) Система сбора данных Измерительный комплекс Каналы LAN, Internet, GSM, телефонные Сервер объединения и хранения данных Пользователь (оператор) Web-интерфейс Пользователь

Методические основы • • Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52. 04. 186 -89. - Л. : ГИДРОМЕТИЗДАТ, 1991 Рамочный план организации мониторинга взвешенных веществ в атмосфере в странах Восточной Европы, Кавказа и Центральной Азии. –ВОЗ, 2006: В нем, в общем виде, приводятся принципы мониторинга и даются практические рекомендации по созданию различных систем для: оценки концентрации РМ на определенной территории; оценки временной изменчивости и тренда концентрации РМ на протяжении более длительного периода времени в определенных местностях; понимания пространственного распределения и состава РМ в городе; увязки концентрации РМ с источниками выброса. Организация мониторинга загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными частицами. МУ. М. -2009: В документе проанализированы различные подходы к выбору оптимального варианта размещения постов мониторинга, вопросы об их минимальном и оптимальном количестве в различных регионах России. Рассмотрены основные требования к организации и функционированию отдельного поста мониторинга РМ, в том числе по высоте установки воздухозаборного устройства, длительности и периодичности отбора проб, исследованию химического состава РМ.

Методические основы Методические рекомендации по обеспечению качества измерений концентраций взвешенных частиц (РМ 10 и РМ 2, 5) в атмосферном воздухе Санкт-Петербурга. СПб. -2010: В документе рассмотрены основные мероприятия по организации и проведению мониторинга, а также процедуры по обеспечению качества и контроля качества измерений концентраций взвешенных частиц. Standard Operating Procedure for Met One instrument Beta Attenuation Mass (BAM) Monitor, model 1020 -2009: Данный технический документ определяет стандартный порядок действий при подготовке и использовании анализатора пыли BAM-1020, работающего на принципе бета-ослабления. Его цель – формализовать процедуры инсталляции, конфигурации и действия анализатора, чтобы гарантировать сравнимость данных, получаемых от различных приборов данного типа, адаптированных в единую систему мониторинга. В документе подробно описаны требования к установке воздухозаборного устройства (размеры, материал изготовления и форма, расстояние до соседних предметов, высота над уровнем крыши павильона т. п. ), соединительные операции, установка фильтрующей ленты в центральный блок. Представлен порядок проведения и оформления результатов тестовых проверок, процедур калибровки и верификации анализатора, его технического обслуживания. • Manual

Метрология • • Метрологическое обеспечение это вид деятельности, направленный на достижение и поддержание единства измерений, когда погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Оно предусматривает обязательные испытания образцов средств измерений в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора с целью утверждения типа средств измерений. Решение об утверждении типа (признании типа средств измерений узаконенным для применения) принимается Госстандартом страны и удостоверяется выдачей сертификата об утверждении типа средств измерений. Важнейший элемент метрологического обеспечения - поверка средств измерений.

Метрология • • • Для обеспечения единства и достоверности измерений аэрозолей необходимо, прежде всего, иметь комплекс методов и средств, которые надежно воспроизводят аэрозоль с заданными параметрами дисперсного состава и концентрации, измеряют эти параметры и передают размер параметра рабочим средствам измерений с наименьшей достижимой погрешностью. С этой целью в начале 2000 -х годов в рамках отдельной Научно-технической программы на базе ФГУП "ВНИИМ им. Д. И. Менделеева" был создан комплекс средств измерений, принятый в качестве Государственного специального эталона единицы массовой концентрации частиц в аэродисперсных средах с присвоением ему регистрационного номера ГЭТ 164 -2003. Главная отличительная особенность специального эталона в том, что помимо приборов для создания и измерения параметров аэродисперсных сред с размером частиц от 0, 5 до 1000 мкм, он включает в себя радиоизотопногравиметрический комплекс аппаратуры для измерения массовой концентрации аэрозолей в диапазоне от 0, 15 до 1000 мг/м

Standard Beta-ray Analyzer Expanded uncertainty U=5 %, (k=2) General Characteristics Mode Sampling Time, min Range of Measurements, mg/m 3 1 30 0. 1 -1. 0 2 6 0. 5 -5. 0 3 3 5. 0 -30. 0 4 1 15. 0 -100. 0 Radiation source → Source of beta-rays with isotope Prometheum-147 Flow rate of selected air → Within the range of 16 -20 dm 3/min 55

Static (left) and Dynamic (right) aerosol chambers 56

Travel Working measurement standard 57

Testing and Verification procedure Verification of ambient air analyzer Dust. Trak II 8530 Verification of industrial emissions analyzer D-R 300 -40 58

Testing and Verification procedure Testing of industrial emissions analyzer Laser. Dust (L=6 m) 59

Вопросы для самопроверки 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Что такое аэрозоли и каковы основные источники их образования? Каков диапазон размеров аэрозольных частиц? Классификация аэрозолей (пыль, туман, дым). Как Вы понимаете термин РМ (РМ 10, РМ 2. 5)? Дайте определение аэродинамического диаметра частиц. Каков химический состав аэрозолей (на примере дорожной пыли)? В чем опасность аэрозольных частиц для человека? Каковы предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли в атмосферном воздухе населенных мест? Для чего предназначено воздухозаборное устройство, типы ВЗУ? С чем связаны аспирационные потери в ВЗУ (дайте понятие изокинетического пробоотбора)? Каковы основные причины потерь частиц внутри ВЗУ и транспортировочной трубке? Принцип действия импактора? Что такое виртуальный импактор? Принцип действия циклона? Нарисуйте типичную кривую эффективности импактора, циклона?

Вопросы для самопроверки 16. В чем основное отличие непрерывных методов измерения концентрации аэрозолей от референтного гравиметрического метода? 17. Метод колеблющегося микробаланса конического элемента (TEOM). 18. Метод β-затухания. 19. Пьезорезонансный метод измерения массовой концентрации пыли. 20. Оптический метод измерения. Принцип действия фотометра. 21. Принцип действия оптического спектрометра аэрозолей. 22. Возможно ли использовать анализаторы пыли в измерительных комплексах? 23. В чем заключаются методические основы организации мониторинга загрязнения атмосферного воздуха аэрозольными частицами? 24. Метрологическое обеспечение (поверка) средств измерений пыли.

Спасибо за внимание.